江 帆

（江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院 蘇州工業(yè)園區(qū)分院，江蘇 蘇州 215123）

0 引言

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與信息技術(shù)發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物，是我國(guó)“十二五”與“十三五”期間重點(diǎn)發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，隨之而來(lái)的是企業(yè)、社會(huì)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)人才需求的重大變化。在此背景下，大多數(shù)職業(yè)學(xué)校開(kāi)始調(diào)整物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)設(shè)置和課程建設(shè)。文獻(xiàn)[1—3]針對(duì)當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專(zhuān)業(yè)項(xiàng)目化課程體系存在的問(wèn)題，從課程體系重構(gòu)、課程內(nèi)容重組、基于校企合作設(shè)計(jì)課程項(xiàng)目3 個(gè)方面建立項(xiàng)目化課程體系；文獻(xiàn)[4—5]基于CDIO 工程教育理念建立物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)課程體系；文獻(xiàn)[6]基于物聯(lián)網(wǎng)整體技術(shù)框架，提出了基于物聯(lián)網(wǎng)三層體系架構(gòu)的課程體系；文獻(xiàn)[7]通過(guò)“改、引、增”的方式建立物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)課程體系；文獻(xiàn)[8]從硬件平臺(tái)建設(shè)、教學(xué)改革、師資隊(duì)伍、校企合作4 個(gè)方面提出物聯(lián)網(wǎng)課程體系實(shí)施方案。

1 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專(zhuān)業(yè)課程體系存在的問(wèn)題

物聯(lián)網(wǎng)是計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與電子信息技術(shù)相融合的產(chǎn)物，具有較強(qiáng)的綜合性?，F(xiàn)有的職業(yè)學(xué)校物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專(zhuān)業(yè)大部分是在電子類(lèi)信息專(zhuān)業(yè)或計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)上逐步發(fā)展起來(lái)的，雖然開(kāi)設(shè)了相關(guān)專(zhuān)業(yè)課程，但是仍然存在以下問(wèn)題。

（1）課程設(shè)置系統(tǒng)性不強(qiáng)。目前，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專(zhuān)業(yè)的課程設(shè)置未基于統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)框架，而仍然是以原有計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)、電子專(zhuān)業(yè)或通信專(zhuān)業(yè)的課程為主體，這樣的課程設(shè)置使得課程體系缺乏系統(tǒng)性，無(wú)法體現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的綜合性特點(diǎn)。

（2）課程與行業(yè)應(yīng)用的關(guān)聯(lián)性較低。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各行業(yè)，課程體系應(yīng)與行業(yè)應(yīng)用緊密關(guān)聯(lián)。目前，物聯(lián)網(wǎng)課程體系具體實(shí)施時(shí)，仍然以傳授理論知識(shí)為主，缺乏結(jié)合具體行業(yè)應(yīng)用的相關(guān)案例，使得學(xué)生較少有項(xiàng)目實(shí)踐的機(jī)會(huì)，實(shí)踐能力無(wú)法得到有效提升。

（3）實(shí)踐類(lèi)課程效果不明顯。目前，大多數(shù)職業(yè)學(xué)校的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)了計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、傳感器網(wǎng)絡(luò)等實(shí)踐課程，但這些課程大多是基于物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)形成前的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)課程、網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課程、單片機(jī)實(shí)驗(yàn)課程，或是其簡(jiǎn)單組合所形成的課程，將物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)未有效融合到課程中，使得實(shí)踐課程效果不明顯。

2 崗位核心能力導(dǎo)向的課程體系構(gòu)建策略

2.1 劃分專(zhuān)業(yè)方向，明確崗位職責(zé)

良好的課程體系是能夠讓學(xué)生全面了解職業(yè)崗位所需的專(zhuān)業(yè)知識(shí)與技能，同時(shí)，能夠讓學(xué)生精選一個(gè)專(zhuān)業(yè)方向來(lái)開(kāi)展學(xué)習(xí)與實(shí)踐，因此，根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)三層體系架構(gòu)，將物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專(zhuān)業(yè)分為感知與控制、網(wǎng)絡(luò)與傳輸、軟件與服務(wù)3 個(gè)專(zhuān)業(yè)方向。

（1）感知與控制方向。該方向?qū)?yīng)物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)中的感知層，主要培養(yǎng)嵌入式系統(tǒng)工程師，其崗位職責(zé)是物聯(lián)網(wǎng)感知層設(shè)備的選配、布局、安裝與調(diào)試，如壓力傳感器、溫濕度傳感器、紅外傳感器、光照度傳感器、射頻標(biāo)簽，以及芯片之間的通信協(xié)議等，如CAN 總線、IIS 總線等。

（2）網(wǎng)絡(luò)與傳輸方向。該方向?qū)?yīng)物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)中的網(wǎng)絡(luò)層（傳輸層），主要培養(yǎng)系統(tǒng)管理與維護(hù)工程師，其崗位職責(zé)是系統(tǒng)集成以及網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、組建與管理，如無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信、ZigBee 通信協(xié)議、傳感器節(jié)點(diǎn)布控、動(dòng)態(tài)組網(wǎng)、MAC 信息訪問(wèn)機(jī)等。

（3）軟件與服務(wù)方向。該方向?qū)?yīng)物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)中的應(yīng)用層，主要培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)軟件工程師，其崗位職責(zé)是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)、實(shí)施與運(yùn)維，如物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)、在線維護(hù)、遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程升級(jí)、安全預(yù)警等。

2.2 基于崗位群形成物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)能力體系

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專(zhuān)業(yè)以提升學(xué)生的創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力與團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力為培養(yǎng)目標(biāo)，其課程體系要求具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，因此，必須針對(duì)崗位職責(zé)，厘清各崗位所需的能力要求，形成包含專(zhuān)業(yè)知識(shí)能力、技術(shù)能力、工程實(shí)踐能力、綜合能力的能力體系，為構(gòu)建課程體系奠定基礎(chǔ)（見(jiàn)表1）。

表1 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專(zhuān)業(yè)崗位能力分解

2.3 構(gòu)建基于職業(yè)崗位能力的課程體系

以嵌入式系統(tǒng)工程師、系統(tǒng)管理與維護(hù)工程師、物聯(lián)網(wǎng)軟件工程師3 類(lèi)崗位群的職業(yè)能力要求為導(dǎo)向，總結(jié)出專(zhuān)業(yè)知識(shí)能力、技術(shù)能力、工程實(shí)踐能力、綜合能力4 個(gè)方面的能力需求，以此為基礎(chǔ)形成包含知識(shí)類(lèi)課程、技能類(lèi)課程、實(shí)踐類(lèi)課程、綜合類(lèi)課程的課程體系，如圖1 所示。其中，知識(shí)類(lèi)課程依據(jù)專(zhuān)業(yè)知識(shí)能力要求而設(shè)置，主要培養(yǎng)學(xué)生具有扎實(shí)的物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)知識(shí)；技能類(lèi)課程依據(jù)技術(shù)能力要求而設(shè)置，主要培養(yǎng)學(xué)生的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與技能；實(shí)踐類(lèi)課程依據(jù)實(shí)踐能力要求而設(shè)置，主要培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力；綜合類(lèi)課程依據(jù)綜合能力要求而設(shè)置，主要培養(yǎng)學(xué)生的課程綜合設(shè)計(jì)能力與完成實(shí)際項(xiàng)目的能力。

3 基于崗位核心能力的課程體系實(shí)施方案

3.1 基于崗位核心能力設(shè)計(jì)項(xiàng)目化課程

圖1 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專(zhuān)業(yè)課程體系

物聯(lián)網(wǎng)3 類(lèi)職業(yè)崗位的共性較小，其崗位能力要求各不相同，在課程設(shè)計(jì)前，通過(guò)調(diào)研各類(lèi)崗位的從業(yè)人員，包括嵌入式程序設(shè)計(jì)人員、嵌入式硬件開(kāi)發(fā)人員、嵌入式系統(tǒng)管理員、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)集成工程師、物聯(lián)網(wǎng)軟件開(kāi)發(fā)工程師、物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)人員等，歸納總結(jié)出崗位核心能力，根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)方案，將崗位核心能力對(duì)應(yīng)至物聯(lián)網(wǎng)感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層所需的專(zhuān)業(yè)能力。物聯(lián)網(wǎng)崗位核心能力通過(guò)典型項(xiàng)目實(shí)踐來(lái)培養(yǎng)，課程體系中應(yīng)設(shè)計(jì)符合企業(yè)真實(shí)項(xiàng)目需求的、職業(yè)化的項(xiàng)目，以提升學(xué)生的實(shí)踐能力。物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目涉及崗位較多，能力需求各不相同，其典型工作任務(wù)設(shè)計(jì)差異較大，因此，選擇能夠涵蓋物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專(zhuān)業(yè)所對(duì)應(yīng)的崗位核心能力要求的“智慧城市”作為典型項(xiàng)目，逐層精解、細(xì)化、拆分項(xiàng)目，歸納提煉知識(shí)點(diǎn)與技能點(diǎn)，轉(zhuǎn)化為教學(xué)項(xiàng)目[9]，如圖2 所示。

項(xiàng)目教學(xué)內(nèi)容依據(jù)物聯(lián)網(wǎng)三大崗位的職業(yè)活動(dòng)而設(shè)計(jì)，基于物聯(lián)網(wǎng)的感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層，將智慧城市總項(xiàng)目劃分為無(wú)線傳感網(wǎng)、嵌入式網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò)通信、PC 端應(yīng)用、移動(dòng)端應(yīng)用5 個(gè)模塊，每個(gè)模塊分為3～5 個(gè)教學(xué)任務(wù)，各子任務(wù)均是按照“任務(wù)描述→任務(wù)目標(biāo)→知識(shí)準(zhǔn)備→任務(wù)實(shí)施→任務(wù)評(píng)價(jià)→任務(wù)小結(jié)”多個(gè)要素構(gòu)成的有機(jī)體，以此逐一訓(xùn)練學(xué)生的技能點(diǎn)。

3.2 基于物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)平臺(tái)設(shè)計(jì)課程資源

圖2 智慧城市典型項(xiàng)目

構(gòu)建基于崗位能力的課程體系，必須以工作過(guò)程為導(dǎo)向，基于典型項(xiàng)目，體現(xiàn)職業(yè)活動(dòng)，因此，開(kāi)發(fā)項(xiàng)目化的學(xué)習(xí)資源包對(duì)于課程設(shè)計(jì)尤為重要?？紤]到物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)平臺(tái)能夠模擬3 類(lèi)職業(yè)崗位，并且具有課件制作、二次開(kāi)發(fā)等功能，可以嘗試開(kāi)發(fā)包含實(shí)踐類(lèi)資源和測(cè)試類(lèi)資源兩部分的學(xué)習(xí)資源包（見(jiàn)表2）。其中，實(shí)踐類(lèi)資源包括硬件資源、軟件資源、參考資源和工程文檔，主要用于物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目實(shí)踐；測(cè)試類(lèi)資源包括階段性測(cè)試和綜合性測(cè)試，主要用于考核學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

表2 學(xué)習(xí)資源包

3.3 建立完善的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)

良好的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)是課程體系順利實(shí)施的前提條件和有力保障。依據(jù)物聯(lián)網(wǎng)3 類(lèi)職業(yè)崗位能力需求，實(shí)訓(xùn)內(nèi)容分為感知層數(shù)據(jù)獲取、網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)傳輸、應(yīng)用層數(shù)據(jù)應(yīng)用三大類(lèi)。

3.3.1 感知層數(shù)據(jù)獲取實(shí)訓(xùn)

感知層數(shù)據(jù)獲取實(shí)訓(xùn)主要培養(yǎng)學(xué)生熟練應(yīng)用感知設(shè)備采集數(shù)據(jù)的能力。按感知層數(shù)據(jù)獲取方式，將實(shí)訓(xùn)分為兩種：一種是通過(guò)傳感器方式獲取數(shù)據(jù)，另一種是通過(guò)射頻識(shí)別方式獲取數(shù)據(jù)。通過(guò)傳感器獲取數(shù)據(jù)的方式可分為3 類(lèi)：檢測(cè)類(lèi)方式，主要獲取聲音、酒精含量、光照度等數(shù)據(jù)；感知類(lèi)方式，主要獲取有害氣體含量、甲醛濃度、超聲波等數(shù)據(jù)；控制類(lèi)方式，主要獲取對(duì)繼電器、LED 燈等控制的數(shù)據(jù)。通過(guò)射頻識(shí)別獲取數(shù)據(jù)的方式有射頻系統(tǒng)編碼、射頻信號(hào)整形放大、射頻載波產(chǎn)生、射頻防沖撞、射頻信號(hào)測(cè)試、射頻標(biāo)簽讀寫(xiě)、射頻信令等。

3.3.2 網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)傳輸實(shí)訓(xùn)

網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)傳輸實(shí)訓(xùn)主要培養(yǎng)學(xué)生組建通信網(wǎng)絡(luò)的能力。按照網(wǎng)絡(luò)層中數(shù)據(jù)的不同傳輸方式，將實(shí)訓(xùn)分為傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸實(shí)訓(xùn)和RFID 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸實(shí)訓(xùn)兩類(lèi)。傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸實(shí)訓(xùn)可分為ZigBee 數(shù)據(jù)傳輸實(shí)訓(xùn)、Wi-Fi數(shù)據(jù)傳輸實(shí)訓(xùn)、藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸實(shí)訓(xùn)和IPv6數(shù)據(jù)傳輸實(shí)訓(xùn)4 類(lèi)。其中，基于ZigBee 數(shù)據(jù)傳輸實(shí)訓(xùn)是重點(diǎn)，其又可以細(xì)分為ZigBee 組網(wǎng)實(shí)訓(xùn)、Z-Tools 應(yīng)用實(shí)訓(xùn)、LED 燈控制實(shí)訓(xùn)、家居自動(dòng)控制實(shí)訓(xùn)、感知圖形顯示實(shí)訓(xùn)、無(wú)線傳感網(wǎng)實(shí)訓(xùn)。通過(guò)RFID 組網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)的實(shí)訓(xùn)包括低頻125KHz ID 卡讀取實(shí)訓(xùn)、高頻13.56MHz ISO15693 模塊實(shí)訓(xùn)、高頻13.56MHz ISO14443模塊實(shí)訓(xùn)、超高頻900MHz ISO1800-6 模塊實(shí)訓(xùn)、2.4GHz RFID 模塊配置實(shí)訓(xùn)[10]。

3.3.3 應(yīng)用層數(shù)據(jù)應(yīng)用實(shí)訓(xùn)

應(yīng)用層數(shù)據(jù)應(yīng)用實(shí)訓(xùn)主要培養(yǎng)學(xué)生將采集的數(shù)據(jù)應(yīng)用到具體行業(yè)領(lǐng)域的能力，主要包括嵌入式系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)和Android 系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)。嵌入式系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)具體包括嵌入式WebServer 移植、Qt/Embedded 環(huán)境搭建、Qt 圖形化軟件設(shè)計(jì)、Linux文件系統(tǒng)、Linux 底層驅(qū)動(dòng)、按鍵中斷及控制等。Android 系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)具體包括Ubuntu 開(kāi)發(fā)環(huán)境建立、Android 開(kāi)發(fā)環(huán)境搭建、Android 系統(tǒng)架構(gòu)分析、Android 內(nèi)核移植與編譯、Android SDK 開(kāi)發(fā)、Android UART 串口實(shí)訓(xùn)、Android Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)編程實(shí)訓(xùn)、Android 電子錢(qián)包。

3.4 采用以形成性考核為主的考核方式

實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目須經(jīng)歷多個(gè)項(xiàng)目階段，執(zhí)行較多的操作步驟，每個(gè)階段所需的知識(shí)點(diǎn)和技能點(diǎn)覆蓋面較廣，且差異性較大，要求學(xué)生具備在不同的項(xiàng)目階段應(yīng)用相關(guān)知識(shí)與技能解決實(shí)際問(wèn)題的能力，因此傳統(tǒng)教學(xué)中的總結(jié)性考核方式不能全面地反映學(xué)生的能力與知識(shí)掌握程度。形成性考核是一種對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行全面評(píng)價(jià)的考核方式，能夠全面反映學(xué)生的知識(shí)與技能掌握情況。在物聯(lián)網(wǎng)課程體系中應(yīng)用形成性考核方式，可以體現(xiàn)項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中各具體環(huán)節(jié)的客觀評(píng)價(jià)，全面體現(xiàn)學(xué)生的知識(shí)、能力與職業(yè)素養(yǎng)。

形成性考核標(biāo)準(zhǔn)包括基本素養(yǎng)、自主學(xué)習(xí)情況、項(xiàng)目方案制訂、項(xiàng)目操作技能和項(xiàng)目實(shí)踐總結(jié)5 個(gè)方面?？己嗽u(píng)價(jià)等級(jí)分為A 等、B 等、C等、D 等4 個(gè)檔次，其中，A 等為優(yōu)秀，權(quán)重為0.90～1.00；B 等為良好，權(quán)重為0.80～0.89；C 等為合格，權(quán)重為0.60～0.79；D 等為不合格，權(quán)重為0～0.59。通過(guò)實(shí)施形成性考核，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)踐能力。

4 結(jié)語(yǔ)

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專(zhuān)業(yè)是典型的多學(xué)科交叉融合型專(zhuān)業(yè)，涉及較廣泛的職業(yè)崗位能力。本文以職業(yè)學(xué)校物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專(zhuān)業(yè)核心能力培養(yǎng)為目標(biāo)，構(gòu)建了基于崗位核心能力的課程體系，并給出了有效的實(shí)施方案。經(jīng)該課程體系2016—2018 年的實(shí)施，學(xué)生的實(shí)踐能力顯著提升。根據(jù)近3 年反饋的1 213 份“江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生就業(yè)情況問(wèn)卷”的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，無(wú)需進(jìn)行崗位培訓(xùn)即可勝任崗位工作的畢業(yè)生占77.3%，月薪8 000 元以上的占62.3%，企業(yè)滿(mǎn)意率為94.7%。畢業(yè)生就業(yè)情況調(diào)查表明，畢業(yè)生的崗位適應(yīng)能力、薪酬待遇、企業(yè)滿(mǎn)意度等指標(biāo)明顯提升，有力地證明了該課程體系的可行性與效果。