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如今农村蔬菜大棚正逐渐摆脱单打独斗的局面,而以大规模的合作体形式存在,这为发挥集体的优势、推广物联网技术创造了条件。
一、物联网技术在蔬菜大棚中的应用现状
现以山东省淄博市某生态农业园为例,剖析物联网技术在蔬菜大棚中应用的点滴体会:
此生态农业园现有员工120余人,公司积极探索物联网技术在蔬菜大棚中的应用。现拥有现代化高标准示范种植园区基地53万余平方米,年产蔬菜近万吨。
1.此生态农业园的种植特色
(1)检测体系完善。公司为每个大棚安装监控系统,全程监控蔬菜的种植情况,形成了纯自然的生态资源。同时,公司完善了硬件基础设施建设,新建了蔬菜检测中心、配送中心、农资配送中心,发挥了监控和检测的物联网初级功能,保障了消费者的利益。
(2)控制功能健全。雨帘和风扇随温度的变化自动感应运行,将室内温度保持在25摄氏度左右;大棚顶部采用避光板遮挡光线,下方悬挂多层大棚膜,使大棚蔬菜免受雨水的影响,避免了肥料流失,有利于棚内保湿、保暖。
(3)蔬菜身份明朗。此生态农业园的蔬菜从种子入土的那一刻就开始有了自己的编号和身份,就算是走出大棚来到人们的餐桌上,市民也能通过包装标签对应联系到种植人。
2.物联网技术在蔬菜大棚应用中的瓶颈
(1)物联网的经费投入高昂。安装一套较为完备的物联网设备至少要5~6万,一般农户承受不了;即使是农业园,经济上也难以承担,需要国家补贴。
(2)物联网的建设投入贫乏。蔬菜产品的竞争力强弱,最终取决于蔬菜产业科学技术水平的高低。没有国际先进的产业技术装备,没有健全的科技服务体系,没有生产者素质的提高,蔬菜产业就无力参与国内外的竞争。长期以来,由于经济不发达,农村对蔬菜产品的生产基础设施建设投入极少。
(3)物联网的技术投入落后。在种苗研发培育、栽培技术、种植现代化设备的研发与应用、病虫害防治等农业技术的投入方面,我国部分蔬菜大棚还远远不够。大部分菜农的蔬菜生产仍以传统耕作为主,蔬菜栽培管理技术较为落后,且由于农民观念的转变很难突破,懂技术会操作的农民很少,部分农民种植盲目性大,导致市场竞争力不强,经济效益不够稳定。
二、物联网技术在蔬菜大棚中的应用对策
1.加强物联网技术应用的普及培训
科学技术是第一生产力,“互联网+”时代呼唤更多的物联网专家投身到农业建设的服务中去,倡导专家们走入大棚,有针对性地开展培训和帮扶,普及物联网技术,让更多的菜农成为物联网技术应用的行家。
2.构建完整的物联网控制系统
一个完整的蔬菜温室大棚自动控制系统应该包括数据的采集、传输、分析三个环节,技术人员直接通过有线网络或无线网络平台,实时监测大棚现场的传感器参数,控制大棚现场的相关设备,从而实现远程自动灌溉或自动启动风机降温系统、水暖加温系统、空气内循环系统等,以进行环境温湿度的调节。
3.发挥物联网控制系统的功能
利用物联网技术搭建温室大棚来控制蔬菜的生长环境,发挥监测和报警功能、病虫害预警功能、远程设施控制功能、远程生产指导功能、植物成熟状况预报功能、远程生产活动跟踪功能等,使蔬菜获得最佳的生长环境并增加产量,以实现跨季节的蔬菜培育。
[5]探索物联网技术阶段性的应用方案
根据不同蔬菜品种的生长特性和规律,制订与之相适应的蔬菜种植方案,分阶段利用物联网技术来调节控制土壤酸碱度、温度、湿度等,自动化管理蔬菜,提高蔬菜种植的效益,实现蔬菜种植的精细化管理。
5.改变物联网技术的应用现状
应用物联网技术能够高效可靠地获取信息,从而借助智能决策系统实现传统农业向现代农业的转变;应用物联网技术能够改变我国蔬菜大棚生产成本高、效率低、生产经营模式粗放等传统农业现状,提升大棚管理规模化、产业化、智能化水平。
6.大力推广物联网技术的服务功能
关键词:物联网;培养体系;课程体系;校企合作
中图法分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:2095-1302(2014)04-0076-03
0 引 言
物联网是继计算机、互联网和移动通信网之后的又一次信息技术革命,在2011年、2012年物联网先后纳入国家“十二五”规划和国家战略性新兴产业,发展物联网对于促进经济发展和社会进步具有重要的现实意义。我国物联网发展总体还处于起步阶段,就产业发展情况而言,完成《物联网“十二五”发展规划》的任务还很艰巨。目前,整个产业面临标准不统一、核心技术不成熟、商业模式不清晰以及存在潜在的安全隐患等问题,而人才短缺则是今天物联网发展的重大瓶颈。因此,解决物联网发展的关键还在于培养物联网领域的专业人才。
自2010年起,国内已先后有200多所本科高校和400多所专科学校经教育部批准后开设了物联网相关专业,目前与物联网相关专业的本科和大专学生共计5万多名,并且数量在逐渐增加。物联网产业的迅速发展给物联网教育带来前所未有的机遇,同时也给物联网人才的培养带来新的挑战。现阶段高校产出的专业对口学生远远无法满足旺盛的物联网产业需求,大部分毕业生仅能支持产业的初级工作,能够胜任研发、设计、管理、应用核心等方面的复合型人才十分紧缺。显然,经过三年的教育尝试,目前高校仍然处在物联网教育的探索阶段,人才培养体系还不完善,在为国内物联网产业输送大量专业人才方面所发挥的作用还有待进步。
1 国内高校物联网专业教育现状与问题
目前,国内高校物联网专业教育普遍面临以下问题:
(1)培养目标和专业定位不明确。物联网是计算机、电子、通信、自动控制、软件、管理工程等多个学科的融合,国内开设物联网专业的高校都是首次试水,国外也没有相关的经验可供借鉴,多数院校的物联网专业是由计算机、通信或电子信息等背景的老专业发展而来的,不像其它比较成熟的专业有明确的培养目标和专业定位。高校对于如何开设物联网专业,学生应该学习哪些知识,社会需要哪些技能人才并不十分清晰。作为用人方,许多企业渴望借助物联网东风,在物联网发展浪潮中能够分一杯羹,为自己企业的高速发展或战略转型提供一个良好的平台,但整个物联网产业链尚未形成,物联网技术标准未统一,行业、企业对物联网技术人才的需求量大,但对岗位需要哪些知识与技能不清晰。因此高校也只能根据行业、企业的预测信息培养物联网技术人才,无论从实践还是理论研究上,物联网专业目前都还处于探索阶段[1]。
(2)课程设置体现不出专业特色,缺乏行业应用支撑。当前物联网专业的课程设置大多是将各个交叉学科的课程直接设置在物联网专业的课程体系之中,比如计算机专业相关的课程、通信专业相关的课程以及电子技术相关专业的课程。导致课程体系复杂、内容繁多、缺少层次,真正体现物联网特色的课程少之又少,体现不出专业的特色。另外,在很多院校物联网专业的课程体系中缺乏行业应用,物联网虽然是刚刚兴起的新专业,但是很多概念和技术已经在各个相关行业应用多年,是各行各业更深层次应用的必然产物,行业应用和背景对物联网专业的发展至关重要,如果没有行业应用的支撑,物联网专业的人才培养将失去目标和方向。
(3)教学实践环节差,实验条件不完善。物联网工程实践性强,对实验设备要求高,高校的实验实训条件有待完善与加强。大部分高校还停留在传统理论的培养上,严重缺乏实践环节的设置,所搭建的物联网实验室仍停留在过去的单片机、嵌入式实验环境,缺乏综合性的实训室。在一些传统的实验教学体系中,往往重理论轻实验,重验证轻设计。部分教师本身就缺少生产或工程一线的实际工作经验,难以真正做到联系实际的工程问题展开实验教学。加上实验教学过程中需要用到一系列不同复杂程度的仪器设备,或者需要亲自设计实验场景,对教师的技能要求也更高,导致一些教师在编写课程大纲或设计实验教学体系时,有意无意地缩减一些难度较大的实验环节[2]。由于缺乏实验实训,导致学生即使学习了再多的理论知识,将来在步入工作岗位时也容易眼高手低,在解决实际的问题时无从下手。
(4)师资力量薄弱,师资培训投入不够。由于物联网专业出现的时间短,各院校物联网课程教学体系的建设还在探索之中,其教师和实验技术人员大都是从其它专业调整过来的,不具有物联网行业相关企业的从业经历,缺乏物联网应用的实践经验。物联网应用是跨专业、跨学科、高难度、深层次的应用,需要多个学科的融合,因此,物联网专业教育对师资要求高,由于跨专业、跨学科,需要学习、补充新知识,师资培养有一个较长的周期。学校对师资培训的投人不够,师资培养缺乏针对性、连续性和有效性。
(5)校企合作不够深人,缺乏清晰的合作模式。学校目前比较闭塞,校企合作意识不强,缺乏专门的校企合作机构和专门发展资金。虽然也有很多高校针对物联网专业采取了校企合作培养模式,但多数停留在很浅的表面,局限于向企业输送实习人员,深入发展的动力不足。企业迫于市场竞争压力,忙于生存和发展,往往过度重视短期收益,采取的多是短期的、单一形式的合作,缺乏长期的、多种形式的合作。学校和企业之间缺乏清晰的利益关联模式,造成校企之间缺乏深度交流与合作,仅停留在教学层面,缺乏科研项目合作,无法充分整合学校和企业之间的资源优势,难以真正实现优势的互补与共同发展。
2 对物联网人才培养体系的思考与建议
2.1 明确物联网专业定位和培养目标
每所院校都有自己的强势学科、优秀的课程教学资源以及与其培养目标相适应的实验环境、师资条件,教学资源建设与积累的基础,都必然有自己有别于其他高校的教学特色[3]。有的院校在传感器和射频识别等信息感知领域的教学和研究方面具有优势;有的院校在计算机网络与通信技术研究方面具有优势;有的院校在计算机应用与软件理论研究方面具有优势。各院校在物联网专业建设中,应该充分利用和发挥自身的优势,扬长避短,在满足基本与共性要求的基础上,同时结合学校所在区域的经济优势,形成不同院校在物联网专业建设中的特色。
各院校物联网专业要找准自己的定位,明确其专业要培养什么样的人才,其优势和特色是什么。高校应将工作重心放到物联网人才培养环节上来,应深入了解企业需求,进行广泛的物联网人才需求调研,对岗位职业能力进行系统分析,前瞻性地预测并充分认识到社会对物联网专业人才的真正需求,合理制定招生计划和培养方案,保证最终培养出来的学生在数量和质量上能和物联网产业发展趋势相吻合。
2.2 完善课程体系建设
物联网技术具有覆盖面广、学科交叉性强与综合性高等特点,在课程体系的建设过程中要充分保证物联网技术专业基础知识的合理性,为学生提供多样的专业方向。应从现有支撑物联网的专业着手,以就业为导向,根据物联网产业发展的实际情况做出实时调整,重点培养学生的物联网技术应用专业技能。课程体系的建设可遵循以下原则:
(1)以物联网技术的感知层、传输层、应用层3个层次所涉及的核心技术为基础;
(2)由浅入深的课程建设原则,注重保持学生接受和学习新知识的积极性;
(3)充分挖掘和利用现有的课程及教师资源,与高校现有课程紧密结合;
(4)结合物联网应用的行业背景,注重培养学生了解物联网技术在行业中的应用;
(5)掌握物联网技术的发展趋势,合理的进行课程安排;
(6)合理的配置理论实践课和专业技能课程的比例;
(7)结合学校的传统专业优势和当地的区域经济优势。
2.3 加大物联网实验室建设
在物联网专业人才培养过程中的实践教学环节非常重要,高校物联网实训基地建设及实验设备配备是高校物联网专业建设的当务之急,是提高物联网专业教育质量的根本保证。高校物联网实训基地建设及实验设备配备要有计划性和前瞻性。
对于实验室的建设,部分基础课程实验室依托现有的计算机专业、通信专业或电子技术专业实验室,通过重用相关设备、调整有关配置来实现实验环境的构建,完成实验教学。同时需要结合行业应用,建设物联网综合演示实训室,构建完整的集传感层、网络层、应用层的物联网应用系统。
物联网实验室要兼顾教学、实训、创新、应用与科研于一体,以物联网技术为核心,兼顾当前流行技术的发展趋势,注重各种技术之间的融合与灵活应用,理论联系实验,实验联系工程项目,既可满足日常教学要求,同时注重创新实验及项目实践,能够将物联网技术真正融会贯通到实际应用中。
2.4 加强师资队伍建设
物联网是一个多学科领域,在物联网专业人才培养体系的构建中,要特别重视师资队伍建设,各院校应广泛探索加强师资队伍建设的方法和途径,为该专业师资队伍的快速成长找到一条有效的途径,可参考以下措施:
(1)整合现有人才资源,将计算机、电子信息和通信工程等专业的教师资源整合起来,实现人才资源共享。
(2)聘请国内外高校物联网专业知名教授和物联网、传感网高级技术专家做兼职教师,对教学团队形成有益的补充。
(3)选派专业带头人和骨干教师到物联网相关培训机构参加培训,学习和提高物联网相关理论。或聘请专家对校内教师进行培训,以提高师资水平。
(4)尽可能多争取或申报一些物联网相关的科研项目,为教师创造一个良好的科研环境,以教学促进科研,以科研指导教学,进一步将理论与实际需求相结合。
2.5 深化校企合作培养模式
校企合作培养模式在高校人才培养中已经发挥了很多积极作用,不仅有利于高校充分了解社会需求,保持旺盛的创新能力,更有利于巩固和维持毕业生就业市场,在毕业生就业时发挥积极作用[4]。物联网人才的培养对物联网产业的发展具有重要的支撑和引领作用,而物联网行业对从业人员的专业和经验要求很高,为适应物联网应用技术发展的需要,进一步创新和深化校企合作培养模式,充分发挥双方各自的优势,实现互惠互利、资源共享,加快物联网人才的培养。
在师资建设方面,学校可邀请企业的管理人员、技术人员担任特聘教授或实习指导教师,为学校课程开发、教材编制及专业建设提供建设性意见。同时鼓励高校教师到物联网企业锻炼以及参加物联网项目,提高专业应用能力。
在人才培养方面,从招生、培养到实习、就业,都可以和企业联合,共同制定计划和方案,提高人才质量,增强学生的市场适应能力,保障学生就业。
在科研方面,高校和企业共同参与物联网技术理论及应用项目,使其技术应用获得更好的理论指导,提高科研成果转化效率,同时也能获得更多的科学技术科研经费。
3 结 语
物联网产业正在蓬勃发展,人才紧缺问题已越来越明显,高校是培养人才的摇篮,物联网行业要想快速发展必须培养大批的物联网专业人才,而这一重担就落在高校肩上。当前高校物联网专业教育还处于探索阶段,存在专业定位不明确、课程体系设计不合理、师资力量薄弱、实验条件不完善等问题。高校物联网专业的建设和发展任重而道远,需要各院校结合自身办学特色、优势以及学生特点,进一步明确培养目标和专业定位,加强师资力量建设,充分发挥校企合作的联合人才培养模式,积极探索创新课程体系,帮助学生提高实际运用能力,为物联网产业培养真正需要的复合型人才。
参 考 文 献
[1]顾卫杰,王云良. 对不同层次教育的物联网专业定位的思考[J]. 中国电力教育,2011(27):182-183.
[2]欧阳志友,孙知信. 物联网专业创新型实验教学体系建设与实践[J].物联网技术,2013,3(7):73-74.
[3]吴功宜. 对物联网工程专业教学体系建设的思考[J]. 计算机教育,2010(21):26-29.
【关键词】西部高校;理工类;实践教学;建设思路
随着物联网技术的飞速发展,物联网产业必将成为国家和地区支持的战略性新兴产业。《贵州省“十二五”制造业信息化规划及实施方案》提出将“物联网应用示范”纳入十大产业应用推广示范,物联网应用的研发以及物联网应用型人才的培养就具有十分重要的意义。我省乃至西部地区高校的校内实验实训基地建设还是空白,本文将以贵州商业高等专科学校的物联网新专业为例,探讨共建校内实训基地的合作新模式,供高校特别是西部地区高校参考。
高校按照“职业教育面向行业实际、面向岗位要求开展人才培养”办学思想,采用改变传统教法、加强实践教学,按照过程组织教学的新模式,教学过程符合生产过程,通过项目教学、任务教学的方法,对实训条件提出了更高的要求。目前在国外的主要运行机制现状,德国的全部资金由联邦科学教育部、经济部、劳动部、各州主管部以及区和地方的行会来承担。主要由两个各自独立的跨企业职业培训中心,以及具有相应培训机构的企业和职业学校负责。大企业集团也提供资金或设备援助。新加坡南洋理工学院是以教学工厂的形式,并借鉴德国“双元制”经验提出的新模式,将先进的教学设备、真实的企业环境等引企入校,形成企业、学校、实训中心三位一体的教学模式。在澳大利亚,行业通过帮助学校建设实训基地,由企业根据本身实际需要和培训要求为每个学生制订培训计划,TAFE学院为真正从以传授知识为中心转到了以培养实际工作能力为中心,建立了“学校工作再学校再工作”多循环的终身教育模式。在国内,目前的主要运行机制现状,一是学校按“一般性、仿真性和生产性”三类模式仿照企业生产模式建立的实践基地。一般性实践基地强调原理演示和常规技能的训练,仿真性实践基地主要用于学生处理问题思路培养和训练,利用计算机技术对部分技能进行模拟训练。生产性实践基地仿照企业的实际作业条件和职场条件建设,因此学校投资大,设备更新快、维护费用高,后续运行存在困难。二是由企业配合建设的实践基地。由学校提出和制定人才培养目标和计划,并承担主要培养任务。企业根据要求提供教育资源相完成实践教学环节任务。如利用企业资源投入设备和资金建立校内外实训基地,聘企业专家兼任学校教师、设立企业奖学金等。存在的缺点是由企业义务承担建设资源,基本没有产出和回报,难以长期合作、发展。三是邀请企业全面参与的校企联合实践基地,既参与研究和制定人才培养目标、教学计划、教学内容和培养方式,又参与实施与企业结合的实践教学任务。缺点是需要大量人才阶段时,企业有较高的积极性,合作的紧密性和持续性不稳定。
解决职业教育的诸多问题,必须抓住主要矛盾,找准突破口,创新实训基地建设就是这个突破口,校内实训和校外实习是职业学校实践教学的主要形式,是使学生由课堂和书本知识走向就业和职业岗位的重要桥梁,是培养学生实践能力和职业技能的根本途径,是使学生养成良好职业道德和严谨工作作风的基础。以笔者所在的贵州商专为例,物联网新专业开设后,研究并建立一个既能满足学生实验实训,又能承担起物联网应用研究的校内实训基地或平台很有必要。目前,设备费用较高,不能满足需要,不具有“造血”功能,不具备可持续发展的能力,打造一个校内可持续发展的物联网应用实习实训基地,满足学生在教学、培训及实习实训方面的需求,把实训基地建设好、管理好、使用好,努力做到学校教育和就业岗位“零距离”,就会对加快培养高质量的技能型人才发挥重要作用。
我校早在2007年就提出大力发展理工类专业建设,建成了一些电子类基础实训室,但这些实训室只能解决电子类专业的部分基础实训。对于今年申报的物联网技术及我们拟申报的通讯技术等专业后续的专业实训仍无法满足,由于地盘狭小,资源严重匮乏等原因,无法在现有校区建设相应的实训基地,即使学校新校区建成,能解决其中一些问题,但大量的设备、资金投入后如果基地不能产生造血功能,不能让学生“零距离”接触生产实际,那也必然会出现设备老化,学生缺乏职业性等问题。2012年5月,贵州省物流协会与我校签订了校企合作协议,希望能给他们的“智能物流”项目提供技术支持和人才培训。因此,借鉴国外经验,如德国“大企业集团也提供资金或设备援助”、新加坡企业提出“将先进的仪器设备、真实的企业生产环境入校,与教学有效融合”,以及澳大利亚的“学校工作再学校再工作”多循环的终身教育模式,采取资源共享(校校合作、校企合作等模式),利用企业投资、资助等模式进行物联网技术专业实训基地建设更具实际意义。
根据高校实际,结合本省乃至全国高职物联网技术专业的特点,在校、企、生三方共赢的前提下,提出构建科学的适合西部地区高校物联网技术专业的实训基地建设模式,即采取校校合作、校企合作等资源共享和利用企业模拟生产实训基地模式进行物联网技术专业实训基地建设,从而形成实现该专业人才培养目标符合西部地区高校职业教育需要的新模式。
根据高职教育特点,学生保持与社会经济的密切联系,物联网技术专业强调专业活动的创造性,专业知识更新的快速性以及很强的社会性,不停留在实训基地虚拟项目的学习上,因此我们选择对本省及沿海的区域企业进行实训基地建设调研分析,结合电子类实训基地建设存在的问题和物联网技术专业特点,构建科学、适应西部地区高校的物联网实训基地,采用适当的途径,遵循一定的原则,多种措施相互配合。
在建设思路上主要研究,一是根据本地区的实际情况,建立能适应学生专业技术技能和综合职业能力培养的实训基地,在校企合作的基础上,建立校内生产性实训基地。确定建设的内容、需求及原则。由企业专家参与实训基地建设架构和实践教学体系的建设,校内外实训基地相互结合,共同指导学生的实训教学。二是充分利用高职院校内部、外部资源,争取当地政府政策和资金的支持,与行业企业密切合作共建实训基地,加强共享性的专业实训基地建设力度,创新观念,实训基地建设主体多元化的实训基地建设的方式、途径及管理机制。三是结合实训基地建设存在的问题和物联网技术专业的特点,在充分利用原有校内实训条件和校外实训基地的基础上,经过对企业、高职院校、学生进行实训基地建设调研分析,对技能性实训基地和生产性实训基地模式进行探索,实现校、企、生三方共赢,实训基地建设模式创新及效益提升。
将学校传统教学变为面向生产实际的开放式教学,主要采用技能性实训基地和模拟生产性实训基地,通过营造真实工作环境,尽可能创造物质条件,让学生适应并融入到工作中。充分利用现有资源,使用模拟生产性基地承接社会上的实际生产工作,提供真实实践机会,较好地契合了学校、学生、企业的利益共同点,充分调动了各方的积极性。技能性实训基地和生产性实训基地运行实训项目,项目周期与教学任务同步运行,师资力量、企业一线实战经验和专业技能、社会交往能力培养,满足学生实践需求。改进实训基地模式,保证项目质量,教师参与共同完成,任务分配分工明确,保证学生参与。完善整个生产实训链条,教师深入与相关企业建立合作关系,与企业共享攻关项目。项目创造的生产利润,继续投入到基地的建设和运行中,使实训基地模式得到良性循环。
加强指导与管理、制定管理制度、明确双方的职责,建立定期检查指导工作等制度,营造良好的实训环境。面向企业提供项目化合作、技能培训与技术服务,扩大校企合作层面、提高合作深度,形成运行与管理长效机制,充分满足生产性实习和顶岗实习的需要。通过与企业签订合作协议,在建立技能性实训基地和模拟生产性实训基地的同时,积极拓展优质校外实训基地。
长期、稳定的实训基地需要学校与合作方共同制定校外实训基地管理制度,针对本校实际,实训基地建设过程中,要切实加强实践教学体系和管理制度建设,明确实训基地各方的责、权、利等,并严格执行实训教学管理制度和实训教学计划。根据市场需求调整实训实习内容,按职业能力要求修订和完善专业实践课程体系、课程标准和典型实训项目库。建立相对独立的实训体系,加强专兼结合的师资队伍建设。按照师资共建与共享的原则,聘请行业专家为兼职教师,鼓励教师参与科研、教改、实际项目的设计。完善实训基地运行机制和管理体制,给青年教师创造培训进修条件,强化教师的实践动手能力,努力提高现有教师的学历和职称层次。
实训基地建设总目标,即建成后将成为学校物联网技术专业教学中心、学生实训中心、面向省内外的培训中心、物联网专业技能鉴定中心、面向市场的维护中心等。重点是要利用整合资源、共享资源的模式来实现部分实训室和生产性实训基地建设的问题,经过前期的努力,已具备一定基础。合作单位已经有意向分三期投资,一期拟投资用于物联网基础实习实训。如果运行良好,二期投资拟用于物联网应用实习实训,三期投资拟用于物联网生产性实习实训。创新实训基地运行机制,校企以股份制形式共建“物联网服务中心”。实现产学研一体化,为工学结合提供基础和物质条件,为企业适应物联网产业转型升级、提升产业水平,提供应用性人才支撑及研发平台。学校成立专家委员会、培训部、研发部、服务部,考虑股份制合作,制度保障责、权、利。初期投入一定经费,保证人员时间,自主运行造血。整合现有双方资源,技术优势、达成双赢。物联网技术专家委员会为学校物联网专业建设与发展提供意见和建议,为企业提供高端技术服务,提高企业的竞争力,为企业员工技术水平提升提供培训平台,形成稳定的兼职教师队伍,提升专兼教师的整体水平,建立可持续发展的“校企一体化”实习基地,为学生就业创造条件。
凭借平台优势,拓展社会服务功能,开展“物联网故障诊断实时在线教学系统”等教学技术项目研发,面向社会开展物联网高技能与新技术培训与职业技能鉴定。创建校企教学团队,共同承担教学培训任务、完成物联网技术服务和技术研发等产学研一体化项目,形成校企互聘共用的产学研一体化专兼教学团队。为区域内职业院校培训师资,拓展专业辐射,开办师资培训班、专业教学研讨班,形成区域内物联网服务方面的人才培训基地。
总之,西部高校校内实训基地建设的研究是一个长远的话题。在今后的一段时期内,加强校企长效合作、校企共建,根据我国教育现状进行深入探讨,并提出具有可操作性的基地建设模式,并建成校内实训基地,真正实现教、学、做一体化,教、研、产一条龙,不断完善实践教学体系和实训实习管理制度。明确实践基地建设思路,为下一步具体建设提供有力支撑。成果形成后,将有利于各个实训环节建设,从而实现职业教育模式下物联网技术专业人才的培养。
参考文献:
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关键词:物联网技术; 感知教育; 学校管理; 教育教学
中图分类号:G405 文献标识码:A 文章编号:1006-3315(2013)01-021-001
“感知教育”工程是无锡市12个传感技术应用示范工程之一。“感知教育”工程重点是在学校普及教育、教学应用、教育管理及教育公共信息管理等方面应用物联网技术,推进教育的高位均衡发展。我校借助新校异地新建的契机,在新校规划之初就提出校园智能化的理念,我们把“感知教育”项目建设植入学校总体设计与规划,做到整体规划,顶层设计,借用云计算技术和云亭中学校名中的“云”字,我们把项目名称定名为“感知教育、智慧云校”。
2010年7月18日我校新校区正式开工建设,学校在充分酝酿、讨论、研究、完善设计思路后于2010年11月提出无锡市感知教育示范项目申请,2011年3月通过了无锡市教育局组织的专家论证答辩,2011年7月学校完成了“感知教育、智慧云校”的项目招投标,并随即在云亭中学新校区建设过程中同步跟进建设。
一、“感知教育、智慧云校”项目设计目标
我校“感知教育、智慧云校”项目的领域涵盖了教育教学、学生生活、学校管理等多个领域,重点为物联网技术教学应用示范工程和教育管理应用示范工程。
1.建立若干物联网应用演示实验室,开发出若干个应用物联网技术的数字化理化生实验,探索物联网环境下实验学习的新方法。
2.借助物联网技术,实现动植物生长、宇宙星空、气象资料的数据监控、观察、记录全程化、网络化、公开化,促进学生学习方式和科研方法的创新和变革。
3.借助物联网技术进一步完善学校平安校园的技防监控系统,加强对学生安全、机房安全、水电能耗的实时监控,实现“平安校园”、“低碳校园”建设的新提升。
二、“感知教育、智慧云校”主要建成项目
目前学校“感知教育、智慧云校”的主要建成项目有十三项:
1.感知安防:电子围栏是一种主动入侵防御围栏,采用脉冲式高压对入侵企图作出反应,阻拦入侵行为,且不威胁人的性命。
2.感知能耗:感知能耗子系统通过对各业务系统数据的智能采集,配合学校的各项针对性的规章制度,为后勤管理和服务提供基本数据。
3.绿色健康教室:绿色健康教室子系统结合通讯技术、测控技术、互联网技术、传感器测量技术、自动化检测软件实现对校园的教室及其他重点部位的环境在线监控。
4.感知阅览室:采用RFID技术、自组网的感知信息系统,通过在阅览室入口设置RFID采集通道,有效控制了无卡人员的进出,保证学生在舒适安静的环境中读书、学习。
5.感知校园卡:采用开放式高速学生卡,识别率高,读取速度快,学生不需要刷卡,自动考勤,系统将会及时、自动地短信通知家长孩子的到离校情况,家长通过短信可轻松获取孩子在校的健康状况、日常表现、学习成绩以及学校的动态、通知等信息,家长也可以通过手机和网站平台与老师交流信息。
6.绿盾机房:通过绿盾机房系统,使得机房管理人员能够实时了解到机房环境温度、湿度等的全面情况,并可进行有效控制和管理,必要时可实施无人值守的远程管理。
7.感知生长:“感知生长”校园数字农植园系统,通过传感技术、视频技术和物联网技术,构建数字化种养殖环境,创造更加良好的探究和体验环境。
8.数字气象站:校园数字气象站系统采用先进的气象传感器、数据采集器、控制处理器、GPRS无线传输等技术,该系统可进行常规的环境温度、气压、环境湿度、风向、风速、降雨量等八类气象要素观测。
9.校园辞典:智慧校园辞典利用物联网技术对人体动作捕捉与分析呈现不同的内容,内容完全采用多媒体制作,满足学生对物联网技术学习和实践的需求。
10.感知教研:高效能记录教师参加培训活动情况,关注教师专业发展。
11.数字实验室:数字实验室由“教师机(安装数字实验室管理和数据分析配套软件)+手持式主机(包括嵌入式系统,集采集、显示、处理为一体)+传感器(包括各种常规实验和探究性实验要求的理、化、生传感器)+配套教具”组成。数字实验室既克服了传统实验仪器和实验方式的弊端,又真正实现了信息技术与常规教学、探究性实验的完美结合。
12.仰望星空:是一个集天文观测预约、观测、研究、分享的网络与实地相结合的数字天文观测系统。
13.数字机器人:机器人教室拥有专用的六边形的搭建台和编程用电脑,并配有机器人器材分类柜和机器人创意设计展示柜,使学生通过课程学习,培养实践动手能力和团队配合意识,提升创新意识、科学素养。
三、“感知教育、智慧云校”项目建设价值
“感知教育、智慧云校”的项目建设价值可以概括为“五个帮助”:
【关键词】物联网;方案设计;任务驱动
0 引言
物联网技术发展迅速,预计将成为继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产业第三次浪潮。社会经济的发展与产业的转型是物联网发展的巨大推动力,经济全球化使得所有企业面临着激烈竞争的局面,企业需要及时获取世界各地对产品的销售情况和需求信息,为全球的采购、生产制定合理的计划,为了提高企业的核心竞争力,需要推进信息化与工业化的融合。人民生活水平的提高,也需采用包括物联网在内的新一代信息技术改造升级社会管理和民生服务行业,以提高社会管理、公共服务和家居生活的质量和效率。
当前,世界各国的物联网基本都处于起步阶段:美、日、韩、欧盟等都正投入巨资深入研究探索物联网,并启动了以物联网为基础的“智慧地球”、“U-Japan”、“U-Korea”、“物联网行动计划”等国家性区域战略规划。在中国,工信部于2012年2月正式了《物联网“十二五”发展规划》,规划的为物联网产业的发展提出了指导思想和发展目标。规划指出,“十二五”期间,我国将攻克一批物联网核心关键技术,在感知、传输、处理、应用等技术领域取得500项以上重要研究成果;研究制定200项以上国家和行业标准;培育和发展10个产业聚集区,100家以上骨干企业,一批“专、精、特、新”的中小企业,建设一批覆盖面广、支撑力强的公共服务平台,初步形成门类齐全、布局合理、结构优化的物联网产业体系。
物联网技术正逐渐从实验室阶段走向实际应用,目前,物联网在工业制造、国家电网、机场安保、现代物流、医疗卫生领域、数字农林、环境保护、智能交通、智能家居、水系监测、食品溯源、敌情侦查和情报搜集等各个领域都得到了广泛的推广和应用。而从产业规模来看,据工信部预测,2015年我国物联网市场规模将超过5000亿元,2020年将达到万亿元级,预计未来5年复合年均增长率超过30%。
物联网“十二五”规划的颁布,中国将物联网产业的发展提高到了国家战略层面,物联网作为新一代信息技术的高度集成和综合运用,具有知识密集度高、成长潜力大、带动力强、综合效益好的特点。巨型产业的发展都离不开人才的培养,没有人才的支撑,这个行业就不能兴旺繁荣,人才的培养是产业发展的基石。
物联网领域人才需求的大量增长,给高校专业的发展与改造带来了机遇和挑战。
2011年,在《教育部关于公布2010年度高等学校专业设置备案或审批结果的通知》(教高[2010]4号)中,新增批准的物联网工程专业25所,传感器技术专业2所。两年来共获批准的专业64个,涉及高等院校59所。
除了本科院校设置物联网专业外,目前,多所高职高专院校设置了物联网技术应用专业。从无锡职业学院周志德教授对无锡物联网创新示范区中的30多所企业的调研报告及其中的人才需求分析表(表1)可以看出,高职学生除了在研发、设计、测试岗位中,从事测试与辅助设计工作外,可以作为物联网设备维护、解决方案撰写、项目实施管理、售后服务与维保、项目与产品市场营销等多种工作岗位的中坚力量。
1 增设物联网课程的可行性分析
物联网技术既代表新一代信息技术的发展趋势,又立足于传统的学科之上,物联网融合了计算机技术、网络技术、电子技术、测控技术、电气工程及自动化和通信技术等多个技术领域,其中,物联网工程专业的主干学科为计算机科学与技术、通信工程、网络工程。
物联网的技术架构被公认有三个层次:感知层、网络层和应用层。感知层利用RFID,传感器,二维码等及时地获取物体的信息;网络层则通过各种电信网络与互联网的融合,将物体的信息实时准确地传递出去;应用层是利用云计算,数据存储与数据挖掘等各种智能计算技术,对海量的数据和信息进行分析和处理,对物体实施智能化的控制。
由于新增物联网专业需要较长时间的论证和审批,而基于物联网的体系架构和目前就业市场对物联网方向人才的岗位需求,优化并调整现有计算机网络技术专业课程,适当地增加物联网方向的专业课程,既可以补充学生在信息技术前沿领域的技能,又可拓宽毕业生在物联网方向的就业市场。
目前的计算机网络技术专业开设的核心课程主要有:计算机网络技术,网络服务器的配置与管理,网络设备安装与调试,局域网组建与管理,网络安全与维护,网络综合布线与工程实施,C语言软件开发,网络存储规划与实施,网络数据库管理与应用等,这些课程已经涵盖了物联网的传输层和应用层的大部分技术要点,但是对于感知层的技术的学习相对较少。由于目前学生的学时较紧张,建议在高职的第四学期或第五学期开设一门物联网基础课程,一方面用来拓宽学生的专业知识,另一方面作为网络技术专业的后续物联网课程设置研究的试点。
2 物联网课程建设的构想
2.1 课程定位
根据调研,目前物联网方向的就业岗位主要集中在物联网系统集成,产品设计、研发和测试,物联网工程项目的实施、管理以及物理网的应用等。各相关企业也列举了从事物联网相关职位的职责信息(表2)。
在计算机网络专业增设《物联网技术》课程,该课程是计算机网络技术专业根据专业培养目标和所面向的企业职业岗位要求而拟开设的一门专业课程,是基于物联网相关工作任务的项目化课程。本课程设置的主要目的是结合企业和劳动市场的需求,培养学生从事物联网设计、管理与维护的核心职业能力,使学生能够分析、设计、部署中小型企业物联网的网络结构和应用服务,维护网络安全,监控网络性能,具备管理物联网所需要的技术基础和能力基础。
表2 物联网方向就业企业及工作岗位职责描述
2.2 课程内容开发
《物联网技术》课程既是一门物联网方向的基础课程,又是一门涵盖内容广,技术综合性强的课程,它涉及了物联网的概念、架构、设计、组建、维护、应用等各个领域,采用工学结合模式的项目教学法进行设计,课程的开设将促进高职学生对新技术的理解与学习,又将在拓宽学生的就业领域等方面起到较好的作用。
《物联网技术》课程按照学习领域认知、项目教学和综合实训的思路共设计了6个项目,18个任务,56个子任务,涵盖了物联网中的关键技术,主要包括:物联网的概念与应用,物联网的架构与技术体验,基于无线射频识别RFID的应用,无线传感网的组建与维护,现场总线网络的组建与维护,远程网络传输与多网络融合,小型物联网项目的设计与实施等内容。在每个项目中又提炼出各项关键技术的重要内容来设计成多个学习任务,例如在无线传感网的组建与维护项目中,包含了:感受短距离通信网和无线传感网,基于WiFi技术的传感网络,基于ZigBee的自组织网络,基于蓝牙技术的传输网络,无线传感网应用等任务,基本涵盖了无线传感网的重要知识点。图1为本课程的项目及任务,其中项目6中的四个任务为任选其一即可。
2.3 教材开发
在对多家物联网企业进行调研和对人才需求的充分分析的基础上,准确把握物联网人才的培养目标、就业岗位、典型工作任务及专业知识与技能,由学校和公司共同开发工学结合模式的校企合作教材。
2.4 师资培养
由于《物联网技术》课程涵盖的内容较广,涉及到无线传感网络(WSN)、传感器的应用与检测、无线射频技术(RFID)、现场总线技术、移动通信技术、物联网的设计与应用等多种技术,教师可能难以在较短的时间内深入的把握各项技术的内涵,可以请企业的专家与学校的教师共同讲述该课程,来培养教师的在教学内容和教学方法上的技能。
学校创造条件支持教师参与企业培训、项目合作开发,做到教学信息和市场同步。
2.5 实训室建设
物联网技术实训室的建设采用校企合作的模式,根据教学项目模块,采用先进的物联网产品进行设计、开发。它既可以为学生提供综合实训,也可以开展对外技术培训、职业技能鉴定工作。
3 结论及展望
本课程方案主要针对高职院校计算机网络专业的大专生,通过该课程建设可以拓宽学生对物联网的认识及相关技术的掌握,为学生从事相关领域的工作奠定基础。
随着物联网技术课程的开设,学生将进一步掌握信息技术的前沿知识,拓宽学生的就业市场,也为其它的物联网课程的开设及物联网专业的申报进行了探索和实践。
【参考文献】
[1]物联网“十二五”发展规划,工信部[Z].2012.
[2]周志德.物联网专业的人才需求分析与课程体系构建[J].中国职业技术教育,2011(36):39-43.