培養(yǎng)高職物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新能力的實踐項目的開發(fā)與研究

文方 韋怡

摘要：物聯(lián)網(wǎng)工程是高職院校全新的專業(yè)，為培養(yǎng)高職物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新能力，研究物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實踐教學(xué)項目，配合物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)集成和應(yīng)用1+X證書的獲取，探索和實踐基于智能家居產(chǎn)品設(shè)計的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實踐項目的開發(fā)。

關(guān)鍵詞：智能家居;物聯(lián)網(wǎng);創(chuàng)新能力;1+X證書

引 言

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是教育部根據(jù)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略需要，于2010年設(shè)立的新專業(yè)，專業(yè)歸類于計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)。通過這幾年專業(yè)建設(shè)，其知識體系、培養(yǎng)目標(biāo)、培養(yǎng)計劃和培養(yǎng)模式基本形成。依據(jù)高職高水平應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)，我院探索和實踐基于智能家居產(chǎn)品開發(fā)的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實踐教學(xué)體系改革，通過實踐項目考核培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，對學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)起到較好的教學(xué)效果。

1 實踐項目設(shè)計的總體思路

物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)是戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，涉及的理論與技術(shù)涵蓋面廣。物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的基礎(chǔ)是計算機(jī)學(xué)科，不僅包含信息網(wǎng)絡(luò)方面的理論和技能，還具有電子科學(xué)與技術(shù)、通信工程等相近學(xué)科的部分知識與技能。高職物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)畢業(yè)生應(yīng)該具備從事物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域的開發(fā)、操作、安裝、維護(hù)等工作所需的專業(yè)基本能力，實踐教學(xué)項目的設(shè)計要圍繞專業(yè)基本能力的培養(yǎng)展開。

2019年以來，教育部推行把學(xué)歷證書與職業(yè)技能等級證書結(jié)合起來，探索實施1+X證書制度，是職教20條的重要改革部署，也是重大創(chuàng)新。通過對物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)集成和應(yīng)用職業(yè)技能等級證書考核要求的研究，我們設(shè)計出與之相關(guān)的實踐項目，利于學(xué)生考取相關(guān)證書，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。

目前，家庭中主要家電有：音響、冰箱、電視、洗衣機(jī)、熱水器、凈水機(jī)、抽油煙機(jī)、可視電話、監(jiān)控、電動窗簾等自動化電器設(shè)備，設(shè)計多個單元智能家居控制項目，能讓學(xué)生系統(tǒng)地掌握專業(yè)知識，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，提高教學(xué)質(zhì)量。

設(shè)計通過真實的訓(xùn)練載體——基于物聯(lián)網(wǎng)智能家居產(chǎn)品的設(shè)計與制作，引導(dǎo)學(xué)生在創(chuàng)新實踐中全面掌握專業(yè)知識與技能。涉及到的知識與技能包括：電子技術(shù)、單片機(jī)及接口技術(shù)、無線傳感技術(shù)、RFID技術(shù)、ZigBee＼Wi-Fi通信組網(wǎng)技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計等[1]。

2 智能家居控制系統(tǒng)硬件功能設(shè)計

將家庭中的主要家電通過物聯(lián)網(wǎng)集成在一起，開發(fā)一個智能家居控制系統(tǒng)，具體的系統(tǒng)硬件功能包括以下幾個方面：

2.1 設(shè)備信息采集功能

在窗簾、冰箱、門窗防盜器、火災(zāi)煙霧器、門禁監(jiān)控等設(shè)備上安裝傳感器，利用傳感器實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，經(jīng)過電壓轉(zhuǎn)換、信號放大整形、A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換等，將其發(fā)送給單片機(jī)信號分析處理器。設(shè)計使用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將多路被測量的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，再經(jīng)過相關(guān)的單片機(jī)或或微型計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，以實時地監(jiān)控相關(guān)信息。

2.2 設(shè)備操作控制管理功能

設(shè)備信息采集后，為了保證設(shè)備的正常運(yùn)行，根據(jù)單片機(jī)的分析和處理結(jié)果，自動發(fā)送設(shè)備操作控制命令，比如：如果發(fā)現(xiàn)陽光太強(qiáng)烈，可以發(fā)送窗簾關(guān)閉命令;如果發(fā)生了火災(zāi)，煙霧報警器就可以及時鳴笛并發(fā)送短信，通知主人采取合理的處置方法。智能家居控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

3?智能家居控制系統(tǒng)軟件功能設(shè)計

智能家居控制系統(tǒng)需要實現(xiàn)的軟件功能包括系統(tǒng)初始化、控制電器、雙音頻信號分析處理器、信號音提示等任務(wù)處理。系統(tǒng)初始化可以完成控制系統(tǒng)接入設(shè)備參數(shù)初始化，以便能夠?qū)崿F(xiàn)對信息的精準(zhǔn)控制;控制電器可以實現(xiàn)操作控制命令的生成和發(fā)出;雙音頻信號分析處理器可以實現(xiàn)對音頻信號的處理和操作;信號音提示可以實現(xiàn)報警器聲音的輸入輸出，利用這些功能可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)、信息處理。

4?具體實踐項目設(shè)計

為培養(yǎng)高職物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新能力，參照物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)集成和應(yīng)用職業(yè)技能等級證書考核要求，我們設(shè)計了具體的實踐項目，目的是通過真實的實踐載體，培養(yǎng)學(xué)生掌握射頻識別技術(shù)、條碼技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)、智能終端與接口技術(shù);通信系統(tǒng)原理、移動通信技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò);C言程序設(shè)計、操作系統(tǒng)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理、web系統(tǒng)開發(fā)與集成、物聯(lián)網(wǎng)原理與應(yīng)用等技術(shù)[2]。

具體實踐項目：1）報警器設(shè)計、制作。功能：實現(xiàn)煙霧報警、人體紅外報警、溫濕度報警功能;2）基于單片機(jī)溫度遠(yuǎn)傳顯示控制。功能：單片機(jī)實時顯示環(huán)境溫度，應(yīng)用無線傳輸技術(shù)在手機(jī)上顯示;3）基于無線網(wǎng)絡(luò)的窗簾、燈光手機(jī)遠(yuǎn)程控制。功能：通過3G、Wi-Fi等無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對窗簾、燈光的遠(yuǎn)程手機(jī)控制;4）基于無線網(wǎng)絡(luò)的家電控制。功能：通過ZigBee＼Wi-Fi等通信組網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)對家電空調(diào)、電視的手機(jī)或平板遠(yuǎn)程控制;5）基于ARM的智能家居網(wǎng)關(guān)設(shè)計。功能：通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)控制各種傳感器、執(zhí)行器智能節(jié)點(diǎn)等形成完整的智能家居系統(tǒng)，提供遠(yuǎn)程監(jiān)測與控制，智能安防、智能光照、家電控制、環(huán)境監(jiān)測、情景控制等功能。

5 結(jié)語

該實踐項目通過在2屆高職物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)學(xué)生中應(yīng)用，學(xué)生創(chuàng)新能力得到提升，取得很好的實踐教學(xué)效果，該項目的研究成果可應(yīng)用于其他相關(guān)專業(yè)的借鑒與參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]?王其，劉青山. 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程體系改革與探索[J].科技信息，2013（12）：23-26.

[2]?李朝林. 基于“三平臺五融合”物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)創(chuàng)新型技術(shù)技能人才培養(yǎng)探索與實踐 [J]. 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2017，7（11）：112-114.

基金項目：江西省2016年高等學(xué)校教學(xué)改革研究課題 “培養(yǎng)高職物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新能力的實踐項目的開發(fā)與研究”（項目編號：JXJG-16-50-4）

作者簡介：文方（1968-），男，湖南衡陽人，碩士，教授，主要從事自動化課程教學(xué)與研究。

（作者單位：江西現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院;Jiangxi Modern Polytechnic College）