物聯網應用技術技能大賽的實踐與探索

盧愛紅

（蘇州經貿職業技術學院機電與信息技術學院，蘇州 215009）

0 引言

信息產業化的快速發展，為各行各業智能化建設提供了支撐，智能化建設又對信息化技術的深入研究和信息化人才的培養提供了更高的要求。由教育部發起的全國職業院校技能大賽，屬于國家級一類大賽，是促進信息化技術的發展和人才的培養的平臺。全國職業院校物聯網應用技術技能大賽，是電子信息大類中的物聯網應用技術專業的一個賽項。大賽組織專家命題，確保比賽內容為行業前沿，對全國院校物聯網應用技術專業建設提出了具體的發展方向，大賽激烈的競賽機制，公平的獎勵方法，在全國高職院校中堪稱小高考，借助于大賽可以展示各大院校的教學成果，為院校與行業企業結合提供媒介，引起了各大高職院校的領導、教師和學生越來越廣泛的關注和重視。

由于職業技能大賽的比賽機制設置能夠真實地考驗出參賽隊伍的職業技能水平，所以對高校培養比賽隊員提出了很高的要求，本文將結合實際的帶隊經驗講述物聯網應用技術技能大賽對物聯網應用技術專業教學改革產生的重大和深遠的影響。

1 物聯網應用技術技能大賽的基本狀況

從2012年教育部正式將物聯網應用技術項目列入全國職業院校技能大賽的比賽內容，到現在物聯網應用技術大賽已經經歷六屆，大賽的競賽內容緊緊圍繞物聯網行業先進的技術，對高校物聯網應用技術專業的方向建設提供了很好的參考途徑，為物聯網應用技術專業指明了可持續性發展的方向。全國職業院校技能大賽物聯網應用技術項目是在天津主賽區舉辦的，參賽隊伍是各個省選拔出的前三名的參賽團隊。所以在每年的全國大賽舉辦之前，首先會在各個省區開展各省的職業院校技能大賽遴選大賽，選出前三名參賽隊伍參加全國大賽。各個省份開展的職業院校技能大賽，都是以全國職業院校技能大賽的競賽內容為指揮棒，設計本省的競賽內容，以遴選出最優秀的參賽隊伍代表本省參賽。江蘇省高等職業院校技能大賽物聯網應用技術賽項于每年4月份左右在無錫職業技術學院舉行，江蘇省各大職業院校越來越重視此次大賽，參賽隊伍數逐年增加，競爭越來越激烈。

2 物聯網應用技術技能大賽的特點

物聯網應用技術專業本身就是一門綜合性很強的學科，直接導致物聯網應用技術技能大賽競賽內容涵蓋面也非常寬泛，包含感知層、傳輸層、應用層三大方面內容。在物聯網應用技術專業出現之前，這三大方面分別屬于不同的學科，感知層屬于電子信息專業的研究范疇，傳輸層屬于計算機網絡專業的研究范疇，應用層屬于計算機軟件專業的研究范疇，而物聯應用技術專業將多門學科的內容綜合，形成一個綜合性的網絡。競賽的內容涵蓋如此之廣，對指導老師和學生的專業水平是一個嚴峻的考驗。下面針對競賽內容的三大內容進行詳細的分析。

感知層考查選手對物聯網應用系統的常規硬件設備（感知層設備、網絡層設備）掌握的基本知識，考查選手對常規硬件設備的組裝調試等方面的操作技能，考查選手使用物聯網常規硬件設備技能。要求學生能根據綜合布線的知識，結合現場應用場景，搭建物聯網絡的硬件環境，需要掌握電路圖設計、系統網絡拓撲圖、各硬件設備的技術文檔資料，利用競賽所提供的工具進行安裝與調試。

感知層在多種應用環節都有考核要求：①感知層在傳感區集成工業用傳感器，包含：溫度傳感器、光照度傳感器、霍爾傳感器、接近式傳感器、光電傳感器等，需要掌握常用傳感器的原理和使用方法。②感知層的識別區集成超高頻 RFID（933MHz）、高頻 RFID（13.56MHz）、低頻 RIFD（125KHz）。滿足 ISO14443、ISO15693及ISO18000標準及國內CCC標準。識別區集成具有自主知識產權的1D/2D碼識讀設備、IC卡識讀設備、磁條卡識別設備CMOS攝像頭識別設備等。③感知層的終端節點一般會配置多于10組外接擴展接口：分別為數字量輸入接口、模擬量輸入接口及控制接口，要求學生能根據場景類開發要求無縫地接入外接傳感器及外控設備。④感知層的無線傳感區（WSN）一般采用ZigBee協議，ZigBee節點因其低功耗、自主組網功能和適用于物聯網的相對較遠的傳輸距離，目前被定為物聯網接入終端的網絡協議的首選。要求學生能夠掌握ZigBee協議的組網類型和方法，能夠根據不用的應用場景選配ZigBee的網絡類型，配置網絡號和節點號。

傳輸層要求參賽選手了解物聯網嵌入式的基本架構和基本原理，能根據要求對嵌入式設備進行調試并提交調試結果。參賽選手可以基于嵌入式硬件平臺、WSN節點、RFID射頻、傳感器等電子設備，使用提供的儀器設備，實現各種電子信號（如通訊傳輸、無線電載波、驅動總線等）的采集、數據分析、調試及故障排除等。

傳輸層的作用首先是起到上傳下達的作用，能夠將底層ZigBee主節點傳輸過來的信息采集上來，并通過傳輸層的嵌入式設備的網絡接口發送給應用層，同時能夠從網絡接口接收上層應用下達的命令并轉發給ZigBee主節點，再根據WSN的協議轉發給ZigBee網絡的不同節點。傳輸層的硬件環境一般是基于能夠安裝Linux操作系統的較高性能的嵌入式平臺，典型的有以ARM9為核心的S3C2440平臺，這要求競賽選手能掌握基于Linux的嵌入式平臺的開發方法：交叉編譯環境的搭建，U-Boot、Linux、文件系統、Qt4 應用程序的開發編譯和下載方法，在嵌入式平臺上設計基于Qt4環境的應用程序，掌握基于Qt4環境下的界面設計和網絡設計等方面的技巧。

隨著計算機和智能終端設備的發展，應用層的新技術層出不窮，目前占主流的是以Windows為主要開發平臺的C#、.NET開發技術和以Android為主要開發平臺的Java開發技術。基于這兩種開發技術，要求學生能夠從網絡接口接收傳輸層傳送過來的信息，并且在應用層能夠存儲和統計分析，并設計出合理的操作界面，方便用戶查看，同時設計界面能夠接收用戶在界面上輸入的控制命令，并通過網絡接口傳送給傳輸層的嵌入式設備，再一層傳送給ZigBee的終端節點。

基于Android系統的應用程序開發，要求學生熟悉基于Android系統的應用程序開發基本知識，能根據競賽要求，編程實現對環境參數讀取、RFID標簽讀寫、二維碼生成打印、磁條卡刷卡、基于各種協議的數據采集等物聯網技術；能根據通信協議，編寫Android系統與PC系統之間的通訊程序，以實現數據共享。基于.NET平臺的應用程序開發，要求學生熟悉基于.NET平臺的應用程序開發基本知識，能根據競賽要求，編程實現對RFID標簽讀寫、遠程數據讀取、執行端的智能控制、視頻信息的捕捉等物聯網終端設備的常用功能。能編寫Web Service，實現PC客戶端或Android終端的調用。

以上三大方面的分析，明確地指出了以后物聯網應用技術高職專業的教學方向，為高職培養實踐動手能力強的學生提出了具體的改革目標。

3 大賽導向

大賽的主旨是強調理論實踐并重的教學思路。物聯網應用技術技能大賽明確地指出了物聯網專業人才培養的方向，不再是只注重理論的傳統高校教育方法或者只注重實踐的技工培訓方法，而是要培養出理論與實踐并重的高技能人才，高職院校的學生在校三年，應該在掌握實踐操作的同時，也要加強理論基礎的沉淀，在掌握實踐操作的基礎上，應該再深入系統的學習理論知識，將兩者聯合起來看，讓學生在學習過程中知其然也知其所以然，通過實踐的操作，從形象的角度加強對理論知識的理解的指導，將書本上的理論知識真正內化為學生腦海里能夠理解和掌握的東西，在以后走上工作崗位才能夠融會貫通，解決現實的問題。

大賽引導專業改革的方法是規范課程考核標準。課程考核標準作為衡量學生學習程度的標尺，應該更切實際，不能太簡單，讓學生失去努力學習的動力，也不能太難，讓學生失去努力學習的熱情，應該根據學生的實踐操作的效果，制定出難易適中，可操作性強，在學生認真學習本專業的知識之后能夠解答的考核要求。大賽的長期備賽過程，是對學生實力的評估過程，也是對專業內容的一個深入學習的過程，整個準備過程為課程考核標準的制定提供了實踐指導基礎。以大賽為導向，對課程的考核標準提出如下改革方法：課程考核標準既要規范對期末考核的要求，同時還要加強課堂上對學生學習態度和效果的考核，通過平時課堂的考核激勵督促和提供學生學習的積極性，從而全面提升教學質量。

4 結語

全國職業院校技能大賽物聯網應用技術賽項以其緊貼產業實際、廣泛的參與度、組織的開放性和管理的規范性，贏得了全國各大高職院校越來越廣泛的關注，在高職院校的專業建設中起到了很好的方向性指導作用和督促作用，提高了高職院校學生的層次和也對高職院校的教師專業技能提出了更高的要求。我們應汲取技能大賽科學的內容，專業的經驗，切實運用到專業課程的教學和建設中，將職業技能競賽的精神在日常教學和實踐活動中能夠貫徹和鋪展開來，真正發揮全國職業院校技能大賽的指引作用。