“互聯網+”背景下高職物聯網專業實踐教學云平臺的建設探索

朱靜宜

摘 要：實踐教學是鞏固理論知識以及提升大學生綜合技能素質的重要環節。針對當前高職院校物聯網專業學生培養過程中實踐教學的特點和存在的問題，結合當前先進的信息技術，構建了一個能體現物聯網專業特色和需求的實踐教學云平臺，不僅滿足了教師的教學需要，更提升了學生的實踐、創新能力和學業成績。

關鍵詞：實踐教學云平臺；物聯網專業；云計算；大數據

中圖分類號：TP39；G64 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2017）12-0-03

0 引 言

隨著物聯網技術及相關產業的飛速發展，國家對物聯網專業的人才需求越來越大。越來越多的高校相繼開設了物聯網專業及相關課程[1]。但物聯網作為一個融合了傳感器技術、電子電氣技術、計算機軟件技術、嵌入式技術、網絡通信技術等多門技術的理論和實踐并重的交叉學科，如何針對這些特點更科學、合理地開展教與學的工作，構建符合當前及未來物聯網相關產業人才需求的實踐教學云平臺，是物聯網專業實踐教學領域亟需研究和解決的問題。本文圍繞當前高職物聯網專業實踐教學的特點和實際情況，通過實踐教學云平臺全面輻射物聯網實踐教學環節的探索，以培養出具有市場競爭力的學生，滿足社會對物聯網專業人才不斷擴大的需求。

1 高職物聯網專業實踐教學現狀分析

考慮到物聯網相關行業對人才的迫切需求，現階段的學生，除了需要掌握基本的理論知識外，還需通過多元化的實踐教學來培養實踐和創新能力。這不僅使得學生在技術技能的學習上陷入了困境，對教師的教學而言也是一個不小的挑戰[2]。因此，為了幫助學生把理論知識最大化地轉化為實踐能力，物聯網專業的實踐教學必須與實際應用緊密聯系，其也隨之成為眾多高校進行創新性教學的重要切入點，以培養學生的創新能力及實踐能力為重要前提，搭建實踐教學云平臺，滿足物聯網產業快速發展的人才需求。目前物聯網專業的實踐教學存在以下幾方面的問題：

（1）部分實踐項目實操難度大。由于設備條件等限制，教師無法進行現場演示，只能采用虛擬仿真軟件進行模擬教學[3]。雖然虛擬實踐環境幾乎可完成大部分實踐項目，但是這種實踐環境畢竟是利用軟件模擬出來的，與真實實踐環境相比差距較大，而且長期采用模擬軟件，不利于培養學生的實踐和創新能力。

（2）隨著物聯網的快速發展與技術的不斷革新，意味著教師所傳授給學生的技術技能很有可能到了相關行業就已經落伍甚至被淘汰，學生在校就陷入將要失業的困境。

（3）實踐教學僅僅局限于教材上的內容。大部分實踐多為驗證性的基礎實踐，無法培養學生的綜合應用和創新能力。此外，由于實踐教學設備不足，教師無法自行設計新的實踐教學內容，也無法根據實際教學情況調整實踐內容。

2 高職物聯網專業實踐教學云平臺建設思路

建設實踐教學云平臺的主要目的是培養學生掌握與物聯網相關的實踐技術技能，同時培養學生的動手實踐能力和創新能力[4]。基于此，云平臺的建設包含以下幾方面：

（1）傳感器與傳感網技術的相關實踐

傳感器與傳感網技術是物聯網的兩大主要技術之一，也是物聯網專業的核心課程[5]。因此，設計有針對性的傳感器與傳感網技術功能模塊的相關實踐，讓學生通過實操掌握相關技術技能。

（2）RFID的相關實踐

RFID是目前物聯網技術中應用最廣泛的技術之一[6]，同時也是物聯網專業的主干課程，對學生的要求較高。因此，為了能讓學生掌握RFID的相關原理和技能、設計與開發完整的RFID系統，在建設云平臺時，設計和安排盡可能多的RFID相關實踐。

（3）程序設計與開發的實訓

物聯網技術包括軟硬件技術[7]。一般高校的物聯網專業沒有結合硬件實踐和實際應用，只是單獨開設與程序開發相關的課程進行教學。因此，在搭建云平臺時，還需要增加軟硬件結合的模塊。

（4）綜合應用能力的實訓

物聯網作為一門交叉學科，融合了多種技術，物聯網系統的開發需要將這些技術綜合應用。因此，在實踐教學中，必須讓學生掌握多種技術技能，以培養學生的綜合應用能力[8]。因此對云平臺的搭建提出了較高的要求。

（5）實際應用創新能力的實訓

物聯網專業是操作應用性很強的專業。目前，物聯網的相關工作包括解決實際智能環境中的問題及某個特定領域物聯網平臺的開發。因此，為了保證云平臺在設計時有完善的功能和擴展性，除了完成基本的課內實踐外，還應培養學生在某些特定領域內解決實際問題的能力和創新能力。

由于云平臺的開發受到物聯網和軟硬件技術發展的限制，為了保證平臺的可擴充性和可替代性，在建設時利用模塊化的設計思想，采用功能豐富的芯片產品，保證豐富的物聯網實踐教學內容，從而適應物聯網產業與技術不斷發展的要求。

3 高職物聯網專業實踐教學云平臺關鍵技術分析

3.1 云計算的應用

云計算可將計算任務分布在大量不同地方的計算機中共同構成資源池，根據實際需要來獲取存儲空間、計算能力和信息服務。因此，我們可以利用云計算技術實現更加快速、便利的服務和云存儲功能。

云計算在物聯網專業實踐教學中的應用是指教師利用云服務，針對學生的實際學習情況，構建全方位的個性化教學平臺，形成學生和教師實踐教學所需的學習資源池，學生可隨時隨地訪問云平臺學習，教師根據每位學生的學習情況進行個性化教學與過程性評價。在云平臺中，充分利用云計算所提供的服務，構建師生共用的云教學環境。教師根據物聯網特定領域的實際需求，把教學視頻、學生實踐內容、課內外的測試項目、學生答疑與互動交流評價反饋等內容推送到云平臺中，形成全面、有針對性的教學資源。學生可通過云平臺在線進行實踐操作，增強實踐動手和創新能力，也可在教師指導下，訪問各自所需的學習資源進行自主學習。教師可利用云平臺在線與學生進行互動討論和交流，追蹤學生在平臺上所有的學習實操情況，及時將學習結果反饋到課堂上，也可針對學生的掌握情況及時做出調整與學習評價，從而提高教學質量，取得良好的教學效果。隨著云計算技術的應用逐漸滲透到日常教學中，將會對“互聯網+”背景下的教育教學產生長足的影響。endprint

3.2 大數據技術的應用

大數據技術是指從海量不同類型的數據中，快速獲得有價值的信息。實踐教學云平臺大數據是指對學生在云平臺中的學習過程進行記錄存儲，對每位學生產生的大量數據進行行為和學業的分析、預測，最終形成過程性評價，包括數據挖掘、學業分析、決策評價三大要素，形成大數據模型。平臺中形成的最終數據能夠為教師與學校的管理者提供可參考的依據，也可準確地反應學生的學業情況，及時發現學生學習中存在的潛在問題，從而對學生未來的發展做出預測。在建設云平臺時，我們主要從以下幾方面考慮，如圖1所示。

在云平臺中，首先追蹤與記錄學習者在平臺上的所有數據，通過數據挖掘和學習分析對學習者掌握的知識進行建模；然后根據學習者在整個學習期間行為變化的狀況，分析其學習行為與教學目標之間的關系，預測其學習效果，最終形成學習行為模型；再追蹤與分析學習者在平臺中的實踐行為和表現，構建學習者經驗模型。對于每位學習者在云平臺上的學習情況，利用大數據技術平臺形成報告，從而激發學習者的學習興趣，提高其學習效率。大數據的應用，也為教師提供了針對物聯網某些領域實踐教學內容的構建，通過分析學習者的學業狀況和所需掌握的實踐內容，為今后的教學提供決策方案，形成過程性評價，也為學習者未來的學習提供預測。最終，利用大數據技術，對每位學習者的學業情況進行追蹤，及時準確地獲取學習者學習狀態和技術技能的掌握程度，提高學習者的實踐能力與教師的教學質量，并為個性化的學習提供依據和評價。

3.3 xAPI的應用

Experience API（xAPI），是新一代的學習技術規格，破除了以往eLearning標準SCORM只能記錄課件閱讀過程的局限，彌補了以往在學習記錄追蹤與分析決策中的缺陷。該標準的目的在于捕捉并記錄包括移動學習、游戲、模擬等不同學習活動中學習者的行為。當需要記錄一項學習活動時，xAPI協議就會發出“主詞+動詞+受詞”的表示格式給學習記錄庫 （Learning Record Store，LRS），學習記錄庫記錄并儲存所有發生的表述及所有的活動報告，同時這些報告資料可以被傳送給其他 LRS、LMS 或報告工具（Reporting Tool），而LRS能夠跟其他的學習記錄庫分享這些數據，并且能獨立存在或者存儲于物聯網專業實踐教學云平臺里。xAPI不僅成功分開了教學內容與云平臺，還可同時可記錄與追蹤學習者的學習過程與元數據，并且能存儲和管理所有學習者的個人信息、學習過程和學習評價，實現了過程與云平臺的無關性。xAPI的運作模式如圖2所示。

xAPI能實現不同工具間相互分享及接受各種數據的功能。教師可更清楚地了解學習者完成了哪些活動，以便給學習者提供更多合適的建議，這也大幅拓展了學習生態圈。學習者可以通過移動終端或者PC機訪問云平臺進行學習，不管學習者的學習行為在哪發生，都可以由xAPI記錄下來，并將報告傳送給LRS，實現了時時可學、處處能學。

4 結 語

在物聯網專業實踐教學云平臺上，教師可以自主設定實踐教學內容，學生可以利用此平臺進行自主學習，激發學生的學習興趣。大數據技術的應用，記錄了教師的教學日志和學生的學習情況，不僅增強了學生的創新能力和綜合能力，而且提高了教師的教學水平，同時滿足了高校對物聯網人才的培養目標，為培養物聯網專業創新型高技術技能人才更好地服務。

參考文獻

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[2]熊聰聰，暢衛功，劉堯猛，等.物聯網技術下計算機網絡工程專業建設的探討[J].中國輕工教育，2012（4）：9-11.

[3]宋國利，蓋功琪，蘇冬妹.開放式實驗教學模式的研究與實踐[J].實驗室研究與探索，2010 （2）：91-93.

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[8]魏曉寧.物聯網實驗教學初探[J].計算機時代，2011（10）：49-50.endprint