高職物聯網專業建設與物聯網技術發展趨勢研究

王勝利

蘭州資源環境職業技術大學信息工程學院，甘肅 蘭州 730021

自2010年以來，國家層面提出了通過物聯網技術推動經濟發展方式轉變的發展戰略。全國各大科學技術公司也紛紛響應政府號召，積極推進物聯網產業發展，推動我國物聯網發展進入高速發展期［1］，物聯網技術在農業、制造業和現代服務業領域遍地開花。與此同時，隨著人工智能技術、新一代通信技術、虛擬現實技術以及大數據技術等新興技術的產生與應用，給物聯網技術發展注入了新的活力［2］。

本文通過分析當下高職物聯網專業建設現狀和物聯網新技術發展趨勢，總結物聯網專業建設中的課程建設、師資隊伍和校企合作存在的問題，分析物聯網行業近年來使用的新技術，以此探討物聯網新技術在物聯網專業建設中的作用，以期為物聯網專業建設提供參考和借鑒。

一、高職物聯網專業建設的現狀和問題

（一）課程建設

課程建設在專業建設中占有重要地位，目前高職物聯網應用技術專業課程建設整體發展良好，但是仍然存在課程體系設置不合理，專業課程涉及面不夠廣，專業課程教材選擇少，實訓條件無法滿足實訓課程開展，實訓課程開設質量不高等問題。物聯網技術結構主要包括感知層、網絡層和應用層，從目前高職物聯網應用技術專業課程設置來看，針對感知層的課程主要是傳感器技術、RFID技術，單片機技術等課程；針對網絡層的課程有無線傳感網技術、計算機網絡技術等課程；針對應用層的課程有Java程序開發、嵌入式開發等課程。

對比當下的行業發展動態以及企業人才需求，這些課程已很難滿足當下企業對人才技能的要求。與此同時，高職物聯網應用技術專業在實訓課程的開設上也存在很多不足。要想開設好實訓課程必須要有配套的實訓環境，但從目前的高職物聯網實訓室建設來看，真正具備參與物聯網實訓項目建設能力的企業少之又少，這在一定程度上制約著物聯網應用技術專業實訓室的發展。另一方面，高職物聯網實訓課程偏重于物聯網硬件設備的安裝與調試，對于物聯網系統開發實訓涉及較少，沒有將硬件調試和軟件開發協同推進，這就導致學生的技能水平只能停留在硬件層面，而無法全面掌握物聯網相關技術，這對高職物聯網應用技術專業的長期發展起到了阻礙作用。

（二）師資隊伍

目前，高職物聯網應用技術專業師資隊伍建設相對薄弱。存在人才引進困難，缺少學科帶頭人，重教學、輕培養，教學團隊專業能力建設力度不夠等問題。物聯網應用技術專業要求教師不僅要具備扎實的電子技術知識，更要求教師要有良好的計算機程序開發能力。高職物聯網應用技術專業師資隊伍建設目前突出的問題就是教師專業技能不均衡，一部分教師偏于硬件，一部分教師重于軟件。造成這些問題的主要原因，一方面是教師專業背景的限制；另一方面是教師隊伍建設缺乏健全的專業培訓機制、科學的人才引進機制和激勵機制。在這種背景下，教師自主性和創造性受到制約，教師團隊能力無法提升，缺少雙師型教師。一系列問題直接導致師資隊伍無法滿足物聯網應用技術人才培養的需求［3］。

（三）校企合作

在高職物聯網應用技術專業建設中校企合作發揮著舉足輕重的作用。多年來，校企合作一定程度上給專業建設提供了很大的助力。主要體現在現代學徒制建設、優秀企業進校園、校企聯合制定人才培養方案、雙師建設、教師下企業實踐鍛煉等方面。這些方面反映了校企合作取得的成績，但在實際發展中仍然存在很多不足。例如，很多企業對產教融合的熱情依然不高，專業建設缺乏相關科技型企業支持，尤其缺乏物聯網領域先進企業參與校企合作。雖然人工智能、云計算、大數據、5G等技術的發展日新月異，但是先進科技型企業的缺席導致這些新技術無法及時進入學校促進物聯網應用技術專業發展。

二、物聯網發展歷史

物聯網的發展自20世紀90年代至今，基本可以歸納為三個階段。第一階段：1995—1999年，這一階段是“物聯網”概念的誕生階段。1995年，比爾· 蓋茨的《未來之路》一書出版，在這本書中最早提出了“物聯網”概念，并且描繪了一個物與物相連的世界。1999年，MIT的Auto-ID中心首次提出“Internet of things”概念，并定義為：依托于RFID技術的物流技術。可以看見，這一階段物聯網技術形態主要是RFID相關技術，主要是解決物流行業發展問題。第二階段：2005—2010年，這一階段是物聯網概念的成熟階段，也是物聯網突破物流領域，面向各行各業發展的開端。2005年，國際電信聯盟召開會議，預言無所不在的物聯網通信時代即將到來。在這次會議上正式定義了物聯網的概念，使物聯網的定義有了重大變化，覆蓋范圍也有了極大拓展。2009年1月，時任美國總統的奧巴馬為提振美國低迷的經濟狀態，將發展物聯網產業作為振興經濟的重點之一。2009年，時任國務院總理的溫家寶提出“感知中國”戰略構想，使得物聯網概念被社會廣泛接受，全國上下掀起物聯網應用與研究的一波熱潮。從這一時期的發展來看，物聯網技術不再局限于RFID技術，像ZigBee技術，藍牙技術、WiFi技術和NFC技術等已經開始廣泛使用，物聯網相關產業開始蓬勃發展。第三階段：2016年至今，這一階段是物聯網技術升級更新階段。2016年，我國提出物聯網應用發展目標，即著力于對物聯網行業協議、技術標準的研究，促進物聯網在不同領域協同發展。同年，物聯網通信技術——NB-IoT（窄帶物聯網）技術定型，NB-IoT技術實現行業應用。2017年，工業和信息化部提出以物聯網先導性應用為引領，開展創新應用示范，推進網絡強國和制造強國建設。從這一時期來看，物聯網技術最突出特點是開始以LPWA（低功耗廣域物聯網技術）技術為代表。

三、物聯網技術發展趨勢

（一）低功耗廣域網通信技術（LPWA）將成為物聯網主流通信技術

物聯網技術最終要實現的是物物相連，而在物物相連的背后，其實質是物與物之間的相互識別、信息的傳遞和交流，其中信息的傳遞尤為關鍵。信息的傳遞取決于通信技術，從表1物聯網通信技術的發展情況來看，低功耗廣域網通信技術（LPWA）近年來已經開始應用，其中NB-IoT和LoRa兩大技術在智慧農業、智能家居、智能工廠等物聯網系統當中扮演著重要角色。NB-IoT在耗時費力且難于管理的領域表現搶眼，如在物聯網共享單車、智能水表、智慧物流等場合；而LoRa在集中管理需求強烈的區域應用廣泛，如在智能工廠、智慧物業、智慧園區等領域。總之，借助低功耗廣域網通信技術（LPWA），物聯網將對農業、工業和服務業發展起到巨大推動作用。

表1 物聯網通信技術

（二）物聯網云平臺技術將廣泛應用

目前，國內外多家公司已經開始布局物聯網云平臺，像華為云平臺、阿里云平臺、中國移動的OneNET、谷歌云平臺等。從這些公司的布局來看，物聯網云平臺將成為當下和將來物聯網開發設計的主要技術手段。在原來的物聯網系統設計開發中，主要從硬件和軟件兩個方面來開展，先是在硬件上進行編碼，然后是在軟件端進行同規則的編碼，最后進行聯調得到想要的設計結果，這種方式，從整體上看就是下位機和上位機開發，最終數據都在上位機中存儲并處理。但隨著物聯網系統越來越龐大，對信息實時性、安全性以及共享性要求不斷提高，原來的開發技術很難達到預期效果，而云平臺的產生和普及能夠很好地解決上述問題，物聯網云端開發模式將成為主流技術手段。

（三）物聯網操作系統將逐漸普及

目前在物聯網行業中，主要使用的典型物聯網操作系統有：Huawei LiteOS，FreeRTOS，Ubuntu Core，Andorid Things等，這些物聯網操作系統極大地提高了物聯網系統的開發效率，同時給人們生活帶來了全新的體驗。

物聯網應用開發中面臨的問題主要是終端設備數量極為龐大、種類繁多且標準各異，呈現出碎片化特征，難以實現系統集成開發和管理。面對這些問題，物聯網操作系統表現出諸多優勢：首先，物聯網操作系統能夠通過設備認證處理以及安全加密算法為各類終端設備帶來安全保證；其次，物聯網操作系統能夠支持多種通信協議接口，為設備的統一管理提供技術支持；最后，依靠物聯網操作系統能夠降低開發時間和成本，有助于建立良好的物聯網產業生態。從這些方面來看，物聯網操作系統將逐漸在物聯網應用開發中得到普及。

四、物聯網新技術對物聯網專業建設的作用

（一）引入新技術案例，促進課程體系建設更加完善

低功耗廣域網通信技術、物聯網云平臺技術、物聯網操作系統等已經在物聯網行業取得了廣泛的應用，在物聯網應用技術專業建設中，應該積極引入這些新技術案例。在課程開設方面，可以重點論證開設低功耗廣域網通信技術、物聯網操作系統、云計算等相關技術的專業課程，優化課程設置，完善課程體系。

在教學改革中引入新技術案例，首先要求教師更新自身知識體系，對教師專業技能提出了更高的要求，有助于教師專業技能的提升。其次，新技術案例的引入可以更新教學內容。學校教學中存在的一個缺點就是教學內容更新較慢，很多技術在行業應用中已非常普遍，但是在學校教學中卻遲遲未能引入，造成人才培養和社會需求脫節。因此在物聯網專業教學中要不斷引入新技術案例，更新教學內容，讓學生在學校就能接觸到前沿技術，拓寬學生的知識面，提升學生專業技能，提高學生的就業競爭力。

在教材建設方面，要以物聯網新技術為導向，不斷優化教材建設體系。教材作為課程標準的代言人，在課程建設中有著重要的位置。當下高職物聯網應用技術專業面臨著缺乏專業教材，尤其缺乏優秀的介紹新技術的教材。像目前使用的RFID技術、無線傳感網技術等專業課教材，已經不能滿足行業發展的需要。急需5G通信技術、NB-IoT、LoRa技術、物聯網操作系統、云平臺技術等方面的專業教材。因此在教材建設方面，高職物聯網應用技術專業要注重研究新技術的引入，積極跟進新技術的發展，拓寬教材選擇面。有條件的學校可以根據自身物聯網應用技術專業建設的特點，編寫新技術專業教材，豐富物聯網技術專業教材庫。

（二）加強新技術培訓，提升師資隊伍專業技能

物聯網專業建設的核心在于建設一支專業技能高超的師資隊伍。正如前文提到的，物聯網應用技術專業中目前面臨著教師專業技能不均衡的問題，物聯網應用技術專業要求教師不僅要具備扎實的電子技術知識，更要求教師要有良好的計算機程序開發能力。因此，在教師技能提升方面要注重均衡發展，不僅要注重硬件開發技能培養，同時也要兼顧軟件開發能力的提升。與此同時，在物聯網應用技術專業建設中要加大對教師新技術的培訓力度。例如，讓教師通過下企業實踐鍛煉的形式接觸新技術，提高教師專業技能；聘請先進物聯網企業技術人員來學校開展講座；定期組織教研室活動，專門研討物聯網新技術案例，鼓勵教師積極接觸前沿技術，將新技術引入課程教學，更新教學內容。另一方面可以從制度建設角度出發，在新技術的引領下，完善專業培訓體系、人才引進機制、激勵機制以及培訓制度等機制，為建設一支結構科學合理的物聯網專業師資隊伍形成制度保障。

（三）追蹤新技術動態，推動校企合作高質量發展

近年來物聯網行業快速發展，物聯網技術在智慧城市建設、智能工廠建設、智慧農業建設、智慧物流建設等方面表現突出，充分展示了物聯網新技術促進行業新業態形成，提升人們生活體驗感的無限潛力。

在高職物聯網專業建設中，要積極追蹤物聯網新技術在各個行業中的應用。學校應主動挖掘有實力的企業參與到校企合作中來，通過與優秀的物聯網技術企業合作，共同推進高職院校物聯網專業人才培養方案的制定，讓人才培養方案更加貼近實際發展需求，提升學生就業競爭力。此外，可以依托企業新技術促進校內實訓基地建設，豐富實訓課程，更新實訓設備，為實訓教學創造良好的條件；依托企業開展教師下企業實踐鍛煉和學生頂崗實習，讓教師和學生有機會接觸新技術，更新教師知識體系，提高學生的技能水平。

五、結束語

本文總結分析了當下高職物聯網專業建設現狀和物聯網新技術發展趨勢，并重點探討了物聯網新技術在物聯網專業建設中的作用。隨著物聯網新技術的不斷發展，雖然物聯網專業建設目前存在諸多問題，但是在新技術、新理念的驅動下，只要高職院校物聯網專業建設緊跟時代潮流，積極對接行業需求，在專業建設實踐中引入物聯網新技術案例，完善物聯網專業建設體系，在發展中不斷改進和完善。相信在國家戰略的引導下，在高校物聯網專業的建設下，在物聯網行業工作者的不斷努力探索下，物聯網技術發展必將日新月異。