“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下高職物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)云平臺(tái)的建設(shè)探索

朱靜宜

摘 要：實(shí)踐教學(xué)是鞏固理論知識(shí)以及提升大學(xué)生綜合技能素質(zhì)的重要環(huán)節(jié)。針對(duì)當(dāng)前高職院校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)過程中實(shí)踐教學(xué)的特點(diǎn)和存在的問題，結(jié)合當(dāng)前先進(jìn)的信息技術(shù)，構(gòu)建了一個(gè)能體現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)特色和需求的實(shí)踐教學(xué)云平臺(tái)，不僅滿足了教師的教學(xué)需要，更提升了學(xué)生的實(shí)踐、創(chuàng)新能力和學(xué)業(yè)成績。

關(guān)鍵詞：實(shí)踐教學(xué)云平臺(tái)；物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)；云計(jì)算；大數(shù)據(jù)

中圖分類號(hào)：TP39；G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1302（2017）12-0-03

0 引 言

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，國家對(duì)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的人才需求越來越大。越來越多的高校相繼開設(shè)了物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)及相關(guān)課程[1]。但物聯(lián)網(wǎng)作為一個(gè)融合了傳感器技術(shù)、電子電氣技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)、嵌入式技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等多門技術(shù)的理論和實(shí)踐并重的交叉學(xué)科，如何針對(duì)這些特點(diǎn)更科學(xué)、合理地開展教與學(xué)的工作，構(gòu)建符合當(dāng)前及未來物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)人才需求的實(shí)踐教學(xué)云平臺(tái)，是物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)領(lǐng)域亟需研究和解決的問題。本文圍繞當(dāng)前高職物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的特點(diǎn)和實(shí)際情況，通過實(shí)踐教學(xué)云平臺(tái)全面輻射物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的探索，以培養(yǎng)出具有市場競爭力的學(xué)生，滿足社會(huì)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才不斷擴(kuò)大的需求。

1 高職物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀分析

考慮到物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)行業(yè)對(duì)人才的迫切需求，現(xiàn)階段的學(xué)生，除了需要掌握基本的理論知識(shí)外，還需通過多元化的實(shí)踐教學(xué)來培養(yǎng)實(shí)踐和創(chuàng)新能力。這不僅使得學(xué)生在技術(shù)技能的學(xué)習(xí)上陷入了困境，對(duì)教師的教學(xué)而言也是一個(gè)不小的挑戰(zhàn)[2]。因此，為了幫助學(xué)生把理論知識(shí)最大化地轉(zhuǎn)化為實(shí)踐能力，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)必須與實(shí)際應(yīng)用緊密聯(lián)系，其也隨之成為眾多高校進(jìn)行創(chuàng)新性教學(xué)的重要切入點(diǎn)，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力及實(shí)踐能力為重要前提，搭建實(shí)踐教學(xué)云平臺(tái)，滿足物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的人才需求。目前物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)存在以下幾方面的問題：

（1）部分實(shí)踐項(xiàng)目實(shí)操難度大。由于設(shè)備條件等限制，教師無法進(jìn)行現(xiàn)場演示，只能采用虛擬仿真軟件進(jìn)行模擬教學(xué)[3]。雖然虛擬實(shí)踐環(huán)境幾乎可完成大部分實(shí)踐項(xiàng)目，但是這種實(shí)踐環(huán)境畢竟是利用軟件模擬出來的，與真實(shí)實(shí)踐環(huán)境相比差距較大，而且長期采用模擬軟件，不利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐和創(chuàng)新能力。

（2）隨著物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展與技術(shù)的不斷革新，意味著教師所傳授給學(xué)生的技術(shù)技能很有可能到了相關(guān)行業(yè)就已經(jīng)落伍甚至被淘汰，學(xué)生在校就陷入將要失業(yè)的困境。

（3）實(shí)踐教學(xué)僅僅局限于教材上的內(nèi)容。大部分實(shí)踐多為驗(yàn)證性的基礎(chǔ)實(shí)踐，無法培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用和創(chuàng)新能力。此外，由于實(shí)踐教學(xué)設(shè)備不足，教師無法自行設(shè)計(jì)新的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，也無法根據(jù)實(shí)際教學(xué)情況調(diào)整實(shí)踐內(nèi)容。

2 高職物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)云平臺(tái)建設(shè)思路

建設(shè)實(shí)踐教學(xué)云平臺(tái)的主要目的是培養(yǎng)學(xué)生掌握與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的實(shí)踐技術(shù)技能，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力[4]?；诖耍破脚_(tái)的建設(shè)包含以下幾方面：

（1）傳感器與傳感網(wǎng)技術(shù)的相關(guān)實(shí)踐

傳感器與傳感網(wǎng)技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)的兩大主要技術(shù)之一，也是物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的核心課程[5]。因此，設(shè)計(jì)有針對(duì)性的傳感器與傳感網(wǎng)技術(shù)功能模塊的相關(guān)實(shí)踐，讓學(xué)生通過實(shí)操掌握相關(guān)技術(shù)技能。

（2）RFID的相關(guān)實(shí)踐

RFID是目前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中應(yīng)用最廣泛的技術(shù)之一[6]，同時(shí)也是物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的主干課程，對(duì)學(xué)生的要求較高。因此，為了能讓學(xué)生掌握RFID的相關(guān)原理和技能、設(shè)計(jì)與開發(fā)完整的RFID系統(tǒng)，在建設(shè)云平臺(tái)時(shí)，設(shè)計(jì)和安排盡可能多的RFID相關(guān)實(shí)踐。

（3）程序設(shè)計(jì)與開發(fā)的實(shí)訓(xùn)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)包括軟硬件技術(shù)[7]。一般高校的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)沒有結(jié)合硬件實(shí)踐和實(shí)際應(yīng)用，只是單獨(dú)開設(shè)與程序開發(fā)相關(guān)的課程進(jìn)行教學(xué)。因此，在搭建云平臺(tái)時(shí)，還需要增加軟硬件結(jié)合的模塊。

（4）綜合應(yīng)用能力的實(shí)訓(xùn)

物聯(lián)網(wǎng)作為一門交叉學(xué)科，融合了多種技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的開發(fā)需要將這些技術(shù)綜合應(yīng)用。因此，在實(shí)踐教學(xué)中，必須讓學(xué)生掌握多種技術(shù)技能，以培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力[8]。因此對(duì)云平臺(tái)的搭建提出了較高的要求。

（5）實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)新能力的實(shí)訓(xùn)

物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)是操作應(yīng)用性很強(qiáng)的專業(yè)。目前，物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)工作包括解決實(shí)際智能環(huán)境中的問題及某個(gè)特定領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的開發(fā)。因此，為了保證云平臺(tái)在設(shè)計(jì)時(shí)有完善的功能和擴(kuò)展性，除了完成基本的課內(nèi)實(shí)踐外，還應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生在某些特定領(lǐng)域內(nèi)解決實(shí)際問題的能力和創(chuàng)新能力。

由于云平臺(tái)的開發(fā)受到物聯(lián)網(wǎng)和軟硬件技術(shù)發(fā)展的限制，為了保證平臺(tái)的可擴(kuò)充性和可替代性，在建設(shè)時(shí)利用模塊化的設(shè)計(jì)思想，采用功能豐富的芯片產(chǎn)品，保證豐富的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，從而適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)與技術(shù)不斷發(fā)展的要求。

3 高職物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)云平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)分析

3.1 云計(jì)算的應(yīng)用

云計(jì)算可將計(jì)算任務(wù)分布在大量不同地方的計(jì)算機(jī)中共同構(gòu)成資源池，根據(jù)實(shí)際需要來獲取存儲(chǔ)空間、計(jì)算能力和信息服務(wù)。因此，我們可以利用云計(jì)算技術(shù)實(shí)現(xiàn)更加快速、便利的服務(wù)和云存儲(chǔ)功能。

云計(jì)算在物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用是指教師利用云服務(wù)，針對(duì)學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)情況，構(gòu)建全方位的個(gè)性化教學(xué)平臺(tái)，形成學(xué)生和教師實(shí)踐教學(xué)所需的學(xué)習(xí)資源池，學(xué)生可隨時(shí)隨地訪問云平臺(tái)學(xué)習(xí)，教師根據(jù)每位學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行個(gè)性化教學(xué)與過程性評(píng)價(jià)。在云平臺(tái)中，充分利用云計(jì)算所提供的服務(wù)，構(gòu)建師生共用的云教學(xué)環(huán)境。教師根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)特定領(lǐng)域的實(shí)際需求，把教學(xué)視頻、學(xué)生實(shí)踐內(nèi)容、課內(nèi)外的測試項(xiàng)目、學(xué)生答疑與互動(dòng)交流評(píng)價(jià)反饋等內(nèi)容推送到云平臺(tái)中，形成全面、有針對(duì)性的教學(xué)資源。學(xué)生可通過云平臺(tái)在線進(jìn)行實(shí)踐操作，增強(qiáng)實(shí)踐動(dòng)手和創(chuàng)新能力，也可在教師指導(dǎo)下，訪問各自所需的學(xué)習(xí)資源進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。教師可利用云平臺(tái)在線與學(xué)生進(jìn)行互動(dòng)討論和交流，追蹤學(xué)生在平臺(tái)上所有的學(xué)習(xí)實(shí)操情況，及時(shí)將學(xué)習(xí)結(jié)果反饋到課堂上，也可針對(duì)學(xué)生的掌握情況及時(shí)做出調(diào)整與學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)，從而提高教學(xué)質(zhì)量，取得良好的教學(xué)效果。隨著云計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用逐漸滲透到日常教學(xué)中，將會(huì)對(duì)“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下的教育教學(xué)產(chǎn)生長足的影響。endprint

3.2 大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用

大數(shù)據(jù)技術(shù)是指從海量不同類型的數(shù)據(jù)中，快速獲得有價(jià)值的信息。實(shí)踐教學(xué)云平臺(tái)大數(shù)據(jù)是指對(duì)學(xué)生在云平臺(tái)中的學(xué)習(xí)過程進(jìn)行記錄存儲(chǔ)，對(duì)每位學(xué)生產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行行為和學(xué)業(yè)的分析、預(yù)測，最終形成過程性評(píng)價(jià)，包括數(shù)據(jù)挖掘、學(xué)業(yè)分析、決策評(píng)價(jià)三大要素，形成大數(shù)據(jù)模型。平臺(tái)中形成的最終數(shù)據(jù)能夠?yàn)榻處熍c學(xué)校的管理者提供可參考的依據(jù)，也可準(zhǔn)確地反應(yīng)學(xué)生的學(xué)業(yè)情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)中存在的潛在問題，從而對(duì)學(xué)生未來的發(fā)展做出預(yù)測。在建設(shè)云平臺(tái)時(shí)，我們主要從以下幾方面考慮，如圖1所示。

在云平臺(tái)中，首先追蹤與記錄學(xué)習(xí)者在平臺(tái)上的所有數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)挖掘和學(xué)習(xí)分析對(duì)學(xué)習(xí)者掌握的知識(shí)進(jìn)行建模；然后根據(jù)學(xué)習(xí)者在整個(gè)學(xué)習(xí)期間行為變化的狀況，分析其學(xué)習(xí)行為與教學(xué)目標(biāo)之間的關(guān)系，預(yù)測其學(xué)習(xí)效果，最終形成學(xué)習(xí)行為模型；再追蹤與分析學(xué)習(xí)者在平臺(tái)中的實(shí)踐行為和表現(xiàn)，構(gòu)建學(xué)習(xí)者經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?duì)于每位學(xué)習(xí)者在云平臺(tái)上的學(xué)習(xí)情況，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)平臺(tái)形成報(bào)告，從而激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣，提高其學(xué)習(xí)效率。大數(shù)據(jù)的應(yīng)用，也為教師提供了針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)某些領(lǐng)域?qū)嵺`教學(xué)內(nèi)容的構(gòu)建，通過分析學(xué)習(xí)者的學(xué)業(yè)狀況和所需掌握的實(shí)踐內(nèi)容，為今后的教學(xué)提供決策方案，形成過程性評(píng)價(jià)，也為學(xué)習(xí)者未來的學(xué)習(xí)提供預(yù)測。最終，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，對(duì)每位學(xué)習(xí)者的學(xué)業(yè)情況進(jìn)行追蹤，及時(shí)準(zhǔn)確地獲取學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)狀態(tài)和技術(shù)技能的掌握程度，提高學(xué)習(xí)者的實(shí)踐能力與教師的教學(xué)質(zhì)量，并為個(gè)性化的學(xué)習(xí)提供依據(jù)和評(píng)價(jià)。

3.3 xAPI的應(yīng)用

Experience API（xAPI），是新一代的學(xué)習(xí)技術(shù)規(guī)格，破除了以往eLearning標(biāo)準(zhǔn)SCORM只能記錄課件閱讀過程的局限，彌補(bǔ)了以往在學(xué)習(xí)記錄追蹤與分析決策中的缺陷。該標(biāo)準(zhǔn)的目的在于捕捉并記錄包括移動(dòng)學(xué)習(xí)、游戲、模擬等不同學(xué)習(xí)活動(dòng)中學(xué)習(xí)者的行為。當(dāng)需要記錄一項(xiàng)學(xué)習(xí)活動(dòng)時(shí)，xAPI協(xié)議就會(huì)發(fā)出“主詞+動(dòng)詞+受詞”的表示格式給學(xué)習(xí)記錄庫 （Learning Record Store，LRS），學(xué)習(xí)記錄庫記錄并儲(chǔ)存所有發(fā)生的表述及所有的活動(dòng)報(bào)告，同時(shí)這些報(bào)告資料可以被傳送給其他 LRS、LMS 或報(bào)告工具（Reporting Tool），而LRS能夠跟其他的學(xué)習(xí)記錄庫分享這些數(shù)據(jù)，并且能獨(dú)立存在或者存儲(chǔ)于物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)云平臺(tái)里。xAPI不僅成功分開了教學(xué)內(nèi)容與云平臺(tái)，還可同時(shí)可記錄與追蹤學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過程與元數(shù)據(jù)，并且能存儲(chǔ)和管理所有學(xué)習(xí)者的個(gè)人信息、學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)了過程與云平臺(tái)的無關(guān)性。xAPI的運(yùn)作模式如圖2所示。

xAPI能實(shí)現(xiàn)不同工具間相互分享及接受各種數(shù)據(jù)的功能。教師可更清楚地了解學(xué)習(xí)者完成了哪些活動(dòng)，以便給學(xué)習(xí)者提供更多合適的建議，這也大幅拓展了學(xué)習(xí)生態(tài)圈。學(xué)習(xí)者可以通過移動(dòng)終端或者PC機(jī)訪問云平臺(tái)進(jìn)行學(xué)習(xí)，不管學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)行為在哪發(fā)生，都可以由xAPI記錄下來，并將報(bào)告?zhèn)魉徒oLRS，實(shí)現(xiàn)了時(shí)時(shí)可學(xué)、處處能學(xué)。

4 結(jié) 語

在物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)云平臺(tái)上，教師可以自主設(shè)定實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生可以利用此平臺(tái)進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，記錄了教師的教學(xué)日志和學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，不僅增強(qiáng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合能力，而且提高了教師的教學(xué)水平，同時(shí)滿足了高校對(duì)物聯(lián)網(wǎng)人才的培養(yǎng)目標(biāo)，為培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)創(chuàng)新型高技術(shù)技能人才更好地服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

[1]磨聰.物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].廣西：廣西師范學(xué)院，2016.

[2]熊聰聰，暢衛(wèi)功，劉堯猛，等.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)建設(shè)的探討[J].中國輕工教育，2012（4）：9-11.

[3]宋國利，蓋功琪，蘇冬妹.開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的研究與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2010 （2）：91-93.

[4]錢紅燕，陳兵，燕雪峰.物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)實(shí)踐體系研究[J].計(jì)算機(jī)教育，2011（23）：21-25.

[5]桂小林.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)專業(yè)課程體系探索[J].計(jì)算機(jī)教育，2010（16）：1-3.

[6] Weinstein R. RFID：a technical overview and its application to the enterprise[J].IT professional，2005（3）：27-33.

[7]吳功宜.對(duì)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)教學(xué)體系建設(shè)的思考[J].計(jì)算機(jī)教育，2010（21）：26-29.

[8]魏曉寧.物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)初探[J].計(jì)算機(jī)時(shí)代，2011（10）：49-50.endprint