基于岗位核心能力培养的物联网专业课程体系构建

江 帆

（江苏联合职业技术学院 苏州工业园区分院，江苏 苏州 215123）

0 引言

物联网技术是互联网技术与信息技术发展到一定阶段的产物，是我国“十二五”与“十三五”期间重点发展的战略性新兴产业，随之而来的是企业、社会对物联网专业人才需求的重大变化。在此背景下，大多数职业学校开始调整物联网专业设置和课程建设。文献[1—3]针对当前物联网应用技术专业项目化课程体系存在的问题，从课程体系重构、课程内容重组、基于校企合作设计课程项目3 个方面建立项目化课程体系；文献[4—5]基于CDIO 工程教育理念建立物联网专业课程体系；文献[6]基于物联网整体技术框架，提出了基于物联网三层体系架构的课程体系；文献[7]通过“改、引、增”的方式建立物联网工程专业课程体系；文献[8]从硬件平台建设、教学改革、师资队伍、校企合作4 个方面提出物联网课程体系实施方案。

1 物联网应用技术专业课程体系存在的问题

物联网是计算机技术、网络技术与电子信息技术相融合的产物，具有较强的综合性。现有的职业学校物联网应用技术专业大部分是在电子类信息专业或计算机专业的基础上逐步发展起来的，虽然开设了相关专业课程，但是仍然存在以下问题。

（1）课程设置系统性不强。目前，物联网应用技术专业的课程设置未基于统一的物联网技术框架，而仍然是以原有计算机专业、电子专业或通信专业的课程为主体，这样的课程设置使得课程体系缺乏系统性，无法体现物联网的综合性特点。

（2）课程与行业应用的关联性较低。物联网技术已广泛应用于各行业，课程体系应与行业应用紧密关联。目前，物联网课程体系具体实施时，仍然以传授理论知识为主，缺乏结合具体行业应用的相关案例，使得学生较少有项目实践的机会，实践能力无法得到有效提升。

（3）实践类课程效果不明显。目前，大多数职业学校的物联网应用技术专业开设了计算机技术、电子技术、传感器网络等实践课程，但这些课程大多是基于物联网专业形成前的计算机实验课程、网络实验课程、单片机实验课程，或是其简单组合所形成的课程，将物联网核心技术未有效融合到课程中，使得实践课程效果不明显。

2 岗位核心能力导向的课程体系构建策略

2.1 划分专业方向，明确岗位职责

良好的课程体系是能够让学生全面了解职业岗位所需的专业知识与技能，同时，能够让学生精选一个专业方向来开展学习与实践，因此，根据物联网三层体系架构，将物联网应用技术专业分为感知与控制、网络与传输、软件与服务3 个专业方向。

（1）感知与控制方向。该方向对应物联网体系架构中的感知层，主要培养嵌入式系统工程师，其岗位职责是物联网感知层设备的选配、布局、安装与调试，如压力传感器、温湿度传感器、红外传感器、光照度传感器、射频标签，以及芯片之间的通信协议等，如CAN 总线、IIS 总线等。

（2）网络与传输方向。该方向对应物联网体系架构中的网络层（传输层），主要培养系统管理与维护工程师，其岗位职责是系统集成以及网络规划、组建与管理，如无线传感器网络通信、ZigBee 通信协议、传感器节点布控、动态组网、MAC 信息访问机等。

（3）软件与服务方向。该方向对应物联网体系架构中的应用层，主要培养物联网软件工程师，其岗位职责是物联网应用软件设计、实施与运维，如物联网应用软件开发、在线维护、远程控制、远程升级、安全预警等。

2.2 基于岗位群形成物联网专业能力体系

物联网应用技术专业以提升学生的创新能力、实践能力与团队协作能力为培养目标，其课程体系要求具有很强的实践性，因此，必须针对岗位职责，厘清各岗位所需的能力要求，形成包含专业知识能力、技术能力、工程实践能力、综合能力的能力体系，为构建课程体系奠定基础（见表1）。

表1 物联网应用技术专业岗位能力分解

2.3 构建基于职业岗位能力的课程体系

以嵌入式系统工程师、系统管理与维护工程师、物联网软件工程师3 类岗位群的职业能力要求为导向，总结出专业知识能力、技术能力、工程实践能力、综合能力4 个方面的能力需求，以此为基础形成包含知识类课程、技能类课程、实践类课程、综合类课程的课程体系，如图1 所示。其中，知识类课程依据专业知识能力要求而设置，主要培养学生具有扎实的物联网基础知识；技能类课程依据技术能力要求而设置，主要培养学生的物联网技术与技能；实践类课程依据实践能力要求而设置，主要培养学生的工程实践能力；综合类课程依据综合能力要求而设置，主要培养学生的课程综合设计能力与完成实际项目的能力。

3 基于岗位核心能力的课程体系实施方案

3.1 基于岗位核心能力设计项目化课程

图1 物联网应用技术专业课程体系

物联网3 类职业岗位的共性较小，其岗位能力要求各不相同，在课程设计前，通过调研各类岗位的从业人员，包括嵌入式程序设计人员、嵌入式硬件开发人员、嵌入式系统管理员、物联网系统集成工程师、物联网软件开发工程师、物联网产品营销人员等，归纳总结出岗位核心能力，根据物联网应用技术专业人才培养方案，将岗位核心能力对应至物联网感知层、网络层和应用层所需的专业能力。物联网岗位核心能力通过典型项目实践来培养，课程体系中应设计符合企业真实项目需求的、职业化的项目，以提升学生的实践能力。物联网项目涉及岗位较多，能力需求各不相同，其典型工作任务设计差异较大，因此，选择能够涵盖物联网应用技术专业所对应的岗位核心能力要求的“智慧城市”作为典型项目，逐层精解、细化、拆分项目，归纳提炼知识点与技能点，转化为教学项目[9]，如图2 所示。

项目教学内容依据物联网三大岗位的职业活动而设计，基于物联网的感知层、网络层、应用层，将智慧城市总项目划分为无线传感网、嵌入式网关、网络通信、PC 端应用、移动端应用5 个模块，每个模块分为3～5 个教学任务，各子任务均是按照“任务描述→任务目标→知识准备→任务实施→任务评价→任务小结”多个要素构成的有机体，以此逐一训练学生的技能点。

3.2 基于物联网教学平台设计课程资源

图2 智慧城市典型项目

构建基于岗位能力的课程体系，必须以工作过程为导向，基于典型项目，体现职业活动，因此，开发项目化的学习资源包对于课程设计尤为重要。考虑到物联网教学平台能够模拟3 类职业岗位，并且具有课件制作、二次开发等功能，可以尝试开发包含实践类资源和测试类资源两部分的学习资源包（见表2）。其中，实践类资源包括硬件资源、软件资源、参考资源和工程文档，主要用于物联网项目实践；测试类资源包括阶段性测试和综合性测试，主要用于考核学生的学习效果。

表2 学习资源包

3.3 建立完善的物联网实训平台

良好的物联网实训平台是课程体系顺利实施的前提条件和有力保障。依据物联网3 类职业岗位能力需求，实训内容分为感知层数据获取、网络层数据传输、应用层数据应用三大类。

3.3.1 感知层数据获取实训

感知层数据获取实训主要培养学生熟练应用感知设备采集数据的能力。按感知层数据获取方式，将实训分为两种：一种是通过传感器方式获取数据，另一种是通过射频识别方式获取数据。通过传感器获取数据的方式可分为3 类：检测类方式，主要获取声音、酒精含量、光照度等数据；感知类方式，主要获取有害气体含量、甲醛浓度、超声波等数据；控制类方式，主要获取对继电器、LED 灯等控制的数据。通过射频识别获取数据的方式有射频系统编码、射频信号整形放大、射频载波产生、射频防冲撞、射频信号测试、射频标签读写、射频信令等。

3.3.2 网络层数据传输实训

网络层数据传输实训主要培养学生组建通信网络的能力。按照网络层中数据的不同传输方式，将实训分为传感器网络数据传输实训和RFID 网络数据传输实训两类。传感器网络数据传输实训可分为ZigBee 数据传输实训、Wi-Fi数据传输实训、蓝牙网络数据传输实训和IPv6数据传输实训4 类。其中，基于ZigBee 数据传输实训是重点，其又可以细分为ZigBee 组网实训、Z-Tools 应用实训、LED 灯控制实训、家居自动控制实训、感知图形显示实训、无线传感网实训。通过RFID 组网传输数据的实训包括低频125KHz ID 卡读取实训、高频13.56MHz ISO15693 模块实训、高频13.56MHz ISO14443模块实训、超高频900MHz ISO1800-6 模块实训、2.4GHz RFID 模块配置实训[10]。

3.3.3 应用层数据应用实训

应用层数据应用实训主要培养学生将采集的数据应用到具体行业领域的能力，主要包括嵌入式系统实训和Android 系统实训。嵌入式系统实训具体包括嵌入式WebServer 移植、Qt/Embedded 环境搭建、Qt 图形化软件设计、Linux文件系统、Linux 底层驱动、按键中断及控制等。Android 系统实训具体包括Ubuntu 开发环境建立、Android 开发环境搭建、Android 系统架构分析、Android 内核移植与编译、Android SDK 开发、Android UART 串口实训、Android Wi-Fi 网络编程实训、Android 电子钱包。

3.4 采用以形成性考核为主的考核方式

实现一个完整的物联网项目须经历多个项目阶段，执行较多的操作步骤，每个阶段所需的知识点和技能点覆盖面较广，且差异性较大，要求学生具备在不同的项目阶段应用相关知识与技能解决实际问题的能力，因此传统教学中的总结性考核方式不能全面地反映学生的能力与知识掌握程度。形成性考核是一种对学习过程进行全面评价的考核方式，能够全面反映学生的知识与技能掌握情况。在物联网课程体系中应用形成性考核方式，可以体现项目实施过程中各具体环节的客观评价，全面体现学生的知识、能力与职业素养。

形成性考核标准包括基本素养、自主学习情况、项目方案制订、项目操作技能和项目实践总结5 个方面。考核评价等级分为A 等、B 等、C等、D 等4 个档次，其中，A 等为优秀，权重为0.90～1.00；B 等为良好，权重为0.80～0.89；C 等为合格，权重为0.60～0.79；D 等为不合格，权重为0～0.59。通过实施形成性考核，重点培养学生的综合实践能力。

4 结语

物联网应用技术专业是典型的多学科交叉融合型专业，涉及较广泛的职业岗位能力。本文以职业学校物联网应用技术专业核心能力培养为目标，构建了基于岗位核心能力的课程体系，并给出了有效的实施方案。经该课程体系2016—2018 年的实施，学生的实践能力显著提升。根据近3 年反馈的1 213 份“江苏联合职业技术学院物联网应用技术专业毕业生就业情况问卷”的统计数据，无需进行岗位培训即可胜任岗位工作的毕业生占77.3%，月薪8 000 元以上的占62.3%，企业满意率为94.7%。毕业生就业情况调查表明，毕业生的岗位适应能力、薪酬待遇、企业满意度等指标明显提升，有力地证明了该课程体系的可行性与效果。