高职物联网专业建设与物联网技术发展趋势研究

王胜利

兰州资源环境职业技术大学信息工程学院，甘肃 兰州 730021

自2010年以来，国家层面提出了通过物联网技术推动经济发展方式转变的发展战略。全国各大科学技术公司也纷纷响应政府号召，积极推进物联网产业发展，推动我国物联网发展进入高速发展期［1］，物联网技术在农业、制造业和现代服务业领域遍地开花。与此同时，随着人工智能技术、新一代通信技术、虚拟现实技术以及大数据技术等新兴技术的产生与应用，给物联网技术发展注入了新的活力［2］。

本文通过分析当下高职物联网专业建设现状和物联网新技术发展趋势，总结物联网专业建设中的课程建设、师资队伍和校企合作存在的问题，分析物联网行业近年来使用的新技术，以此探讨物联网新技术在物联网专业建设中的作用，以期为物联网专业建设提供参考和借鉴。

一、高职物联网专业建设的现状和问题

（一）课程建设

课程建设在专业建设中占有重要地位，目前高职物联网应用技术专业课程建设整体发展良好，但是仍然存在课程体系设置不合理，专业课程涉及面不够广，专业课程教材选择少，实训条件无法满足实训课程开展，实训课程开设质量不高等问题。物联网技术结构主要包括感知层、网络层和应用层，从目前高职物联网应用技术专业课程设置来看，针对感知层的课程主要是传感器技术、RFID技术，单片机技术等课程；针对网络层的课程有无线传感网技术、计算机网络技术等课程；针对应用层的课程有Java程序开发、嵌入式开发等课程。

对比当下的行业发展动态以及企业人才需求，这些课程已很难满足当下企业对人才技能的要求。与此同时，高职物联网应用技术专业在实训课程的开设上也存在很多不足。要想开设好实训课程必须要有配套的实训环境，但从目前的高职物联网实训室建设来看，真正具备参与物联网实训项目建设能力的企业少之又少，这在一定程度上制约着物联网应用技术专业实训室的发展。另一方面，高职物联网实训课程偏重于物联网硬件设备的安装与调试，对于物联网系统开发实训涉及较少，没有将硬件调试和软件开发协同推进，这就导致学生的技能水平只能停留在硬件层面，而无法全面掌握物联网相关技术，这对高职物联网应用技术专业的长期发展起到了阻碍作用。

（二）师资队伍

目前，高职物联网应用技术专业师资队伍建设相对薄弱。存在人才引进困难，缺少学科带头人，重教学、轻培养，教学团队专业能力建设力度不够等问题。物联网应用技术专业要求教师不仅要具备扎实的电子技术知识，更要求教师要有良好的计算机程序开发能力。高职物联网应用技术专业师资队伍建设目前突出的问题就是教师专业技能不均衡，一部分教师偏于硬件，一部分教师重于软件。造成这些问题的主要原因，一方面是教师专业背景的限制；另一方面是教师队伍建设缺乏健全的专业培训机制、科学的人才引进机制和激励机制。在这种背景下，教师自主性和创造性受到制约，教师团队能力无法提升，缺少双师型教师。一系列问题直接导致师资队伍无法满足物联网应用技术人才培养的需求［3］。

（三）校企合作

在高职物联网应用技术专业建设中校企合作发挥着举足轻重的作用。多年来，校企合作一定程度上给专业建设提供了很大的助力。主要体现在现代学徒制建设、优秀企业进校园、校企联合制定人才培养方案、双师建设、教师下企业实践锻炼等方面。这些方面反映了校企合作取得的成绩，但在实际发展中仍然存在很多不足。例如，很多企业对产教融合的热情依然不高，专业建设缺乏相关科技型企业支持，尤其缺乏物联网领域先进企业参与校企合作。虽然人工智能、云计算、大数据、5G等技术的发展日新月异，但是先进科技型企业的缺席导致这些新技术无法及时进入学校促进物联网应用技术专业发展。

二、物联网发展历史

物联网的发展自20世纪90年代至今，基本可以归纳为三个阶段。第一阶段：1995—1999年，这一阶段是“物联网”概念的诞生阶段。1995年，比尔· 盖茨的《未来之路》一书出版，在这本书中最早提出了“物联网”概念，并且描绘了一个物与物相连的世界。1999年，MIT的Auto-ID中心首次提出“Internet of things”概念，并定义为：依托于RFID技术的物流技术。可以看见，这一阶段物联网技术形态主要是RFID相关技术，主要是解决物流行业发展问题。第二阶段：2005—2010年，这一阶段是物联网概念的成熟阶段，也是物联网突破物流领域，面向各行各业发展的开端。2005年，国际电信联盟召开会议，预言无所不在的物联网通信时代即将到来。在这次会议上正式定义了物联网的概念，使物联网的定义有了重大变化，覆盖范围也有了极大拓展。2009年1月，时任美国总统的奥巴马为提振美国低迷的经济状态，将发展物联网产业作为振兴经济的重点之一。2009年，时任国务院总理的温家宝提出“感知中国”战略构想，使得物联网概念被社会广泛接受，全国上下掀起物联网应用与研究的一波热潮。从这一时期的发展来看，物联网技术不再局限于RFID技术，像ZigBee技术，蓝牙技术、WiFi技术和NFC技术等已经开始广泛使用，物联网相关产业开始蓬勃发展。第三阶段：2016年至今，这一阶段是物联网技术升级更新阶段。2016年，我国提出物联网应用发展目标，即着力于对物联网行业协议、技术标准的研究，促进物联网在不同领域协同发展。同年，物联网通信技术——NB-IoT（窄带物联网）技术定型，NB-IoT技术实现行业应用。2017年，工业和信息化部提出以物联网先导性应用为引领，开展创新应用示范，推进网络强国和制造强国建设。从这一时期来看，物联网技术最突出特点是开始以LPWA（低功耗广域物联网技术）技术为代表。

三、物联网技术发展趋势

（一）低功耗广域网通信技术（LPWA）将成为物联网主流通信技术

物联网技术最终要实现的是物物相连，而在物物相连的背后，其实质是物与物之间的相互识别、信息的传递和交流，其中信息的传递尤为关键。信息的传递取决于通信技术，从表1物联网通信技术的发展情况来看，低功耗广域网通信技术（LPWA）近年来已经开始应用，其中NB-IoT和LoRa两大技术在智慧农业、智能家居、智能工厂等物联网系统当中扮演着重要角色。NB-IoT在耗时费力且难于管理的领域表现抢眼，如在物联网共享单车、智能水表、智慧物流等场合；而LoRa在集中管理需求强烈的区域应用广泛，如在智能工厂、智慧物业、智慧园区等领域。总之，借助低功耗广域网通信技术（LPWA），物联网将对农业、工业和服务业发展起到巨大推动作用。

表1 物联网通信技术

（二）物联网云平台技术将广泛应用

目前，国内外多家公司已经开始布局物联网云平台，像华为云平台、阿里云平台、中国移动的OneNET、谷歌云平台等。从这些公司的布局来看，物联网云平台将成为当下和将来物联网开发设计的主要技术手段。在原来的物联网系统设计开发中，主要从硬件和软件两个方面来开展，先是在硬件上进行编码，然后是在软件端进行同规则的编码，最后进行联调得到想要的设计结果，这种方式，从整体上看就是下位机和上位机开发，最终数据都在上位机中存储并处理。但随着物联网系统越来越庞大，对信息实时性、安全性以及共享性要求不断提高，原来的开发技术很难达到预期效果，而云平台的产生和普及能够很好地解决上述问题，物联网云端开发模式将成为主流技术手段。

（三）物联网操作系统将逐渐普及

目前在物联网行业中，主要使用的典型物联网操作系统有：Huawei LiteOS，FreeRTOS，Ubuntu Core，Andorid Things等，这些物联网操作系统极大地提高了物联网系统的开发效率，同时给人们生活带来了全新的体验。

物联网应用开发中面临的问题主要是终端设备数量极为庞大、种类繁多且标准各异，呈现出碎片化特征，难以实现系统集成开发和管理。面对这些问题，物联网操作系统表现出诸多优势：首先，物联网操作系统能够通过设备认证处理以及安全加密算法为各类终端设备带来安全保证；其次，物联网操作系统能够支持多种通信协议接口，为设备的统一管理提供技术支持；最后，依靠物联网操作系统能够降低开发时间和成本，有助于建立良好的物联网产业生态。从这些方面来看，物联网操作系统将逐渐在物联网应用开发中得到普及。

四、物联网新技术对物联网专业建设的作用

（一）引入新技术案例，促进课程体系建设更加完善

低功耗广域网通信技术、物联网云平台技术、物联网操作系统等已经在物联网行业取得了广泛的应用，在物联网应用技术专业建设中，应该积极引入这些新技术案例。在课程开设方面，可以重点论证开设低功耗广域网通信技术、物联网操作系统、云计算等相关技术的专业课程，优化课程设置，完善课程体系。

在教学改革中引入新技术案例，首先要求教师更新自身知识体系，对教师专业技能提出了更高的要求，有助于教师专业技能的提升。其次，新技术案例的引入可以更新教学内容。学校教学中存在的一个缺点就是教学内容更新较慢，很多技术在行业应用中已非常普遍，但是在学校教学中却迟迟未能引入，造成人才培养和社会需求脱节。因此在物联网专业教学中要不断引入新技术案例，更新教学内容，让学生在学校就能接触到前沿技术，拓宽学生的知识面，提升学生专业技能，提高学生的就业竞争力。

在教材建设方面，要以物联网新技术为导向，不断优化教材建设体系。教材作为课程标准的代言人，在课程建设中有着重要的位置。当下高职物联网应用技术专业面临着缺乏专业教材，尤其缺乏优秀的介绍新技术的教材。像目前使用的RFID技术、无线传感网技术等专业课教材，已经不能满足行业发展的需要。急需5G通信技术、NB-IoT、LoRa技术、物联网操作系统、云平台技术等方面的专业教材。因此在教材建设方面，高职物联网应用技术专业要注重研究新技术的引入，积极跟进新技术的发展，拓宽教材选择面。有条件的学校可以根据自身物联网应用技术专业建设的特点，编写新技术专业教材，丰富物联网技术专业教材库。

（二）加强新技术培训，提升师资队伍专业技能

物联网专业建设的核心在于建设一支专业技能高超的师资队伍。正如前文提到的，物联网应用技术专业中目前面临着教师专业技能不均衡的问题，物联网应用技术专业要求教师不仅要具备扎实的电子技术知识，更要求教师要有良好的计算机程序开发能力。因此，在教师技能提升方面要注重均衡发展，不仅要注重硬件开发技能培养，同时也要兼顾软件开发能力的提升。与此同时，在物联网应用技术专业建设中要加大对教师新技术的培训力度。例如，让教师通过下企业实践锻炼的形式接触新技术，提高教师专业技能；聘请先进物联网企业技术人员来学校开展讲座；定期组织教研室活动，专门研讨物联网新技术案例，鼓励教师积极接触前沿技术，将新技术引入课程教学，更新教学内容。另一方面可以从制度建设角度出发，在新技术的引领下，完善专业培训体系、人才引进机制、激励机制以及培训制度等机制，为建设一支结构科学合理的物联网专业师资队伍形成制度保障。

（三）追踪新技术动态，推动校企合作高质量发展

近年来物联网行业快速发展，物联网技术在智慧城市建设、智能工厂建设、智慧农业建设、智慧物流建设等方面表现突出，充分展示了物联网新技术促进行业新业态形成，提升人们生活体验感的无限潜力。

在高职物联网专业建设中，要积极追踪物联网新技术在各个行业中的应用。学校应主动挖掘有实力的企业参与到校企合作中来，通过与优秀的物联网技术企业合作，共同推进高职院校物联网专业人才培养方案的制定，让人才培养方案更加贴近实际发展需求，提升学生就业竞争力。此外，可以依托企业新技术促进校内实训基地建设，丰富实训课程，更新实训设备，为实训教学创造良好的条件；依托企业开展教师下企业实践锻炼和学生顶岗实习，让教师和学生有机会接触新技术，更新教师知识体系，提高学生的技能水平。

五、结束语

本文总结分析了当下高职物联网专业建设现状和物联网新技术发展趋势，并重点探讨了物联网新技术在物联网专业建设中的作用。随着物联网新技术的不断发展，虽然物联网专业建设目前存在诸多问题，但是在新技术、新理念的驱动下，只要高职院校物联网专业建设紧跟时代潮流，积极对接行业需求，在专业建设实践中引入物联网新技术案例，完善物联网专业建设体系，在发展中不断改进和完善。相信在国家战略的引导下，在高校物联网专业的建设下，在物联网行业工作者的不断努力探索下，物联网技术发展必将日新月异。