物联网技术在中职创新教育中的应用研究

沈建林 项建峰

【摘 要】随着物联网技术的高速发展，其应用已渗透到了教育领域，实现了智慧化的校园管理。将物联网技术与中职创新教育紧密结合起来，解决中职创新教育难以开展的问题也成为了可能。本文主要以中职电气专业为例，分析教育对象，营造创新氛围，以校企合作、产教融合为平台，运用物联网技术，结合CDIO工程理念，开展创新教育，促进学生创新思维和创新能力的培养。

【关键词】物联网技术;中职;创新教育;CDIO

【中图分类号】G712 【文献标识码】A

【论文编号】1671-7384（2020）012-087-04

在职业教育事业不断发展的今天，中职学校如何培养具有一定创新意识的技术技能型人才，需要中职教育工作者不断地在技术革新的道路上进行探索。不同教育阶段的学生有着不同的创新培养要求，但在创新意识、创新能力的培养上目标是一致的。中职学生知识基础较薄弱、学习习惯和学习持久力不足以及管理模式传统等问题给开展中职创新教育带来了一定的困难。近年来，我国物联网技术迅猛发展，各领域都进行了深入的研究和广泛应用，同時也渗透到了职业教育领域，为中职创新教育教学模式和方法提出了更新的研究思路。

物联网技术优化创新环境，实现智慧管理

物联网技术是一种通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，将任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、追踪、监控和管理的网络技术。物联网技术具有三个特点，即全面感知、可靠传递和智能处理，可以应用于智能家居、智能仓储和智慧校园等领域。将物联网技术运用到中职学校的创新教育过程中，也必将带来教育的新变革。

1.创新实验室的环境设置

创新教育的目标是为了培养具有创新精神、创新能力和创新人格的可持续发展的人，使学生具有一定的基本技能技术水平，并擅于运用所学的知识在学习生活中重构、发现和认知新知识、新方法和新思维。因此可以在中职学校创新教育中结合学生的专业特征，运用物联网技术创建创新教育教学环境。

以我校电气专业为例，为了让学生充分参与到创新学习过程中，按照“实践→认识→再实践”的认知规律，将创新教育实验室空间设置为110平方米，共划分为讨论实训区、报告区、3D打印区、激光切割区、智能家居体验区、电路板制板区和实训耗材区等七个区域。通过体验、感知、实践等方式激起学生学习的兴趣，焕发其创新实践的热情。

2.创新实验室的智能系统

创新是一项慢活、细活，是一个花大量时间潜心研究的过程，更需要学生具有刻苦钻研、永不放弃的精神，教师在引领学生研究的同时，更需要给学生时间和空间。根据近几年来的创新教育实践发现，在开展过程中出现了一些管理上的问题。因此，学校运用物联网技术将原有的创新实训室改造成“智能型实验室”，专门用于创新教育的开展，为学生提供一个良好的创新环境，开发出有实际用途的产品，如图1所示。

该智能系统在师生共同努力下设计并开发完成，其内容主要包括智能门禁系统、远程线上指导系统、智能仓储系统和远程监控系统。

（1）设计智能门禁系统，安全管理实验室。通过智能门禁系统应用无源RFID技术实现机器对人的唯一识别并完成相应的考勤记录，实现对学生进出考勤，做到学生的安全管理，也避免其他人员非法进入造成影响[1]。根据实际情况，创新实验室安装了智能门禁系统，该门禁系统包括指纹门禁、电磁锁、出门按钮、电源控制器以及上位机管理软件。对参与创新实践教育的相关师生进行授权，采用指纹识别的方式，只有授权人员才能进入实验室开展实践活动，并对相关人员的进入和离开时间进行记录，方便教师通过软件进行查询，规范管理，提升实验室的安全性，最大限度发挥实验室的功能，该系统的组成框图如图2所示。

（2）设计线上指导管理系统，突破时空管理限制。通过线上指导管理系统可以有效地突破时间和空间的限制，学生可以随时随地发起线上提问，教师随时解答，实现线上线下混合教育，避免了教师不在学校不能解答的难题出现。该线上指导系统主要包括多路高清摄像头、多路录像机、路由器（连通互联网）、电脑显示终端和手机移动终端，如图3所示。在创新实验室中安装桌式和挂式球形高清摄像头，与互联网进行连接，当学生遇到问题时，通过物联网技术，实现“现场直播”，将视频信息、音频信息显示在指导教师的手机和电脑终端上，进行“现场”指导，及时解决出现的问题。

（3）设计智能仓储系统，规范管理实训耗材。智能仓储系统能有效管理耗材，提高耗材管理的科学性，通过大数据可以精准判断学生开展学习的情况。该系统主要实现耗材入库、出库管理，通过查询，实时了解库存情况，可防止在实践过程中出现缺货现象，影响创新实践活动的进程，系统还能给出每位学生耗材使用情况。该系统包括12个仓储柜，仓储柜内用于存放不同种类的元器件，每个柜门通过电子锁自动打开，为了便于管理，设置了人机界面，包括液晶显示器和4X4矩阵按键，通过这些按键进行系统的设置、耗材的入库管理和耗材的出库管理。

（4）设计远程监控系统，规范学生操作行为。通过远程监控系统在开放性创新实验室中观察学生在无人值守状态下的学习情况，保证实验室安全可靠地运行。在实验室中安装了音视频监控系统，实时监视、记录实验室中的动态，可通过远程电脑终端、手机终端进行查看。当学生出现违规操作时及时进行提醒，也可通过回放观察学生参与创新实践的过程，保证整个创新实践活动有序地开展。

通过以上组合系统，较好地解决了中职学生原有学习习惯问题，较好地规避了作为开放性实验室所带来的一些问题，也较好地提升了学生积极主动参与创新学习的热情。

引入物联网真实项目实施CDIO课程

为了培养学生的创新热情，更好地实现环境资源的高效利用，我校通过引入真实物联网项目，开展创新实践教育。例如，在电气专业中设置了智能窗帘的设计与制作、智能机器人的设计与制作、智能保险箱的设计与制作、智能浇灌机器人的设计与制作等十多个项目用于培养学生的知识与技能水平，启发学生的创新意识，对原有产品进行技术革新。在教学过程中采用CDIO工程模式实施教学。CDIO即构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），它以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程[2]。

如在“智能浇灌机器人的设计与制作”项目中，按照CDIO等四个环节进行教学，如表1所示。

物联网技术在中职创新教育中的运行成效

在物联网技术的支持下，创新教育得到了有效的发展。近几年，越来越多的学生参与到创新教育中，并积极参加各种创新类比赛及专利申请，学生的技能水平和创新思维等方面都有了很大的提升。我们通过此模式真正地服务于中职教育，培养高技能型人才。

1.提升了学生专业技能水平

专业知识的学习，很大程度上由学生的学习积极性所决定。通过创新实验室及创新项目的开设让学生主动参与到实践中，探究认识每个知识点、技能点，真正实现理论与实际相结合，学生的专业水平也就得到有效的提升。如表2所示为电气专业参与创新实践教育前后专业技能水平的对比。

2.提高了创新实验室利用率

通过实验室智能管理系统的建设和实施，实现智能化、科学化的管理，使实验室及其耗材的使用率得到有效提高，图4为近4年的耗材人均使用数和实验室利用率统计。

3.树立了学生的自信心

在创新教育中运用物联网技术将一些抽象概念具体化，如智能浇灌系统中所测得土壤湿度数字化，学生可直观观察，并设计系统根据湿度情况定量实施精准浇灌，通过测试运行体验成功的快乐。我校近几年积极鼓励学生参与创新比赛及专利申请，获奖成果丰厚，其中获国际级一等奖1个、二等奖1个、省一等奖2个、二等奖2个、三等奖3个，申请实用新型专利12个。这些成绩的取得极大鼓舞了学生参与创新教育的积极性，也树立了中职学生自信心。

对于创新，不同的人有不同的理解。创新就是把一些创意转变为实物并与他人一起探讨分享过程中快乐的事。而创新教育就是让学生能从教育过程中体验成功与快乐的一种教育方式。在中职学校运用物联网技术能较好地解决中职学校较难开展创新教育的问题。

参考文献

傅骞.从优化管理到促进创新——物联网教育应用目标发展概述[J].中国电化教育，2014（11）：69-73.

孙长远，庞学光.CDIO工程教学模式对我国职业教育改革的启示[J].职教论坛，2014（24）：64-68.