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關鍵詞:物聯網;教學模式;任務驅動
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)34-0250-02
隨著科技的不斷發展與進步,新的技術也不斷融合到教育領域中,先進的技術和豐富的資源為自主學習提供了保障。物聯網技術環境下的教學方法及模式在現今愈發顯得突出,物聯網環境下任務驅動教學模式則集建構主義理論與現代教育技術于一體,能有效提高基于網絡教學的教學質量。
一、物聯網及任務驅動式教學概述
1.物聯網技術。物聯網在歐美被稱為theInternetofThings(IOT),強調anythings connection。中國科學院姚建銓院士指出:凡是由傳感器、傳感技術及利用某種物體相互作用而感知物體的特征,按約定的協議,來實現任何時刻、任何地點、任何物體、任何人,實現所有人與人,物與物,人與物之間互聯、互通,進行信息交換和通訊,實現智能化的識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡,即可稱為物聯網。物聯網技術的基本特征表現在可靠與完整傳遞特征和海量與多視角處理特征和智能服務特征等方面。
2.任務驅動教學模式。任務驅動式教學模式是一種建立在建構主義學習理論基礎上的教學方法,是在教學過程中以完成具體任務為線索,把教學內容巧妙地隱含在每個任務中,并在完成任務的同時培養學生的創新能力及自主學習的習慣,引導其在學習中發現問題、思考問題、尋找解決問題的方法,任務驅動教學法在教學過程中,給予若干具體問題,借助他人(包括教師和學習同伴)的幫助,學習者進行自主探索和互動協作,最終達到既定教學目標的一種教學方法。它是以任務為主線、以教師為主導、以學生為主體。
二、物聯網環境下任務驅動教學的理論基礎
將先進的物聯網技術與現代教學理念相結合,運用到科學教學活動中,也能夠對協作和協同教學模式起到很好的支撐作用。
1.建構主義學習理論。該理論認為學習是學習者與環境交互作用的過程中主動建構內部表征的過程,學習者在一定的環境下,借助其他輔助手段,利用學習資源,通過意義建構獲得知識,所以建構主義學習理論強調以學習者為中心,情景、協同、會話及意義建構是學習環境中的基本要素。其具體的指導意義表現在注重學生主體作用的發揮,在設計學習任務中提供充分的學習資源,引導學生進行自主學習,注重在實際情景中進行教學,考慮學生的學習背景,積極創建與現實環境有關的情景,提高學生解決實際問題的能力。同時要注重協作學習,通過設計學習任務,確定學習團隊,通過團隊合作加深對知識的全面理解。
2.學習動機理論。學習動機是學生學習的驅動力,是激發和維持學習活動的心理狀態。學習動機通常有內因和外因,就任務驅動教學法而言內因中的成就動機是其核心。成就動機是學生在完成任務中對自己感興趣和重要的部分去重點關注并努力達到完美的一種內部推力,任務驅動教學的的特點就是學習任務環環相扣,通過對各任務的完成體驗成功,由成功激發完成新的學習任務的動力。學習動機理論在驅動式教學環境下具體表現在讓學生獲得成功的體驗,使學生的求知欲、自信心、等心理品質得到提高和發展,成功的體驗激發學習興趣,從而產生學習動機。在實施中往往任務處于中等難度時,成就動機值最大。阿特金森認為,任務的選擇是判斷成就動機的核心,他提出任務處于中等難度水平時成就動機值最大。所以在學習動機理論中任務設計的方法和內容的難易程度是其主要的方面。
3.最近發展區理論。維果斯基認為學習者的發展有兩種水平,一是現有發展水平,二是在外界的幫助和指導下可達到的解決問題的水平。二者之間的差距就為最近發展區。根據該理論在教學任務設計中從學生現有實際知識水平出發。既可以完成基礎知識的教學任務又可以實施定量的探究式學習,任務合理適中,極具挑戰又符合實際,使認知結構發展到較高水平。
4.發展性教育評價觀。發展性教育評價觀認為教學評價是與教學過程同樣重要的部分,評價主要著重于了解學習者身體、學習、情感及價值觀等諸多狀況,主要體現在既尊重個體、淡化比較,又注重激勵和幫助促進學生的全面發展,這種評價始終貫穿于教育與教學全過程,通過合理的評價激勵和促進學習者的發展,是學習的動力和源泉。
5.情景認知理論。它認為所有知識都和語言一樣是活動、背景和文化的一部分,是對世界的索引,來源于真實的活動和情景,是將個人認知依托于更大的物質和社會情景背景中,強調真實行為發生的社會網絡和活動系統,認為情景是學習和認知的基礎,是實踐教學和感知教育的必要條件。
三、物聯網環境下任務驅動式教學理念
物聯網環境下的學習模式的基本要素有主體(學生),客體(學習資源),群體(學習共同體——教師、其他學生),基礎平臺(網絡環境),其教學理念主要有:
1.教師為主導,學生為主體的雙主教學理念。在教學過程中學生是學習的主體,教師是學習的組織者、引導者和合作者。要重視學生學習的過程與方法,關注學生學習過程中表現出的情感與態度。任務驅動式的教學活動是以任務為引導以任務的完成過程貫穿始終。學生在接受并解決問題前,需要教師呈現任務的要求,對解決問題的難點給予指導性提示,這就充分體現出了教師的主導的理念,而任務驅動教學最終是要把學習的主動性歸于學生,使其產生責任感和壓力,教學環節中設計師生、生生雙向互動環節,實現信息共享和和反饋,也使教師能及時掌握教學活動作出教學調整。
2.以人為本教學理念。它體現出人是教育的基礎和中心,是教育的出發點和根本,其理念的核心就是素質教育,因此以人為本的教育理念,要求在教育教學過程中,做到理解人、尊重人、發展人和提高人,充分發揮人的主體作用
3.以解決問題、表達情感完成任務為主的多維、互動式教學理念。任務驅動式教學可把以傳授知識為主的傳統教學理念,轉變為以解決問題、表達情感、完成任務為主的多維、互動式的教學理念。
四、物聯網環境下任務驅動式教學模式結構
物聯網環境下驅動式教學模式結構體現了以學生為主體,以教師為主導的教學思想,教師通過分析學生、學習資源,制定任務,利用建構主義學習理論創設情景,監控整個任務完成的過程,實時地給予指導和幫助。同時通過測試及時反饋任務完成情況的信息,在與師生、生生之間交流經驗的過程中,達到自主、探究式學習和最終主動意義建構的學習目的。AECT04定義中指出教育技術的目標是“促進學習”,也可以具體分析為是對學習環境的營造與設計,對學習資源的組織和對學習工具的提供。隨著物聯網技術的不斷發展和成熟,將實際學習生活導入研究性課堂成為可能,在建構研究性學習環境中發揮巨大的作用,勢必在教育理念、模式和方法上產生變革,把教育推向新的臺階。
參考文獻:
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【關鍵詞】無人飛行器;中繼數據鏈;工作模式;分析
隨著國家電網公司無人機巡檢技術的逐步深化應用,對無人機遠程測控技術提出了更高的要求。架空輸電線路每條饋線動輒20km以上,巡檢無人機在山區崇山峻嶺中穿行,數據鏈被山體遮擋無法通視的情況難以避免,這就要求建立一套性能可靠的無人機中繼數據鏈系統。本文針對福建省電網巡檢無人機的實際應用經驗,提出了幾種無人機中繼數據鏈系統的工作模式。
1 中繼數據鏈系統的直通模式
針對執行巡線任務的任務機距離地面測控車比較近,且沒有障礙物遮擋的情況,任務機可以通過無線鏈路直接與地面車載設備進行數據通信。直通模式工作狀態示意圖如圖1所示。任務機和吊艙拍攝到的兩路視頻信號、任務機遙測數據和吊艙狀態信號經過任務機終端壓縮和調制等處理后,傳輸到地面車載終端。地面車載終端的遙控數據也直接發送到任務機終端,控制任務機的工作狀態。
2 中繼數據鏈系統的地面中繼模式
針對執行巡線任務的任務機距離地面測控車距離超過直視范圍,或任務機與地面測控車之間有障礙物阻隔,任務機無法直接與地面測控車進行數據通信的情況,可以通過地面無線終端進行中繼,輔助完成通信鏈路的數據傳輸功能。地面中繼模式工作狀態示意圖如圖2所示。任務機和吊艙設備采集到的兩路視頻信號、任務機遙測信號和吊艙狀態信號首先通過無線鏈路發送給地面中繼終端,通過地面中繼終端轉發給地面測控車載終端;相反,地面測控車的控制指令也通過地面中繼終端轉發給任務機終端,控制任務機的工作狀態。
地面中繼模式適用于任務機剛飛離地面測控車通視距離的情況,可以通過一次地面中繼完成數據通信。
3 中繼數據鏈系統的地面接入模式
針對采取一次地面中繼方案無法完成數據通信的情況,可以采取地面接入模式實現任務機與地面測控車載終端的數據通信。地面接入模式工作狀態示意圖如圖3所示。任務機和吊艙設備采集到的兩路視頻信號、任務機遙測信號和吊艙狀態信號首先通過無線鏈路發送給地面接入終端,通過接入終端轉變為光纖信號傳輸給地面轉發終端,地面轉發終端最后將信號通過無線鏈路傳送給地面測控車載終端,相反,地面測控車的控制指令也通過地面轉發終端和地面接入終端轉發給任務機終端,控制任務機的工作狀態。主干網絡布點主要依托于輸電線路上配置的光纖電纜,在設有光纖接入裝置地面為主干網布點的支撐平臺。主干網布點主要依據條件有如下三點:地面地面接入終端作用距離;具備光纖接入裝置地面之間的距離;實際地理環境條件。
4 中繼數據鏈系統的地面中繼接入模式
由于山區地形的不確定性,有時需要采用地面中繼接入工作模式。該模式的工作狀態示意圖如圖4所示。任務機和吊艙設備采集到的兩路視頻信號、任務機遙測信號和吊艙狀態信號首先通過地面無線終端中繼、再通過地面接入設備傳輸到地面發射終端,最后通過無線鏈路發送給地面測控車載終端。相反,地面測控車的控制指令也通過地面轉發終端、地面接入終端和地面中繼終端轉發給任務機終端,控制任務機的工作狀態。
5 中繼數據鏈系統的飛機中繼模式
針對僅采用地面中繼或接入的模式無法滿足通信需求的情況,需要在數據傳輸鏈路上增加一臺中繼無人飛機。任務機和吊艙設備采集到的兩路視頻信號、任務機遙測信號和吊艙狀態信號首先通過無線鏈路發送給中繼機,通過中繼機轉發給地面測控車載終端,相反,地面測控車的控制指令也通過中繼機轉發到任務機終端,控制任務機的工作狀態。由于任務機為可移動終端,該通信模式的優點是可以適用于幾乎所有的工作環境,彌補地面中繼無法滿足數據通信的情況。
6 總結
為解決無線通訊由于山峰阻擋、多徑效應、頻率選擇性衰落和輸電線路強電磁干擾等影響,本文設計了一套通訊中繼數據鏈及幾種成熟的應用模式,通過建設地面中繼站,基于空中中繼和光纖相混合的通訊中繼組網方式,能夠有效拓寬無人機巡線的測控距離,滿足超視距復雜環境下無人機電力巡線需求。
參考文獻:
[1] 徐柳華. 無人飛行器影像處理研究及其實現[D].長沙:中南大學信息物理工程學院,2009.
關鍵詞:高職;物聯網;人才培養;課程體系;專業定位
中圖分類號:G718.5文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2012)21-5146-03
Exploration an Implementation on Internet of Things Specialty in Training Program of Higher Vocational Education
SUN Yu-di
(Jiangsu Institute of Economic & Trade Technology, Nanjing,211168, China)
Abstract: According to the professional talents training of the Internet of things and the industry need, combining with our institute’s char acteristics, the employment posts of the Internet of things should be established, and then forms the specialized training goal. Taking profes sion station group, work task and work flow as the basis, it explores the specialized course system of the Internet of things corresponding with our institute’s characteristics of economic and trade, and discusses several key problems in the scheme implement in order to provide a sample for relevant institutes with this specialty.
Key words: Vocational Education; Internet of things; talents training; Curriculum System; specialty positioning
“物聯網”被稱為繼計算機、互聯網之后,世界信息產業的第三次浪潮。自從2009年11月3日,溫總理向首都科技界發表了題為《讓科技引領中國可持續發展》的講話,他提出:“要著力突破傳感網、物聯網關鍵技術,及早部署后IP時代相關技術研發,使信息網絡產業成為推動產業升級,邁向信息社會的‘發動機’”。這篇講話對我國物聯網的發展目標提出明確要求,把對物聯網概念的研究推向了新的。物聯網在中國受到了全社會的極大關注,目前全國有30個本科院校開設了物聯網專業,高職院校有28家開設了物聯網專業。物聯網時代的來臨,對專業的人才培養帶來了問題與挑戰。我院作為國家骨干示范院校,也加入了建設物聯網專業的行列,下面就我院在物聯網專業方面的建設實踐供大家探討。
1高職物聯網專業人才培養方案基本思路
近年來,職業教育得到了飛速的發展,基本擺脫了原先依附于普通高等教育的培養模式。針對高職教育的培養目標與自身特點,高職類專業人才培養方案的建設要以科學發展觀為指導,以就業為導向,以能力為本位,采用工學結合的人才培養模式,以職業崗位需要和職業標準為依據,努力滿足學生職業生涯發展的需求,適應社會經濟發展和科技進步的需要,按照實際工作任務、工作過程和工作情境構建模塊化的專業課程體系。面向市場、面向技術、面向應用,培養適應生產、建設、服務和管理第一線需要的高技能人才。
在人才培養方案的具體開發與實施中,以職業生涯為目標,確定人才培養方向,以工作過程為主線,確定課程結構,以工作任務為引領,確定課程設置,以職業能力為本位,確定課程內容,以職業標準為依據,確定鑒定項目。我院物聯網專業人才培養方案開發與實施就是按照這樣一條主線而展開的。
2關于物聯網專業人才培養方案的探討
2.1高職物聯網專業定位
2.1.1行業前景分析
美國權威咨詢機構FORRESTER預測,到2020年,世界上物物互聯的業務,跟人與人通信的業務相比,將達到30比1。因此,“物聯網”被稱為是下一個萬億級的通信業務。目前,美國、歐盟、日本等都在投入巨資探索物聯網。我國在物聯網領域的啟動與發展并不比國際落后。10年前就啟動了傳感網研究,目前正加緊研發“物聯網”技術。
從目前物聯網相關產業發展來看,物聯網領域主要環節,如器件設計和制造、短距離無線通信技術、網絡架構、軟件信息處理系統配套、系統設備制造、網絡運營等均已具備一定的產業化能力。物聯網專業的學生畢業后可以到傳感設備生產企業的管理、檢測崗位;傳感網的組建、調試、維護崗位;各種應用系統的建設、維護崗位;也可以到物聯網技術營銷與應用推廣崗位等就業。因此物
聯網專業人才需求量大、就業起點高、職業發展有潛力。
信息技術的教材近幾年隨著新技術的發展一直在不斷發展,各校學生基礎不同,同時隨著教改課改的推進,逐漸開始注重校本課程的研發,并通過實踐不斷調整,校本課程成為了教材的很好補充部分,為滿足學生日益增強的求知欲,同時為了很好地讓學生體驗新技術的魅力,筆者設計了部分校本課程的物聯網教學內容,在這里想和同行們一起分享一些淺顯的看法。
“物聯網”概念是在1999年提出的。物聯網就是“物物相連的互聯網”其英文名Internet of Things。這里包含了兩層含義:一,物聯網核心及基礎仍然是互聯網,是在互聯網基礎上的延伸和擴展的網絡;二,用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間,進行信息交換和通訊。物聯網的使用要充分體現物物相聯,人物相聯,在實際的教學過程中,考慮到課堂實際條件及盡量做到高性價比等情況,筆者大部分選用了小米設備,本課程教學前期準備內容如下:(1)藍牙智能手表一塊500元;(2)小米路由配套小米智能燈泡一個300元;(3)小蟻攝像頭一個160元;(4)小米盒子及樂視盒子(家用自購);(5)高拍儀一臺(學校原有資產),這樣在不到千元以內,簡單配置了一套教學用具。
在實際的教學過程中,考慮到初中學生活潑性格,在教學設計中使用了故事導入法,并在課前拍攝好對應的視頻,為各類產品創設一個對應的情境,讓學生以故事主題人物的方式代入,大大提高了課堂效率。
課例一:“上學途中”,在視頻中我們拍攝了一位父親早晨送學生到學校的途中,開車時遇到了緊急求助電話,視頻分A版B版,A版中父親直接接聽了電話并繼續開車,B版中藍牙手表自動接聽,并使用免提模式,請同學們分析哪版更安全更合理,隨著討論中的答案揭曉,使用高拍儀展示藍牙手表的各項功能,讓同學們嘗試用它測運動能力,用它控制安卓手機拍照,嘗試QQ視頻聊天,結束前展示APPLEWATCH使用視頻,本課結束后學生普遍喜歡這樣的課堂。
課例二:“大魔術師”,這節課我們準備了一塊大的遮擋物,告訴學生老師學了門新技術,讓他們躲在遮擋物后面用手比劃數字,然后老師猜猜他們做的數字是多少,由學生自告奮勇地嘗試,結果次次都對,再拿出燈泡,說老師還有會門新技巧,他們想讓燈泡變什么色就變什么樣,由學生說顏色,燈泡開始變幻,這時我們引入主題,“老師是大魔術師嗎?”學生們都很活躍給出各種猜測,最后謎底揭曉,遮擋物后面藏著小蟻攝像頭,老師的手機上安裝了配套的APP,所以同學們比劃的數字盡收眼底,而燈泡是小米智能燈泡由小米路由鏈接,并通過IPAD調色,所以現實雖然老師不是魔術師,可是新技術越來越魔術,這節課的體驗部分是由同學分組使用IPAD控制攝像頭及燈泡,因為設備數量有限有時會有沖突,所以IPAD總數不宜超過10臺,課前布置對應組長帶設備。讓同學們根據已有設備,考慮可以在哪些場景中應用,也可以請他們小組合作模擬故事情境,在這個環節中,不少學生考慮到了家庭防盜及照顧寵物,一些同學想到利用攝像頭的雙向語音功能護理病人,也有同學設想了舞臺上彩光輝映制造夢幻效果,在結束前,選取了部分未來辦公室及家居視頻,展望未來,發揮自己的想象,同時布置課后實踐作業《發現生活中的物聯網》以小組為單位發到教師郵箱。
課例三:“張馳有度”,播放一段視頻,學生A放學回家后因為發現正在播放自己喜愛的節目,立刻駐足觀看,第二天到學校抄了同學答案匆匆交作業;同學B,利用智能電視盒,預先設定好錄播功能,等周末空閑的時候輕松回播。視頻結束后請學生談談自己的感想,同樣是為了放松學習壓力,小A同學和小B同學的方式帶來的效果迥然有別,學習和生活要合理安排時間才能發揮高效率,這節課上我們展示了幾款電視盒,邀請一些同學在課堂上點播了自己想觀看的網易公開課,也有同學發現了云相冊的優勢可以將班級活動的照片視頻使用公用賬號存放,全班一起欣賞。在小組活動環節由學生自己操作,將發現的新功能互相展示,教師準備了一個關于安卓系統的產品介紹微視頻,部分同學對其中的手機及移動設備通過WIFI投影到電視上功能非常感興趣,也有同學發現可以在IPAD上安裝對應的電視盒遙控器,由此我們可以總結出安卓的開放性使它靈活且容易鏈接各種設備,同時因為它的播放對象是家庭里最常見的電視機,這樣媒體網絡加家用電器構成了強大的實用工具,我們利用它休閑放松,過著張弛有度的生活,更好發揮效率。
物聯網在我們國家的發展已經出現了多元化,各行各業都投入了研發,除了能夠準備的這些簡單素材提供給學生了解及學習外,在課間我們也查找了很多相關資料,提供參考,類似于臺灣地區開始風靡的GOGORO電動車,使用NFC控制;還有康寧玻璃,微軟的新科技研發等等都在不斷地改變未來的趨勢,這些都以視頻和文獻的資料放在學校的云盤中,提供給學生參考欣賞。
我們每個人都屬于未來,所以也許現在的簡單的實踐或欣p課能改變學生對自己的規劃或者在將來他們的職業中占據小小的推動力,這是做教師設計課程的真正的成就,如果物聯網時代來臨,我們每個人的生活會發生翻天覆地的變化,這個過程多久沒有人可以預測,我們在努力地讓新技術改變生活,用好它們,讓未來更美好。
【參考文獻】
[1]《物聯網:技術、應用、標準、安全與商業模式》,電子工業出版社.
[2]《現代無線傳感器網絡概論》,無線龍科技出版社.
關鍵詞:CDIO;物聯網應用技術;人才培養模式
DOIDOI:10.11907/rjdk.151127
中圖分類號:G434
文獻標識碼:A 文章編號:16727800(2015)006021702
基金項目基金項目:東莞職業技術學院2014年教學改革立項項目(JGXM2014031)
作者簡介作者簡介:柯鋼(1983-),男,湖北黃石人,碩士,東莞職業技術學院計算機工程系講師,研究方向為計算機教育、網絡安全技術;曹文梁(1980-),男,江西泰和人,碩士,東莞職業技術學院計算機工程系副教授,研究方向為算法分析與設計、網絡安全技術。
0 引言
物聯網是通過條碼與二維碼、RFID、GPS、傳感網絡等自動標識與信息傳感設備及系統,按照約定的通信協議,通過互聯網將各種物品連接起來,進行信息交換與通信,以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種信息網絡。它是繼個人計算機、互聯網與移動通信網之后的世界信息產業第三次浪潮,也稱為繼互聯網之后信息產業的第二個萬億元級的產業。世界上有多個國家將物聯網作為國家戰略,我國政府將物聯網列為新興產業規劃五大重大領域之一來積極推動發展[12]。
隨著物聯網產業的快速發展,物聯網人才呈現爆發式增長。據東莞市人才交流中心及智通、卓博等人力資源服務公司的調查報告顯示,隨著物聯網市場的急劇擴張,預計2015年東莞市物聯網技術人才需求的缺口達2 000人,而且未來5~10年,每年會遞增30%。
目前,我國高等職業教育人才培養與產業需求脫節的矛盾普遍存在。這種矛盾突出表現在:一方面社會急需大量來則能用的熟練技術人才,另一方面卻有大量畢業生因不符合企業用人要求而不能順利就業。如何系統有效地解決該矛盾成為擺在職業教育工作者面前的難題。
本文提出將CDIO工程教育理念應用于物聯網應用技術專業人才培養實踐中,探索從根本上解決高職物聯網應用技術專業人才供求脫節等諸多矛盾的有效途徑,切實提高物聯網應用技術專業人才培養質量,為專業的可持續發展打下堅實基礎。
1 CDIO教育理念
CDIO是構思(Conceive)、設計(Design)、實現(Implement)、操作(Operate)4個英文單調的縮寫,它把這4個過程作為載體來培養學生的工程能力,包括專業基礎知識、終身學習能力、團隊交流能力和工程系統能力等[34]。CDIO工程教育是一種提倡“做中學”和“基于項目的學習”的教學模式,與當前我國高職院校所倡導的“工學結合”和“項目式教學”的教育理念完全一致。因此,將 CDIO 引入高職教育是可行的,也具有重要意義。
2 物聯網應用技術人才培養模式
2.1 CDIO人才培養目標
物聯網應用技術人才的培養必須適應經濟發展要求,為此,對東莞本土物聯網企業進行了調研。調研結果顯示,物聯網企業對高職層次人才的主要需求為:物聯網技術支持助理工程師、物聯網系統管理員、物聯網工程項目助理工程師、物聯網應用開發助理工程師等,如圖1所示。
借鑒CDIO大綱對工程師的培養目標,依據物聯網應用技術崗位的職業要求來明確人才培養目標。物聯網應用技術專業的人才培養目標為:本專業培養德、智、體、美全面發展,初步掌握物聯網應用技術行業相應崗位必備的理論知識和專業知識,能適應物聯網產業應用領域的生產、建設、服務、管理第一線需要,具有較強的物聯網組建與管理、物聯網設備安裝與調試、物聯網應用系統的軟件設計能力,具有良好的職業道德和創業精神,能從事企事業單位物聯網規劃設計、建設、管理、維護、技術支持等工作的高素質高技能型人才。
2.2 CDIO課程體系
物聯網應用技術專業參照CDIO工程教育的理念,對該專業的課程體系設置進行了探索[5],如圖2所示。
基于CDIO的課程體系設置以項目為導向,著重培養學生的實踐能力。整個課程體系以項目為骨架,分別設置了1級、2級兩個級別的項目。1級項目為主線,包括物聯網應用和畢業設計2個項目;2級項目為支撐,包括嵌入式開發課程設計、網絡安全技術實訓、物聯網綜合應用實訓、移動互聯應用開發實訓4個項目。1級項目貫穿整個課程的學習過程,是整個課程體系的主線,著重培養學生的綜合能力;2級項目將各門核心課程串聯起來,引導學生掌握核心課程的知識點,著重培養學生的職業技能。這種魚骨頭式的課程體系設置,以項目為骨架,實現了課程和項目的有機關聯,有利于學生職業技能和綜合能力的培養。
2.3 校企合作
校企合作是實施基于CDIO理念人才培養的關鍵要素,如圖3所示。學校通過各種途徑與物聯網企業進行校企合作。學校聘請企業的工程技術人員擔任兼職教師,把企業項目實施過程中的一些案例搬到課堂上,讓學生了解項目實施的完整過程,增加學生的職業技能;學校安排學生去企業頂崗實習,鼓勵學生運用所學知識去解決實際工作中的一些技術難題,提高職業能力,為今后的就業打下基礎[6]。
2.4 師資培養
將CDIO工程理念引入物聯網專業人才培養模式中,實質是對物聯網專業課程體系實行“工學結合”和“項目式教學”的教學模式,因此教師自身的實踐能力得到相應提高才能確?;贑DIO的人才培養模式順利實施。而目前高職院校的物聯網專業教師大多缺少企業工作經歷,理論知識強,實踐能力弱。為了強化教師的實踐能力,通過本地的物聯網行業協會,與本地的物聯網企業建立校企合作平臺。校企合作平臺促進了企業工程師與學校教師的交流,企業工程師作為兼職教師參與教學,學校教師利用自己的知識幫助企業攻克技術難題,實現學校智力資源與企業工程項目實踐項目交融,促進了企業的發展,提升了學校教師的實踐能力。在校企實習實訓平臺下,學校根據教師的個人情況,每年安排教師去企業進行至少1個月的頂崗鍛煉,熟悉企業工作環境,掌握技術開發技能。這樣不僅給教師提供了理論聯系實際,解決企業實際技術難題及將來可能的科研項目合作機會,也讓教師接觸了社會,了解了企業對人才的需求,提升了教師的實踐能力。
3 結語
本文從人才培養目標、課程體系設置、校企合作、師資培養等4個方面探討了基于CDIO理念的物聯網專業人才培養模式。基于CDIO的物聯網人才培養模式以項目為導向,改變了以往以知識傳授為主的教學模式,著重培養學生實踐能力,對促進當前高職教育改革具有重大意義。
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關鍵詞:物聯網;專業人才培養模式;課程體系
中圖分類號:TP393 文獻標識碼:A 文章編號:2095-1302(2013)12-0074-02
0 引 言
當前,物聯網技術已成世界各國構建經濟社會發展新模式和重塑國家長期競爭力的先導領域。我國在《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006—2020)》和《信息產業科技發展“十一五”規劃及2020年中長期規劃綱要》中明確了物聯網的國家戰略地位,對物聯網科技重點項目優先應用、物聯網行業應用的政策扶持以及物聯網相關產業群的布局作出了規劃。國家工業與信息化部確定重慶為“國家級信息化和工業化融合試驗區”,2011年,中國第一個物聯網產業示范基地正式落戶重慶。目前,一批具有自主創新能力、占領技術高端的物聯網企業先后落戶重慶,打造包括產品研發與生產、嵌入式軟件與系統軟件開發、物聯網通信模塊與網關、中間件、智能信息處理和接入系統與集成服務以及系統營運管理與應用服務的物聯網產業鏈。因此,需要大量具備物聯網技術的高素質、高技能型專門人才。
1 物聯網專業人才培養模式
1.1 “旺入淡出”工學交替人才培養模式
根據校企合作生產部門的需求,采用靈活的教學安排與管理。針對企業現場工藝技術崗位生產淡旺季的特點,深化 “旺入淡出”工學交替的人才培養模式。在聯合企業急需工藝技術人才時,把課堂就搬到企業,在實際的生產過程中進行學習。在聯合企業生產工作量比較小的時段,又把課堂從企業搬回學校以完成知識的學習。圖1所示為 “旺入淡出”的人才培養模式。
1.2 構建與企業無縫對接的“訂單式”人才培養模式
以企業需求為“訂單”,產學研結合培養實用人才,完成對物聯網系統運行與維護崗位的人才培養。利用學生校外實習時間,安排學生到企業進行校外輪訓實習。在實習的過程中,企業把學員當作自己的員工,可以很好地對學生進行考察,同時學生也可以更好地了解企業的情況。圖2所示就是給出的 “訂單式”人才培養模式圖。
2 物聯網應用技術專業課程體系設計
物聯網是多學科交叉的新興學科,是通過射頻識別、傳感器、全球定位系統等信息傳輸設備,按照約定的協議,把任何物品與互聯網連接起來進行信息交換和通信,實現智能識別、監控和管理的一種網絡,其包括感知層、網絡層、應用層等。
物聯網應用技術專業課程體系應盡可能地覆蓋專業的知識體系,圍繞學生的職業核心能力的培養,以良好的職業素養、扎實的專業技能為出發點,來構建課程體系。根據就業崗位和培養方向的不同,課程體系應由基礎課程、職業核心課程、職業綜合能力實訓課程構成。圖3所示為物聯網專業的人才培養課程體系設置圖。
3 結 語
物聯網應用技術專業是為了滿足行業對高素質專門人才的需求而開設的新專業。本文深入地探討了物聯網應用技術專業的人才培養模式,剖析了物聯網應用技術專業人才培養方向,構建了符合物聯網行業特征的課程體系,力爭培養出更多滿足社會需求、受用人單位歡迎的高素質物聯網行業應用型技術人才。
參 考 文 獻
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鎮江現代農業發展和規模經營發展較快,大量較大規模的現代農業園區建設加快,但從調查情況看,這些農業示范園對如何更好利用物聯網技術去經營企業沒有思考太多,還存在很多問題。(1)農業示范園區對物聯網認識不足。目前,鎮江市的農民文化水平普遍偏低,受自身文化知識水平的局限,比較習慣于傳統經驗式的農業生產經營方式,對現代農業物聯網技術的感性、理性認識較差,不能適應農業物聯網技術等現代高科技數字農業技術的應用。這也從根本上限制了農業物聯網技術在現代農業上的大面積推廣使用,也與我們發展智慧農業的要求有很大的差距。(2)農業示范園區農業基礎設施較差。物聯網技術在農業上的應用需要有較好的現代農業基礎設施,尤其是基于物聯網技術的智能控制系統需要配備技術含量較高的控制設備,而鎮江市農業示范園區現有的農業基礎設施裝備較差。由于農業生產季節性強,在應用農業物聯網技術時不僅需要對其基礎設施進行改造,還需要投入資金,設施改造不僅對農業生產計劃有影響,且在一定程度上影響著鎮江市農業示范園區應用農業物聯網技術的積極性。(3)物聯網技術本身不夠完善。現階段農業物聯網技術本身也存在一些應用的問題,一是農業物聯網中智能感知系統的成本相對較高;二是農田無線傳感器網絡體系的功耗較高;三是物聯網感知節點上數據高效傳輸存在局限性,需要提高節點數據高效傳輸與管理能力,以解決其協作感知、高效采集、處理等問題。(4)農產品供應鏈的各結點間信息不通暢。由于我國農產品供應鏈起步比較晚,我國農產品供應鏈總體信息化水平比較低,供應鏈結點間質量安全管理信息缺乏共享。如農業企業面對市場組織生產時,由于市場信息傳遞緩慢或者是信息割裂不能共享,導致盲目生產,造成銷售市場價格波動大,不利于農產品的供求均衡。這些現狀所造成的信息化問題成為農產品供應鏈質量安全管理發展產巨大阻礙。(5)農業經營效益低下。由于歷史和傳統原因,農產品相對于工業產品來說經營效益要低得多,鎮江市也不例外。雖然近年來鎮江市農業依靠農業科技的發展和政府的重視,特色農業和高效農業發展迅速,使農業效益有了較大的提高,但與現代高科技的工業相比,效益還是有很大的差距,這不僅影響了工商資本投入農業的積極性,也影響了農民應用農業物聯網技術等相對投入較高的現代數字農業技術的積極性。
二、物聯網技術在優化鎮江農業示范園經營中應用的研究
通過上述分析,我們認為有必要促使這些農業示范園用新的眼光審視傳統的經營方式,利用現代物聯網技術,使其更動態地管理農產品的生產和銷售,滿足消費者的需求。
1、利用物聯網敏捷控制農業示范園供應鏈為了給農產品整個供應鏈的各環節提供有關農產品產地、運輸、倉儲、加工、裝卸、配送和銷售等方面的實時、全面及詳實的電子化信息,可利用RFID技術和EPC標準進行信息采集、傳輸和處理(如圖1所示)。物聯網將改進企業網絡營銷的供應鏈,即對產品的制造、倉儲、配送等流通環節實現數據的可視化展現,讓園區和消費者隨時隨地了解商品的情況,加強產品監管,消除客戶疑慮。
2、利用物聯網創新農業示范園營銷工作、探索智能農業經營新業態結合虛擬數字技術、遠程視頻實景傳播技術等,構建基于電子商務技術、淘寶商業模式的農產品網絡超市。以面向不同消費群體的市場化需求為導向,生產無公害農產品、綠色食品、有機農產品,實現訂單式生產、網絡化采購、物流式配送,形成以技術流、產品流、信息流為主要調控手段,以高效益、高產出為重要特征的現代化農業經營業態。
3、利用物聯網提升農業示范園自身信譽度和品牌知名度目前,很多消費者對所購買的農產品采取“零容忍”的態度,而信譽對于企業的生死存亡至關重要。企業利用物聯網的無縫接入技術,可以隨時隨地的獲得各種豐富的網絡資源,并且由于信息傳遞速度和傳播量的成倍增長,口碑推廣的深度和廣度也不斷提高,從而幫助企業推銷自己的產品和企業文化,提高自身信譽度和品牌知名度。
4、利用物聯網挖掘高價值客戶、開發新產品RFID閱讀器或者手持機能夠嚴格監控輸入數據的合法性,保證了操作過程中數據的完整性和一致性,使得進入總數據庫的數據清潔有效,企業對這些干凈的數據進行數據分類處理,可以清楚了解客戶的喜好和購買習慣,從而挖掘高價值客戶,建立優勢客戶資源庫。同時,企業能夠利用物聯網進行范圍更廣的在線調查,提高在線調查的交互性,根據所調查的客戶需求信息不斷對產品更新換代,開發出滿足客戶的完美體驗的新產品。
5、利用物聯網發展特色智能農業觀光旅游農業示范園可應用物聯網技術,把農業生產過程與農業觀光、旅游、休閑、科普等有機結合起來,吸引市民到園區與村民共同開展參與式農業生產,訂制農產品,體驗生產勞動,監控農產品生產全過程,實現城市與鄉村融合、農民與市民互動、生產與消費聯結,推動形成新型農業產業經營業態,從根本上實現傳統農業向現代農業生產、經營方式的轉變。規劃實施基于物聯網技術的現代農業參與式觀光旅游產業示范區,以生態休閑、科普教育、認養訂購、農耕文化等為特色服務產品,構建生產者、消費者、觀光客三位一體的新型產業鏈。
三、政策建議
結合鎮江市農業示范園物聯網技術應用較少的現狀看,農業示范園要想實現以上經營方式的轉變,需要鎮江市從政策層面,在不同的領域、地域、區域等發展農業物聯網技術,加快推進鎮江市農業示范園的轉型升級和現代化建設步伐。具體要做好以下五個方面。
1、加強宣傳,積極引導為了推動農業物聯網技術在鎮江市現代農業中推廣應用,促進鎮江市農業可持續發展,必須提高廣大干部群眾和農業從業人員對農業物聯網的認識。一是充分利用輿論宣傳工具,大力宣傳農業物聯網技術特點、優勢,促使他們轉變觀念,提高對農業物聯網技術應用必要性的認識。二是大力普及農業物聯網技術知識,利用農民素質培訓平臺等多種途經開辦物聯網技術的知識講座、技術培訓,讓廣大農業從業人員掌握好物聯網技術的基礎知識和使用管理的基本技能,達到使他們懂技術、善應用、會管理的目的,為農業物聯網技術在鎮江市現代農業的推廣應用打好基礎。
2、加強扶持,促進發展根據鎮江市現代農業基礎設施差、效益不高等現狀,為提高廣大農民應用農業物聯網技術的積極性,政府應當針對不同的情況出臺相應的扶持政策,以推動全市物聯網技術在現代農業中應用,真正達到農業企業的轉型升級。一是加大財政資金投入,對農業園區為使用農業物聯網技術而進行的基礎設施建設或改造而增加的投入給予一定比例的政策補助。二提供招商引資優惠待遇,以吸引更多的社會工商資本向農業投資,建設高水平的現代農業示范園區。三是人才培養,要造就新一代有知識的新型農民,政府要出臺扶持政策,吸引廣大有技術的知識青年投身農業,提高農民知識水平,從根本上改變農民文化水平低下的局面,促進現代農業科技實際推廣應用。
3、加強示范,拓展領域政府在現代農業科技示范園區規劃建設時,要通過與高校、科研院所等深層次的協作,建設一批農業物聯網應用的科技示范園區,積極引進使用一些先進適用、功能配套的農業物聯網等數字農業技術裝備,充分展示農業物聯網的技術功能,讓廣大的農民開闊眼界,發揮好園區的新技術輻射作用,促進數字農業技術的科技成果轉化,帶動其技術推廣應用,并積極探索農業物聯網等數字農業技術應用模式,真正促進鎮江市農業的數字化、精準化和智能化發展。
4、科學規劃,合理布局根據鎮江市農業的自然資源條件和社會經濟發展水平,立足實際,結合現有現代農業園區設施和農業布局,科學規劃出全市數字農業技術應用推廣體系,合理布局,針對不同區域、不同產業和重點發展產業等,建設好一批農業物聯網等數字農業示范園區,并進行分類指導、重點突破。適當建立一些基于物聯網技術的集高效生產、休閑觀光為一體的智能農業示范示范園區,推動農業物聯網技術的實際應用。
5、加強研發,強化保障為了加快農業物聯網技術的推廣應用,有必要采取技術手段研發低成本農業物聯網技術和裝備。根據鎮江市農業特點,積極組建鎮江數字農業技術科技創新團隊,與江蘇大學、江蘇農林科技學院等科研院所合作,利用它們的技術優勢,進行重點突破,開發一些適合鎮江農業生產實際的低成本的農業物聯網技術和裝備,從而達到減少運行成本,降低農業物聯網示范和推廣應用的門檻,推動農業物聯網技術的快速發展和應用。
四、結語
關鍵詞:宿遷市;現代農業;物聯網技術
中圖分類號:F320 文獻標志碼:A 文章編號:1673-291X(2016)01-0169-02
農業物聯網技術是實現農業集約、高效、安全的重要支撐,是引領現代農業發展的重要技術手段。從動植物生產管理科學化水平、疫情疫病防控能力等方面徹底改變傳統的農業粗放式生產方式,從而提高農業資源利用效率。宿遷是江蘇省的農業大市,農業在國民經濟中占據較重要地位,全市農業增加值占地區國民經濟生產總值比重比江蘇全省高近8個百分點,發展現代農業具備得天獨厚的條件。但宿遷農村經濟整體上相對落后,農業科技貢獻率較低。因此,要實現現代農業的轉型升級、實現“智慧農業”“精準農業”,加快農業物聯網技術的應用是必由之路。
一、宿遷市現代農業物聯網技術應用概況
近年來,宿遷市高效農業發展迅速,各級政府、各類農業生產經營主體加大裝備農業的投入,奠定了物聯網技術應用的良好基礎。
(一)初步形成了高效農業的視頻監控體系
在政府支持下,目前宿遷已建成市―縣(區)―鄉(鎮)三級覆蓋全市重點高效農業生產基地的視頻監控系統。通過該系統,可以實時監測到本地區農產品生長情況、農業自然災害、重大動物疫情以及農產品經營狀況等動態信息,實現網上監測預警、專家網上指導和遠程技術培訓,從而為各級農業管理部門以及農業生產經營主體的決策提供科學依據。市農委建成視頻監控系統總監控中心,五個縣(區)各自建成分控中心和生產基地前端視頻采集站。2014年,生產基地前端視頻采集站的規模達到208個,計劃到“十二五”末,視頻監控農業生產基地250個以上。
(二)特色產業的裝備智能化水平不斷提高
宿遷市所轄的各區縣圍繞各自農業特色,已形成各具特色的設施農業基地,不斷提高其農業智能裝備水平。如宿豫區建成現代化肉雞養殖場142個,通過安裝相應的物聯網監控設備,可以實現自動控溫、自動供料以及自動飲水,極大的提高了生產效率。2014年末全區肉雞欄存欄量達到754萬羽,年出欄量8 170萬羽,年飼養規模近9 000萬羽,全國養殖規模與現代化水平最強縣和全省最大的肉禽養殖加工基地初具雛形。泗洪縣奶牛欄存總量1.98萬頭,奶牛場規模比重為98.3%。全縣欄存2千頭以上的奶牛養殖企業2家,欄存千頭以上的奶牛養殖企業4家。按照《動物防疫法》《動物防疫條件審查辦法》《畜禽標識和檔案管理辦法》《動物檢疫管理辦法》等相關法律規定,執行嚴格的動物標識申購與發放管理制度。目前,全縣所有的奶牛都使用了農業部統一的動物標識,并且確保了畜禽個體標識的唯一性,從而保證了產品質量安全的可追溯性。以泗陽云禾源、華綠科技公司,沭陽綠雅、月盈食用菌公司為代表的投資企業不僅帶來了資金,而且帶來了先進的物聯網技術。
二、宿遷市現代農業物聯網技術應用存在的主要問題
總體而言,近年來宿遷市現代農業在物聯網技術應用上取得了一些成果,但與現代農業發達的地區以及宿遷市現代農業發展的要求相比,物聯網技術應用還剛剛起步,目前大范圍推廣應用面臨的困難仍然很大,存在著制約物聯網技術應用的諸多因素。
(一)農業企業應用的熱情不高
由于物聯網技術應用投入很大,短期內給企業帶來的效益不足以抵消投入成本,多數企業實施物聯網的積極性依然不高。在國民經濟三大產業中,由于歷史原因和自然屬性,農業長期處于相對弱勢地位。雖然其是國民經濟的基礎,但因為經濟效益不夠顯著而一直無法得到各類資本的眷顧及大力投入。宿遷市作為江蘇省的農業大市,近年來在政府一些列政策支持及有效投入的帶動下,科技興農邁出了較大步伐,特色農業和高效農業發展有了明顯突破,現代農業效益得到初步顯現。但農業的投入產出效益仍無法與第二、第三產業相比,多數農業生產企業和農民缺乏進行科技投入的積極性,不利于宿遷市現代農業發展。
(二)農業示范園區對物聯網的認識有待提高
各類農業示范園區是物聯網技術應用最能產生效益的地方,是物聯網技術應用的主要基地,園區主體應該充分認識到物聯網對園區未來發展的重點引領作用,對物聯網技術應用有所作為。通過調查走訪宿遷市各類農業示范園區,對物聯網技術的認識普遍不高,認為物聯網技術應用會增大企業的成本,效益短期難以顯現。即使個別采用物聯網技術的示范園區,其投入也主要來自于政府的投入,示范的意義遠遠大于產業化范疇,在技術應用上還僅僅停留在監控層面上,離真正的物聯網意義還比較遙遠。在農業生產和管理人員配備上,文化水平普遍偏低,真正懂物聯網技術的很少。這些從根本上影響了農業物聯網技術在現代農業上的大面積推廣使用,也宿遷市發展智慧農業的要求有很大的差距。
(三)現代農業產業園區農業基礎設施有待改善
現代農業應用物聯網技術,對光、溫以及濕度要求進行精確的控制,需要一整套智能控制設備和傳感設備,這些設備的使用也要求有良好的基礎設施條件。由于宿遷經濟不夠發達,現有的農業產業園區農業基礎設施還都比較落后,水、電配套以及大鵬設施破舊,離物聯網技術應用標準還有不小差距。若要應用物聯網技術必須進行基礎設施改造,這些都需要巨額的資金投入。再加上農業生產季節性強,改造農業基礎設施勢必打亂原有農業產出計劃,影響農業產出效益,這在一定程度上影響了宿遷市農業產業園區應用農業物聯網技術的積極性。
三、加快現代農業物聯網技術應用的對策與建議
通過對宿遷市農業物聯網技術應用的現狀分析,設施農業和農業示范園要想實現經營方式的轉變,必須從政策扶持、人才培養和技術研發等方面加大力度,加強宣傳,來引領宿遷市現代農業發展邁上新臺階。
(一)加大農業物聯網技術應用的政策支持力度
一是出臺專項扶持政策。應適時出臺宿遷市關于加快推進農業物聯網應用的實施意見,并對現代農業物聯網技術應用進行規劃,進一步細化和明確扶持重點、扶持資金、具體政策措施;各區、縣(市)依照當地經濟發展和農業產業發展實際,出臺相應的實施意見,指導本地區農業物聯網產業發展。
二是加大財政資金支持力度。針對農業生產經營主體和示范園區物聯網技術應用投入熱情不高的問題,市縣兩級政府應該設立物聯網技術應用專項資金,在本地區選擇1―2家具備典型意義的農業示范園區,以國有股參與的形式進行完全意義的物聯網技術應用推廣,爭取在2―3年間具備產業化的生產能力,以顯著的經濟效益來引導社會資本的跟蹤投入;對于民營資本進行物聯網技術應用投入的園區和農業企業,政府提供一定的配套補貼。
三是營造良好政策氛圍。加大對農業物聯網技術知識的宣傳力度,在工程項目用地、協調貸款安排及培訓等方面對物聯網技術應用的農業企業和園區做出有限安排。
(二)加快農業物聯網技術應用人才培養
首先,加強物聯網技術基礎知識培訓。依托江蘇農民培訓學院,重點圍繞農業經營管理、農產品質量安全建設、農業信息化等方面大力開展基層農技人員知識更新培訓、農業龍頭企業經營管理人員職業技能培訓、農業生產基地技術管理人員生產技能培訓等;可利用宿遷學院等社會辦學力量,對現有設施農業從業人員進行物聯網技術專項基礎知識培訓,努力造就新一代有知識新型農民。其次,加速農業領域計算機和信息化人才引進。充分發揮人才在現代農業科技創新中的引領和支撐作用。完善人才政策體系,建立引才、聚才、用才的有效機制。加大人才開發資金投入,幫助解決引進人才的住房、子女入學等問題,以優厚的條件廣泛吸引海內外信息化人才來的宿遷農業領域創新創業。
(三)推進農業物聯網關鍵技術的研發
目前農業物聯網技術應用推廣較慢的一個原因是農業物聯網自身一些關鍵技術還沒有取得有效突破,使物聯網技術應用的經濟效益無法得以充分顯現。因此,根據宿遷市現代農業發展的特點,市農委應與市經信委聯合組建宿遷現代農業物聯網技術創新團隊,重點攻關宿遷本地特色農產品的物聯網關鍵技術,以進一步形成在江蘇省乃至全國的競爭優勢。同時可以考慮加強與農業研發力量較強的南京農業大學、揚州大學等高等院校及無錫物聯網產業研究院等院所之間的合作,政府出資引進本地區急需的農業物聯網技術,以技術合作的形式帶動農業示范園區物聯網技術應用與推廣,在此基礎上形成宿遷市農業物聯網技術應用的典型模式。
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