物联网应用技术技能大赛的实践与探索

卢爱红

（苏州经贸职业技术学院机电与信息技术学院，苏州 215009）

0 引言

信息产业化的快速发展，为各行各业智能化建设提供了支撑，智能化建设又对信息化技术的深入研究和信息化人才的培养提供了更高的要求。由教育部发起的全国职业院校技能大赛，属于国家级一类大赛，是促进信息化技术的发展和人才的培养的平台。全国职业院校物联网应用技术技能大赛，是电子信息大类中的物联网应用技术专业的一个赛项。大赛组织专家命题，确保比赛内容为行业前沿，对全国院校物联网应用技术专业建设提出了具体的发展方向，大赛激烈的竞赛机制，公平的奖励方法，在全国高职院校中堪称小高考，借助于大赛可以展示各大院校的教学成果，为院校与行业企业结合提供媒介，引起了各大高职院校的领导、教师和学生越来越广泛的关注和重视。

由于职业技能大赛的比赛机制设置能够真实地考验出参赛队伍的职业技能水平，所以对高校培养比赛队员提出了很高的要求，本文将结合实际的带队经验讲述物联网应用技术技能大赛对物联网应用技术专业教学改革产生的重大和深远的影响。

1 物联网应用技术技能大赛的基本状况

从2012年教育部正式将物联网应用技术项目列入全国职业院校技能大赛的比赛内容，到现在物联网应用技术大赛已经经历六届，大赛的竞赛内容紧紧围绕物联网行业先进的技术，对高校物联网应用技术专业的方向建设提供了很好的参考途径，为物联网应用技术专业指明了可持续性发展的方向。全国职业院校技能大赛物联网应用技术项目是在天津主赛区举办的，参赛队伍是各个省选拔出的前三名的参赛团队。所以在每年的全国大赛举办之前，首先会在各个省区开展各省的职业院校技能大赛遴选大赛，选出前三名参赛队伍参加全国大赛。各个省份开展的职业院校技能大赛，都是以全国职业院校技能大赛的竞赛内容为指挥棒，设计本省的竞赛内容，以遴选出最优秀的参赛队伍代表本省参赛。江苏省高等职业院校技能大赛物联网应用技术赛项于每年4月份左右在无锡职业技术学院举行，江苏省各大职业院校越来越重视此次大赛，参赛队伍数逐年增加，竞争越来越激烈。

2 物联网应用技术技能大赛的特点

物联网应用技术专业本身就是一门综合性很强的学科，直接导致物联网应用技术技能大赛竞赛内容涵盖面也非常宽泛，包含感知层、传输层、应用层三大方面内容。在物联网应用技术专业出现之前，这三大方面分别属于不同的学科，感知层属于电子信息专业的研究范畴，传输层属于计算机网络专业的研究范畴，应用层属于计算机软件专业的研究范畴，而物联应用技术专业将多门学科的内容综合，形成一个综合性的网络。竞赛的内容涵盖如此之广，对指导老师和学生的专业水平是一个严峻的考验。下面针对竞赛内容的三大内容进行详细的分析。

感知层考查选手对物联网应用系统的常规硬件设备（感知层设备、网络层设备）掌握的基本知识，考查选手对常规硬件设备的组装调试等方面的操作技能，考查选手使用物联网常规硬件设备技能。要求学生能根据综合布线的知识，结合现场应用场景，搭建物联网络的硬件环境，需要掌握电路图设计、系统网络拓扑图、各硬件设备的技术文档资料，利用竞赛所提供的工具进行安装与调试。

感知层在多种应用环节都有考核要求：①感知层在传感区集成工业用传感器，包含：温度传感器、光照度传感器、霍尔传感器、接近式传感器、光电传感器等，需要掌握常用传感器的原理和使用方法。②感知层的识别区集成超高频 RFID（933MHz）、高频 RFID（13.56MHz）、低频 RIFD（125KHz）。满足 ISO14443、ISO15693及ISO18000标准及国内CCC标准。识别区集成具有自主知识产权的1D/2D码识读设备、IC卡识读设备、磁条卡识别设备CMOS摄像头识别设备等。③感知层的终端节点一般会配置多于10组外接扩展接口：分别为数字量输入接口、模拟量输入接口及控制接口，要求学生能根据场景类开发要求无缝地接入外接传感器及外控设备。④感知层的无线传感区（WSN）一般采用ZigBee协议，ZigBee节点因其低功耗、自主组网功能和适用于物联网的相对较远的传输距离，目前被定为物联网接入终端的网络协议的首选。要求学生能够掌握ZigBee协议的组网类型和方法，能够根据不用的应用场景选配ZigBee的网络类型，配置网络号和节点号。

传输层要求参赛选手了解物联网嵌入式的基本架构和基本原理，能根据要求对嵌入式设备进行调试并提交调试结果。参赛选手可以基于嵌入式硬件平台、WSN节点、RFID射频、传感器等电子设备，使用提供的仪器设备，实现各种电子信号（如通讯传输、无线电载波、驱动总线等）的采集、数据分析、调试及故障排除等。

传输层的作用首先是起到上传下达的作用，能够将底层ZigBee主节点传输过来的信息采集上来，并通过传输层的嵌入式设备的网络接口发送给应用层，同时能够从网络接口接收上层应用下达的命令并转发给ZigBee主节点，再根据WSN的协议转发给ZigBee网络的不同节点。传输层的硬件环境一般是基于能够安装Linux操作系统的较高性能的嵌入式平台，典型的有以ARM9为核心的S3C2440平台，这要求竞赛选手能掌握基于Linux的嵌入式平台的开发方法：交叉编译环境的搭建，U-Boot、Linux、文件系统、Qt4 应用程序的开发编译和下载方法，在嵌入式平台上设计基于Qt4环境的应用程序，掌握基于Qt4环境下的界面设计和网络设计等方面的技巧。

随着计算机和智能终端设备的发展，应用层的新技术层出不穷，目前占主流的是以Windows为主要开发平台的C#、.NET开发技术和以Android为主要开发平台的Java开发技术。基于这两种开发技术，要求学生能够从网络接口接收传输层传送过来的信息，并且在应用层能够存储和统计分析，并设计出合理的操作界面，方便用户查看，同时设计界面能够接收用户在界面上输入的控制命令，并通过网络接口传送给传输层的嵌入式设备，再一层传送给ZigBee的终端节点。

基于Android系统的应用程序开发，要求学生熟悉基于Android系统的应用程序开发基本知识，能根据竞赛要求，编程实现对环境参数读取、RFID标签读写、二维码生成打印、磁条卡刷卡、基于各种协议的数据采集等物联网技术；能根据通信协议，编写Android系统与PC系统之间的通讯程序，以实现数据共享。基于.NET平台的应用程序开发，要求学生熟悉基于.NET平台的应用程序开发基本知识，能根据竞赛要求，编程实现对RFID标签读写、远程数据读取、执行端的智能控制、视频信息的捕捉等物联网终端设备的常用功能。能编写Web Service，实现PC客户端或Android终端的调用。

以上三大方面的分析，明确地指出了以后物联网应用技术高职专业的教学方向，为高职培养实践动手能力强的学生提出了具体的改革目标。

3 大赛导向

大赛的主旨是强调理论实践并重的教学思路。物联网应用技术技能大赛明确地指出了物联网专业人才培养的方向，不再是只注重理论的传统高校教育方法或者只注重实践的技工培训方法，而是要培养出理论与实践并重的高技能人才，高职院校的学生在校三年，应该在掌握实践操作的同时，也要加强理论基础的沉淀，在掌握实践操作的基础上，应该再深入系统的学习理论知识，将两者联合起来看，让学生在学习过程中知其然也知其所以然，通过实践的操作，从形象的角度加强对理论知识的理解的指导，将书本上的理论知识真正内化为学生脑海里能够理解和掌握的东西，在以后走上工作岗位才能够融会贯通，解决现实的问题。

大赛引导专业改革的方法是规范课程考核标准。课程考核标准作为衡量学生学习程度的标尺，应该更切实际，不能太简单，让学生失去努力学习的动力，也不能太难，让学生失去努力学习的热情，应该根据学生的实践操作的效果，制定出难易适中，可操作性强，在学生认真学习本专业的知识之后能够解答的考核要求。大赛的长期备赛过程，是对学生实力的评估过程，也是对专业内容的一个深入学习的过程，整个准备过程为课程考核标准的制定提供了实践指导基础。以大赛为导向，对课程的考核标准提出如下改革方法：课程考核标准既要规范对期末考核的要求，同时还要加强课堂上对学生学习态度和效果的考核，通过平时课堂的考核激励督促和提供学生学习的积极性，从而全面提升教学质量。

4 结语

全国职业院校技能大赛物联网应用技术赛项以其紧贴产业实际、广泛的参与度、组织的开放性和管理的规范性，赢得了全国各大高职院校越来越广泛的关注，在高职院校的专业建设中起到了很好的方向性指导作用和督促作用，提高了高职院校学生的层次和也对高职院校的教师专业技能提出了更高的要求。我们应汲取技能大赛科学的内容，专业的经验，切实运用到专业课程的教学和建设中，将职业技能竞赛的精神在日常教学和实践活动中能够贯彻和铺展开来，真正发挥全国职业院校技能大赛的指引作用。