物联网校企合作实训教学方案改革与实践

1、物联网校企合作实训教学方案改革与实践 目前，我国物联网产业已经形成了面向应用的较为成熟的产 业链，如我们熟知的智能化楼宇、智慧城市、现代智慧农业、车 联网、城市智能交通、智能家居、智能金融、绿色能源等等 1 。 根据中国物联网研究发展中心 2014 年度的研究报告，中国物联 网产业的市场规模前景巨大，到 2015 年物联网产业的规模预计 将会达到 7500 亿元，年增长率达 30%左右 2 。物联网的应用已 经渐渐渗透到社会的各行各业，包括了我们生活中的方方面面。 如此巨大的市场，带来了巨大的人才需求， 2008 年以来， 教育部设立了我国第一批高校物联网专业， 就不完全统计， 目前 国内已经

2、有 100多所本科院校， 400 多所高职院校开设了物联网 相关的专业 3 。通过笔者近几年的观察和调研，发现各个高校 在物联网基础教学方面都比较成熟， 有详细的教学培养方案、 课 程体系， 各个物联网方向的基础实验室也纷纷建设完成， 取得了 较好的教学效果。另一方面，物联网实训方面却不尽如人意，大 多数高校由于缺乏合适的教学环境， 大多都是采用演示系统进行 教学，学生仅仅是在电脑观看，进行参观，自己不能亲身进行操 作，没有实际项目的训练， 很难达到发展迅速的市场企业的人才 需求 1 。 因此，作为高校教育工作者， 亟需探索一个在物联网环境下 的校企合作实训教学方案， 笔者通过多年的教学实践，

3、 就上述的 问题做一些探讨。 1 物联网实训教学背景分析 众所周知，物联网分为感知层、网络层、应用层 4 ，因此， 现在应用较为广泛的物联网技术也可以分为三大类：（1）感知 层应用技术：用来感知外部客观世界，采集各种信息，包括传感 器技术、扫描二维码技术、 RFID 技术、定位系统技术；（ 2）网 络层应用技术： 用于实现网络互连， 将世界上各种各样的网络连 接起来，主要包括网络融合技术、 无线网络技术、 移动网络技术、 网络中间件技术、网络传输介质、网络安全等等；（3）应用层 技术：用于实现面向终端用户的各种应用， 实现资源共享以及协 同工作，包括各种操作系统开发、软件开发平台、大数据、云计

4、 算、数据挖掘技术、算法研究、高级语言程序开发等等 5 。 上述三大类的技术， 用于在学生的具体实训中， 可以大致分 成以下两个方向。 1.1 物联网数据采集与控制 目前物联网产业一个重要方面就是关于各种传感器的应用， 包括工业数据的采集与控制、 农业数据的采集与控制、 环境数据 的采集与控制、 社区数据的采集与控制， 与之相对应的典型应用 包括智能制造、智能农业、智慧环境监测、智慧楼宇、智慧城市 等等。主要有以下几方面的技术：（ 1）大型数据库技术；（ 2） 传感器制造； （3）传感器数据传输； （ 4）传感器节能技术； （5） 前端软件数据分析系统。 1.2 物联网组网与通信 物联网应用另

5、一个重要方面就是组网与通信， 实现各个节点 间数据交换， 将节点数据高效地传输到数据库服务器， 与之对应 的典型应用包括智能交通、智能物流、车联网、自动定位系统等 等。主要有以下几方面的技术：（ 1）大量传感器节点的优化部 署；（2）动态环境中自组网技术；（3） M2M公网通讯设备制造； （ 4） WMM（PWireless Machine-to-Machine Protocol ，无线机 器通信协议）应用 6 。 2 物联网校企合作实训教学方案设计 通过上节的分析， 我们知道物联网的市场应用主要是在数据 采集与控制、 组网与通信两个方向， 因此我们与南京物联网企业 合作，围绕这两个方面进行物

6、联网校企合作实训教学方案设计。 2.1 物联网数据采集与控制实训方案 （ 1）需求分析阶段（ 10 学时）。 应用行业知识（2学时，课堂教学）；系统基础知识及 接口定义（4学时，课堂教学）；项目总体方案（4学时，实 践）；项目系统实施计划及各关键点技术方案（6学时，实践， 生成项目需求设计文档）。 （2）传感器数据采集传输及控制信号设计（ 60 学时，电子 技术专业方向）。 传感器工程应用接入基础理论及应用技术（10学时，课 堂教学及实验）；工业控制类嵌入式知识理论及应用技术（6 学时，课堂教学及实验）；传感器的工作原理与特点、项目传 感器种类及型号选型（ 4 学时，课堂教学及实践，写出相关选

7、型 报告）；传感器接入及数据解析工程技术（6学时，课堂教学 实践）；传感器接入板电路原理图及 PCB板设计（10学时， 课堂教学实践）；传感器接入程序设计（12学时，实践，要 求有程序源码及实物作品）；数据 WSf传输原理与应用（4学 时，课堂教学及实践）；数据采集终端的 wsr系统程序设计（8 学时，实践，要求有程序源码及测试结果报告）。 （ 3）数据库组件设计（ 60 学时，计算机与科学技术、软件 工程专业方向）。 数据存储及管理设计理论（40学时，课堂教学）；数 据库组件设计（ 20 学时，实践，要求有程序源码及测试结果）。 （ 4）上层应用系统设计（ 60 学时，计算机与科学技术、软

8、件工程专业方向）。 应用系统设计概要（20学时，课堂教学）；上层应用 系统设计（ 40 学时，实践，要求有程序源码及运行结果展示）。 （ 5）总结及评估（ 20 学时）。 项目调试及实现（16学时，实践，要求生成项目结题报 告，包括文档及作品）；作品演示及点评（4学时，作品演示 和老师点评）。 2.2 物联网组网与通信实训方案 （1）项目需求分析（ 10 学时）。 背景及应用行业介绍（1学时，课堂教学）；系统技术 特点及基础知识（2学时，课堂教学）；项目总体目标与方案 概述（4学时，课堂教学、实践）；项目系统实施计划及各关 键点技术方案及接口定义（ 3 学时，课堂教学、实践）。 （2）M2M公

9、网通讯设备的软硬件设计（50学时，网络工程、 通信工程方向）。 M2M公网通讯设备基础理论技术要点介绍（12学时，课堂 教学、实践）；GPRSS讯模块知识简要介绍（6学时，课堂教 学、实践）；CDMA通讯模块知识简要介绍（10学时，课堂教 学、实践）；AT指令集的讲解及实验（4学时，课堂教学，实 践）；工业仪表网关与 GPRS/CDM模块间的通讯实验（8学时， 课堂教学、实践）；工业仪表网关控制GPRS/CDM模式实现 UDP/TCPS讯实验（10学时，实践）。 （3）感知网接入 M2M公网的软硬件技术（50学时，网络工 程、通信工程方向）。 感知网数据采集实验（16学时，课堂教学、实践）；

10、感知网数据接入工业仪表网关的设计与实现（ 16 学时，课堂教 学、实践）；工业仪表网关实现感知网与公网间数据连通的设 计与实现（ 28 学时，课堂教学、实践）。 （4）WMM高可扩展M2M协议的研究与应用（50学时，可选 做）。 WMM协议设计简要介绍（4学时，课堂教学）； WMMP 协议报文格式及通讯流程的介绍（ 12 学时，课堂教学、实践）； WMM协议中与服务器通讯流程实验（12学时，课堂教学、实 践）；WMM实现应用系统数据传输实验（10学时，课堂教学、 实践）；工业仪表网关利用 WMM协议收发感知网应用数据设 计与实现（ 12 学时，实践）。 （ 5）总结及评估（ 12 学时）。 编写项目结题报告（8学时，实践