基于职业能力培养的物联网课程开发的策略分析
基于职业能力培养的物联网课程开发的策略分析 一 物联网课程研究进展及存在的不足 2009年，物联网热浪席卷中国，在“两化融合”和“感 知中国”的国家战略背景下，物联网发展受到高度关注，物 联网新业态的发展为物流、制造业、服务业注入了新的活力。2010年年初，教育部下达了高校设置物联网专业申报通知， 众多高校争相申报。物联网被称为继计算机、互联网之后， 全球信息产业的第三次浪潮，是典型的多学科交叉的综合研 究，主要涉及计算机、半导体、网络、通信、光学、微机械、 化学、生物、航天、医学、农业等众多领域与专业。与物联 网应用相关的专业、建筑电气与智能化、土木工程、交通运 输与物流、节能与环保等，均可考虑开设公共、必修、选修 课。美国咨询研究机构Forrester预测，到2020年，全球物 物互联的业务与现有的人人互联业务之比将达到30∶1；
到 2035年前后，传感网终端将达到数千亿个；
到2050年，传感 器将在生活中无处不在。但在当前诸多高校物联网专业教学 过程中，以演示为主，学生自己动手的机会非常少，当前除 了师资等软实力外，物联网硬件几乎是从零开始。
美、德、韩等国率先发起了以职业能力培养为核心的物 联网专业设置、课程体系的改革、创新与探索，主要表现在 课程目标上由关注岗位技能训练转向职业能力培养，课程内 容上寻求职业性与学术性在更高水平上的整合，课程结构上 彰显模块化课程的开放性、灵活性，课程评价上建立在实验重构性、多元整合性等评价体系上。我国在20世纪90年代曾 提出以能力为本位的职业教育理念。目前，国家已明确要求 职业教育要“坚持以就业为导向，深化职业教育教学改革”。
在新型的物联网课题开发中，以职业能力培养为重点，构建 新的物联网相关专业设置与课程开发、教学评价体系，创新 人才培养方式，深化校企合作，加快工学结合，寻找市场需 求与职业教育的结合点。
物联网课程研究存在的不足之处有：（1）各研究机构 与物联网技术的发展为物联网课程开发提供了理论基础和 技术保障，但是实践应用有限。（2）大部分高校，特别是 高职院校尚未开设物联网课程，且未能科学地理解物联网课 程与职业能力培养的内涵，对新兴的技术在相关专业学生职 业能力的培养方案中没有科学而系统的整合。（3）与计算 机网络、物流、电子商务等有关的课程体系建设还不能适应 新形势下职业能力培养的要求，缺乏物联网新兴技术的实训 教学体系。（4）在已有的物联网相关课程的建设中，理论 性占了主导地位，没有形成一个如ERP等教学一样的沙盘式 教学体系，以应对职业能力培养的更高要求。（5）忽视实 训与专业课相互渗透对学生职业能力培养的作用。
二 物联网课程开发与建设的重要意义 物联网相关新专业以《国家中长期科学和技术发展规划 纲要》为指南，以物理信息混合网络化系统为载体，围绕“网 络化信息感知”、“网络化信息传输”、“网络化信息服务与安全”、“网络化资源优化”四个主要研究方向，紧密结 合国民经济发展与国防建设的重大需求与发展战略，整合高 校及国内外合作团队的优势资源，建立多学科交叉的物联网 专业，实现以工学结合为一体的物联网课程体系建设，促进 教学信息化的发展，并推动相关专业与学科群体的跨越式发 展。
1.物联网是一个新兴的专业体系与课程体系，急需形成 一种创新的教学理论和实践体系 物联网相关课程是一系列操作技能要求较高的课程，我 们要在教学中形成一种新型的虚拟化现代操作的教学方法 和手段，把实验室建设和实训发展为可控的行为，形成系统 的教学理论和教学手段。
2.物联网课程是一个对科学、技术进行普适性教育的产 物，课程的开发将有效促进学科与专业的建设 物联网课程是一种全新的、可即时信息化程度较高的计 算机教学模式，借助虚拟化技术、虚拟现实技术和沙盒技术 构成一个新的教学系统环境，目的是在推动职业能力培养的 同时，对新兴技术进行普适性推广。
3.建立一个融合的虚拟化物联网课程体系，促进职业能 力培养和教学体系建设 以传统计算机网络教学和虚拟化技术特色为基础，以职 业能力培养为导向，根据不同的专业的信息化教学内容需求 建立各种物联网相关教学模型，构建一种长效、可持续发展机制和学科体系，建立健全新兴技术与课程教学和职业能力 培养引导机制。
4.以物联网新技术为导向，促进教师教学和学生学习理 念的变革 物联网是一种物物相连的网络，它的有效应用将会使我 们的物质生活品质得到提高，我们以此为契机，提出师生的 信息化技术对生活影响的导引模式，形成理论与现实生活为 主导的教学模式，实现教学方法与理念的实质性变革。
5.绿色与环保双赢 物联网在发展与应用中注入绿色与环境、低碳的概念， 要在课程的开发中以物流、生活物品等应用为导向，注重技 术发展的同时，注重社会服务功能与社会责任的建设，实现 绿色教学模式，使学生在学习技术的同时重构绿色社会环境。
三 物联网课程开发与建设的目标 物联网课程研究的总体目标是：以职业能力培养为目标， 研究物联网课程教学中的虚拟化实现和应用方法，创造性地 构建出一套可操作的课程沙盘式教学体系；
建立一支学术水 平高、创新能力强的研究人员和教师队伍，培养一批具有较 强操作能力、理论基础扎实的专业人才。
形成物联网课程与虚拟化现实教学系统的体系结构，动 态构建、高效应用基于网络传感、感知的教学模式，工学结 合，发展创新性实验教学体系；
研究基于职业能力培养的传 感技术与职业能力培养异构驱动型理论与方法，实现从传统教学模式到新型可操作虚拟化现实教学体系的构建；
以职业 能力培养为目标，形成一个崭新的虚拟化物联网课程教学学 科体系。形成操作性较强的物联网课程虚拟化现实操作教学 体系和管理模式。
四 物联网课程开发与建设的体系构建 1.以职业能力培养为主导的物联网新学科教学体系建 设 以职业能力培养为主线，以物联网课程教学与操作技能 培养为目标，围绕物联网课程虚拟化教学和管理体系进行研 究，动态构建体系透明、软硬件一体化的虚拟化教学模型和 体系。
2.科学建立职业能力内涵培养机制，确立物联网课程教 学综合职业能力培养目标 坚持综合职业能力培养的关键是要全面、科学地掌握综 合职业能力的具体内涵，并在此基础上形成正确的职业能力 教育观，有效地促进学生综合职业能力的形成与发展。
3.动态建立基于分布式计算资源的物联网计算环境，形 成虚拟化现实教学体系与学科体系 在物联网课程教学中实现虚拟网元系统在虚拟环境中 像物理设备一样在网络中进行联机，并在物理环境中进行物 联网实体的异构应用。
4.物联网创新实验系统与多实验例程环境构建 物联网教学环境集成了多种传感器模型以及多种无线组网模式，可实现多种物联网构架，面向各专业教学及创新 应用，提供多实验例程模型，使学生熟悉和掌握物联网的构 成及实际应用。
5.物联网实验资源环境建设 物联网课程教学环境包括微型无线传感器、通用传感器 及被控对象、嵌入式网关、GPRS网络设备、蓝牙、低功耗WiFi 和其他配套设备。软件资源包括无线传感器网络软件、嵌入 式网关软件、PC数据管理与分析软件，实验资源包括基于控 制器的基础实验、传感器信息采集实验、无线信号收发实验、 ZigBee/GPRS/WiFi/蓝牙等网络通讯实验及组件控制实验等。
在系列资源学习环境中，通过不同传感器的特性、不同网络 的组成形式，开发出更多实用性强的物联网应用模式。
6.分层设计教学模式 根据物联网的感知层、网络层、应用层三层特征，构建 出一个层次式的教学模式，以实验平台建设方案为核心，依 据物联网网络层次分别展开软硬件科研与教学及面向市场 需求的各项内容教学。对于物联网感知层的教学，提供了多 种射频识别和传感器节点与路由器网络等硬件和数据采集 控制软件等资源。物联网网络层教学，提供了功能强大的以 ARM等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，将数据传输到物联 网网络中心服务器数据库和互联网；
平台网络监控软件，可以在PC上直观方便地完成对各种网络的监控、数据库管理、 网络维护和拓扑/曲线显示，并且具有无线网络状态监控等 多种高级网络监控功能。物联网应用层的教学开发，用户可 以使用实验平台提供的感知层、网络层部件，像搭建积木一 样，构建不同的应用系统，实现智能交通、智慧城市、智慧 农业、智能家居等应用。
7.物联网课程教学技术差异化的发展与技术均化策略 各个高校物联网教学资源、师资能力、教材开发等存在 着较大的差异，且教学技术发展不平衡，这对人才培养造成 了极大的障碍。在教学环境中对技术差异化的发展与技术均 化策略进行研究，打破学科、专业，以及学校间的壁垒，形 成均等化策略，对促进物联网课程的发展有着至关重要的作 用。
8.物联网教学生态环境构建 物联网是一门跨众多学科与专业的技术性课程，我们应 在教学的发展中形成一个良性的交叉科学融合的教学环境， 使物联网技术融合到各学科中去，也使各学科知识融合到物 联网课程中来，建立融合性、标准化为一体的课程模式，形 成良性的学科生态环境。
五 结束语 建立一个多模的物联网教学模式，让物联网真正成为服 务区域经济发展的驱动力。物联网课程教学体系是推进区域 经济人才培养，以及实现制造业、物流业、商业、零售业等联动发展的有效途径。虚拟化现实教学体系的建立是物联网 课程开发与职业能力培养的又一途径。高校物联网教学资源、 师资能力、教材开发等技术差异化的发展与技术均化策略的 形成将对促进物联网课程的发展有着至关重要的作用。物联 网教学生态环境构建以及标准化课程模式建设势在必行。
以物联网课程虚拟化教学体系促进高校学生职业能力 的培养，形成新的学科体系，发展教学技术差异化与技术均 化策略，设计分层教学模式，建立物联网教学的生态环境。
提出虚拟化物联网课程教学的职业能力培养理论，设计分层 教学模式；
提出了动态建立基于分布式计算资源的物联网计 算环境，以网络织化形式建立教学体系结构；
提出沙盘式物 联网课程教学体系与机制的建立，打破传统职业能力培养模 式，创造性地建立规模化实训模式；
物联网教学生态环境的 建立，是对传统教学观念、方法的挑战，突破了学科与专业 独立建设的壁垒，建立融合性、标准化为一体的课程模式， 形成良性的学科生态环境。
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