面向“1+X”證書的農業物聯網工程實踐教學平臺建設探索

薛小松 許燕萍 李娜 陳磊

關鍵詞： 1+X；物聯網工程；實踐教學

1“1+X”證書制度特點相關概述

2019年2月，國務院出臺《國家職業教育改革實施方案》（簡稱“職教20條”） ，明確提出啟動“1+X”證書制度的試點工作，鼓勵職業院校的學生在獲得學歷證書的同時，取得多樣化的職業技能證書[1-2]。我院作為首批“1+X”證書試點院校，設立了“1+X”傳感網應用開發職業技能等級證書考核站點。

“1+X”證書制度試點工作作為教育部職教20條的重要改革部署，是中國特色高水平高職學校的重要評估指標。“1+X”傳感網應用開發職業技能等級證書由教育部引導獲取的，作為用人單位衡量入職員工的職業技能標準，是技能人才是否具備物聯網應用技術行業標準的職業技能憑證。同時也作為各類院校衡量人才培養質量的憑證、衡量學生職業技能學習效果的憑證。

2 面向“1+X”證書的物聯網應用技術課程體系

物聯網應用技術專業的專業基礎課程包括物聯網關鍵技術、C語言程序設計、單片機技術、傳感器技術，專業核心課程包括物聯網感知與組網技術、農業物聯網工程、物聯網運行與維護等。課程體系主要根據物聯網應用技術專業特點，課程內容分別對應物聯網技術的感知層、傳輸層、應用層。并結合農業類院校工科課程特色，將農業工程現場項目引入課堂。

通過上述課程的學習，學生能基本掌握本專業所需要的一些基本技能，但距離企業崗位實際需求還有較大的差距。

3 農業物聯網工程課程的地位及特點

農業物聯網工程屬于物聯網應用技術專業核心課程，在大三第一學期進行學習，是一門綜合應用課程，對前序課程知識的學習依賴性高。是學生能否適應物聯網工程相關崗位，尤其是農業工程相關崗位的一門關鍵的學習課程。由于該門課程涉及多學科、多領域，是一門交叉課程，學習過程中需要設置足夠的實踐課程對學生進行反復訓練，錘煉技藝。所以關于如何設置該課程的實踐教學平臺，如何面向“1+X”證書建立課證融通體系，對物聯網應用技術專業的人才培養質量，提高畢業生對口就業率顯得尤為重要[3-4]。

4 農業物聯網工程實踐平臺現狀

農業物聯網工程課程的地位及特點決定了本門課程內容涉及很多實踐操作、綜合應用。目前整個實踐平臺主要由實驗教學系統以及經典企業案例庫平臺組成，分別對應的教學內容是農業物聯網工程項目設計與實驗驗證，以及企業實際案例重現驗證。

4.1 項目設計與實踐平臺現狀

教研室根據傳感網應用開發“1+X”考試平臺，結合傳感網應用開發中級證書考試大綱以及考證技能要求，設計了四大項目，12個經典案例，總計48學時實踐教學內容。實驗案例包含了大田種植物聯網應用、設施園藝物聯網應用、畜禽養殖物聯網應用、水產養殖物聯網應用等。學生可以利用電腦進行案例的設計，并結合傳感網應用開發考證工位進行驗證。雖然達到了設計與實施的工程要求，能面向“1+X”技能點進行實訓。但是整個實訓過程仍然是在實驗室完成的，無法滿足按實際工程需求進行角色分配、缺少工程實施的現場感，無法真實重現工程現場的各種狀況。

因為實驗實訓均是在實驗室完成的，所以無法滿足時間、空間的工程實踐要求，學生只能在實驗室開放的時候完成實驗操作。課前的預習不充分、課堂實訓時間短、課后沒有充足的時間進行復習與演練，導致學生整體熟練度不夠，更無法完成各種創新設計。

4.2 企業案例庫實訓現狀

通過“校企合作、產學結合”積累了大量的企業實際案例，形成了具有典型的農業院校特色的農業物聯網工程項目真實案例庫平臺。建立了長效的校企合作機制，學生能到企業現場認知學習、實際操作，老師能接觸到最新的產業態勢，及時更新教師知識與技能儲備。但由于各類原因，學生在企業實訓的時間有限，技能訓練時間不足。教師頻繁在企業項目與理論教學之間切換，時間倉促，往往不能全程參與完整的項目，影響學習效果。

企業的案例庫也有更新不及時，內容混亂的現象，而且由于校內實訓場所限制、實驗設備不完善，不能完整的重現經典企業案例，影響實訓效果。

5 面向“1+X”的農業物聯網工程實踐教學平臺整體設計與建設

根據目前現存的問題，實驗實訓設備內容上無法完全滿足學生課前、課中、課后的學習要求；時間上無法滿足學生反復訓練經典案例；空間上無法滿足學生隨時記錄驗證各種創新設計。校企合作存在合作時長、規模受限，案例庫更新不及時，設備場景無法滿足等缺陷。對現有農業物聯網工程實踐教學平臺進行優化設計，以解決現存問題。

5.1 設計依據

在國家專業目錄、國家技術標準和行業標準指導下，根據農業物聯網工程崗位技能及傳感網應用開發“1+X”（中級）考證需求，確定人才培養目標，制定課程標準，實施課程教學。從師生的實際項目中，精選水稻、草莓、澳洲鱸魚、草坪草等4個地方農村產業特色的智慧管控項目，制定技能培養路徑。

借助泛雅學習平臺、智慧農業虛擬仿真平臺，發布問卷調查、課前測試等任務，獲取學情數據。并通過虛擬仿真平臺的關聯數據算法，描繪物聯網應用技術在校學生學情數據圖譜。通過學情圖譜進行學生學習本課程的優勢、劣勢分析，針對學生國標行標生疏、工程規范缺乏、工程意識不足、工程整體不強等劣勢，確立項目重點。通過統計與大數據關聯分析，確定策略沖突解決、拓撲結構分析、故障解耦分析等技能培養難點，對授課計劃、教案等進行相應修正，對虛擬仿真軟件、虛實結合裝置進行進一步優化。

通過本課程學習，學生獲得一次畢業設計前的綜合性工程實踐機會。課程以培養學生農業物聯網項目方案設計與工程實施能力為目標，同時也承擔了“1+X”考證中傳感數據采集、總線通信應用、ZigBee應用等方面的技能訓練。

5.2 面向“1+X”的農業物聯網工程實踐教學平臺整體設計

對農業物聯網工程實踐教學平臺進行分層設計，依次為農業物聯網工程基礎實踐實驗，滿足基礎理論驗證；農業物聯網工程綜合合計實驗，訓練項目設計能力；專業技能比賽校內選拔，以賽促訓，拓展知識訓練動手能力；企業案例實訓，體驗真實項目，培養學生系統分析，工程實踐能力；企業實訓，以真實項目提升學生走向工作崗位的適應能力；拓展訓練，培養學生思維拓展能力；引入特色項目，將“亞夫精神”融入實踐項目，傳遞亞夫精神火炬，培育一批“一懂兩愛”的服務現代農業的高素質技術技能人才，培養學生愛崗敬業、精益求精、憫農愛農的亞夫精神。

5.3 面向“1+X”的農業物聯網工程實踐教學平臺建設

根據農業物聯網工程實踐教學平臺整體內容設計，將所需訓練的知識技能點融入虛擬仿真平臺、虛實結合平臺、項目實操平臺、以賽促訓平臺、校企合作平臺，各平臺建設相輔相成、相互促進，使得學生在各類平臺中不斷獲得知識的拓展、技能的提升、創新能力的提高、價值觀的升華。

5.3.1 虛擬仿真教學平臺

引入認知理論，對接崗位形成“基礎技能”“應用技能”“實戰技能”的三層認知結構，形成技能型人才培養的三個層次和三個訓練階梯。基礎技能泛指物聯網設備認知與使用技能；應用技能側重物聯網設備維修維護技能，包含農業物聯網“1+X”技術技能，這一階段技能與農業生產業務邏輯的耦合性不強；“實戰技能”指包含生產業務邏輯的智慧農業生產技能。

虛擬仿真平臺突破時間、空間的限制，學生可以隨時隨地地利用手中的電腦完成虛擬仿真平臺的模擬訓練。

在實際課程教學過程中實施“課前線上虛擬仿真場景練基礎”“課中線下虛實結合場景強應用”“課后現場實戰場景求技藝”的“三階三景”仿真教學方法改革。

5.3.2 虛實結合訓練平臺

將實際農業物聯網工程應用場景與案例進行一比一映射到虛擬場景中，學生課前、課中、課后在虛擬平臺上獲取的任何成果，都可以逆向映射到實物平臺，實現所見即所得，所得即所學，所學即所用。

線下實訓過程中，學生可以感受實物物聯網的動作時間、動作頻率和動作性能。線下實訓，可以進一步增強學生對農業物聯網的現場感，縮短實訓與崗位的距離。

5.3.3 項目實操運行平臺

利用積累的典型農業物聯網項目案例，對學生所需掌握的知識技能點進行反復錘煉。根據教學內容特點，把課堂搬進田間地頭，進行生產現場物聯網定檢訓練，零距離培養學生農業物聯網工程實踐能力，鍛造學生的“能制定現場農業物聯網定檢與運維方案；能提出現場農業物聯網運維改進意見”等核心工程實踐能力，形成學生職業技術能力的“ 核心競爭力”。

現場教學分為兩個部分，一類是課堂現場教學，一類是課后利用大創項目和大師工作室創新項目的智農創新項目的現場教學。目前課程教學團隊的現場教學創新項目包含一個國家自然科學基金項目、一個國家重大技術推廣項目（物聯網子項目）、一個省農業自主創新項目和一個市級“1+1+N”技術推廣項目以及多個院級科研項目和學生大創項目。

5.3.4 以賽促訓實戰平臺

鼓勵學生參加“1+X”傳感網應用開發考證、鼓勵學生參加各類專業知識競賽、科創應用比賽、專業技能大賽。新生入學時即安排專業教育、比賽引導，以優秀畢業生為榜樣，鼓勵低年級學生積極參加，積極申報各類創新項目，發揮好高年級學生傳、幫、帶的作用[5-6]。

實現校內比賽全員參與、校外比賽選拔參與的內循環。發掘不同學生的專業特長，做到分類教學、促進學生個性化發展。

通過各類創新比賽，充分激發學生對專業的學習興趣。通過各類比賽訓練，將比賽要求的知識技能點融入平時的實踐教學當中，深化實踐教學。

實施以來物聯網應用專業學生在各項比賽中均取得了不錯的成績。

5.3.5 校企合作提升平臺

改變原有的企業參與制定人才培養方案、大三學生到企業去實習、對學生進行就業培訓等這些簡單的校企合作方式，推動校企全面、全方位的合作改革。

企業按人才需求標準參與制定人才培養方案，從大一開始為學生分配企業導師，使得學生一開始就明確未來的就業方向以及崗位技能需求，讓學生不再迷茫。在專業課程實踐教學過程中，不僅僅使用企業的案例。以農業物聯網工程為例，結合“1+X”考證需求，引入企業管理模式，以企業用人的視角去管理學生，以企業的視角實施實踐教學，不僅僅讓學生獲得相關知識與技能，而是在多個維度，如項目組織形式、團隊分工、考核制度、場地條件、硬件設施均與實際企業保持一致，使得學生在真正的企業工作環境下實踐學習，盡早適應崗位需求。

6 不足之處

面向“1+X”證書的農業物聯網工程實踐教學平臺建設雖然已經取得了階段性成果，但在實施過程中仍然存在需要改進的地方。仍需與農業物聯網“1+X”技能等級認證團隊持續研發虛實結合實訓資源，打造農業物聯網課證融合精品示范課。

物聯網應用技術更新快，隨著農業物聯網“1+X”的推進，已將農業物聯網職業技能等級證書考核內容融入課堂教學，但平臺部分技能訓練素材具有一定的滯后性，需要不斷更新。

7 結論

農業物聯網工程作為物聯網應用技術專業課程體系中重要的一環，是學生畢業前的對所學知識的一次綜合性演練與提升。面向“1+X”證書的農業物聯網工程實踐教學平臺建設，需將“1+X”要求的技能點過程性融入課堂教學，融入各類實踐平臺。不同實驗實訓平臺的建設相互之間不是獨立運行的，而是階梯式的設計，相互促進。隨著該項工作的不斷推進，不但可以提高本門課程的實踐教學效果，還能提升學生企業工作技能，提高就業率，為其他實踐課程提供借鑒。