尹向东 张新林 陈旭日

摘 要：该文通过分析目前物联网的市场应用，发现主要是在线监测与控制、传输与组网两个方向，根据市场的应用需求，结合高校物联网相关专业实训教学的特点和发展现状，并且与相关企业合作进行了物联网实训教学方案设计，包括物联网数据采集与控制实训方案，物联网组网与通信实训方案；在这些方案的基础上，通过两个方向的校企合作实训项目的训练，使学生可以熟练掌握市场上企业所需要的物联网开发技术，并且通过熟练所学技术在实训教学中有好的实践。

关键词：物联网 校企合作 实训教学 教学改革

中图分类号：G4 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）05（b）-0147-02

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，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、扫描二维碼技术、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）WMMP（Wireless 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）。

①应用行业知识（2学时，课堂教学）；②系统基础知识及接口定义（4学时，课堂教学）；③项目总体方案（4学时，实践）；④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）。

①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）；②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）；③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，写出相关选型报告）；④传感器接入及数据解析工程技术（6学时，课堂教学实践）；⑤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）；⑥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）；⑦数据WSN传输原理与应用（4学时，课堂教学及实践）；⑧数据采集终端的WSN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）。

①数据存储及管理设计理论（40学时，课堂教学）；②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、软件工程专业方向）。

①应用系统设计概要（20学时，课堂教学）；②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）。

①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）；②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）。

①背景及应用行业介绍（1学时，课堂教学）；②系统技术特点及基础知识（2学时，课堂教学）；③项目总体目标与方案概述（4学时，课堂教学、实践）；④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公网通讯设备的软硬件设计（50学时，网络工程、通信工程方向）。

①M2M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）；②GPRS通讯模块知识简要介绍（6学时，课堂教学、实践）；③CDMA通讯模块知识简要介绍（10学时，课堂教学、实践）；④AT指令集的讲解及实验（4学时，课堂教学，实践）；⑤工业仪表网关与GPRS/CDMA模块间的通讯实验（8学时，课堂教学、实践）；⑥工业仪表网关控制GPRS/CDMA模式实现UDP/TCP通讯实验（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）。

①感知网数据采集实验（16学时，课堂教学、实践）；②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）；③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）WMMP高可扩展M2M协议的研究与应用（50学时，可选做）。

①WMMP协议设计简要介绍（4学时，课堂教学）；②WMMP协议报文格式及通讯流程的介绍（12学时，课堂教学、实践）；③WMMP协议中与服务器通讯流程实验（12学时，课堂教学、实践）；④WMMP实现应用系统数据传输实验（10學时，课堂教学、实践）；⑤工业仪表网关利用WMMP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）。

①编写项目结题报告（8学时，实践，要求生成项目结题报告，包括文档及作品）；②演示及点评作品（4学时，作品演示和老师点评结合）。

3 结语

上述两个方向的校企合作实训项目根据了不同的专业特点来设置，各个与物联网相关的专业可以根据自身的特点的来进行选择。通过训练，学生可以掌握目前市场上企业所需要的物联网开发技术，为将来的就业打下良好的基础。

参考文献

[1] 郑艳华，揭海，罗琼.地方高校“物联网工程”本科专业与方向建设初探[J].科技创新导报，2013（35）：255-256.

[2] 2014年中国物联网产业发展分析报告[R].91资讯，2014.

[3] 赵传信，王杨，陈付龙.物联网专业实践课程建设探讨[J].电脑知识与技术，2012（8）.

[4] 李金泉，尤小梅，赵满平.以“CDIO”理念为指导，培养学生的实践能力[J].科技创新导报，2014（12）.

[5] 张华.探究物联网关键技术与应用[J].科技创新导报，2013（13）：41.

[6] 马何，英昊，姜绍君，等.物联网感知层课程建设探索[J].科技创新导报，2012（36）：186.