培養高職物聯網工程專業學生創新能力的實踐項目的開發與研究

文方 韋怡

摘要：物聯網工程是高職院校全新的專業，為培養高職物聯網工程專業學生創新能力，研究物聯網專業實踐教學項目，配合物聯網智能家居系統集成和應用1+X證書的獲取，探索和實踐基于智能家居產品設計的物聯網工程專業實踐項目的開發。

關鍵詞：智能家居;物聯網;創新能力;1+X證書

引 言

物聯網工程專業是教育部根據國家經濟發展戰略需要，于2010年設立的新專業，專業歸類于計算機科學與技術。通過這幾年專業建設，其知識體系、培養目標、培養計劃和培養模式基本形成。依據高職高水平應用型人才培養目標，我院探索和實踐基于智能家居產品開發的物聯網工程專業實踐教學體系改革，通過實踐項目考核培養學生的創新能力，對學生創新能力培養起到較好的教學效果。

1 實踐項目設計的總體思路

物聯網產業是戰略新興產業，涉及的理論與技術涵蓋面廣。物聯網專業的基礎是計算機學科，不僅包含信息網絡方面的理論和技能，還具有電子科學與技術、通信工程等相近學科的部分知識與技能。高職物聯網工程專業畢業生應該具備從事物聯網應用領域的開發、操作、安裝、維護等工作所需的專業基本能力，實踐教學項目的設計要圍繞專業基本能力的培養展開。

2019年以來，教育部推行把學歷證書與職業技能等級證書結合起來，探索實施1+X證書制度，是職教20條的重要改革部署，也是重大創新。通過對物聯網智能家居系統集成和應用職業技能等級證書考核要求的研究，我們設計出與之相關的實踐項目，利于學生考取相關證書，提高學生的創新能力。

目前，家庭中主要家電有：音響、冰箱、電視、洗衣機、熱水器、凈水機、抽油煙機、可視電話、監控、電動窗簾等自動化電器設備，設計多個單元智能家居控制項目，能讓學生系統地掌握專業知識，培養學生的創新能力，提高教學質量。

設計通過真實的訓練載體——基于物聯網智能家居產品的設計與制作，引導學生在創新實踐中全面掌握專業知識與技能。涉及到的知識與技能包括：電子技術、單片機及接口技術、無線傳感技術、RFID技術、ZigBee＼Wi-Fi通信組網技術、嵌入式系統設計、物聯網系統設計等[1]。

2 智能家居控制系統硬件功能設計

將家庭中的主要家電通過物聯網集成在一起，開發一個智能家居控制系統，具體的系統硬件功能包括以下幾個方面：

2.1 設備信息采集功能

在窗簾、冰箱、門窗防盜器、火災煙霧器、門禁監控等設備上安裝傳感器，利用傳感器實現數據采集，經過電壓轉換、信號放大整形、A/D 模數轉換等，將其發送給單片機信號分析處理器。設計使用數據采集系統將多路被測量的模擬信號轉換成數字量，再經過相關的單片機或或微型計算機進行數據處理，以實時地監控相關信息。

2.2 設備操作控制管理功能

設備信息采集后，為了保證設備的正常運行，根據單片機的分析和處理結果，自動發送設備操作控制命令，比如：如果發現陽光太強烈，可以發送窗簾關閉命令;如果發生了火災，煙霧報警器就可以及時鳴笛并發送短信，通知主人采取合理的處置方法。智能家居控制系統硬件結構圖如圖1所示。

3?智能家居控制系統軟件功能設計

智能家居控制系統需要實現的軟件功能包括系統初始化、控制電器、雙音頻信號分析處理器、信號音提示等任務處理。系統初始化可以完成控制系統接入設備參數初始化，以便能夠實現對信息的精準控制;控制電器可以實現操作控制命令的生成和發出;雙音頻信號分析處理器可以實現對音頻信號的處理和操作;信號音提示可以實現報警器聲音的輸入輸出，利用這些功能可以實現數據流轉、信息處理。

4?具體實踐項目設計

為培養高職物聯網工程專業學生創新能力，參照物聯網智能家居系統集成和應用職業技能等級證書考核要求，我們設計了具體的實踐項目，目的是通過真實的實踐載體，培養學生掌握射頻識別技術、條碼技術、嵌入式系統、智能終端與接口技術;通信系統原理、移動通信技術、計算機網絡;C言程序設計、操作系統、無線傳感器網絡、數據庫系統原理、web系統開發與集成、物聯網原理與應用等技術[2]。

具體實踐項目：1）報警器設計、制作。功能：實現煙霧報警、人體紅外報警、溫濕度報警功能;2）基于單片機溫度遠傳顯示控制。功能：單片機實時顯示環境溫度，應用無線傳輸技術在手機上顯示;3）基于無線網絡的窗簾、燈光手機遠程控制。功能：通過3G、Wi-Fi等無線網絡實現對窗簾、燈光的遠程手機控制;4）基于無線網絡的家電控制。功能：通過ZigBee＼Wi-Fi等通信組網技術實現對家電空調、電視的手機或平板遠程控制;5）基于ARM的智能家居網關設計。功能：通過ZigBee網絡控制各種傳感器、執行器智能節點等形成完整的智能家居系統，提供遠程監測與控制，智能安防、智能光照、家電控制、環境監測、情景控制等功能。

5 結語

該實踐項目通過在2屆高職物聯網工程專業學生中應用，學生創新能力得到提升，取得很好的實踐教學效果，該項目的研究成果可應用于其他相關專業的借鑒與參考。

參考文獻：

[1]?王其，劉青山. 物聯網工程專業課程體系改革與探索[J].科技信息，2013（12）：23-26.

[2]?李朝林. 基于“三平臺五融合”物聯網專業創新型技術技能人才培養探索與實踐 [J]. 物聯網技術，2017，7（11）：112-114.

基金項目：江西省2016年高等學校教學改革研究課題 “培養高職物聯網工程專業學生創新能力的實踐項目的開發與研究”（項目編號：JXJG-16-50-4）

作者簡介：文方（1968-），男，湖南衡陽人，碩士，教授，主要從事自動化課程教學與研究。

（作者單位：江西現代職業技術學院;Jiangxi Modern Polytechnic College）