淺析高職物聯網應用技術專業發展的幾個問題

[ 摘要 ]

本文從物聯網體系結構和產業鏈的角度，分析了物聯網體系結構特點，總結了適合物聯網應用技術專業高職培養層次的職業技術技能和工作崗位，從產業鏈出發分析了物聯網應用技術專業產教融合的發展的有利因素，對物聯網應用技術專業進行初步分析。

[ 關鍵詞 ]

物聯網;專業群;產教融合

中圖分類號：G64

文獻標識碼：A

DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2022.05.061

物聯網（Internet of Thing）是通過射頻識別、紅外傳感器等信息感知設備，按照通信協議把任何物品與互聯網連接起來，進行數據交換和通信，以實現智能化識別、定位、監控和管理的一種網絡概念。物聯網演變的邏輯是從計算機互連，到人與人互連，再到所有物品互聯互通的“萬物互連”。從“感知中國”物聯網戰略部署開始，中國物聯網產業發展進入快速增長階段，并在NB-IoT 芯片制造和NB-IoT 基站建設等領域走在了世界前端。近年來在政府的大力支持下，我國物聯網上下游企業迅速發展，我國已經基本完成物聯網產業體系的構建并具備了一定的技術和應用基礎，產業鏈涵蓋感知層、傳輸層、平臺層、應用層四個層面，每個層面都涉及多個細分領域。在應用層面，農業、電力、交通運輸、倉儲物流等對物聯網的需求將大規模增長，有望推動行業進一步大規模發展。教育部2010年3月號召211高校申報物聯網專業，隨后高職專科開始創辦該專業。2019年國務院發布《國家職業教育改革實施方案》，職業教育進入黃金發展期，專業建設和專業群建設是每個職業院校面臨的頭等重要問題。教育部2021年高職專業目錄中，保留了高職物聯網應用技術專業，將其專業代碼調整為510102，屬于電子信息類專業大類。物聯網應用技術是高職專科層次唯一的物聯網類專業，通常是以計算機類專業為基礎，包括網絡技術、電子技術、無線射頻技術、傳感感知、條碼技術、云計算、人工智能等技術為一體的綜合性應用專業。經過十余年的發展，高職院校物聯網應用技術專業已經有了一定的規模，以產教融合、校企合作、工學結合等創新模式提高學生職業能力。

1 物聯網體系結構特點和專業群

1.1 物聯網應用技術專業新增職業簡析

2021年9月人力資源和社會保障部辦公廳、工業和信息化部辦公廳發布《物聯網工程技術人員國家職業技術技能標準》，新增了物聯網工程技術人員。根據職業技能考證標準，物聯網工程技術員主要從事物聯網架構、平臺、芯片、傳感器、智能標簽等技術領域的研究和開發工作，以及物聯網工程的設計、測試、維護、管理和服務。新增的第二個新職業是物聯網安裝調試員，是指利用檢測儀器和專用工具，安裝、配置、調試物聯網產品與設備的人員，分外初級、中級、高級三個級別。新職業是由職業分類專家按照新職業評審標準和程序評選出來的，并且進行了公示和廣泛征求社會意見。物聯網領域一次產生兩個新職業，意味著物聯網技術作為互聯網技術的拓展已經深刻影響到社會發展，新職業將在產業發展中發揮重要作用。

1.2 物聯網體系結構特點和適合高職培養層次的工作崗位

雖然在教育部專業目錄中物聯網應用技術屬于電子信息大類，但是物聯網應用技術專業和計算機類專業的關系更為密切。物聯網的體系結構一般可以分為四層，從下往上依次為感知層、傳輸層、平臺層和應用層。感知層是物聯網的基礎層，類似于互聯網的物理層和數據鏈路層的功能，通過傳感器、RFID、全球定位系統、二維碼等對物理世界的信息進行采集和識別。傳輸層有數據傳輸功能，將感知層采集和識別的數據傳輸到平臺層進一步分析處理。傳輸層的網絡繼承了的網絡技術，可以分為有線網絡和無線網絡。無線網絡傳輸可進一步分為遠距和近距離傳輸，根據傳輸頻帶還可分為授權頻譜傳輸和非授權頻譜傳輸。平臺層主要將來自感知層的數據進行匯總和分析處理，為應用層提供加工后的數據。按功能分類可分為設備管理平臺、接入網絡平臺、應用開發平臺等三個類型，平臺層設備管理和系統軟件可以提供高職物聯網應用技術的工作崗位，除云端開發工程師、系統架構師、后端開發工程師之外，C++和Java開發工程師 、移動應用開發工程師 、前端開發工程師 、軟件測試工程技術師都是高職和應用本科的主要工作崗位。

應用層是物聯網的頂層，類似于互聯網的應用層提供人們普遍使用的功能。應用層將加工處理后的數據應用到具體領域，如智能安防、交通物流、工業制造、智能家居、智慧農業等領域，應用領域還在進一步擴展。物聯網技術的體系結構體現了很好的開放性和包容性，在應用層上有較低的進入門檻，適合高職學生的發展需求，主要崗位如硬件工程師、射頻工程師、嵌入式系統設計師、應用開發工程師、傳感網應用開發工程師、單片機開發工程師、測試工程師等。相對而言，系統集成方面的崗位如方案規劃設計師、項目經理、安裝調試員、技術支持工程師 、運維工程師也很符合高職層次的需求。

1.3 物聯網應用技術專業適合作為專業群的核心專業

通過對物聯網的體系結構解析，可以看到物聯網的體系結構類似于互聯網的體系結構，兩者在一定程度上是技術重疊的。事實上有不少高職院校的物聯網應用技術專業就是在原來的計算機應用技術專業或者網絡技術專業基礎上改制而來的。計算機應用技術專業是傳統的高職專業之一，目前面臨很大的困境，人才培養目標的定位模糊，不能滿足企業現有的崗位要求，課程設置擺脫不了普通教育的束縛沒有體現職業教育的特點、畢業生的就業率和專業對口率相對低等重大問題。未來解決這些困境的出路之一就是向物聯網方向發展或者組建物聯網專業群。物聯網應用專業是當前戰略性新興產業，專業人才缺口較大，未來可以提供大批的就業機會。以物聯網應用技術專業作為專業群，專業群內連接計算機應用和計算機網絡等，專業群專業基礎相通、技術領域相近、職業崗位相關、應用深度融合、教學資源共享。江蘇省已有高職院校以物聯網應用技術專業為龍頭，以物聯網產業鏈為組群紐帶，為接物聯網產業鏈上、中、下游的應用開發、系統集成和管理運維等環節建成了專業群，起到了示范效應。

高職信息安全與管理專業已經有了一定的發展基礎，屬于較早開辦的計算機類高職專業，在2021年新版的專業目錄中更名為信息安全技術應用專業。高職信息安全專業目前面臨招生規模下降的問題，物聯網應用技術專業可以帶動信息安全專業發展，作為信息安全專業發展的一個方向。物聯網信息來源領域廣闊，感知層感知設備種類繁多，網絡層通信技術和協議幾乎覆蓋了目前所有無線和有線網絡，應用層服務范圍遍布各大行業，對物聯網信息數據安全保護顯得越來越緊迫。據CEDA預測，2020年我國物聯網市場規模有望達到18 300億元，年復合增速高達25 %。事實上，根據世界芯片巨頭高通公司2021年報告，高通物聯網部門2021年第三季度業務同比增長了83 %，芯科科技（Silicon Labs）的物聯網業務在同一時期同比增長了39 %，可以預知2022年物聯網的普及速度正在加快。物聯網的數據安全防護能力薄弱，信息安全問題突出。在物聯網感知層，傳感器在工業、農業、醫療、安防等領域的廣泛應用，傳感器采集到的數據容易被攻擊者非法獲取，另外，感知層設備因資源限制，只能進行簡單的計算任務，缺乏加密保護措施，硬件架構的限制也使得訪問限制、病毒查殺等系統防護技術無法在感知層實現。在傳輸層，由于物聯網的網絡拓撲結構比較復雜，在局域網范圍內物聯網的傳輸技術種類較多，網絡安全問題較多，例如LORA技術的安全漏洞。物聯網的平臺層網絡DDOS 攻擊事件時有發生，應用層應用服務設備被惡意侵入會使用戶隱私數據泄露。綜上所述，物聯網的安全是一個全方位的網絡安全事件，可以和高職信息安全技術專業建立連接，同時也可以作為信息安全專業發展的方向之一。

2 物聯網產業鏈有利于產教融合發展

2.1 物聯網的產業鏈特點

物聯網應用高職教育人才培養方案一般遵循學科三段式方案，課程體系有專業基礎課、專業核心課、專業方向課或專業實訓課三個層次。產教融合的課程結構有別于早期的物聯網應用專業，物聯網產業鏈有感知層、網絡層、平臺層、應用層等四層，涵蓋芯片、傳感器、無線模組、網絡運營、平臺服務、系統軟件硬件、系統集成、應用服務八個環節，為構建職業教育面向崗位群培養要求的課程體系提供了基礎。物聯網產業鏈上游主要是基礎硬件供應商、基礎軟件供應商、感知設備供應商、網絡服務商，中游主要是平臺服務商、應用服務商、邊緣計算服務商，下游就是個人家庭用戶、企業用戶、政府用戶等。上游的基礎硬件供應商為物聯網四個層次架構提供芯片、無線模組等硬件設備，基礎軟件提供商為物聯網各個架構層提供系統軟件、控制軟件，而感知設備供應商主要為物聯網的感知層提供感知設備。網絡服務運營商主要是以電信運營商為主的廣域網傳輸和局域網如WiFi、ZigBee、LORA等傳輸服務。

2.2 物聯網無線模組行業是產教融合的突破口

我國華為海思、中興微電子等產品在NB-IoT（窄帶物聯網）芯片領域占有先機，但在物聯網芯片整體產業體系中，仍以高通、三星、英特爾等海外巨頭為主要供應廠商，這些供應商中芯片領域技術壁壘較高，顯然高職院校很難在上游的這些產業中融合發展。物聯網的無線模組市場的中國廠商發展迅速，目前行業集中度不高，國內主要模組廠商就有多家，領先的規模企業如移遠通信、日海智能、廣和通、有方科技、中興物聯等。無線模組領域創業企業云集，高職物聯網應用技術專業可以在這些領域實現產業引領發展，依托產教融合機制，將職業崗位、項目課程、資格證書、技能競賽相互融通，形成崗課融合、課證融合、課賽融課的四點融通課程體系。

2.3 感知層是專創融合的重點方向

要想提高物聯網專業畢業生的就業質量，創業是一個有效的方法。專創融合發展就是說創新創業不再與專業脫離，可將創新創業融入崗位模塊課，在物聯網產業鏈中實現崗位創新，不排除實現行業應用的創新。物聯網感知層需要通過大量的感知設備對所聯網的事物進行身份識別和數據采集，包括傳感器、識別技術設備、定位系統等。識別技術可分為RFID、生物識別、語音識別等。RFID 作為傳統的識別技術比較成熟，目前廣泛應用在金融支付、門禁安防、交通管理、倉儲物流等領域，我國領先的企業有遠望谷、信達物聯等。生物識別、語音識別作為新興自動識別技術發展迅速，應用領域也在逐步擴展，科大訊飛借助語音識別成為明星企業。

傳感器是最復雜的一個領域，物聯網無線傳感器主要有震動傳感器、應變傳感器、扭矩傳感器。在全球傳感器市場中，美國、日本等發達國家占據主導地位，我國該領域尚處于初級發展階段。這一領域誕生了很多的中小微企業，創業門檻相對較低，高職物聯網專業可以依托中小企業進行孵化創業園建設，創業項目可以和日常學習環境結合，例如在學校教學評價體系中，構建一個舒適的學習環境，創業團隊可以使用幕布傳感器、燈光控制器、電流控制插座等布置教室或實訓室。

2.4 物聯網應用領域便于融合地方經濟發展

中游的平臺服務商主要在物聯網的平臺層提供平臺服務，中游的應用服務商主要在物聯網的應用層提供具體應用場景服務，這個層面是物聯網應用技術專業融合地方經濟發展的重點切入點。目前，物聯網已廣泛應用到安防、交通、物流、工業制造、倉儲、農業等領域，應用范圍還在進一步擴展。在這個層面上，無論任何省份都有上述領域的規模企業，高職院校物聯網專業可以很好地融合地方經濟發展，服務地方經濟發展。具體方法是圍繞地方優勢行業的人才需求確定專業人才培養目標，根據專業人才培養目標，對照重點規模企業需求明確職業崗位要求及能力，圍繞職業崗位要求構建課程體系設定教學內容。這是專業融合地方經濟發展的基礎前提，根據課程設置進行具體的教學實訓改革才能有的放矢。

3 結語

物聯網屬于新興的朝陽產業，和互聯網相比物聯網的終端數量更加龐大，據研究機構預測，物聯網所帶來的產業要比互聯網大三十倍，將會形成下一個萬億級別的產業。在萬物互聯的前景之下，目前產業鏈的四層八環節已經產生大量的就業機會，以物聯網應用技術為核心，連接計算機應用、計算機網絡技術、信息安全等專業的專業群建設是高職物聯網應用技術高質量發展的必然之路。

參考文獻

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[ 作者簡介 ]

李文強，男，甘肅隴南人，甘肅財貿職業學院，教授，本科，研究方向：計算機應用技術。

[ 項目名稱 ]

2020年度甘肅省職業教育教學改革研究項目，項目編號：2020gszyjy-53，項目名稱：物聯網專業融合甘肅地區儲糧行業的實踐研究。