基于物聯(lián)網(wǎng)的管理信息系統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)設(shè)計(jì)

摘要：針對(duì)“管理信息系統(tǒng)”課程中如何有效融入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的問題，筆者分析了當(dāng)前教師在“管理信息系統(tǒng)”教學(xué)中講解信息技術(shù)內(nèi)容存在的不足，改進(jìn)了課程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)框架，筆者以一個(gè)信息流程為指引，設(shè)計(jì)了六個(gè)分項(xiàng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和一個(gè)綜合課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目，使得學(xué)生在循序漸進(jìn)掌握物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)解決管理活動(dòng)中面臨的問題。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；管理信息系統(tǒng)；實(shí)踐教學(xué)；實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目；課程設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 論文編號(hào)：1674-2117（2016）13/14-0138-04

“管理信息系統(tǒng)”課程是一門綜合性、交叉性課程。內(nèi)容涉及信息技術(shù)、系統(tǒng)工程、管理學(xué)、行為科學(xué)等諸多學(xué)科。其中信息技術(shù)是管理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)施過程中的重要影響因素。物聯(lián)網(wǎng)是信息技術(shù)發(fā)展的新浪潮和未來趨勢。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將會(huì)成為管理信息系統(tǒng)開發(fā)的重要技術(shù)基礎(chǔ)。李瑤、陳磊等探討了物聯(lián)網(wǎng)在物流管理信息系統(tǒng)開發(fā)中的應(yīng)用。[1-4]物聯(lián)網(wǎng)在信息系統(tǒng)方向相關(guān)課程的實(shí)踐教學(xué)改革也得到了較多的關(guān)注，常杰提出了基于物聯(lián)網(wǎng)的物流實(shí)訓(xùn)中心的構(gòu)建方案[5]，趙婉鹛以“智慧物流”的實(shí)驗(yàn)構(gòu)建為實(shí)例，提出將物聯(lián)網(wǎng)引入高效商科類實(shí)驗(yàn)的基本思路、方法和途徑[6]，趙剛探討了面向物流工程專業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的建設(shè)。[7]但以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為主題的“管理信息系統(tǒng)”實(shí)踐在教學(xué)研究中尚不多見。在“管理信息系統(tǒng)”課程中如何有效融入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是一個(gè)值得探究的課題。

● 問題描述

當(dāng)前，在管理科學(xué)與工程類專業(yè)開設(shè)的“管理信息系統(tǒng)”課程中，教師講授與信息技術(shù)有關(guān)的內(nèi)容存在如下問題。

1.知識(shí)點(diǎn)分散

“管理信息系統(tǒng)”課程中關(guān)于信息技術(shù)基礎(chǔ)部分的介紹，主要包含數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、條碼技術(shù)、EDI技術(shù)、RFID技術(shù)、GPS/GIS技術(shù)等。由于課程性質(zhì)和課時(shí)的限制，教師在介紹上述內(nèi)容時(shí)，既難以對(duì)每塊技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行全面深入的介紹，也缺乏對(duì)這些技術(shù)內(nèi)容之間的關(guān)系的有效梳理。新的信息技術(shù)，如云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等知識(shí)大都以專題的形式介紹給學(xué)生，知識(shí)點(diǎn)繁雜，又缺乏一個(gè)基本的知識(shí)框架進(jìn)行整合，導(dǎo)致所學(xué)習(xí)的知識(shí)片段不容易聯(lián)接成一個(gè)整體。

2.理論和實(shí)踐部分聯(lián)系不夠緊密

“管理信息系統(tǒng)”課程教學(xué)內(nèi)容主要偏重于理論內(nèi)容的講授和學(xué)習(xí)，由于學(xué)生缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)內(nèi)容的理解不夠全面，達(dá)不到應(yīng)有的深度。通過學(xué)習(xí)，學(xué)生沒有形成足夠的信息素養(yǎng)和信息意識(shí)，也不具備足夠的信息技能，在具體的業(yè)務(wù)領(lǐng)域面臨問題時(shí)難以系統(tǒng)、高效地利用現(xiàn)代信息技術(shù)和先進(jìn)的管理思想和管理方法構(gòu)建合適的信息系統(tǒng)解決方案，造成院校培養(yǎng)的學(xué)生的能力水平與社會(huì)需求的期望值之間存在一定的差距。

● 研究思路

1.加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)

借助現(xiàn)代信息技術(shù)條件和手段開展的專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，成為高校專業(yè)課程教學(xué)的重要和必要的補(bǔ)充，增加實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)比例，用實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶動(dòng)理論教學(xué)符合管理科學(xué)與工程學(xué)科中專業(yè)教學(xué)的發(fā)展趨勢。[8-9]在“管理信息系統(tǒng)”課程教學(xué)中增加實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，在實(shí)踐中應(yīng)用理論，用理論指導(dǎo)實(shí)踐，使學(xué)生深刻理解專業(yè)理論知識(shí)的同時(shí)，提高其專業(yè)實(shí)踐技能。

2.以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)框架整合信息系統(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)

在管理信息系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)中，包含網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)和程序設(shè)計(jì)語言等內(nèi)容，完成數(shù)據(jù)的采集、傳輸、存儲(chǔ)、處理和應(yīng)用。但在傳統(tǒng)的管理信息系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的采集環(huán)節(jié)主要由人工完成，使用者利用設(shè)備把獲取的現(xiàn)實(shí)物理世界中的數(shù)據(jù)輸入到系統(tǒng)中，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理轉(zhuǎn)換成為信息支持組織中的計(jì)劃、組織、領(lǐng)導(dǎo)和控制等管理職能；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融入到管理信息系統(tǒng)中，傳感器、條碼、RFID等技術(shù)自動(dòng)采集數(shù)據(jù)，將會(huì)降低管理人員，特別是基層管理人員的工作強(qiáng)度，減少人工干預(yù)，提高數(shù)據(jù)采集的效率，也為管理人員的決策提供及時(shí)全面的信息。

開發(fā)和實(shí)施基于物聯(lián)網(wǎng)的管理信息系統(tǒng)，開發(fā)人員需要了解諸如傳感器、條碼、網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)通信、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)挖掘、程序設(shè)計(jì)等諸多技術(shù)內(nèi)容。

在“管理信息系統(tǒng)”課程的技術(shù)基礎(chǔ)部分，教師將分散的技術(shù)知識(shí)點(diǎn)放入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)框架中，有助于學(xué)生認(rèn)識(shí)各種技術(shù)的作用及其之間的關(guān)系。物聯(lián)網(wǎng)具有全面感知、可靠傳輸和智能處理等特點(diǎn)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)框架包括感知層技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)、應(yīng)用層技術(shù)和公共技術(shù)。[10]表1中列出了各種信息技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)框架中的位置。

3.基于信息流程設(shè)計(jì)的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)系列

為了綜合利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，筆者設(shè)計(jì)了一個(gè)信息處理流程：傳感器從現(xiàn)實(shí)世界自動(dòng)采集數(shù)據(jù)，經(jīng)過上位機(jī)的處理，進(jìn)入傳統(tǒng)的信息系統(tǒng)工作層，管理人員通過固定或移動(dòng)終端使用傳感器數(shù)據(jù)完成管理工作（如圖1）。

該信息流程包含信息的采集、傳輸、存儲(chǔ)、處理和使用等功能。信息的采集主要通過傳感器、RFID、攝像頭等感知智能設(shè)備完成；信息的傳輸主要采用ZigBee短程無線傳輸技術(shù)、GPRS遠(yuǎn)程無線傳輸技術(shù)以及有線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)等；信息的存儲(chǔ)主要通過使用SQL Server、Oracle、Access等數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)；信息的使用既可以在本地顯示，如在窗體中以圖表的形式呈現(xiàn)，也可以通過遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，如網(wǎng)頁、短信、微博等，還可以通過數(shù)據(jù)的深度處理，產(chǎn)生新的信息，如產(chǎn)生報(bào)警信息等。

傳感器數(shù)據(jù)的采集和傳輸在IAR環(huán)境中用編程來實(shí)現(xiàn)，上位機(jī)對(duì)傳感器數(shù)據(jù)的處理和存儲(chǔ)功能通過Visual Studio編程環(huán)境來實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程應(yīng)用可以在Dreamweaver環(huán)境中用編程來實(shí)現(xiàn)。為了完成該信息流程，筆者設(shè)計(jì)了六個(gè)單項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，每一個(gè)實(shí)驗(yàn)可以完成數(shù)個(gè)信息處理環(huán)節(jié)。

4.綜合課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)

六個(gè)分項(xiàng)實(shí)驗(yàn)主要從技術(shù)的角度了解物聯(lián)網(wǎng)在信息系統(tǒng)中的作用。在管理信息系統(tǒng)的構(gòu)建和實(shí)施中，使用者不僅要考慮技術(shù)因素，更要利用信息技術(shù)解決現(xiàn)實(shí)業(yè)務(wù)領(lǐng)域中存在的問題。技術(shù)內(nèi)容與具體的業(yè)務(wù)結(jié)合起來，才能提高管理人員的管理水平，為全面理解物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在管理信息系統(tǒng)中開發(fā)、實(shí)施的作用，還需要通過課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)、學(xué)生分組、協(xié)作分工，以某個(gè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域?yàn)楸尘埃C合運(yùn)用管理知識(shí)、業(yè)務(wù)流程重組理論和方法以及信息技術(shù)知識(shí)選擇一種信息系統(tǒng)開發(fā)方法，按照系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)實(shí)施的工作階段完成系統(tǒng)的開發(fā)，以解決管理業(yè)務(wù)中面臨的問題。[11-12]

● 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目簡介

本文設(shè)計(jì)的六個(gè)分項(xiàng)實(shí)驗(yàn)可以逐步完成從數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)到使用數(shù)據(jù)的信息流程，并且涉及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)框架中各部分的內(nèi)容。各實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容、類型和課時(shí)分配如表2所示。

在六個(gè)實(shí)驗(yàn)中共使用了IAR、SQLSERVER、Visual Studio.net、Dreamweaver四個(gè)軟件開發(fā)平臺(tái)，以及串口調(diào)試助手和遠(yuǎn)程短信軟件（remote SMS）兩款工具軟件。實(shí)驗(yàn)者可以通過IAR軟件和串口調(diào)試助手完成傳感器數(shù)據(jù)采集和傳輸實(shí)驗(yàn)；通過SQL Server完成數(shù)據(jù)庫的建立和使用；通過Visual Studio.net集成開發(fā)平臺(tái)使用VB.NET語言開發(fā)窗體應(yīng)用程序來完成對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、顯示和調(diào)用，建立傳感器采集模塊與數(shù)據(jù)庫之間的聯(lián)系，并利用Remote SMS軟件進(jìn)行短信報(bào)警；通過Dreamweaver網(wǎng)站編輯軟件完成動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。

● 綜合課程設(shè)計(jì)示例

在單項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，筆者通過完成一個(gè)綜合型的課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目，綜合利用掌握的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)解決現(xiàn)實(shí)中的某個(gè)問題；在選題上一方面提供數(shù)個(gè)備選題，另一方面也鼓勵(lì)學(xué)生自行選題。下面筆者以物流領(lǐng)域中的倉儲(chǔ)環(huán)境管理系統(tǒng)的開發(fā)為例介紹基于物聯(lián)網(wǎng)的信息系統(tǒng)的開發(fā)。

1.管理業(yè)務(wù)需求分析

某倉儲(chǔ)中心倉儲(chǔ)環(huán)境監(jiān)測的手段和監(jiān)測數(shù)據(jù)處理方法存在數(shù)據(jù)處理不及時(shí)、監(jiān)測手段落后、無法遠(yuǎn)程監(jiān)控等問題。結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)特征，筆者對(duì)管理活動(dòng)做了如下改進(jìn)：及時(shí)采集傳感器數(shù)據(jù)并存放到數(shù)據(jù)庫中，以便進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析和處理；設(shè)置臨界值，預(yù)警處理；使用短信遠(yuǎn)程獲取預(yù)警信息。

2.系統(tǒng)目標(biāo)

本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)為分析和設(shè)計(jì)倉儲(chǔ)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)軟件及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，從而對(duì)倉庫的溫度和濕度進(jìn)行監(jiān)控，免去耗時(shí)耗力的人工監(jiān)控，使管理人員能夠隨時(shí)掌握倉儲(chǔ)現(xiàn)場環(huán)境，以便進(jìn)行合理的管理。

3.基于物聯(lián)網(wǎng)的倉儲(chǔ)環(huán)境監(jiān)測信息系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)分為上位機(jī)系統(tǒng)和管理平臺(tái)兩個(gè)子系統(tǒng)。上位機(jī)系統(tǒng)獲取、保存和傳輸傳感器數(shù)據(jù)；管理平臺(tái)負(fù)責(zé)在監(jiān)測服務(wù)器上接收所有上位機(jī)上傳的數(shù)據(jù)，分析處理數(shù)據(jù)，并將處理的結(jié)果以不同方式展現(xiàn)給監(jiān)測人員（如圖2）。

4.系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)功能

本系統(tǒng)利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)采集監(jiān)測點(diǎn)的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)上傳至管理平臺(tái)。管理平臺(tái)分析處理上傳的數(shù)據(jù)后，判斷數(shù)據(jù)是否超標(biāo)，如果超標(biāo)，則進(jìn)行預(yù)警或報(bào)警，同時(shí)通過短信通知監(jiān)測人員，以達(dá)到對(duì)突發(fā)事件及時(shí)、有效的處理。系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)功能是：①上位機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控監(jiān)測點(diǎn)，接收傳感器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給管理平臺(tái)；②管理平臺(tái)具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)庫管理和對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的功能；③管理平臺(tái)能夠有效地管理和共享監(jiān)測數(shù)據(jù)，使監(jiān)測人員能夠方便、快速地可視化各種數(shù)據(jù)信息，包括信息查詢、信息修改等。

● 結(jié)語

本次教學(xué)實(shí)踐關(guān)注物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)框架，以傳感器采集數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)和管理人員使用數(shù)據(jù)的信息流程為指引，設(shè)計(jì)了分項(xiàng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，并結(jié)合專業(yè)領(lǐng)域的業(yè)務(wù)知識(shí)進(jìn)行課程設(shè)計(jì)。筆者通過引導(dǎo)學(xué)生掌握物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)，提高他們的信息素養(yǎng)，利用最新的信息技術(shù)構(gòu)造信息系統(tǒng)解決現(xiàn)實(shí)中面臨的管理問題。本實(shí)踐在物流工程專業(yè)碩士“高級(jí)物流信息系統(tǒng)”教學(xué)中已實(shí)施了兩屆，取得了較好的教學(xué)效果，理論和實(shí)踐的有效結(jié)合有助于學(xué)生把握物流系統(tǒng)的信息化和智能化的發(fā)展趨勢，緊跟時(shí)代潮流，在科研學(xué)術(shù)活動(dòng)中融入更多的物聯(lián)網(wǎng)元素。

在教學(xué)過程中，筆者也發(fā)現(xiàn)了一些不足，如傳感器實(shí)驗(yàn)平臺(tái)穩(wěn)定性不夠，由于經(jīng)費(fèi)限制無法購買多套設(shè)備且無法及時(shí)升級(jí)等。隨著移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)的成熟與普及，教師可以使用智能手機(jī)代替實(shí)驗(yàn)傳感器實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，使用4G技術(shù)或即將商用的5G技術(shù)，連接云計(jì)算平臺(tái)，不僅可以在傳統(tǒng)的Internet網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下使用數(shù)據(jù)庫，也可以在云端進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)處理。新的技術(shù)方法和手段的運(yùn)用將會(huì)幫助學(xué)生掌握最新的理論知識(shí)，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，構(gòu)建其與時(shí)俱進(jìn)的知識(shí)結(jié)構(gòu)。

參考文獻(xiàn)：

[1]李瑤.基于物聯(lián)網(wǎng)的物流信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].吉林：吉林大學(xué)，2015.

[2]陳磊.基于物聯(lián)網(wǎng)的物流管理信息系統(tǒng)優(yōu)化研究[J].價(jià)格月刊，2014（08）：76-79.

[3]卓志宏.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)推進(jìn)現(xiàn)代企業(yè)物流信息系統(tǒng)運(yùn)作研究[J].物流技術(shù)，2013（17）：438-440.

[4]王燕.基于物聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)代企業(yè)物流信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].軟件導(dǎo)刊，2012（8）.

[5]常杰.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高等院校物流實(shí)訓(xùn)中心建設(shè)研究[D].山東：山東大學(xué)，2012.

[6]趙婉鹛，李醫(yī)群，章學(xué)拯.物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)與應(yīng)用引入商科類實(shí)驗(yàn)的構(gòu)想[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2013（06）：394-397

[7]趙剛.面向物流工程專業(yè)的“物聯(lián)網(wǎng)概論”實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)建設(shè)探討[J].中國電力教育，2014（08）：168-169.

[8]方興林，余萍.管理信息系統(tǒng)課程實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的構(gòu)建與設(shè)計(jì)[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2012（06）：178-183.

[9]鄧文華.管理信息系統(tǒng)課程實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)改革研究[J].教育教學(xué)論壇，2013（08）：97-99.

[10]王志良，王粉花.物聯(lián)網(wǎng)工程概論[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

[11]郭寧，鄭小玲.管理信息系統(tǒng)[M].北京：人民郵電出版社，2010.

[12]王志良，姚紅串，霍磊，等.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)綜合實(shí)訓(xùn)教程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014.

作者簡介：楊建明（1974—），男，江蘇人，碩士，講師，研究方向?yàn)槠髽I(yè)信息化。