基于現代學徒制試點的傳感網技術應用項目實踐

張雪梅，王詠梅

（上海市高級技工學校，上海 200437）

0 引言

現代學徒制是通過企業與學校的深度合作，教師與師傅的聯合傳授，集工學結合、產教融合為一體的培養模式，是職業教育改革的方向。2021年兩會通過的“十四五”規劃綱要第四十三章“增強職業技術教育適應性”中，探索中國特色學徒制被明確提出[1]。《傳感網技術應用》[2]是物聯網技術應用專業的一門專業必修課，我們基于該課程理論與實踐緊密結合的特點，在項目試點的過程中，對該課程的項目應用進行了探索。

1 硬件環境

本項目采用芯片CC2530完成Zigbee協議無線傳感網絡[3]的組網，網絡的硬件設備包括協調器節點和終端節點，無線傳感網絡的拓撲模型可以設計為星型拓撲、網狀拓撲、樹型拓撲，這里以點對點的組網模型為項目用例，協調器節點為核心網絡節點，完成整個網絡的數據控制[4]。電腦與協調器模塊通過UART口相連，通過串口工具控制終端節點的LED燈[5]、風扇、繼電器、步進電機等設備。

2 軟件流程

在現代學徒制的培養模式下，需要學生具備綜合的技術應用能力，快速掌握項目業務流程，為此必須建立一套易于理解、能快速掌握組網認知的調試工具，基于此，設計了該套軟件流程，學生可以在測試的過程中通過可視化的流程數據輸出，快速掌握組網的流程，認識數據流走向，進而掌握基礎的無線傳感網技術應用知識，同時該方法可擴展，學生可以基于該方法進一步進行軟件開發和優化設計。

通過將組網流程的狀態改變信息實時反饋到串口工具上，可視化展示，信息明確，完成組網認知。組網成功后，PC端通過串口控制終端節點的設備，當終端節點設備狀態發生改變時，將狀態改變信息實時告知協調器模塊，并在PC上實時顯示，進而完成后續的終端節點設備控制（以風扇控制為例），軟件流程見圖1。

圖1 奶牛輔食鍋

圖1 無線傳感網組網項目應用軟件流程圖

（1）協調器模塊上電，數據流通知Coordinator Ready；

（2）終端上電，完成組網，數據流通知EndDevice Ready，同時上報測試；

（3）幫助信息（HELP info）；（該幫助信息可以指導學生自己完成組網后的數據控制認知，對網絡的理解和后續的開發工作具有重要的指導意義）；

（4）學生根據幫助信息可以根據需要控制終端設備；

（5）在串口工具上輸入21，成功打開風扇后，串口工具上會收fan on，指示風扇打開成功；在串口工具上輸入20，成功關閉風扇后，串口工具上會收fan off，指示風扇關閉成功；終端的控制字符串見表1，狀態上報信息見表2。

表1 終端設備的控制命令

表2 終端設備的狀態上報信息

3 應用效果與推廣

基于上面的軟件流程，實現了Zigbee組網的認知學習與測試應用，在串口工具上將測試過程完整呈現，如圖2。從測試結果易于理解：步驟1，無線組網過程；步驟2，串口數據控制終端設備結果驗證；步驟3，幫助信息有效指導學生測試。

圖2 URAT口字符串觸發的終端節點設備控制過程

基于上面的軟件思想，進一步拓展，實現協調器按鍵中斷觸發終端節點設備控制的過程，終端節點，在設備狀態發生變化時，將狀態信息實時反饋給協調器，同時協調器將狀態信息在串口工具上實時呈現。該項目應用可以有效指導學生測試，學生可以通過幫助信息，自主完成測試過程，獲得實驗結果反饋信息，從而完成對傳感網組網項目的實踐。

4 結語

現代學徒制辦學模式的培養重點是能讓學生在工學結合的教學模式下，在理論和實踐的過程中，迅速掌握職業技能，《傳感網技術應用》課程的內容適用于該教學模式，但是由于傳統的教學實驗過程，理論性強，實訓切入需要教師的參與度過高，該軟件方法的應用在教學實踐中，顯著地提高了學生學習的主體作用，同時可擴展性強，值得推廣。