物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)技能大賽的實踐與探索

盧愛紅

（蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電與信息技術(shù)學(xué)院，蘇州 215009）

0 引言

信息產(chǎn)業(yè)化的快速發(fā)展，為各行各業(yè)智能化建設(shè)提供了支撐，智能化建設(shè)又對信息化技術(shù)的深入研究和信息化人才的培養(yǎng)提供了更高的要求。由教育部發(fā)起的全國職業(yè)院校技能大賽，屬于國家級一類大賽，是促進信息化技術(shù)的發(fā)展和人才的培養(yǎng)的平臺。全國職業(yè)院校物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)技能大賽，是電子信息大類中的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的一個賽項。大賽組織專家命題，確保比賽內(nèi)容為行業(yè)前沿，對全國院校物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)建設(shè)提出了具體的發(fā)展方向，大賽激烈的競賽機制，公平的獎勵方法，在全國高職院校中堪稱小高考，借助于大賽可以展示各大院校的教學(xué)成果，為院校與行業(yè)企業(yè)結(jié)合提供媒介，引起了各大高職院校的領(lǐng)導(dǎo)、教師和學(xué)生越來越廣泛的關(guān)注和重視。

由于職業(yè)技能大賽的比賽機制設(shè)置能夠真實地考驗出參賽隊伍的職業(yè)技能水平，所以對高校培養(yǎng)比賽隊員提出了很高的要求，本文將結(jié)合實際的帶隊經(jīng)驗講述物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)技能大賽對物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)教學(xué)改革產(chǎn)生的重大和深遠(yuǎn)的影響。

1 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)技能大賽的基本狀況

從2012年教育部正式將物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)項目列入全國職業(yè)院校技能大賽的比賽內(nèi)容，到現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)大賽已經(jīng)經(jīng)歷六屆，大賽的競賽內(nèi)容緊緊圍繞物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)先進的技術(shù)，對高校物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的方向建設(shè)提供了很好的參考途徑，為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)指明了可持續(xù)性發(fā)展的方向。全國職業(yè)院校技能大賽物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)項目是在天津主賽區(qū)舉辦的，參賽隊伍是各個省選拔出的前三名的參賽團隊。所以在每年的全國大賽舉辦之前，首先會在各個省區(qū)開展各省的職業(yè)院校技能大賽遴選大賽，選出前三名參賽隊伍參加全國大賽。各個省份開展的職業(yè)院校技能大賽，都是以全國職業(yè)院校技能大賽的競賽內(nèi)容為指揮棒，設(shè)計本省的競賽內(nèi)容，以遴選出最優(yōu)秀的參賽隊伍代表本省參賽。江蘇省高等職業(yè)院校技能大賽物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)賽項于每年4月份左右在無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院舉行，江蘇省各大職業(yè)院校越來越重視此次大賽，參賽隊伍數(shù)逐年增加，競爭越來越激烈。

2 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)技能大賽的特點

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)本身就是一門綜合性很強的學(xué)科，直接導(dǎo)致物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)技能大賽競賽內(nèi)容涵蓋面也非常寬泛，包含感知層、傳輸層、應(yīng)用層三大方面內(nèi)容。在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)出現(xiàn)之前，這三大方面分別屬于不同的學(xué)科，感知層屬于電子信息專業(yè)的研究范疇，傳輸層屬于計算機網(wǎng)絡(luò)專業(yè)的研究范疇，應(yīng)用層屬于計算機軟件專業(yè)的研究范疇，而物聯(lián)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)將多門學(xué)科的內(nèi)容綜合，形成一個綜合性的網(wǎng)絡(luò)。競賽的內(nèi)容涵蓋如此之廣，對指導(dǎo)老師和學(xué)生的專業(yè)水平是一個嚴(yán)峻的考驗。下面針對競賽內(nèi)容的三大內(nèi)容進行詳細(xì)的分析。

感知層考查選手對物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的常規(guī)硬件設(shè)備（感知層設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備）掌握的基本知識，考查選手對常規(guī)硬件設(shè)備的組裝調(diào)試等方面的操作技能，考查選手使用物聯(lián)網(wǎng)常規(guī)硬件設(shè)備技能。要求學(xué)生能根據(jù)綜合布線的知識，結(jié)合現(xiàn)場應(yīng)用場景，搭建物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的硬件環(huán)境，需要掌握電路圖設(shè)計、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D、各硬件設(shè)備的技術(shù)文檔資料，利用競賽所提供的工具進行安裝與調(diào)試。

感知層在多種應(yīng)用環(huán)節(jié)都有考核要求：①感知層在傳感區(qū)集成工業(yè)用傳感器，包含：溫度傳感器、光照度傳感器、霍爾傳感器、接近式傳感器、光電傳感器等，需要掌握常用傳感器的原理和使用方法。②感知層的識別區(qū)集成超高頻 RFID（933MHz）、高頻 RFID（13.56MHz）、低頻 RIFD（125KHz）。滿足 ISO14443、ISO15693及ISO18000標(biāo)準(zhǔn)及國內(nèi)CCC標(biāo)準(zhǔn)。識別區(qū)集成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的1D/2D碼識讀設(shè)備、IC卡識讀設(shè)備、磁條卡識別設(shè)備CMOS攝像頭識別設(shè)備等。③感知層的終端節(jié)點一般會配置多于10組外接擴展接口：分別為數(shù)字量輸入接口、模擬量輸入接口及控制接口，要求學(xué)生能根據(jù)場景類開發(fā)要求無縫地接入外接傳感器及外控設(shè)備。④感知層的無線傳感區(qū)（WSN）一般采用ZigBee協(xié)議，ZigBee節(jié)點因其低功耗、自主組網(wǎng)功能和適用于物聯(lián)網(wǎng)的相對較遠(yuǎn)的傳輸距離，目前被定為物聯(lián)網(wǎng)接入終端的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的首選。要求學(xué)生能夠掌握ZigBee協(xié)議的組網(wǎng)類型和方法，能夠根據(jù)不用的應(yīng)用場景選配ZigBee的網(wǎng)絡(luò)類型，配置網(wǎng)絡(luò)號和節(jié)點號。

傳輸層要求參賽選手了解物聯(lián)網(wǎng)嵌入式的基本架構(gòu)和基本原理，能根據(jù)要求對嵌入式設(shè)備進行調(diào)試并提交調(diào)試結(jié)果。參賽選手可以基于嵌入式硬件平臺、WSN節(jié)點、RFID射頻、傳感器等電子設(shè)備，使用提供的儀器設(shè)備，實現(xiàn)各種電子信號（如通訊傳輸、無線電載波、驅(qū)動總線等）的采集、數(shù)據(jù)分析、調(diào)試及故障排除等。

傳輸層的作用首先是起到上傳下達(dá)的作用，能夠?qū)⒌讓覼igBee主節(jié)點傳輸過來的信息采集上來，并通過傳輸層的嵌入式設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)接口發(fā)送給應(yīng)用層，同時能夠從網(wǎng)絡(luò)接口接收上層應(yīng)用下達(dá)的命令并轉(zhuǎn)發(fā)給ZigBee主節(jié)點，再根據(jù)WSN的協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)給ZigBee網(wǎng)絡(luò)的不同節(jié)點。傳輸層的硬件環(huán)境一般是基于能夠安裝Linux操作系統(tǒng)的較高性能的嵌入式平臺，典型的有以ARM9為核心的S3C2440平臺，這要求競賽選手能掌握基于Linux的嵌入式平臺的開發(fā)方法：交叉編譯環(huán)境的搭建，U-Boot、Linux、文件系統(tǒng)、Qt4 應(yīng)用程序的開發(fā)編譯和下載方法，在嵌入式平臺上設(shè)計基于Qt4環(huán)境的應(yīng)用程序，掌握基于Qt4環(huán)境下的界面設(shè)計和網(wǎng)絡(luò)設(shè)計等方面的技巧。

隨著計算機和智能終端設(shè)備的發(fā)展，應(yīng)用層的新技術(shù)層出不窮，目前占主流的是以Windows為主要開發(fā)平臺的C#、.NET開發(fā)技術(shù)和以Android為主要開發(fā)平臺的Java開發(fā)技術(shù)。基于這兩種開發(fā)技術(shù)，要求學(xué)生能夠從網(wǎng)絡(luò)接口接收傳輸層傳送過來的信息，并且在應(yīng)用層能夠存儲和統(tǒng)計分析，并設(shè)計出合理的操作界面，方便用戶查看，同時設(shè)計界面能夠接收用戶在界面上輸入的控制命令，并通過網(wǎng)絡(luò)接口傳送給傳輸層的嵌入式設(shè)備，再一層傳送給ZigBee的終端節(jié)點。

基于Android系統(tǒng)的應(yīng)用程序開發(fā)，要求學(xué)生熟悉基于Android系統(tǒng)的應(yīng)用程序開發(fā)基本知識，能根據(jù)競賽要求，編程實現(xiàn)對環(huán)境參數(shù)讀取、RFID標(biāo)簽讀寫、二維碼生成打印、磁條卡刷卡、基于各種協(xié)議的數(shù)據(jù)采集等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；能根據(jù)通信協(xié)議，編寫Android系統(tǒng)與PC系統(tǒng)之間的通訊程序，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。基于.NET平臺的應(yīng)用程序開發(fā)，要求學(xué)生熟悉基于.NET平臺的應(yīng)用程序開發(fā)基本知識，能根據(jù)競賽要求，編程實現(xiàn)對RFID標(biāo)簽讀寫、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)讀取、執(zhí)行端的智能控制、視頻信息的捕捉等物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備的常用功能。能編寫Web Service，實現(xiàn)PC客戶端或Android終端的調(diào)用。

以上三大方面的分析，明確地指出了以后物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)高職專業(yè)的教學(xué)方向，為高職培養(yǎng)實踐動手能力強的學(xué)生提出了具體的改革目標(biāo)。

3 大賽導(dǎo)向

大賽的主旨是強調(diào)理論實踐并重的教學(xué)思路。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)技能大賽明確地指出了物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才培養(yǎng)的方向，不再是只注重理論的傳統(tǒng)高校教育方法或者只注重實踐的技工培訓(xùn)方法，而是要培養(yǎng)出理論與實踐并重的高技能人才，高職院校的學(xué)生在校三年，應(yīng)該在掌握實踐操作的同時，也要加強理論基礎(chǔ)的沉淀，在掌握實踐操作的基礎(chǔ)上，應(yīng)該再深入系統(tǒng)的學(xué)習(xí)理論知識，將兩者聯(lián)合起來看，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中知其然也知其所以然，通過實踐的操作，從形象的角度加強對理論知識的理解的指導(dǎo)，將書本上的理論知識真正內(nèi)化為學(xué)生腦海里能夠理解和掌握的東西，在以后走上工作崗位才能夠融會貫通，解決現(xiàn)實的問題。

大賽引導(dǎo)專業(yè)改革的方法是規(guī)范課程考核標(biāo)準(zhǔn)。課程考核標(biāo)準(zhǔn)作為衡量學(xué)生學(xué)習(xí)程度的標(biāo)尺，應(yīng)該更切實際，不能太簡單，讓學(xué)生失去努力學(xué)習(xí)的動力，也不能太難，讓學(xué)生失去努力學(xué)習(xí)的熱情，應(yīng)該根據(jù)學(xué)生的實踐操作的效果，制定出難易適中，可操作性強，在學(xué)生認(rèn)真學(xué)習(xí)本專業(yè)的知識之后能夠解答的考核要求。大賽的長期備賽過程，是對學(xué)生實力的評估過程，也是對專業(yè)內(nèi)容的一個深入學(xué)習(xí)的過程，整個準(zhǔn)備過程為課程考核標(biāo)準(zhǔn)的制定提供了實踐指導(dǎo)基礎(chǔ)。以大賽為導(dǎo)向，對課程的考核標(biāo)準(zhǔn)提出如下改革方法：課程考核標(biāo)準(zhǔn)既要規(guī)范對期末考核的要求，同時還要加強課堂上對學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度和效果的考核，通過平時課堂的考核激勵督促和提供學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，從而全面提升教學(xué)質(zhì)量。

4 結(jié)語

全國職業(yè)院校技能大賽物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)賽項以其緊貼產(chǎn)業(yè)實際、廣泛的參與度、組織的開放性和管理的規(guī)范性，贏得了全國各大高職院校越來越廣泛的關(guān)注，在高職院校的專業(yè)建設(shè)中起到了很好的方向性指導(dǎo)作用和督促作用，提高了高職院校學(xué)生的層次和也對高職院校的教師專業(yè)技能提出了更高的要求。我們應(yīng)汲取技能大賽科學(xué)的內(nèi)容，專業(yè)的經(jīng)驗，切實運用到專業(yè)課程的教學(xué)和建設(shè)中，將職業(yè)技能競賽的精神在日常教學(xué)和實踐活動中能夠貫徹和鋪展開來，真正發(fā)揮全國職業(yè)院校技能大賽的指引作用。