智能家居实训总结范文

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智能家居就是以住宅为平台，兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化，集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。智能家居系统可以为您提供家电控制、照明控制、窗帘控制、电话远程控制、室内外遥控、防盗报警、以及可编程定时控制等多种功能和手段，使您的生活更加舒适、便利和安全。笔者所在的课题组利用当前智能家居技术的新理念与技术，开发技术先进、性能卓越、实用性强的物联网智能家居实现系统，并指导学生掌握其管理与维护技术。

1 物联网智能家居实训系统组成和内涵

物联网智能家居实训系统由智能照明、智能安防、人脸识别门禁、智能音响、智能冰箱、能耗监测、环境监测、智能窗帘等子系统，及物联网应用上位机管理软件组成，各子系统通过连接电缆进线连接，采用 ZigBee、wifi、3G 多种网络技术传输传感及控制信息。系统支持智能家居设计、安装、调试以及应用编程等多种方式来锻炼师生的技术水平，是一套既能展示物联网智能家居应用，又能掌握相应技能和知识的实训系统。

本开发平台实现对物联网三层（感知层，网络层，应用层）的全方位技术运用，比较全面的兼顾了物联网所涉及的各类技术，包括无线传感器硬件、嵌入式软件系统、Wifi、Internet 端应用软件开发教学，设计提供了智能家居多个子系统的应用实训，该系统所涉及到的技术主要包括：电子电路、2.4GHz 高频通讯、ZigBee 无线网络、无线传感器、无线 SoC、嵌入式 ARM、UHF RFID 射频识别、3G、Ethernet、服务端软件开发。

开发平台提供了功能强大的以 ARM 处理器为内核的网关硬件和自主研发的网关核心软件，不仅能完成多种无线网络管理，传感器和射频识别信息处理，而且可以通过不同无线和有线网络路径，将数据传输到上位机管理平台，并存入数据库，支持远程访问，并运用虚拟技术仿真智能家居场景及设备解决场地及设备制约因素。

2 系统功能

针对职院学生，主要锻炼的是学生的动手能力和实际操作的技能。学生可以根据自己的设计想法改变模拟房间内环境，也可以通过一体式计算机通过因特网访问房间内自动化服务器，对智能设备、视频监控等远程控制、访问。该装置能进行智能家居系统设计、线路的设计与连接、调试、故障排除、系统配置等实验和实训。

在打分环节考虑到人为因素对比赛结果的影响，在系统中，特别设计了自动评分功能，对各个系统网络连通性、电源接线、软件配置进行自动化检测，为实训成绩提供客观的依据。

2.1 智能照明

包括智能照明管理软件模块、灯控模块/调光模块、通信模块、灯具，通过和网关通信，支持本地控制和管理软件远程控制，本地可以设置感应开/关闭，并和光敏检测模块联动，实现自动化。

2.2 智能安防

包括智能安防管理软件模块、窗磁、烟雾感应器、主动红外入侵探测器、摄像机、双鉴探测器对非法入侵、火情、烟尘等监测，针对突发事件做出紧急处理，与 GSM/GPRS 短息猫联动，当发现有异常时摄像机自动截取画面并发送消息至指定手机或报警。

2.3 人脸识别门禁

人脸识别门禁系统由主人脸识别门禁机、门禁控制器和电锁组成（联网时外加电脑和网络通讯设备），使用方式属非接触方式，出入人只要在人脸识别门禁机附近（30-80 厘米）晃动一次，人脸识别门禁机就能将识别结果发送到门禁控制器上，然后由门禁控制器进行检查核对合法性，决定是否进行开门动作。整个过程只要在有效的使用范围内均可实现门禁管理功能。人脸识别门禁机安装门边墙内外，而不影响其工作。

人脸作为每个人身体的一部分、不能复制、安全可靠。并通过网络与电脑进行实时监控（可由电脑发指令开/关所有门，并可实时查看所有门的状态）、数据处理、查询、报表输出等。

2.4 智能音响

包括智能音响管理软件模块、情景音乐系统主机、高保真音箱，通过软件平台来控制音乐的播放。

2.5 智能冰箱

包括智能冰箱管理软件模块、RFID 读写器、食物冷藏柜。通过 RFID 技术实现食物管理功能，通过 PC管理平台访问，配合食品图示，能看到冰箱内的食物信息，食品提醒设置，一旦冰箱内食物短缺或过期，就会发送短息到指定手机。

2.6 能耗监测

包括能耗管理软件模块、智能插座、能耗统计模块。通过智能插座实现所有电器通过数据采集终端，无线网络，实现无线抄表、管理功能。可以定制统计分析功能，并通过监控系统控制台、智能手机实现可视化查看和管理，体现绿色节能理念。

2.7 环境监测

本系统包括环境监测管理软件模块、温湿度、光敏无线通信模块。实现温度、湿度、光敏等监测，针对环境参数设备智能开启相关设备自动调节环境温湿度或与其他系统进行联动，对突发事件做出紧急处理。

2.8 智能窗帘

本系统包括智能窗帘管理软件模块、窗帘控制器、电动窗帘，通过和网关通信，支持本地和管理软件远程控制， 本地可以设置感应开/关闭，并和光敏检测模块联动，实现自动化。

2.9 上位机管理软件

系统包括照明、窗帘、能耗、电器、安防、环境监测、实训评估模块，本实训管理平台是以上各个系统的一个综合性、集中管理平台。内容包括：系统的实时状态查看、远程控制、数据存储、统计分析、参数设置、预警。如图1所示。

3 系统特色

真实的家居环境需要投入大量的人力物力，从实训的角度来说，需要耗费大量的时间和经历建造样板房，投入巨大。因此，设计采用模拟家居环境的智能家居系统，将涉及到的应用及控制模块和设备安装部署在可收缩的网孔板机柜上，减少对空间的占用，并可应用于以后的实训教学中。

智能家居实训系统安装在一个网孔板机柜上，可以收拢展开，展开后尺寸为 2.4m*0.8m*1.9m（长*宽*高），收拢后尺寸为 0.8m*0.8m*1.9m（长*宽*高），实训设备可以自由安装，具有很大的灵活性。

各系统的控制模块均安装在 86 盒内，可灵活部署在网孔板的任意位置，方便师生根据自己的设计完成施工。

4 总结

本文介绍了一个物联网智能家居实训系统的设计与实现，系统中模拟了智能家居中的部分场景，并在实验室环境中做了大量的模拟测试，程序运行良好。总之，进行基于 ZigBee 技术的物联网智能家居系统的设计分析，有利于提升基于物联网智能家居系统设计水平，促进在实际中的推广应用，具有积极作用和价值意义。

参考文献

[1]，朱昊，胡静，宋铁成.物联网智能家居系统演示平台的设计与实现[J].南京师范大学学报（工程技术版），2013（01）.

[2]向忠宏.智能家居[M].北京：人民邮电出版社.2002.

[3]陈龙涛，罗桂娥，周卫等.基于ZigBee 技术智能家居系统的研究与设计[J].微型机与应用，2010.29（20）：100-102.

作者简介

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作者简介：赵爽（1984-），女，黑龙江铁力人，冀北电力有限公司培训中心，培训师。（北京 102401）

中图分类号：F270     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2012）15-0020-02

目前，全球绝大多数的能源消费依赖传统化石能源，大量温室气体的排放引发了全球气候异常等严重的环境污染问题。同样，能源紧缺问题亦不容忽视。因此，发展清洁能源技术已势在必行。同时，用户对供电可靠性和电能质量要求的不断提高，亦给现代电网的发展带来挑战。现代技术的进步为电网的发展提供了技术支持，建设更加安全环保的电网成为现代电网发展的方向。故此，智能电网应运而生，成为当今世界电力系统发展变革的最新趋势。智能电网代表未来电网的发展方向，建设智能电网已成为世界的潮流。

电力培训中心作为电网公司培养电力高技能人才的重要培训机构，需要主动适应电网发展的新趋势，不断拓展培训项目，提高培训质量，为电网提供智能电网专业技术人才贡献力量。本文就培训中心如何应对智能电网的发展，总结出以下各项举措，对培训中心如何适应智能电网的发展，为电网企业培养智能电网技术专家具有一定参考意义。

一、建设智能电网综合实训基地

为提高电力企业员工对智能电网及节能减排的认识，培训中心应根据自身条件，逐步完善实训基地规划，建设综合性的智能电网实训基地。智能电网实训基地可开设以下几个专区：清洁能源及电力知识区、智能用电系统展示区、电动汽车及充电设施模型展示区、多媒体演示中心等几大专区。

1.清洁能源及电力知识区

智能电网的发展目标是建设节能、环保、高效、可靠、稳定的现代化电网。卓有成效地推进清洁能源和智能电网的技术融合与产业发展，提高能源和可再生能源使用效率，减少温室气体排放是智能电网发展的必然趋势。

清洁能源及电力知识区可展示水力发电、核能发电、风力发电、太阳能发电、海洋能发电、生物质能发电、燃料电池发电及分布式地热发电等清洁能源发电、输电、变电及配电过程的模型，智能电网可以显著提高电网对清洁能源的接入、消纳和调节能力，有力推动清洁能源的发展。利用文字、图片介绍与各种模型相结合，展示各种清洁能源发电、输电、变电及配电的全过程，全面、生动地介绍电力生产的各种形式。在本专区，培训学员可直观地感受及了解各类清洁能源及其相关的电力知识。

2.智能用电系统展示区

智能用电系统是智能电网的重要标志，是实现电网实时信息采集管理、电网与用户之间实时交互响应，增强电网综合服务能力，满足互动营销需求，提升服务水平的重要手段。

在本展示区中，主要向培训学员展示智能小区、智能楼宇与智能家居的相关知识。

（1）智能小区。智能小区是采用宽带接入网、现场总线、有线电视网与电话网等为物理平结各个智能化子系统，通过物业管理中心向用户提供多种功能的服务。即使人远离家中也可以及时接到安全报警信息，如防盗警报、火警及紧急呼救等。并可通过电话线路查询和确认家庭中的安全状况等。智能小区主要功能有：用电信息采集，小区配电自动化，电力光纤到户，智能用电服务互动平台，智能家居服务，统一展示平台，自助缴费终端，水、气表集抄等。

（2）智能楼宇。智能楼宇的一般概念为：“为提高楼宇的使用合理性与效率，配置有合适的建筑环境系统与楼宇自动化系统、办公自动化与管理信息系统以及先进的通信系统，并通过结构化综合布线系统集成为智能化系统的大楼。”智能楼宇主要由五部分组成，即楼宇自动化系统、通信自动化系统、办公自动化系统和安全自动化系统，以及在上述三个系统之间的传输话音、数据、图像和控制信号的建筑物综合布线系统。

（3）智能家居。智能家居通过家庭智能化技术，实现家庭中各种与信息相关的通信设备、家用电器与家庭保安装置通过家庭总线技术连接到一个家庭智能化系统上，进行集中的或异地的监视、控制和家庭事务性处理，并保持这些家庭设施与住宅环境的和谐与协调。家居智能化系统由三个方面组成：家庭通信、家庭设备自动化及家庭安全防范。在智能家居中，所有电器设备间可通过网络实现互联，只需一个遥控器即可控制所有家用电器。用户只需要发一条短信或登录互联网，即可启动或关闭家中所有的家用电器或电灯，冰箱可以自动检测食物储备，下载菜谱，实现网上买菜。此系统还可以定时控制各种家电，离家时，用户可以一键开启家中的安防系统，一旦有外人闯入或者发生火灾等异常情况，系统可以通过短信或电话方式向用户报警。

此专区可以将实物与模型相结合，让学员直观地接触并了解这些在未来必将走入生活的智能用电系统。

3.电动汽车及充电设施模型展示区

电动汽车是一种电力驱动的道路交通工具，因具有节能、高效、低排放等优势，电动汽车受到世界各国的广泛重视，已成为国际节能环保汽车发展的主攻方向。国际上主要汽车生产企业都加大对电动汽车的研发力度，并取得了明显进展，电动汽车从研制阶段走向商品生产及应用阶段的步伐不断加快。

电动汽车是指全部或部分由电机驱动的汽车，主要包括纯电动汽车（BEV）、混合动力电动汽车（HEV）、燃料电池电动汽车（FCEV）及外接充电式混合动力汽车（PHEV）。纯电动汽车（BEV）是指完全由蓄电池提供动力的汽车。混合动力电动汽车（HEV）是指装有两种或两种以上的动力源的汽车，多为内燃机与电动机混合驱动。燃料电池电动汽车（FCEV）是采用燃料电池作为动力源的电动汽车。外接充电式混合动力汽车（PHEV）则以电力驱动，同时搭配汽油或柴油内燃机引擎。

对于电动汽车的充电模式的分类，主要是根据电动汽车动力电池所采用的技术及其使用特性的不同而划分的，通常可以将之分为普通充电、快速充电以及机械充电三种充电模式。其中机械式充电即是指直接更换电动汽车的电池组，通过这种方式来实现给电动汽车快速充电的目的。电动汽车充电站的建设是确保电动汽车正常使用的关键条件。根据上面对电动汽车不同的充电模式的分类，一般采用充电桩或者充电站的建设模式，其中充电站分为立体充电站及平面充电站。

在本专区中，考虑到实际情况，可用模型代替实物，同样可起到帮助学员了解电动汽车及充电站发展情况和趋势的目的。

4.多媒体演示中心

多媒体演示中心分为教学区和多媒体区。教学区主要用于智能电网相关知识的培训，多媒体区采用多媒体的方式将文字、图片、影片相结合，方便学员学习智能电网知识。多媒体区可以播放智能电网、绿色低碳生活等相关宣传短片，亦可外请专家进行智能电网相关主题讲座等。

二、开展智能电网相关培训

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1教学过程组织

对于教学过程的设计，在原则上遵循综合布线施工的工作流程，即交底、读图、领料、施工、测试、验收，再结合具体的教学内容来设置各教学环节。而各教学环节的时间、空间关系如图1所示。在八个教学环节顺序执行的过程中，是在不同的区域完成的，并且会分阶段地产生不同的学习成果，可作为过程性评价的依据。下面将展开各教学环节的具体安排。1)课前准备。教师会在上次课末布置本次课的工作任务，要求学生提前预习，了解线缆结构、跳线制作和测试的方法，并进入数字图书馆、专题网站或课程网站，来搜集资料，整理制作成多媒体作品，并将作品上传至班级qq群或邮箱，培养学生的信息技术运用能力。2)情境创设。在课堂上，首先通过一段动画和视频引出智能家居布线的应用背景，激发学习兴趣，然后通过互动式问答，如“设备跳线可不可以自己做？怎么做？”，启发学生思考，让学生带着疑问和期待进入下一环节。3)任务解析。根据应用背景需求，再现工作任务，并列出完成工作任务的关键问题，作为学习的思维导图。对于这些关键问题，首先由学生通过多媒体作品来解答，任选一组进行展示。展示时肯定有遗漏和不足，再通过师生互动，共同解决这些问题。(1)对于具象性知识，比如线缆、连接器、工具仪器的外观、作用，会通过图片、实物、展示柜、图表等方式进行简单直观地介绍。(2)对于抽象性知识，会用游戏、动画、交互程序来寓教于乐。据统计，线序错误是导致跳线制作失败最主要的原因，为了解决这个教学难点，我们首先会通过一张图片，让学生找两种线序的不同之处，为了更好地理解线序的含义，专门设计了一款动画展示不同线序的数据流向，而为了能区分不同线序的应用场合，还自主开发了一个“连连看”的交互游戏，让学生亲自体验，对于不同的设备选择不同的线缆来连接，会显示出对应的线序和数据流向，最终会给出正确或错误的连接提示，从而让学生在游戏中掌握线序标准。借助这些信息化手段，化解教学难点，大大地提高了学生制作跳线的一次性成功率。(3)对于实操性技能，比如跳线的制作、测试，则主要通过视频来演示正确的操作，而反面案例则用来提醒学生避免错误的行为，树立文明施工、规范施工的意识。由此，任务解析阶段完成了答疑解惑的工作。4)方案设计。学生分组讨论，制定出具体的施工计划和所需要的材料清单。5)跳线制作。各组学生进入三区一室的模拟楼宇实训环境进行施工，首先会在材料区领料，然后在实训区完成跳线制作，对于共性问题则在教学区进行统一解答。这就实现了不同的教学活动变换不同的教学空间。6)跳线测试。待跳线制作完成，各组学生用测试仪及应用设备进行双重测试来验证制作效果。学生还可以通过角色扮演，以“工程监理”的视角，发现尽可能多的测试结果，深化认识操作规范的重要性。7)总结评价。任务完成后，对各组学生的任务质量进行评估。学生上传作品照片到qq，竞选出最快最好组。我们采用现场和场外相结合的立体考核形式，对学生完成任务时的方法能力、职业技能、职业道德三方面进行评估，评价的依据是教学过程中产生的作品、材料单、工作总结、实验结果等资料。采用自评、互评、师评的多元评价方法，强调过程性评价和阶段性总结。8)课后拓展。由智能家居为起点，扩展到其他相关领域，如光纤入户带来的家居变革，需关注光纤跳线问题，而工业环境下信号稳定性要求高，需要防范电磁干扰，引出屏蔽跳线问题，让学生自主探索，并上传报告至qq群，若有问题可通过留言板或qq来沟通交流。课堂时间空间有限，所传授的知识技能有限，可提出拓展知识并提供课外的教学资源，让学生利用业余时间自主思考和提升。由此八个教学环节执行完毕。

2教学总结与效果

1)在整个教与学的过程中，采用了“探-学-做-究”的循环互动教学模式，让学生学得扎实，提高了学习能力和职业能力。2)在教学的不同阶段，运用了不同的信息技术，尤其在教学实施阶段，运用了自主开发、量身订做的教学资源，起到了事半功倍的效果，使学生跳线制作的速度和成功率都有大幅的提高。3)以工作任务为主轴驱动教学，让学生体验完整的工作流程，经过系统的信息化教学后，学生走向就业岗位后上手速度会非常快。2013年11月，我校学生独立完成了4个机房，340个信息点的施工项目。这么大的项目，如果没有前期的信息化教学，没有实训教学，是很难完成的。最后工程通过了验收，符合行业规范，是一次工学结合的完美演绎。通过实践证明，信息技术的运用是提升整体教学效果的关键！

作者：吴素全 林祝春 单位：南通职业大学电子信息工程学院

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中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）34-0171-02

1 物联网产业发展与人才需求

1）物联网产业蓬勃发展

自从2009年，提出“感知中国”，物联网产业在我国迅速发展，年均增幅超过25%。到2015年物联网产业规模超过7500亿元。物联网产业涉及传感技术、射频识别技术、计算机网络技术、通信技术、软件技术等。物联网应用于我们生产生活的方方面面，如节能减排、环境保护、食品卫生、智能交通、智能农业、智能家居等。

2）物联网软件开发行业人才需求量大，就业薪资水平高

物联网软件开发主要有PC端应用开发和手机端应用开发两部分。PC端开发的.net软件工程师在我国每年对软件人才的需求将达到 80万～100 万人；手机端开发的Android开发人才缺口至少达到三十万以上。高职学历物联网软件开发人员薪资普遍在6千～8千元左右，不少学生能够拿到8千甚至1万以上的薪水。

支撑物联网的移动通信行业（特别是4G）发展迅猛，网络优化人才需求量大

移动通信网络是物联网应用的核心技术之一，支撑物联网技术的行业应用于推广。从2014年底我国4G牌照的发放，4G移动通信产业迅速发展壮大，4G网络前期建设拉动的投资规模达5000亿元左右，网络正式商用后，还将带动终端制造和软件等上下游行业，产业规模有望突破万亿元大关。4G网络优化人员薪资待遇一般是实习2～3千，初级5～6千，中级8千以上，高级1万以上。

2 物联网专业建设现状分析

1）物联网软件开发与无线网络优化等高端产业知识更新快，学校很难做到与行业同步更新

物联网软件开发与无线网络优化等均为引领产业发展潮流的知识密集型产业，知识更新非常快。而学校培养方案都是提前几年制定完成的，不会随意更改。这样势必造成学校教授的知识跟不上产业发展需求，对于培养高技能人才不利。在与这些知识更新很快的高端产业对接时，如何抓住技术核心能力培养并时刻关注产业技术发展，做到紧跟技术发展而不盲目跟随技术，需要在专业培养中深入研究。

2）学校实训条件无法做到与物联网软件开发与无线网络优化等高端产业同步更新

高端产业发展快，势必导致教授这些技术所需的实训条件能跟上技术发展。而专业实训室一般是前一年申报第二年建设，至少2年的周期，这样很难满足技术发展需求。如何利用好现有实训条件、如何规划好专业实训室建设也是对接高端产业时急需研究的问题。

3）同一专业的学生个体特点、学习兴趣与学习能力存在差异，同一方向培养不了满足学生的个性化需求

现在大学生在高考选定专业或服从专业调剂进入大学后，能难有机会对自己的专业规划进行选择。即使再不情愿也得学完本专业的内容，毕业后去找个与专业不相关的工作。如何培养学生专业兴趣、如何增加学生职业方向选择权，同样是对接高端产业需要研究的一个问题。

4）各行业和技术均有各自不同的特点，传统培养模式很难与高端产业对接

物联网软件开发与无线网络优化等高端产业都有各自特点，若用同一种培养模式去培养不同技术特点的方向人才，其效果势必大打折扣。分析产业技术特点，寻找适合各自特点的人才培养模式也是对接高端产业需要研究的问题。

3 物联网专业建设改革思路

3.1 改革内容

1） 物联网软件开发与无线网络优化等高端产业技术特点的研究与核心能力的提炼

物联网软件开发人才需求与技术要求的调研，形成调研报告。

无线网络优化人才需求与技术要求的调研，形成调研报告。

物联网软件开发核心技术线路的梳理与提炼，形成课程链路与知识、技能提纲。

无线网络优化核心技术线路的梳理与提炼，形成课程链路与知识、技能提纲。

2） 分方向培养模式的改革与探索

基于分方向培养的课程体系构建，①形成宽基础物联网专业平台课程体系，并修订课程标准；②形成物联网专业各方向专业课程体系，并修订课程标准。

基于分方向培养的运行机制建设，①制定物联网方向选修指导与选拔方案，并制定各方向能力考核指标；②制作职业方向宣传介绍材料，让学生充分了解各个职业方向。

3） 适应物联网软件开发与无线网络优化等高端产业人才培养的实训室建设与规划

形成物联网专业实训室建设三年建设规划。

现有智慧实训室的有效运行与维护，①提炼一套物联网项目体验与调研的基础实训项目；②制定一套物联网综合实训的项目，含项目与指导书。

完成网络优化实训室的建设，完成建设任务并提炼实训项目，制定实训指导书。

物联网专业实训室文化建设，制定物联网专业实训室文化建设方案，搜集文化建设素材。

4） 物联网软件开发方向与无线网络优化方向人才培养途径探索

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中图分类号：TP274 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）24-5485-02

1 项目简介

高职教学过程中，由于物联网专业的兴起，作为新一代网络的建设，国家投入了很多资源发展物联网产业。在教育层面，在国家的鼓励下，许多高校开设了物联网专业，本科以上则培养开发研究型人才，中高职则侧重于技能方面的培养。但是现行的ZigBee技术书籍理论和应用并不紧密，直接应用于中高职教学带来一定的困难。因此，通过开发具体项目的方法让学生从项目实训中获得相应知识并提高其动手实践能力。

本项目将使用Freescale的ZigBee芯片和温度传感器DS18B20作为硬件平台，采集的环境的温度数据保存至数据库。项目拓展一：上位机程序开发，将数据库中的采集信息实时通过电脑、智能手机平台中图形显示；项目拓展二：调温设备控制，通过环境温度的变化，当温度达到上限时，自动开启空调制冷，当温度达到下限时，自动开启空调取暖。

2 硬件设计

随着无线网络的发展，ZigBee已应用于工业生产、日常生活等各个环节。ZigBee技术已发展比较成熟，作为物联网的核心技术，众多硬件厂商加入ZigBee联盟。

Freescale最新推出一款低功耗、高集成、高性价比的ISM（工艺、科学和医疗）射频芯片— MC12311，这款芯片基于ZigBee技术，内部集成了一个UHF射频收发器和一个超低功耗的8位单片机（MCU） ，RF（射频）收发器工作频率包括315MHz，433MHz，868MHz和915MHz等频段，芯片内部是一个8为的单片机并内置RC振荡电路及丰富的接口，在硬件选型时MC12311应用在物联网应用项目（智能家居系统、安防系统、环境监测、智能农业等）是一个理想的选择。

DS18B20是一款高可用的温度传感器，其外观结构类似于三极管，三个引脚分别为GND，DQ，VDD。根据应用图1可知，GND接地，VDD接外部电源+5V，DQ接4.7K电阻上拉。

根据DS18B20逻辑结构图2可知，其内部带有64位的ROM单元和9字节的暂存器单元，程序可以读取暂存器相应字节获得16位的温度值，然后依据应用要求通过程序将温度数据有数字量换转为摄氏度。

在这个环节中我们只需要让学生了解MC12311射频芯片和温度传感器DS18B20的基本原理，理解项目的硬件详细设计，掌握如何获取温度值并将数据显示在数码管中即可。

3 软件设计

软件设计是设计一个采集系统，将数据保存在数据库中。计算机利用串口与硬件系统控制器相连，通过软件平台将采集的数据保存在数据库中，这样作为上层软件开发系统可以进行拓展项目。

根据学生在前期学习内容，软件平台使用C#进行开发，C#对串口编程和对数据库的操作比较方便，学生有这方面的开发基础，软件后期开发扩展性强。数据库采用Mysql，因为系统采集数据，在数据库中只需要记录时间、采集点、采集数据等信息，数据量较小，数据结构相对比较简单，所以采用轻量级数据库Mysql。

对于学生的拓展项目，可以使用C#程序设计软件将数据库中的数据通过图像实时展示，这样可以通过Android，Mac OS，Windows等系统平台实时显示。

4 教学资料开发

当温度传感系统项目开发完成后，将项目整理为ZigBee项目实训，项目开发过程的资料做为实验指导书，对学生进行为期两周的实训。

学生通过两周的实训项目的开发，深入理解物联网基础知识，还可以将所学习的知识转化为其基本技能，实训项目还设置了拓展项目，对已掌握基础知识的同学，在已开发的项目进行深入开发。学生通过项目实训，可以根据实际项目的需求选取合适的硬件和相应的开发软件，开发相应的物联网应用系统。

5 总结

本项目通过一个实际的温度传感系统项目开发，采用MC12311芯片组建了一个ZigBee网络，引入了温度传感器DS18B20，设计了硬件系统和软件系统，完成了环境感知系统项目开发。

在项目开发过程中对项目开发软、硬件资料的整理为项目化教学资料，对高职物联网相关专业学生进行为期2周的项目开发实训。

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Key words： logistics industry characteristics； higher vocational colleges； internet of things； talent training

物联网作为新兴产业，近年来发展速度迅猛，很多高校开始开设了物联网专业。高职院校成了培养物联网“应用型”技术人才的“主战场”。高职院校的物联网专业是一个“行业应用性”很强的专业，如果物联网专业缺乏行业特性它将如同一个人只有身躯没有灵魂，是没有生命力的。自教育部发文明确支持各个学校建设物联网相关专业以来，全国高职院校开展了物联网专业建设大潮，然而，由于各高职院校人才培养的行业侧重点有差异，人才培养模式也大相大相径庭。我们必须将物联网技术应用技术的人才培养对接具体的行业特色和需求，开展特色专业建设，走行业特色之路，培养行业特色人才。

1 物联网产业发展特点

物联网产业体系基本齐全，部分领域已形成一定的市场规模，物联网产业的发展的特点主要体现出以下四个字：“熟”、“深”、“新”、“合”。

“熟”主要体现在政策环境越趋成熟。2010 年，物联网产业正式列入我国五大新兴战略性产业之一，国家及各省市又陆续出台了针对涉及物联网产业发展的若干项扶持及政策，物联网产业发展越趋成熟的政策体系与环境，为产业各环节的发展做出了重要且必要的支持。

“深”主要体现在市场应用深化发展。在“应用示范激发市场需求，市场需求带动产业发展”的政策牵引下，物联网技术在智能交通、环境保护、地质灾害监测、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、个人健康等多个行业领域中的广泛得到了应用。

“新”主要体现在协同创新积极推进。物联网与云计算、大数据以及移动互联网等的应用创新及融合，使得物联网信息化应用进一步深化，同时，产业链各环节的协同创新也日益加深。

“合”主要体现在产业整合日益加剧。物联网产业加剧了各行业整合态势，加速资源整合、优势互补、合力集聚、形成突破，形成了整合发展新态势，加速了传统产业的转型升级。

2 高职物联网专业建设现状

从物联网产业链的角度来分析，物联网产业主要有感知控制、数据传输和数据处理“三层”体系结构，各高职院校皆是根据物联网产业“三层”体系结构培养对应专业人才，主要培养物联网应用技术人员和研发人员，目前高物联网专业的特点主要表现在：

1）物联网专业技能知识的“复杂性”

物联网是典型的交叉学科，涉及电子、计算机、测控与通信等多领域相关专业知识，物联网不同于其它专业，是现有信息技术综合集成化的产物，所以物联网专业技能知识相当“复杂”。

2）物联网专业培养需求的“多样性”

物联网融合了多种技术，由于多学科的交叉融合和影响，导致物联网专业应用需求的多样性，也使得新的技术创新成为可能。

3）物联网专业学生就业的“宽广性”

物联网的广阔前景引起了产业链上各行业的青睐，能够在智能交通、智能医疗、智能家居、智能物流、智能电力等行业的从事系统集成与物联网协议开发工作。

3 高职物联网应用技术专业人才培养中存在问题

物联网属于典型的交叉学科，涉及到计算机、通信、控制、电子、信息安全等多个专业知识，所有的高职院物联网专业都是从计算机、通信或电子专业演变而来，因此，很多高职院校在物联网专业人才培养方面，存在以下问题：

1）专业建设“新瓶装老酒”。由于高职院的物联网专业从学院现有专业的演变而来，虽然是以物联网应用技术专业进行教学，可是教学还是老套路，如从计算机专业演变而的还是以软件开发为主，从电子专业演变而来还是以低层电子技术为主，不能系统性进行专业人才培养。

2）实训室建设“重复无创新”。很多高职院校的物联网实训室是将原有的传感器实验室和网络实验室进行拓展或者是单组合起来，要么物联网实验室都以实验箱为实验平台，实验内容以传感器、单片机、无线网络通信等为主，缺少物联网的综合应用开发环境，无法完成对接行业的具体“应用性”开发。

3）课程实训构建“仿真轻集成”。大都高职院校物联网实训室建设过多强调“技术仿真”，没有接合具体的行业应用环境进行带有开发性实训室的建设，缺乏应用集成，实践性不强。

4 对接物流行业特色高职物联网应用技术专业人才培养的实践与思考

高职物联网应用技术专业建设根据物联网技术及其应用的发展趋势，以“行业应用”为重点，以行业市场对人才的需求为依据，是专业建设的发展方向，下面以湖南现代物流职业技术学院物联网特色专业建设为例，分析该专业该如何对接行业特色，走特色发展品牌之路。

4.1学院物联网应用技术专业基本情况

湖南现代物流职业技术学院根据学院的专业群的布局，依托物流行业和湖南省现代物流职业教育集团的优势，2012年在湖南省高职院校第一个开设物联网应用技术专业，专业主要面向物流及相关行业智能物流相关岗位，培养具备智能物流项目的规划、设备安调、系统集成、售后服务等的高素质技能型人才。

4.2对接物流行业特色的专业职业能力培养

学院对接物流行业特色结合物联网专业技术体系，构建专业物流行业特色的职业能力培养体系。

1） 对接物流行业特色的专业能力培养体系

物联网的体系结构可归纳为由三个层构成：感知层（物流信息采集层）、网络层（物流信息交换）和应用层（智能物流）三个层面。对接物流行业特色的高职物联网专业能力体系如图1所示。

在感知层，针对专业面向物流行业的具体特征，着重智能物流物联网感知基础应用能力；在网络层，着重培养智能物流物联网数据通信应用能力；在应用层，重点培养智能物流物联网技术开发应用能力。

2）对接物流行业特色的专业职业岗位培养体系

学院物联网专业对接物流行业特色划分为：智能物流营销策划类、智能物流运营管理类、智能物流技术类等岗位；主要培养为物联网企业及IT行业培养信息系统集成设计、物流自动化技术、物流信息系统开发、工程项目管理、售前技术支持、售后技术服务的特色专业人才，其对接专业职业岗位能力培养体系如表1。

在感知层智能物流物联网技术基础实训室，重点训练学生RFID感知技术、条码感知技术、情景感知技术、传感器技术以及无线网络组网技术等物联网基础信息感知与采集技能。

在网络层智能物流物联网仿真实训室，重点训练专业学生把感知层的采集的物理事件和数据和应用层物流行业应用系统相互连接，能通过WIFI、移动网络技术及Internet构成一个可以互通信息的系统的专业能力。

在应用层智能物流物联网技术开发实训室，对接智能仓储、智能运输及智慧供应链等物流业务中具体应用，通过具体项目实践，训练学生物联网应用集成及项目实践能力。

4.3对接物流行业特色的专业培养效果

在对接物流行业特色物联网专业建设的辐射下，学院的物联网应用技术专业建设取得了非常好的效果，具体如下：

1）共建工程研究中心，推进新技术研发

学院与国防科技大学联合成立“物联网感知技术与应用湖南工程研究中心”，共同研发湖南省“十三五”科技重大专项课题（超高频电子标签芯片研制与应用示范），积极开展新技术研究，为提升专业服务产业升级转型注入新的动力。

2）承担省级重点项目，打造专业品牌

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智能科学与技术是面向前沿高新技术的本科专业，经过近几年的发展其广泛的应用前景日趋明显，比如智能机器人、智能电器、智能家居等产品的技术越来越成熟，对人类生活的方方面面产生了重要的影响。然而传感器在这些智能产品中起着重要的作用。因此传感器与检测技术这门课程在诸多高校的电子信息类专业中作为一门重要的专业课[3]。随着智能科学技术专业的诞生以及传感器技术的迅速发展，各种新型传感器不断出现，传统的传感器与检测课程中所讲授的传感器则有些落伍。我校秉承“教育创造学生价值”的办学理念，为了适应时代的需要和智能科学技术的发展，针对传感器课程进行改革和创新，并将课程命名为智能传感与检测技术。传统的传感器与检测课程的主要任务是以传感器的工作原理、基本结构、测量电路和应用方法为主，而在智能传感与检测技术中不但讲授各种传感器的工作原理、测量电路以及应用方法，更重要的是结合智能科学的特点将传感器与嵌入式技术、通信技术以及虚拟仪器技术相结合。侧重于传感器应用的智能性和通用性，为智能产品的开发提供良好的教育基础。

1教学现状分析

传统的传感器与检测技术教学中，理论知识偏多，实践课程偏少。而在课程中设置的实验课大都是验证类的实验，并不能满足培养学生实践能力的需求。目前来说传感器与检测技术课程存在如下几个问题：1)教学内容陈旧，不能及时更新，因而不能反映最新的传感器技术水平；2)教学重原理，轻实践。课程内容比较抽象，涉及到很多物理、化学、数学等多个学科的知识，记忆和理解难度大；3)课程内容之间缺乏整体联系，一个章节讲述一种工作原理的传感器，不同章节之间联系较少；4)实验教学内容验证性实验较多，设计和创新性内容较少；5)实验项目采用传感器试验台可以较好理解工作原理，但不能满足实际应用的需要。针对出现的这些普遍性问题，在智能传感与检测技术课程中，笔者认为应从教学培养方案设计、教学大纲设计、教材与教学内容的改革以及教学方法和手段等方面综合考虑解决方法。

2课程培养目标

根据智能科学技术专业的特点，为了适应科技发展的需求，智能传感器与检测技术这门课程旨在让学生掌握各类传感器的原理、结构、测量电路和应用方法，建立完整的检测技术整体概念[1]，具备传感器与检测技术方面的基本知识和基本技能。对生产和科研任务中的检测任务能够正确的选择传感器以及配套的测量电路，设计相应的测量系统，完成所承担的检测任务。通过课程中的项目设计，培养学生能够将传感器进行模块化设计，组成传感器系统，结合嵌入式技术和虚拟仪器技术，完成多参数检测系统的设计[2]。本课程是针对智能科学与技术专业的三年级下半学期全体学生开设的专业课，同时学生前续课程中将所学的《数字电路》、《模拟电路》、《电路分析》、《单片机原理与应用》、《虚拟仪器技术》等课程作为基础知识，与实际项目相结合，通过项目实践深入的理解智能检测系统的开发过程，为后续专业课的学习打下良好的基础。课程结束后学生不但能够深入理解所学的理论知识，而且能够将所学的知识熟练地应用到智能检测系统设计等实际的工程当中，进而提高学生的工程实践能力。

3教学改革方法

智能传感与检测技术是一门应用性很强的课程，通过理论知识指导实践，反过来实践也可以更好的理解理论知识。所以说理论与实践对于这门课程都很重要，因此将理论教学和实践教学紧密结合是一种较好的教学方法。教学改革也要同时从理论教学和实践教学两个方面入手，提高课堂教学和实践教学的效果。而学生是教学改革活动中的主体，所有的改革都以学生为中心，结合当今技术发展情况从学生的需求出发。因此在本课程的教学改革过程中，需通过深入研究和反复实践从以下几个方面进行提升：1)以TOPCARES－CDIO人才培养模式为指导进行教学培养方案的设计。对专业人才培养预期应掌握的知识、能力、态度进行明确的、具体化的分析，重视实践项目在人才培养中的作用，构建一体化的人才培养方案和教学体系。2)理论教学方面主要是让学生掌握传感器的工作原理和特性，学会传感器的设计和使用。但是仅靠灌输性的讲解会比较枯燥，达不到教学的目的。因此需要结合实际应用引出传感器的工作原理，合理组织教学内容，让学生在用中学、学中用，提升学生的学习兴趣。另外应让学生参与到教学过程中，改变传统的以教师为主导、学生被动接受信息的知识传授方式。可采取以下措施：①通过课前预习课堂提问的方式，提升同学们的参与意识。②部分内容学生讲解，老师点评的方式展开学习。③增加课堂分组讨论，老师提供问题和应用场景，学生分组讨论解决方案，提高学生的参与度和积极性。④布置课外书面作业和项目调研报告，让学生课后能够有效复习、应用所学知识。3)实践教学一直是培养学生综合应用能力和创新能力的重要途径，但是如果按照实验指导书生搬硬套的实验操作并不能真正提高学生的动手能力。因此除了原理验证型实验之外，增加应用项目于实践教学中，让学生不仅能读取传感器的数据，还能结合电子线路的知识、微处理器的知识和通信技术能够采集和处理相关的数据，构建具体实用的智能检测系统应用方案。通过实践项目让学生加深对智能传感器工作原理的理解，更要注重培养学生的实际项目应用能力。4)根据智能传感与检测技术一体化的教学体系，组织编写可用于一体化培养方案的一体化教学教材。编写的教材要能体现最新的传感器技术和最新的应用，紧密结合实际，让学生把课程的学习与日常生活结合起来，通俗易懂，可操作性强。根据传感器技术的发展，需定期对教材进行更新和修订，以适应时代的发展。

4教学内容安排

传统的传感器与检测技术的主要教学内容中除了讲解传感器与检测技术的基本知识、各种常用传感器的介绍、标定、检测系统的组成外，并没有实际的项目在课程中。不但导致学生的实践动手能力偏差，而且对理论知识的理解也不够深入[4]。为此在智能传感与检测技术课程的教学中，以理论课和实验课相结合进行授课，目前在智能科学与技术专业中总课时是80学时，其中理论课是48学时，实践课是32学时。理论课程中是以按照项目分类，根据项目需求引出所用传感器，并讲述其工作原理、测量电路及应用方法等。实验课则分为基础实验课和项目实践课两部分。理论教学内容包括：检测技术的基本知识；常用传感器的工作原理、基本结构、测量电路和应用方法。实验课的主要内容包括：常用传感器工作特性实验，包括测量电路的零点调试，线性度调试、测量数据拟合等。项目实践课内容包括：项目的需求分析，硬件设计，软件设计、系统调试等步骤。

5教学项目设计

智能传感与检测技术课程中的项目教学是一个系统工程，对教师队伍的要求很高，不仅需要教师具备理论知识而且还需具备一定的工程实践能力，同时还需要配备精良的实验设备。在智能传感与检测技术课程中开展实践项目，仅靠课堂上的仿真软件难以达到教学效果，因此实验实训平台的选择是一项重要的指标。为了能更好的结合理论教学，针对智能传感与检测技术所选用的实验实训平台必须具备以下几个特点：1)采用的实验实训平台要有足够种类的传感器，并采用模块化设计。2)配备统一的总线接口，具备扩展功能。3)具有主流的嵌入式核心系统，并且能够适应不断更新的处理器。4)价格合理、售后服务良好、教学资源丰富。综上几点，在智能传感与检测技术课程中，采用的是上海硕博科教设备有限公司的“SBJCS-1113创新型测控/传感器技术综合实验实训平台”，该平台配备大量常用传感器，同时具备工业实际中广泛采用的成熟电路完成对各种传感器信号的拾取、转换、调理、采样、存储、解算、控制及显示等处理电路。同时实验装置具备一定的抗干扰及可靠性，学生可以做到学以致用。该实验实训平台如图1所示。该平台具体特点如下：1)传感器种类丰富:包括压力、压电、应变、电容、霍尔、温度、光敏、气敏(酒、C0)、电涡流、光纤位移、长光栅位移、差动变压器、光电耦合等各种常见传感器。2)模块化设计：采用标准的模块化设计，增强系统的结构性和互换性。3)总线标准：建立统一的内总线和接口约定，以实现最灵活的个性化配置、扩展和系统管理。4)接近工程实际：实验装置上采用多种工业型传感器，既可以用来完成传感器原理、结构与调理电路的教学，也可以用解决工业工程和过程中的实际问题。5)学以致用：构成实验装置中的智能仪器的各模块，在其设计时充分体现实际系统的抗干扰设计技术和可靠性设计技术，其核心卡可作为实际智能仪器的核心单元。实验装置中信号转换与信号调理电路采用工业和工程实际中所采用的成熟电路。实验装置中使用的各种数字信号处理方法，采用典型的也是未来实践系统首选的数字信号处理手段，具有很强的工程实用特征。6)智能仪器仪表设计：结合工程实际给出了一个将常规仪器实现智能化的实例。7)开放式设计：实验装置中的软、硬件及系统均按照全开放的思想进行设计，以便于学生开展研究型和创新型的实验。在项目教学中，教师指导学生，按照项目开发的流程来完成系统的需求分析、硬件设计、软件设计、系统调试等步骤。最后完成整个项目的总结报告，并以小组为单位完成课程项目的设计。学生可以利用课外时间，完成资料查找、系统设计和代码编写等工作。本项目要求学生完成一个智能家居远程监控模拟系统。与传统的检测系统比起来，智能传感器检测系统更加具有智能性、综合性等特点，将传感技术、嵌入式技术、通信技术以及虚拟仪器技术有机结合，使学生深入理解智能传感器与检测技术这门课的应用，具体项目教学安排见表1。

6课程考核形式

在素质教育的大背景下，课程的考核的结果不能只看期末考试成绩，应采用多元化的考核方式，要能反映出学生的学习效果、应用能力和解决问题的能力。本课程的考核贯穿整个教学过程，最终成绩由课堂表现、作业成绩、实验成绩、项目成绩、期末考试成绩等部分组成。老师在平时应根据学生的课上表现和问题回答情况记录成绩，作为平时成绩的依据。实验成绩要能体现实验过程中的表现和实验报告的完成情况。项目成绩的考核则包括项目实施过程中的表现、阶段性成果成绩、最终项目结果成绩、项目报告成绩和答辩成绩组成。期末考试采用闭卷方式，考核内容侧重对传感器工作原理和应用设计的考核。总体来说，改革后的课程考核不是通过一次考试定好坏，而是更重视过程，要能体现学生的综合素质和水平。其中项目教学作为教学改革的创新点，所以项目考核形式的也是多样化的。考核贯穿在教学过程的各个环节，从学生的出勤、日常表现、作业、实验、项目及考试等，对学生进行全方位的考核。其中项目考核中的项目答辩包括自述、现场操作、教师提问、解答几个环节，通过答辩，教师可以直观评价学生对相关理论的掌握程度，综合评价学生的实际应用能力及应变能力，对设计不完善的地方给予指导建议，给学生提供创新的空间。智能传感与检测技术这门课的所有考核项目中，采用过程考核和终结考核相结合的方式能够全方位的考核学生的平时学习情况及动手实践能力，并激发学生学习兴趣。

7结语

智能传感与检测技术是电子信息类专业的一门非常重要的专业课，如何让学生更好的掌握理论知识提升应用能力一直是困扰任课教师的难题。笔者从教学培养方案、教材与教学内容的选择以及教学方法和手段等方面进行了分析和探索，提出了相应的改革举措。文中的改革举措是TOPCARES-CDIO人才培养模式在智能传感器与检测技术上的运用，采用教学与项目相结合的方式对当今智能传感与检测技术的教学具有有益的参考价值。

作者:图雅 鞠尔男 周国顺 刘龙 单位:大连东软信息学院电子工程系

参考文献

[1]李玲,张旭.传感器与检测技术课程教学改革研究[J].科教文汇旬刊,2015(4):55-56.

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2010年初，教育部下达了高校设置物联网专业申报通知后，众多高校争相申报。2010年，教育部批准37所本科高校开办物联网专业，2011年，全国有江苏、天津、山东、湖南、福建等11个省市在高职院校第一次开设了物联网应用技术专业。随后几年，物联网应用技术专业在全国高职院校陆续开设，截止2015年3月，全国已有264所高职院校开设了物联网应用技术专业。

物联网应用技术专业应以《国家中长期科学和技术发展规划纲要》为指南，以智能化的物联网系统为载体，围绕“物联网应用集成、物联网应用开发、物联网应用维护”三个主要方向，紧密结合社会发展与经济建设的重大需求与发展战略，整合各校自身及校内外合作团队的优势资源，建立符合各校自身特色的以物联网应用技术专业为核心的专业群，为信息产业的发展做出贡献。因此，很多高职院校在近四年的时间里，在专业建设、人才培养方案制定以及课程体系建设方面做了很多工作，为办好“物联网应用技术”专业打下了良好基础。在此基础上，进行更深层次的探索，有效地将计算机网络技术、软件技术、楼宇智能化、应用电子、机电一体化等专业课程进行融合，有利于更好地培养综合性的技术人才。

二、以物联网应用技术专业为核心的专业群建设现状

专业群主要是指各学校围绕某一技术领域或服务领域，依据自身独特的办学优势与服务面向，以学校优势或特色专业为核心，按行业基础、技术基础相同或相近的原则，充分融合相关专业而形成的专业集合，专业群代表着各学校的专业发展方向。

全国高校物联网及相关专业教学指导委员会组织高校在物联网专业的知识体系、课程体系、应用实践和人才培养等方面进行了一系列的探索，国内高校也根据自身的情况对物联网相关专业的课程体系建设进行了多方面尝试。但物联网目前属于新兴产业，学科领域跨度较大，各高校都是刚刚开始设立物联网相关专业，由于专业定位的差异，各高校物联网专业开设在不同的学院、系部及专业教研室部门。专业建设情况不一，专业方向差别也很大，也没有成熟的经验可以借鉴。

物联网应用技术专业在全国高职院校开设已有四年多了，虽然专业设立起来了，但事实上，如何建立科学的物联网专业人才培养体系、如何以物联网专业为核心组建专业群等问题却成为困扰各高职院校专业建设的难点。物联网应用技术专业在全国200多所高职院校开设，专业开设侧重点各不相同，各兄弟院校之间缺少统一的规划。由于物联网专业涉及的专业领域较多，所以各开设物联网专业的学校都面临着物联网课程开设以什么方向为主的思考，以物联网专业为核心的专业群建设也逐渐成为各校探讨的热点问题。

三、物联网专业群建设的目标及方法

根据我国及安徽省物联网新兴产业规划，并结合学院特色，建设和开发物联网应用技术专业为核心的专业群，应围绕“智能家居、智能物流、产品追溯”三个应用领域和“物联网应用集成、物联网应用开发、物联网应用维护”三个典型工作岗位及“教、学、做”三位一体教学模式进行深入研究，以项目驱动式教学方法为手段，突出已有计算机类、电子类、自动控制类各个专业的专业优势，融合物联网相关专业的知识点。探索总结出一条综合性强、多方向多角度的综合应用为主线的教学思路，为全国高职院校物联网专业构建一个合适的专业群建设平台。

物联网专业群课程体系建设应充分吸收世界先进的CDIO工程教育理念，以物联网工程项目的规划、设计、实施和管理维护生命周期为载体，建立“做中学”的教育模式，研究开发符合本地区特色的物联网专业群的建设路径，培养学生具有较强的自学能力、组织沟通能力和协调能力，并能系统地掌握物联网及其相关专业的知识。主要从以下几个方面来实现物联网专业群建设目标。

第一，面向市场需求，结合计算机网络技术、计算机控制技术、应用电子、软件技术等专业知识，突出各专业的重点课程。培养学生具备“智能家居、智能物流、产品追溯”三个应用领域的基本应用能力。按照学生职业岗位的能力需求，从初学到熟练的成长过程，以培养职业岗位技能为目标，基于工作过程进行物联网为核心的专业群建设。

第二，通过充分的社会调研，联合企业，聘请专家，找出上述三个领域中所有的代表性工作任务，选择完整的、对职业成长起关键作用的、有较大开放性和代表性的工作任务，从中提炼出典型的工作任务，再对所需的职业能力进行教学分析，研究提炼出适应“物联网应用集成、物联网应用开发、物联网应用维护”三个典型工作岗位的专业群的发展方向，以便在后期突出重点教学内容。

第三，通过“校企合作，工学结合”办学模式，进一步了解当前物联网企业的人才需求规格，培养满足企业实际需求的高技能人才，基于“以职业能力为目标、以项目为导向”的人才培养模式，“以服务为宗旨，以就业为导向”的指导思想，建设“教、学、做”三位一体的专业群的建设。

通过对上述“三个应用领域”、“三个典型工作岗位”及“三位一体”的专业群建设深入研究，结合本地区企业发展方向及学院实际情况，研究以物联网为核心专业的专业群的建设。

四、专业群建设研究的主要内容

1.物联网技术体系研究

目前比较公认的物联网技术体系由三层结构组成，分别为感知层、网络层和应用层。分别实现、全面感知、可靠传递、智能处理的功能。具体功能如图1所示。

图1  物联网技术体系构架

（1）感知层

感知层是物联网的“皮肤和五官”，主要是进行物体识别、信息采集。感知层通过传感器、射频识别、条码识别、无线定位等技术感知和采集现实世界中发生的各种物理事件和数据，这些数据包括各类物理信息量、标识、音频、视频等数据等，然后通过近距离通信网络和智能信息处理技术实现所获取数据的近距离传输以及数据的分布式处理等过程。感知层的关键技术包括：RFID技术、传感器技术、嵌入式技术、短距离无线通讯技术等。

（2）网络层

网络层类似于人体结构中的神经系统，主要负责把感知和采集到的信息无障碍、高可靠性、高安全性地进行传送，实现物联网信息的广泛互联功能。它主要是建立在现有的通信网络（包括有线和无线通信网）、广播电视网和互联网基础上。物联网感知到的信息通过各种接入设备与连接传输到上述网络，网络层解决了感知层所获得的数据在一定范围内、特别是远距离的传输问题。

（3）应用层

应用层位于感知层和网络层之上，是物联网智慧的源泉。人们通常把物联网应用冠以“智能”的名称，如智能电网、智能交通、智能家居等，其中的智能就来自这一层，现在更多地用智慧来进行描述，如智慧城市、智慧农业等。应用层解决数据如何存储（数据库与海量存储技术）、如何检索（搜索引擎）、如何使用、如何不被滥用（数据安全与隐私保护）以及设备的智能控制等问题。应用层是物联网发展的目的，通过公共中间件、信息开放平台、云计算平台和服务支撑平台等物联网应用技术，实现跨行业、跨应用、跨系统之间的信息协同、共享、互通的功能，从而支持物联网技术在工业、农业、环保、医疗等行业领域的应用。

以应用需求为导向的系统设计可以是千差万别的，也不一定所有层次的技术都需要采用，即使在同一个层次上，对可供选择的技术方案也可以进行按需配置。结合各高职院校计算机类计算机网络技术、软件技术、电子信息类电子信息工程技术、应用电子技术、自动控制类计算机控制技术、机电一体化技术等相关专业，将物联网专业与相关的专业融合一体，致力于研究出一套适合高等职业院校物联网专业群的建设方案，将推动物联网应用技术专业及相关专业建设的同步、健康发展。

2.物联网专业群知识体系的研究

专业知识体系就是把一个专业领域内的专业知识组织成专业干线清晰、知识点层次分明、结构衔接完整的一个知识框架。在分析物联网技术体系的基础上，构建物联网应用技术专业群的知识体系，物联网应用技术知识结构中的专业知识部分应能体现物联网整体框架及其关键技术。因此，物联网应用技术专业知识体系应包括感知层、网络层、应用层的知识和系统整体架构与优化的知识。对应的核心知识领域分别是：感知层为射频识别（RFID）技术、传感器技术与无线传感器网络技术等;网络层为网络与通信技术、网络设备安装与配置管理等;应用层为软件设计、数据存储与处理技术、大数据处理技术、云计算技术、应用系统开发等;物联网整体的框架为物联网工程与综合布线、信息管理技术等。

根据上述分析，物联网专业群的建设，要能实现这样的培养目标：培养造就具有物联网技术基础理论、计算机网络技术、应用系统软件开发、智能安防技术等相关专业知识;主要面向物联网工程建设、物联网应用软件开发、物联网产品制造以及物联网技术应用等方面企事业单位，在生产、服务及管理第一线能从事物联网应用集成、物联网应用开发、物联网应用维护等岗位的工作;并在创新和创业意识、团队合作与人际沟通以及资料查询与组织能力等方面有良好的素养，能适应国家战略性新兴产业建设需要，具有职业生涯发展基础，德、智、体、美全面发展的高技能应用型人才。

3.以物联网为核心的课程群建设

围绕物联网工程中的应用技术领域对物联网应用技术专业职业岗位群进行整体分析，结合各学校计算机类计算机网络、软件技术、电子信息类电子信息工程、应用电子自动控制类机电一体化等已有专业，找出专业群课程相关技术领域中具有代表性的工作任务，选择完整的、对职业成长起关键作用的、完成任务的方式有较大开放性和代表性的工作任务，从中提炼出典型的工作任务，再对典型的工作任务及完成典型工作任务所需的职业能力进行教学分析，分解出“两个平台、三个方向”（即公共基础平台、专业基础平台;物联网应用集成、物联网应用开发、物联网应用维护）的专业群的课程体系。

物联网专业群体系的课程设置需要综合考虑专业群中各个专业的学科特点，应尽可能多地覆盖本专业的知识体系，将相关主干学科的核心课程和专业课程进行通盘考虑，打破学科体系的约束，遵循职业教育的特点，根据工作过程和知识结构将上述专业课程分成公共基础课程、职业平台课程、职业能力课程、实验实训课程、能力拓展课程五部分。详细课程分类及专业归属见表1。

表1  物联网应用技术专业课程设置

五、物联网专业群建设需要解决的问题及指导意义

物联网专业群建设是一个不断探索的过程，在教学改革和探索中主要须解决以下问题，并体现出专业群建设的意义。

1.物联网专业群建设是以应用为驱动的专业，专业群人才的培养根据专业共性知识和各地区物联网领域的区域特色，发挥相关学科的传统优势，使学生有兴趣、有目的、有实践地学习专业领域的知识，逐步地、系统地增长应用实践能力和创新能力。

2.在课程设置中，把行业应用特色纳入个性化课程或专业课中，形成理论型和实践型两套既有共性又有个性的人才培养方案和课程体系。

3.该专业群培养方案和课程体系坚持以“物联网应用集成、物联网应用开发、物联网应用维护”为主导，夯实基础教学，为学生的未来发展创造条件，以方向选修课为平台，拓宽学生的认知视野，妥善化解突出特色和拓宽视野间的矛盾。

4.物联网专业群建设的重点是应用实践，教学应由应用来驱动，作为新一代信息技术主要代表之一的物联网技术日新月异，我们应了解新技术的发展，根据市场需要，调整教学内容。课程设置及内容应重视特色，在实施过程中，应高度重视专业特色建设工作，大力加强课程体系和教材建设，改革人才培养方案，强化实践教学，加强教师队伍建设，紧密结合国家经济社会发展需要，推进专业建设与人才培养，切实为同类高校相关专业建设和改革起到示范和带动作用。

5.物联网应用技术专业涉及的“三个应用领域”、“三个典型工作岗位”及“三位一体”的教学模式”的深入研究，推动物联网专业群结合地方企业发展方向及学院实际情况，以服务地方新兴产业发展和学院已有优势专业特长为特色，完善符合社会需要的物联网专业群人才培养方案。

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中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）22-0100-02

物联网的概念自1999年由麻省理工学院提出到现在，已将近20年，它甚至被视为互联网发展的第三次浪潮，世界各国都投入巨资深入研究探索，并启动了诸如“智慧地球”、“U-Japan”、“U-Korea”等战略规划。2009年，时任国家总理在视察中国科学院嘉兴无线传感网工程中心无锡研发分中心的时候，也做出了建设我国物联网的指示。

教育部在2010年下发了高校设置物联网专业的通知，一时间众多高校争相申报。由于物联网专业涉及的领域非常广泛，很多工科专业，都可以找到和物联网相交叉关联的地方，这往往导致很多院校在设置物联网专业的时候，没有明确的定位，培养出来的学生也成为知道的很多，但都不精通的“万精油”。如何培养出生产服务一线紧缺的应用型、复合型、创新型人才，是很多高校物联网专业负责人都在思索的课题。鉴于此，本文抛砖引玉，简单讨论应用型本科院校物联网专业的一些建设思路，可供参考。

1 选定适合本地特色的行业作为专业背景

物联网的应用领域，从物流管理，到安保监控；从现代工业，到精细农业，再到水产养殖，都有广阔的用武之地。虽然从整个物联网的架构来看，不同行业的应用之间还是有很大的共同点，然而这些行业应用的很多技术跨度往往都非常大；不同行业的生产经营企业，对于物联网专业的人才要求也有非常巨大的差别。要让经过短短四年时间学习的本科毕业生，能适应众多行业内企业的需求，几乎是不可能完成的任务。因此，选择一个或两个适合本地特色的行业作为专业发展背景，重点学习和该行业相关联的专业课程，是应用型本科院校建设物联网专业的一个思路。

高校在选择行业作为发展背景的时候，可以结合国家和地方的发展规划，主动和未来的发展方向看齐。另一方面，物联网本身的三层体系结构：感知层、传输层、应用层，也构成了物联网产业链专业技术人才的三个发展方向。因此，高校可以根据自身的师资力量以及办学软硬件条件，选择某个专业方向作为突破口，重点培养该方向的应用型人才，这样也可以让专业老师找到科研的聚焦点。

具体从四川的特点来说，四川是一个传统的农业大省，川西也有丰富的林业资源和旅游资源，但是地质灾害也较为频繁。因此农业、林业、地质监测，都可以作为很好的行业背景。同时随着人们生活水平的提高，对于高端水果的需求也越来越高，而成都周边有很多水果种植基地；川南的攀枝花、西昌由于日照充分，更是很好的芒果、木瓜、石榴等热带水果生产基地。同时，四川还是很多名贵中药材的传统种植基地，比如川芎、川贝母、天麻、川乌、杜仲等。将物联网应用到这些高端种植业上，可以方便地进行精细化管理，降低种植业的劳动强度和对劳动力的需求，减少化学肥料以及灌溉用水量，同时提高产成品品质，增加产量。因此种植行业也是一个很好的可选背景行业。

另一方面，从院校的实际情况出发，可以选择行业的应用集成，作为物联网的切入点，重点进行行业相关应用的开发、集成。也可以选择感知技术的某一类具体应用，集中攻克当前行业应用中的问题。目前对于感知技术的重点研究领域研究主要集中在RFID的安全问题、批量访问问题等。

2 建立跨院系的、校企结合的师资队伍

师资队伍建设从来都是一个专业建设成败的关键。而物联网作为一个跨越很多专业的新兴产业，它的技术体系就决定了必须依靠跨院系的团队才能建设好师资队伍。目前大部分高校，通常划分有计算机院系、通讯院系、电子电气院系，从物联网的体系结果来说，它的感知层，涉及众多传感器设备，包括新型的数字传感器、传感器网络，还有目前研究的比较热门的可以精确测试某些化学成分的各种化学传感器，这些在传统上往往是电子电气院系的研究领域；而就物联网的传输层而言，它包括各种短距离、长距离的可靠信息传输，也包括建立局域网络以及传输中的安全问题，这通常是通讯院系所擅长的领域；而在收集到足够多的信息后，加工提炼总结得出结论，或者存储到数据库中，或者展示在控制中心，这时候就需要开发在控制端运行的应用程序，这往往是计算机院系更擅长的。可以看出，要建设好物联网专业的师资队伍，必须建立一个跨院系的团队，通力合作才能达到目标。一般说来，师资团队中应该包括计算机科学与技术、无线有线通信、信号信息处理、人工智能、工业电气自动化这些专业的人才，通过多专业的融合，不断丰富课程教学内容，促进不同专业的人才知识面的拓展。

另一方面，高校教师，很多都是应届硕士或者博士毕业后直接到学校任教，他们的优势在于知识结构体系全面，学术水平较高；但由于他们工作后的更多精力往往投入在理论研究中，因此和企业技术人员相比较而言，他们缺少工程实践经验，而且对于行业应用的实际现状也不太了解。因此，对于物联网这种应用型学科来说，建立校企合作平台，通过兼职或者专职的方式，引入企业优秀工程技术人员充实到师资队伍，同时积极引导在校教师参与企业的科研项目，通过培训、挂职、横向技术合作等方式，提高他们的实际工程经验，拓展专业领域视野，就尤为重要。尤其是对于实践、实训教学环节，更应该首先选择企业工程人员担任指导老师。

3 选择和行业背景以及地方经济相适应的专业核心课程

从课程体系的角度来说，物联网专业的课程可以划分为基本素养、基本技能技术、专业技能技术、综合技能技术这样几个层次。构建课程体系的时候应充分考虑行业的应用方向与应用领域，并与行业内领先的企业进行沟通合作，根据行业发展方向和企业实际需要，并结合自身的软硬件办学条件，做出实时的调整。具体到四川地区的实际情况，可以重点发展农业、林业以及地质监测行业中的物联网感知研究方向、应用开发以及系统集成两个方向上。

其中物联网感知方向的专业核心课程包括：电路基础、模拟电路、数字电路、高频电路基础、传感与检测技术、单片机技术、射频识别技术、嵌入式系统。而在物联网开发与集成方向，专业核心课程包括：计算机网络、软件工程、ZigBee技术、信息安全、数据库原理与应用、web技术。此外，也可以考虑物联网的管理与服务方向，该方向的核心课程包括计算机网络、软件工程、数据库原理与应用、web技术、外包管理、工程经济。除上面这些核心课程外，还可以根据具体的行业背景，开设一到两门行业相关的选修课。比如物流管理、农业经济。

除了以上课程的学习外，还应该根据实际情况开设一些实训项目。实训尤其要注意和行业企业的实际研发、生产、服务需求相结合，最好能派出学生到企业进行实训。但是也要注意，集中派出学生到企业实训时，由于企业有自己排好的生产、研发计划，他们担心对于学生进行实训会延误他们的研发计划，或者影响他们的生产，因此对于培训学生并没有很高的积极性，因此学生到企业实训，很多时候都只是简单的观看，实际动手的机会很少；而对于自行联系实训单位的分散实习学生来说，学校无法对他们进行必要的监督管理和考核。这些都会极大的降低实践教学的效果。怎样提高实训企业的积极性，并对实训效果进行考核考查和评估，最终使学生能在实训中真正学到技能，目前也还是一个亟待探索的问题。

同时由于物联网是一个跨多学科的应用，我们在建设课程体系的时候，还应该注意网络教学平台的建设。我们虽然建立了跨院系的教师团队，但通常说来，高校的学生还是归口于某具体院系管理，而物联网涉及的诸多学科专业，其中的每一个，其实都可以作为学生的发展方向。而当学生想要进一步加强在他感兴趣的某个专业方向上的学习时，最方便就是借助网络教学平台。因此我们还应该积极推进网络教学平台建设，搭建网络学习空间，建立起多维度的教学通道，实现教学资源的网络共享。

4 和本校自身专业定位相符合的实验室建设

作为应用型本科院校的物联网专业实验室，应主要锻炼学生物联网应用系统的组网、安装、调试、售后维修、技术支持等相关联的能力。因此物联网专业实验室应以基础实验、综合实训为主。其中的基础实验，应该包括条码扫描仪、RFID射频读写实验箱、ZigBee/蓝牙传输实验设备、单片机实验箱等感知和短距离传输设备。而综合实验平台，可以根据选定的行业背景，选用一些综合性的、可以构建仿真从信号感知采集到数据的有线无线传输，再到系统具体应用的整体仿真平台，比如智能家居应用平台、智慧农业应用开发仿真平台、智能交通应用开发平台。一般说来，所选用的综合平台，要具有丰富的硬件接口以方便后期的升级；同时应能支持网关、手机等多种管理服务平台以及支持手机远程监控和采集数据，并要提供完整的代码和文档，以方便学生进行二次开发实训。

另一方面，进行实验室建设的时候，还应该考虑满足学生参加设计大赛的需要。参加行业内的物联网应用设计大赛，是锻炼学生实践能力的重要方法和手段，可以显著提高学生对专业的兴趣和实际动手能力；同时对于指导老师也是一种积极的锻炼，可以起到丰富教学内容，活跃教学气氛，提高教学效果的作用。

5 结束语

物联网专业是为国家战略型新兴产业发展所需高素质专门人才的培养而诞生的新专业，根据物联网的技术体系框架、应用特点，结合地方具体实际，校企合作，培养出真正有市场价值，能解决企业实际问题人才，是应用型本科院校进行物联网专业建设的一个值得考虑的着力点。

参考文献：

[1] 王海龙，张书钦，刘卫光.物联网人才培养研究与探索[J].计算机教育，2015（2）.

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一、我国高职院校学生的现状

随着我国高校规模的扩大，高职院校所录取的新生出现了一系列的新问题，主要是学生素质普遍下降，学生中大部分是独生子女，自我约束能力、适应能力和挫折承受力较差，思想容易产生波动，而且大部分学生中学时成绩处于下游水平，学习热情不高，自信心不强。高考后，看到中学的很多同学考上比较好的大学，心理上会产生强烈的失落感［1］。社会和企业盲目追求高学历更会给高职院校的学生造成更大的心理压力，致使部分学生自觉不如别人，产生自卑心理，对学习和以后的就业产生较大的负面影响。针对由此产生的问题，高职院校必须对原来的教学模式进行调整［2］，还要考虑专业技能培训与毕业生未来的就业需求。

二、高职院校嵌入式技术教学现状

嵌入式系统是当今最新的电子应用技术之一，从广泛应用的手持式设备到通信、航空航天和军事领域的专用设备，都是以嵌入式系统为基础的，因此，国内的很多高等院校已将其作为电子类本科高年级的专业选修课或研究生的专业必修课。很多教师对其在本科院校的教学方法进行了研究，但只有少数高职院校才在最近几年开设该门课程，究其原因，主要有以下几方面。

1.预修课程多，时间不够。相对于单片机而言，必须具备一定的专业基础知识才能进入嵌入式系统课程的学习。在硬件方面必须先学习数字电路、模拟电路（高低频）和单片机原理与应用等课程，在软件方面要学习C程序设计、汇编语言、软件学和操作系统原理等课程。只有掌握了这些课程的内容，才能进入嵌入式系统课程的学习，高职高专院校的学制一般只有2―3年，学生学习这些课程的时间将非常紧张。

2.课程难度大。嵌入式系统本身的知识点很多，主要包括嵌入式芯片的结构与功能、嵌入式硬件体系结构、硬件平台的设计、嵌入式软件中的Boot loader引导程序、驱动程序的编制与调试技术、嵌入式实时操作系统平台的移植与应用软件的开发等，学习起来内容繁多，难度很大。

3.实训和实验设备价格较高。学习嵌入式系统课程，不但要在课堂上进行理论讲解，而且要将这些理论内容放到实验课程中检验，只有这样，学生才能消化吸收相关内容。相对于其他课程的实验设备，嵌入式开发系统实验平台系列的产品价格是比较贵的。装备一个具有30套开发系统的实验室，要花费100多万元，因此，财力相对薄弱的高职高专院校引入该课程会面临资金不足的问题。

4.学生素质相对较弱。本科院校和高职高专院校的学生都经过了国家高等学校统一招生考试的选拔，但本科院校的学生是第一二批次录取的，高职高专院校的学生是第三四批次录取的。因此，相对而言，高职高专院校学生的学习能力与基础要比前者薄弱，学习嵌入式系统课程，学生遇到的困难会更大。

那么，高职院校面对这么多的困难是否就可以不进行嵌入式系统课程的教学了？答案是否定的。我们所处的时代是一个飞速发展的时代，特别是嵌入式技术，已经是三大信息产业技术之一，已经改变了我们的生活和工作节奏，随之而来的是社会对电子信息类人才的极大需求。因此，高职高专院校必须面对挑战，开拓创新，积极引入嵌入式系统课程的教学。

三、新形势下对职业院校开设嵌入式课程的思考

结合自身从事嵌入式教学的实践经验，我认为在高职院校中开设嵌入式课程应采取以下两点措施。

1.采用项目化教学模式，不以理论课为主。我们引进了深圳市英蓓特信息技术有限公司开发的嵌入式教学项目5个，分别是：GPS车载导航系统、车辆智能终端系统、网络视频监控终端系统、智能函数发生器、智能家居。每一个项目从基础的硬件电路的设计、驱动程序的开发、Boot loader引导程序的制作、Wince/Linux操作系统的裁剪制作到应用程序的开发，让学生从整体上了解了嵌入式系统的开发流程，熟悉了每一个开发流程所需要的相关知识点。嵌入式系统课程内容繁多，主要包括嵌入式系统硬件、软件、开发环境和实时操作系统几方面的内容，以上5个项目其实已经把嵌入式系统的主要内容学习完毕，要把这些知识点分解开来，要在三到四个学期讲完，时间非常紧张。于是我们在大一第一学期就让学生从整体上了解5个项目，每一部分所需的知识点，然后结合项目开发流程设计相关课程，结合项目开始数电/模电，嵌入式C语言的学习。那么在第二学期开始嵌入式汇编语言、驱动程序的开发、Boot loader引导程序的制作的学习，在大二第一学期进行嵌入式系统及开发环境的学习，第二学期进行嵌入式系统综合实训，使学生能进行3―4个学期的持续学习，可以保证学生充分的学习时间。

2.嵌入式课程教学应采用实验和实训为主，讲授为辅的教学方法［3］。嵌入式系统课程的难度大，如果在高职院校中采用传统的以课堂讲授为主的方法教学，学生将会对众多的软硬件知识点和概念难以理解，继而产生厌学情绪，从而使教学效果大受影响。我在教学实践中采用了先实验后讲授的方法，取得了良好的效果。

以上是我对嵌入式技术在高职院校教学实践中总结的几点经验，经过09级一届学生的学习，实践证明学生比较好地掌握了基本的嵌入式开发所需的知识点，比较好地减少了学生普遍感觉在校学无所用的错觉。学生普遍反映良好，实际的就业情况也如实地反映了教学效果，一个班级有60%左右的学生从事的是与嵌入式技术相关的工作。学生能在高职院校中真正学到一技之长，增强了学生融入竞争激烈的社会的能力。我们正在积极探索更先进的教学手段，力图使学生在学校求学期间逐渐形成较强的应用能力，在毕业之后成为社会的栋梁之材。

参考文献：

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0 引言

目前，it业界和学术界一致认为，物联网技术将带来世界信息产业发展的第三次浪潮，国家“十二五”规划也已明确提出将物联网产业作为新兴战略产业。无论是在企业界、工程界还是在学术界，物联网研究和应用都受到了前所未有的重视，面对如此良好的发展契机，作为全国的首批示范性高职，我校对该领域的发展也非常重视，并已开始筹建物联网专业。物联网专业相关的的课程建设，是专业建设的一个重要基础，是培养合格的物联网专业人才的一个必备条件，因此物联网课程的建设就成了一个极其迫切的任务和亟待完成工作。本文以我校物联网专业的核心课程《物联网数据处理技术》为落脚点，探索适用于高职的物联网课程建设方案，对于其他同类的课程的建设也有一定的借鉴意义。

1 课程建设的知识点涵盖与难点

1.1 课程建设涵盖的技术领域

物联网是通过新一代的it技术（如rfid射频识别技术、zigbee技术、云计算技术等）将传感器装备或者嵌入到全球各行各业的物体中，通过相互之间的链接形成“物联网”，然后通过云计算技术和超级计算机对收集到的海量数据进行处理和分析，达到对物体智能化管理和控制的目的。

物联网中的个体通过感应器来感知信息，然后通过中间传输网来传送信息，最后在数据处理中心进行智能处理和控制。随着物联网技术的广泛应用，我们将面对大量异构的、混杂的、不完整的物联网数据。在物联网的万千终端收集到这些数据后，如何对它们进行处理、分析和使用成为物联网应用的关键[1]。

因此，物联网信息数据处理涉及到物联网通信数据结构、zigbee协议算法设计和实现、ipv6技术、中间件技术、后台数据库技术、数据挖掘技术和云计算与海计算技术。而就这些的技术相关的课程有《计算机网络及ipv6技术》、《数据结构》、《数据库》、《算法设计》和《面向对象的编程技术》。其中我系开设的《物联网通信技术》课程就可以解决ipv6技术的问题，在该课教学中不再重复。

1.2 课程建设的难点

考虑到该门课程涉及的技术领域，我们将讲授物联网通信数据结构、zigbee协议算法原理与实现、z-stack原理和实验部分，以及部分物联网中间件技术和云计算技术的相关内容。与四年制普通本科院校相比，要涉及这些内容所开设的课程有《数据结构和算法》、《面向对象的编程技术》、《中间件技术》、《传感器信息融合云与计算技术》，由此可见需要开设的科目多而且内容理论性很高。特别是《中间件技术》、《传感器信息融合与云计算技术》这两门课，均是大量的理论推导计算，通常在本科高年级或者研究生阶段才讲授。由于我们的同学在校学习只有两年，该课程将在大二第二学期开设，很多同学的知识也仅限于模电数电c语言，如果大量的讲授抽象的中间件技术、传感器信息融合与云计算技术，很多同学会很难听懂。同时高职学生的培养特点是加强他们应用和实践的能力，所以大量讲解理论的效果会是事倍功半[2-3]。

2 课程建设的具体实施过程

结合我系对物联网专业学生的培养定位和学时分配，在充分考虑考虑课程技术内容和重难点的基础上，我们课程的重点放在数据结构和算法编程实践上，让学生在实践中学习，在编程中理解一些基本的数据处理方法和物联网数据结构，做到实践中有理论，理论和实践相结合。在pc端的编程，我们采用dev++的编译环境，侧重于常用数据结构的编程与理解，这部分内容是课程学习的基础，占到总课时的35%。在嵌入式和物联网的技术方面，我们的技术落脚点选择在了z-stack上。借助于z-stack物联网实验平台，学生可以学习到物联网技术领域中常用的数据处理技术，同时有了数据结构的基础之后，就可以对z-stack协议栈中的算法实现和数据结构有更深的理解。该部分的内容占到总课时的35%。对于云计算和中间件技术，我们在课程中主要是以概念介绍和学生调研、小组汇报的方式进行学习，该部分的内容占到总课时的10%。最后我们针对课程开发了一个物联网的实训项目，主要以智能家居为切入点，技术内

容涉及到上位机使用、数据存储、物联网节点和协调器的调试和网关的设置，该课程的内容占到总课时的20%。该项目对前面的内容进行总结和具体实现，突出学生在做中学，弱化纯原理性的学习，突出实践性和学生对数据处理内容体验。

3 效果与结语

考虑到高职学生在校学习该课程在国内目前缺少相关的教材，我们在整合和相关技术内容后，完成该课程素材、ppt以及程序实现部分。与此同时，我们引导学生积极查阅图文资料，并借助于互联网络来积累项目素材和问题的解决方案。在教材编写的过程中，我们积极利用现有的实验平台和多媒体技术，同时在课程建设过程中让学生也参与进来，多听取他们的学习感受，在第一轮教学实践中取得了良好的效果。同时我们在课余时间积极鼓励学生多学习、多思考，并带领他们到物联网企业了解实践，把所学的技术直接应用到实际的开发中去，不断加强专业本领，为将来就业打下坚实基础。

【参考文献】

[1]罗剑.高职院校《无线传感网应用与实践》课程建设的探索[j].科技信息，2012（34）.

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DOIDOI：10.11907/rjdk.161988

中图分类号：G434文献标识码：A文章编号文章编号：16727800（2017）001018504

引言

“十三五”规划将“建设物联网应用基础设施和服务平台”列入信息产业未来发展的重大举措，物联网行业进入加速发展时期，需要大批能将科技成果迅速转化为生产力的创新型技术人才。物联网工程的人才培养特点可概括为：高、新、快，即高要求，需建立全新培养体系，人才需求紧迫[1]。因此，研究如何做好人才培养的顶层设计，探索具有指导意义的紧缺人才培养规律与方法，并指导践行，成为物联网工程专业可持续发展的核心问题，也是高校服务国家战略与社会需求的一个热点问题。武汉理工大学是全国第一批获批物联网工程专业的院校，本文以该校物联网专业作为研究个案，基于CDIO与协同创新理论，结合教育部“卓越工程师教育培养计划”实践，提出一种应用型卓越人才培养新模式优化框架，并探讨在此框架指导下的专业建设实践。

1国内外研究现状

国家教育部2010年推出“卓越计划”，把培养创新型工程师作为重要战略目标，物联网工程专业培养的很大一部分正是“工程应用型”人才（另外一部分是继续深造的科学研究型人才）。校企联合培养环节是“卓越计划”人才培养标准及其实现矩阵建构的关键因素，是有效实施“卓越计划”的保障，其重要性已获得很多国家共识。国外比较成功的校企合作模式有：德国的“双元制”模式、英国的“三明治”模式和美国的“合作教育”模式等[2]。国内不少高校相继采取了形式多样的校企合作方式，例如：卓越工程师计划、卓越教师计划、订单式人才培养模式、产学研一体化、校企合作培养、3C立体培养、局域项目学习等培养模式[3]。

国家教育部在2012年提出“协同创新”计划，指出“高校要与科研机构、企业开展深度合作，建立协同创新的战略联盟”。协同创新理念下校企合作的内涵是高校和企业利用各自不同的教育方法和教育理念，相互融合，以促进资源的流动和整合，培养符合国家和社会需要的创新型人才，提高高校人才培养质量，实现创新价值的最大化。在协同创新中，协同是手段，创新是目的[4]。文献[5]将校企协同创新具体举措总结为参与培养过程、校企共建、企业赞助、委托培养、合作培养等5类17种。

为解决创新工程型人才培养过程中出现的问题，美国麻省理工学院联合4所大学通过4年国际合作研究创立了CDIO工程教育方法（CDIO Approach）。CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate）。它以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的方式，按照课程之间的内在有机联系学习工程理论和实践[6]。CDIO核心内容包括1个愿景、1个大纲和12条标准[7]，该方法继承和发展了欧美20多年来工程教育改革的大工程理念。在此基A上，国内外有多所大学和研究机构采用CDIO作为改革方法，并提出体现教育目标的CDIO教学大纲和体现系统化改革的CDIO标准，具有很高的借鉴价值。

我国开设物联网工程专业的高校，从2010年首批的30所，增加到目前的约600余所。经过几年的发展，我国在创新工程型人才培养模式研究领域，无论是在理论研究还是实践应用方面都取得了很大进步，但是大多数高校物联网工程类专业主要还是采用以理论教学和实验室为中心的传统人才培养模式。武汉理工大学于2009年开始进行物联网工程方向试点，获首批物联网工程专业后，参考国内外相关经验，并结合本院实际情况，形成了一套切实可行的物联网专业卓越工程师培养模式的系统方案，获批第七批国家特色专业。

2物联网工程专业卓越工程师培养模式优化框架人才培养模式指在一定的教育思想和教育理论指导下，学校根据人才培养目标，对培养对象采取的某种特定的人才培养结构、策略、体系及教育教学活动的组织样式和运行方式的总称[8]。人才培养模式的优化涉及培养目标、课程体系、教学与管理队伍、考核与激励机制等多个维度。协同创新理念下的“卓越计划”内容与CDIO内容在人才培养模式的多个维度具有高度的融合性（见表1），两者结合具有相互促进的作用。因此，本文以CDIO和协同创新理论为基础，以卓越工程师教育培养计划为中心，并结合学校物联网专业的实际情况，提出一种工程型卓越人才培养新模式。以企业需求为逻辑起点，从校企观念转变与文化融合的顶层设计入手，建立以学校为主体、企业参与的创新创业人才培养目标、课程体系、教学模式、实践基地，以及共同评价人才培养质量的人才培养体系，其框架结构如图1所示。

该框架借鉴国内外CDIO工程教育的经验，结合物联网专业卓越计划的特点，构建稳定的卓越计划实践教育平台；提出校企共建实践基地的新方法，学校和企业明确各方的职责、任务和利益，企业积极参与大学生实践基地建设，学生们在基地里参与企业的工程设计、产品制造、项目管理等工作，在实践中锻炼工程素质，使企业、学校都在基地建设中取得成果，形成多赢的局面；建立企业层面的校企协同内在需求机制，在借助企业岗位实训提高物联网专业学生应用实践能力的同时，还可以依托高校的科研力量，提升企业的研发和创新能力，确保企业从卓越计划中直接受益。

3物联网工程专业卓越工程师培养模式实践

武汉理工大学物联网工程专业依据上述人才培养模式优化框架制定了“3330策略”、“2544目标”系列建设规划（见表2）[1]。其中3330策略为：优先建设3个基础（队伍、知识体系、实践训练条件）；3个结合（与校内相关专业结合、与相关培训单位结合、与行业结合）；3个折中（近期与远期、传感层与系统集成、新体系与老专业）；在专业组建初期开展“零点行动”，即：全国都在起步阶段，务必强抓竞赛与教材建设。近期与中远期制定了两阶段目标，概括为“2544目标”，即两年内建成5个平台，4年4类知识融合，包括计算机、控制、通信、海量数据处理融合。

专业卓越工程师培养模式比较序号CDIO的12条标准协同创新+“卓越”理念本校培养模式优化1*专业培养理念（将产品和系统生命周期的发展原理，即“构思一设计一实施一运行”作为工程教育背景）校企联合培养人才机制协同的物联网卓越工程师培养体系2*学习效果（与专业目标一致，并得到利益相关者验证的个人人际能力和产品、 过程与系统建造能力以及学科知识）按通用标准和行业标准培养工程人才基于CDIO的物联网卓越工程师培养方案3*一体化课程计划（一个由相互支持的专业课程和明确集成个人人际交往能力以及产品、过程和系统建造能力为一体的方案所设计出的课程计划）4工程导论（一门导论课程，提品、过程和系统建造中工程实践的所需框架，并且引出个人所需培养的能力）5*设计-实现的经验（在课程计划中应有两个或更多的设计-实现经验，其中一个为初级，一个为高级）以强化工程能力和创新能力为重点改革人才培养模式特色实训课程设置6工程实践场所（工程实践场所和实验室能支持和鼓励学生通过动手学习产品、过程和系统建造，学习学科知识和社会知识）基于协同合作理念的岗位实训方案7*一体化学习经验（一体化学习经验带动学科知识与人际交往能力，产品、过程和系统建造能力的获取）强化培养学生的工程能力和创新能力教学资源平台课堂教学形式改革8主动学习（基于主动经验学习方法的教与学）9*提高教师的工程实践能力（提高教师的人际交往能力以及产品、过程和系统建造的能力）扩大工程教育的对外开放“走出、引进”的师资培养方案10提高教师的教学能力（提高教师在提供一体化学习、使用主动经验学习方法和考核学生学习等方面的能力）改革完善工程教师职务聘任、考核制度 11*学习考核（考核学生在人际交往能力，产品、过程和系统建造能力以及学科知识等方面的学习情况）教育界与工业界联合制定人才培养标准校企共同参与的质量评价体系12专业评估（对照12条标准评估专业，并以持续改进为目的，向学生、教师和其他利益相关者提供反馈）注：12条标准中，有7条是最基本的（用*号表示），体现了CDIO与其它教育模式的不同。另外5条标准反映了工程教育的最佳实践，作为补充标准

3.1协同式物联网卓越工程师培养体系

协同式创新强调高校与企业两种资源和诸多优势要素的合理配置、全面共享和有机融合，不仅为学生的实习、企业实训等工程实践教育环节提供了更多机会、途径和保障，也为企业改进技术、促进科技成果转化、提高工程质量赢得了更多智力资源，实现了校企协同的互利共赢局面，在更深层次和更高水平上推进高校与企业的联合。因此，要结合物联网工程行业背景，优选合作企业。2013年物联网专业与无锡感知博览园等企业签订了校企合作意向书，双方通过不断商榷、修订，结合学校优势专业，联合制定了本专业的知识体系、课程与实验体系，以及专业培养方案，形成了突出交通、物流应用背景和科研成果特色的物联网专业培养方向。

3330策略3类资源结合：结合社会、校内、行业资源3项折衷原则：折衷近/远期、高起点/适用性、分层/系统技术“零点行动”：在建设起点采用竞赛、兴趣项目促进自主学习与知识更新传感网络平台智能终端开发平台2年建5个平_雏形数据服务平台（云服务平台）基础训练平台（接口、通信、现场总线控制）2544目标工程实践平台（智能抄表、家居、物流、交通）C3SD融合（计算机/通信/控制，海量数据处理技术）

4年4项任务完善实验教学环境及体系完善工程实践体系面向我校三大行业服务应用3.2基于CDIO的物联网卓越工程师培养方案

在积极参与国内物联网专业建设研讨会和各种形式调研的基础上，从社会和企业的实际需求出发，优化“卓越”课程体系，综合统筹制订培养方案，主要包括：设计专业知识与应用技能培养课程体系、创新能力培养课程体系；建立包含核心理论课程、开发应用类课程和创新类课程等阶段性培养任务的方案；基于协同合作理念制定岗位实训方案；制定培养学生创新能力的综合实践计划，强调学生交流沟通能力与团队协作意识的培养，注重提高学生主动学习的能力。

把课程体系划分为核心理论课程、实训实验课程和应用创新类课程3部分，提高应用性较强的课程比重，加强应用开发实践的参与性，降低一些理论深、与项目应用开发实践相关度低的课程比重。通过卓越工程师教育培养计划的运用，优化应用型创新人才知识结构。

3.3特色实训课程设置

针对物联网专业部分特有的实训实验课程（传感器技术实验课程、RFID实验课程、无线传感网技术实验课程、智能家居实训系统、多点传感数据传输、传感数据簇聚优化实时处理等实验课程）进行优化设置，并制定完善的物联网工程专业实验课程建设方案。

3.4校内外实训与实验保障

在多次到全国物联网先进战略基地与研发企业调研的基础上，结合学校“十二五”建设规划，确立物联网工程实验和实训中心的建设原则为：充分利用校企合作模式，建立健全物联网专业综合性创新实践基地，为学生提供需求分析师、测试工程师、系统研发工程师、产品经理、硬件安装与销售工程师等多种岗位的实习。依托实践基地，以项目实践训练为中心任务，切实提高物联网专业学生的合作和应用能力。

实验和实训中心包括5大实验和实训平台：传感技术应用平台、嵌入式与移动智能终端开发应用平台、云计算与服务计算平台、物联网应用工程实训平台、物联网基础技术支撑平台。实验平台涵盖了物联网架构的各个层次，可满足本科教学与研究需要。同时，建立“物联网综合演示实训中心”，并与“教育部信息中心”联合建立了“全国物联网技术应用人才培养认证湖北实训基地”，相关环节充分体现了卓越计划和CDIO的特色。

3.5教学资源平台

根据物联网专业技术知识面宽、实践教学内容丰富的特点，将物联网专业的实践教学内容进行整合创新，提出以物联网专业人才知识能力生长规律为引领的实践教学平台构架，以有效提升大学生的工程技术能力。

在教学资源建设过程中，改革传统以固定教材为中心的教学资源组织形式，联合具有实用工程知识、丰富实践经验和工程创新能力的企业高级工程技术人员，建立以工程项目实施为目标的教学资源平台，将源于工程实践的具体问题、实际案例，以及来自行业企业的设计与研发项目转化为教学资源。

3.6课堂教学形式改革

优化传统教学组织模式，需要采取灵活多样的教学形式。基于项目的教学法与卓越工程师培养目标具有极强的融合性。教在组织教学内容时，以项目需求划分知识单元，最大化地增加以项目应用开发为中心的实践教学内容，坚持精讲多练，夯实专业基础。同时，并未完全摒弃传统的以教为主的教学模式，而是与以学生为本位的教学方法相结合，灵活使用以项目设计为导向（Design-Directed Learning）的能力培养理念、基于问题学习（Project-Based Learning）的教学模式、探究式课堂教学（Inquiring-based Learning）与实践教学（Experimental Learning）等[9]多种教学方法，引导学生积极思考，并穿插讨论、实操等环节，培养学生发现、探索与解决问题的能力，以及在实践中的创新思维和应变能力。

为了构建学生的自主学习环境，促进专业教师的知识更新以及将专业和学科建设的研究成果付之实践，武汉理工大学与教育部信息中心合作，联合建立了“物联网工程训练中心”，以及物联网工程专业“大学生创新设计竞赛集训中心”。物联网工程专业学生已组建了多个创新兴趣小组，学生参加了第七届“博创杯”全国大学生嵌入式设计大赛、“TI杯”首届全国大学生物联网创新应用设计大赛、第二届中国大学生服务外包创新应用大赛、中国大学生计算机设计大赛等，并取得佳绩。

3.7高水平工程教育教师队伍建设

基于CDIO的课程教学改革是一项长期的工程，需要教师持之以恒，同时也需要学校制定相应的教师培养方案与考核机制，激励教师参与教改，做到教学与科研均衡发展。因此，需要依托校企合作、校校合作等形式，以跟踪掌握物联网最新技术动态和提升工程项目技能为重点，设计长期有效的师资培训体系。

武汉理工大学为保证专业领先发展，除资金投入保证外，还坚持与国际化大环境密切联系，采取了“走出去、引进来”措施。“引进来”即从海外引进优秀人才，强化教师队伍。在引进人才的同时，也将先进理念引入培养过程。定期聘请海内外学者、知名企业的高级技术人员到学校开设培训课程，如“开源硬件平台报告”、“大数据时代报告”等，由此拓展教师的专业国际视野，有针对性地培养掌握先进技术和先进教学理念的双师型教师队伍；“走出去”即每年派遣骨干力量赴海外研修访问，组织教师参加教指委专业建设研讨，让教师进入企业全职在岗学习，深入企业了解和掌握新技术及其实际生产流程。

3.8学习考核与专业评估

改变以往以课程为单元的考试形式，以校企共同参与的方式，采用兼顾项目实践过程和效果评价的考核形式，强调对学生应用技能和创新能力的评价，提高学生的学习积极性和主动性。

制定一个校企共同参与的具有CDIO特色的物联网专业教学质量评价体系，以检验学生的应用和研发技能。以工程项目实践为单位进行考察，以考察工程项目实践的完成过程及效果为主要手段，结合过程评价与效果评价，建立准确、可监控的校企共同评价体系，包括评价框架体系、考核指标、评分标准等。评价体系由校方提出实施原型，给予企业在实施中进行修正调整的权限，使标准逐步变得精准。

4实践成效与展望

武汉理工大学于2009年开始进行物联网工程方向试点，获批首批物联网工程专业后，招收本科生人数逐年递增，现已培养了200多名本科生。自进行人才培养模式优化实践以来，本专业CDIO模式基本形成，已建立完整的包含课程结构、教学模式、资源平台等内容的教学体系，并通过教育质量评价体系检验了其有效性，教学效果良好。本专业学生表现出很高的学习热情，积极参加各类大赛，以体验式与自主方式学习的学生明显增多，学生综合素质与工程能力有较大提升，并且培养了若干名物联网技术人才认证资质教师。2015年，在全国213所获批此专业的学校中，武汉理工大学排名前11，其物联网人才培养模式获湖北省教学成果2等奖。然而，相关人才的培养要实现可持续发展，还需要不断优化完善培养模式、与时俱进。物联网工程专业将来在深度国际交流合作、行业与政府支持等方面还有更多提升空间。

参考文献：

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