結合商業模式探索物聯網控制技術課程創新的改革策略

屈盈飛 嚴胡勇 李明

摘? 要： 物聯網控制技術是物聯網系統高效應用的核心技術，商業模式是物聯網行業發展的重要驅動，兩者之間存在一定的聯系。將物聯網控制技術和商業模式相結合，有望拓展物聯網的創新空間，促進教育和相關產業發展。本文從商業模式與物聯網控制技術結合的視角，探討物聯網控制技術課程在理論內容、實驗教學、實訓方案等方面的改革策略，以提高學生創新和綜合應用能力，提升課程教學質量。

關鍵詞： 物聯網; 控制技術; 商業模式; 教學改革

中圖分類號：G642.0? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ?文章編號：1006-8228（2021）04-85-04

Absrtact： IoT （Internet of Things） control technology is the core technology of efficient application of IoT system， and business model is an important driving force for the development of IoT industry. The combination of IoT control technology and business model is expected to expand the innovation space of IoT and promote the development of education and related industries. From the perspective of the combination of business model and IoT control technology， this paper discusses the reform strategies of IoT control technology course in the aspects of theoretical content， experiment teaching and practical training scheme， in order to improve students' innovation and comprehensive application ability， and improve the teaching quality.

Key words： Internet of Things; control technology; commercial mode; teaching reform

0 引言

物聯網（The Internet of Things，簡稱IOT）是指通過各種信息傳感器、射頻識別技術、全球定位系統、紅外感應器、激光掃描器等各種裝置與技術，實時采集任何需要監控、連接、互動的物體或過程，采集其聲、光、熱、電、力學、化學、生物、位置等各種需要的信息，通過各類網絡接入，實現物與物、物與人的泛在連接，實現對物品和過程的智能化感知、識別和管理[1]。這個定義看似清晰，實則模糊，它著重介紹了物聯網的各種感知技術，而在感知數據如何傳輸、向哪里傳輸，以及數據如何利用方面卻過于簡略。過去物聯網被稱為傳感網，這兩者之間應該有所關聯。隨著近些年5G、NB-IoT等通信技術和云計算、大數據、人工智能等信息技術的飛速發展，物聯網的真實面目也逐漸清晰，物聯網是面向應用的，為降低成本、提高效率而生。其如何提高效率，不得不談物聯網控制技術。

物聯網控制技術以物聯網為應用環境，通過融合與挖掘感知層收集的各種數據，進行智能化的決策與控制，是物聯網高效工作的核心驅動力。目前，作為傳輸層關鍵技術之一的5G技術已經開始商用[2]并迅速普及，那么，在未來，物聯網的控制能力將是物聯網技術發展的重點[3]。這對物聯網工程的教育來說既是契機也是挑戰，作為專業核心課程之一的物聯網控制技術，必須積極探索創新和改革，迎接即將到來的挑戰。

1 現狀與問題

重慶工商大學是以財經類為特色的綜合性大學，物聯網工程是我校近幾年為培養人工智能專業人才而新開的一門專業，物聯網控制技術是其專業核心課程之一，開課時間較短，在兼顧學校特色的基礎上對物聯網控制技術課程進行改革和探索具有較重要的研究價值。

從目前的物聯網控制技術課程教學情況看，發現的問題主要有：①課程內容與其它相關課程出現重復[4];②理論知識較難理解，學生學習興趣不高;③實驗與實踐環節難以輔助理論教學;④創新不足。

注意到物聯網控制技術與各個行業的發展關聯性強，而行業發展離不開商業模式，本文擬結合商業模式探索物聯網控制技術課程改革，以促進創新型應用人才培養。

2 辯證：商業模式與物聯網控制技術

商業模式（Business Model）簡而言之似乎是在講賺錢方式，透過表象觀其實質，它關注的卻是產業或企業的價值和價值關系。首先是企業最為關心的方面——獲取價值，為了獲取價值，企業需要構建獲取利潤的嚴密邏輯，既要保證自身的利潤空間，又要提高相對于競爭對手的競爭優勢。其次是創造價值，這牽涉到價值產生的過程設計，包括生產地點、生產工具、生產流程、勞動力等一系列因素，這個創造價值的過程有較大的靈活性和優化調整空間。最后是價值的傳遞，這是企業可持續性的重要保證，它需要多個不同類型的經濟體間相互溝通與協作，它與企業長期戰略密切相關。那么，物聯網的商業模式有什么特點？物聯網控制技術在其中又扮演著什么角色？

物聯網的商業模式一般被描述為一個涉及各類商業活動主體、各種關系和完全流程的復雜的社會商業系統[5]。這個概念比較模糊地用“復雜”來概括了物聯網商業模式的特點。物聯網的商業模式，仍是商業模式，其本質不變，那么就可以從價值和價值傳遞角度來分析物聯網所帶來的變化。

在獲取價值方面，研究機構Frost&Sullivan的一份報告表明，物聯網已經在很多行業鋪展應用，其利潤空間自然存在，物聯網的加入更帶來競爭優勢。物聯網控制技術在利潤空間的拓展上較為出色，松下的洗衣機價格遠遠高于同級國產洗衣機就得益于更全面的控制效果。在創造價值方面，物聯網通過監測生產流程的各項數據，既可以優化生產流程，又能及時發現故障，同時節省了勞動力，在降低生產成本，提高工作效率方面效果明顯，而物聯網控制技術能保障生產流程的順利執行，發現故障后及時處理，是重要的執行力和驅動力。在價值傳遞方面，物聯網在物流、交通方面的應用已經讓人們的生活更加便利快捷，它在提高多個經濟體之間的溝通效率上有突出優勢，而物聯網控制技術則在后續的協作方面發揮重要作用。綜上所述，物聯網的商業模式，是物聯網技術在價值和價值傳遞的各個方面發揮作用的進化的商業模式，這個進化過程帶來了更多的經濟體參與，物聯網控制技術在進化過程的驅動和執行環節不可或缺。兩者關系大體上如圖1所示。

再從反向看，物聯網控制技術課程，或者擴大到工程教育，是否有必要將商業模式在教學設計中考慮呢？本文認為是有必要的。廣義的工程不局限于設備、機械、過程和系統等要素本身，而是涵蓋從需求到市場產品的全過程，既包含狹義的工程活動，也包括工程前期對社會背景的認識和實踐，還包括后期對商業背景的認識和實踐。[6]工程教育也應該在技術之外注意并培養這種綜合能力，特別是本科學生。目前工程教育認證也很重視工程問題的復雜性，這種復雜性絕不僅僅是技術復雜，它同時兼顧工程的科學性、社會性、實踐性、創新性等。物聯網控制技術課程可將商業模式相關知識有目的地融入教學設計，這樣將有利于學生了解資源節約、綠色環保對工程活動的影響，合理使用物聯網技術提高資源利用率和生產力水平，實現對工業、農業、商業等各方面的精細化、動態化管理。為此，本文對物聯網控制技術的理論內容、實驗教學、實訓方案等方面提出了一些改革策略以供探討。

3 課程教學改革策略

3.1 多元化理論內容

⑴ 理論內容綜合分析。目前物聯網控制技術課程和教材的理論內容是按照自動化專業的自動控制基礎進行組織的，主要包括控制系統基本概念、控制系統的數學模型、控制系統的時域分析法、控制系統的頻域分析法、控制系統的校正方法、網絡控制系統等，另對過程控制系統、智能控制技術有少部分補充。從理論教學情況看，這樣的內容組織效果很不理想，給教師和學生都帶來很大負擔。對于教師來說，在有限的40課時左右將控制理論基礎64課時以上的內容講完，就是一個很大的挑戰，更難以讓學生理解。對于學生來說，物聯網工程專業前期所學的課程比較綜合化、交叉化，而為控制理論打下的基礎相對不足，這樣就使學習難度增大，學生厭學情緒逐漸高漲。

⑵ 強化智能控制技術?？紤]到學生前期的課程比較綜合，物聯網控制技術課程可對控制理論進行合理取舍，加入更多元化的理論知識，將有利于學生結合自己已學的課程，鞏固舊知識，獲取新知識。比如，控制理論中比較注重按照物理學方法對系統進行數學建模，然后進行穩定性分析等，對于物聯網控制來說不太好用，因為物聯網本身就具備復雜性，有更多的因素介入，那么進行數學建模就更為困難，即便建立了數學模型，也難以保證與實際相符，那么學生將難以將這些知識進行有效應用。建議將理論的側重點放在智能化控制方法上，智能化控制方法不依賴于數學模型，而是與系統的輸入輸出相關，學生更容易掌握和操作。

⑶ 拓展故障監控知識。結合商業模式分析，物聯網在創造價值環節的作用顯而易見，常用于對生產過程的監測和優化，建議在理論內容中加入系統故障發現及處理相關的知識，若故障能夠提前發現并及時處理，將極大地降低損失。故障監測屬于控制系統理論的知識范疇，且對各種生產活動的意義不言而喻。

⑷ 加入安全控制理論。對于目前的物聯網商業模式，安全控制能夠極大的提升企業競爭力，具有更好的可持續性。在物聯網的安全方面獲得的關注度比互聯網高得多，這是由于互聯網安全問題一般只對信息產生危害，而物聯網的安全問題則直接影響到人身和財產安全。將安全控制的理論融入課程并教給學生，學生以后進行各種生產活動也會在安全方面加以注意，如果學生進行創新創業活動，這些安全控制的理論知識也會使其受益良多。

3.2 探究型實驗教學

⑴ 短板分析。實驗是物聯網控制技術課程一個重要環節，實驗可以鞏固學生所學的理論知識，也能加深對知識的理解。目前，大學的物聯網實驗室基本都配備了物聯網實驗箱和MATLAB計算機仿真系統等，這些實驗條件基本能夠滿足學生對理論知識的學習和驗證。不過，近年來各個企業在招聘時越來越注重學生的實踐能力和創新能力，從目前的情況看，這些能力還是學生的短板，應當加以培養。

⑵ 探究實驗。在驗證性實驗的基礎上，增加項目式設計實驗，實驗通過分組進行，每個小組3到4人。教師可向學生提供一部分選題，也可鼓勵學生將自己的想法進行設計和實驗。結合商業模式，教師可為學生補充產品設計相關知識，引導學生做更符合市場需求的項目或實驗，例如在物聯網項目中，產品的服務化和服務的個性化是比較重要的特征，學生若能理解和把握這些特征，將有機會設計出具有創新性的產品或服務。實驗進行過程中，教師指導學生自主查閱資料、完善設計，教師對學生提出的問題不要直接給出答案，而是采用共同探討的方式讓學生向更深層次思考，教師也應對學生的項目設計提出問題以促進項目完善，并對學生所做出的成果善加肯定和欣賞。這種探究型實驗教學方式，對于學生的實踐能力和創新能力提升更加有效，不過需要教師投入更大的精力。

3.3 開放式實訓方案

⑴ 實習不實用。實訓是物聯網控制技術課程的另一個有意義的環節，能夠幫助學生理論聯系實際，拓展學生的視野以及應用能力。目前專業組織的企業實習，學生做的更多的是“打雜”工作，對于技術性的或者核心性的工作，讓學生直接介入是不現實的，企業無法承擔可能的風險，因此對學生的應用能力提升十分有限。而類似于職業教育的實訓方式，學生雖然能夠學到操作技巧，卻不符合普通本科高校的專業培養目標和專業培養計劃。那么，設計開放式的實訓方案或是一條途徑。

⑵ 校內資源利用。如果學校有條件，可將自己學校的教師以及校外導師所做的物聯網相關項目進行收集整理，布置專門的場地對這些物聯網項目進行展示。學生有組織地參觀這些項目，由教師或項目主研人員錄制視頻對這些物聯網項目進行演示，并對相關背景和技術做詳細講解，讓學生對物聯網各個行業的應用產生更深刻的理解，引導學生發現其中的控制問題，思考其中的控制方法，提出現有不足和想法設計等。

⑶ 校外資源引進。邀請相關物聯網企業的產品經理、工程師等到學校開設講座，講授他們對于行業的理解，對于產品的設計，對于問題的處理方式和方法，對于智能化的構思，對于可持續性的探索等內容，內容盡量對商業、產品、技術等各方面實現全覆蓋，讓學生獲得更綜合性的知識，有利于以后更合理地解決控制問題。

⑷ 比賽項目驅動。鼓勵學生參加各項大學生科技創新項目、創新創業大賽、人工智能大賽等相關比賽，在比賽或項目的學習和實踐中自主發現和解決問題，領悟和運用創新思維，提升應用能力。

4 結束語

本文辯證了商業模式和物聯網控制的關系，結合商業模式提出了帶有部分財經特色的物聯網控制技術課程在教學、實驗和實訓中的改革策略和措施。在我校物聯網工程專業學生的教學和實驗中進行了部分實踐，如物聯網商業案例分析、探究型小組實驗等，反饋效果良好，學生的課堂興趣和實驗積極性均有所提高，學生分析問題和思考問題的角度也更加全面。而實訓方案的改革仍面臨著規章制度等方面的問題，難以持續和深入。

總體而言，本文提出的物聯網控制技術課程改革策略和措施不論在提高教學質量上，還是在培養創新思維和綜合應用能力上，均具有良好的推廣價值。不過，實訓方案改革以及后續的評價改進機制方面仍有待更加深入的研究和實踐。

參考文獻（References）：

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[4] 曹松銀.物聯網控制基礎課程教學改革的探索與實踐[J].考試周刊，2017.7：17-17

[5] 李蘇秀，劉林，王雪等.泛在電力物聯網商業模式理論體系與設計架構[J].中國電力，2019.52（9）：1-9

[6] 張有光.“電子信息商業案例分析”課程的思考與實踐[J].高等工程教育研究，2013.3：163-167