公有云在物联网课程实践教学中的应用

何辉+龚成莹

摘 要： 针对当前物联网专业教学中存在的问题和工程领域对该专业的应用需求，对公有云平台这一新技术在物联网专业教育实践中的应用进行研究，通过研究和教育实践，将主流的工程应用与传统实践教学相结合，通过对诸多云平台的测试和应用，选择主流并适合于教育教学的平台进行重点的推广应用，并在人才培养、学科竞赛等方面取得一定的应用成果。

关键词： 物联网课程 公有云 实践教学

随着国家对物联网经济的重视和对相关人才的迫切需求，许多高校陆续开展了物联网专业。在2012年最新颁布的普通高等学校本科专业目录中，物联网工程专业属于工学中的计算机大类，标准学制四年，毕业后授予工学学士学位。该专业是一门交叉学科，涉及计算机、通信技术、电子技术、测控技术等专业基础知识，以及管理学、软件开发等多方面知识。作为一个处于摸索阶段的新兴专业，各校都专门制定了物联网专业人才培养方案。学生需要学习包括计算机系列课程、信息与通信工程、模拟电子技术、物联网技术及应用、物联网安全技术等几十门课程[1]。

近年来，云计算大行其道，许多大的IT公司推出了面向工程应用的公有云服务，如开放式开发平台（如GAE、SAE、BAE）、源代码云平台（如github）、物联网云平台（如YeeLink），这些创新服务为物联网教育带来新的机遇和变革[2]。借助这些优秀的云计算平台，将诸多的物联网课程实践环节迁移到云端进行，不仅能更好地促进该学科的教学实践水平，而且能更好地使高等教育与工程实践相结合，从而实现物联网专业的培养目标。

1.公有云应用情况

1.1开发云：SAE

Sina App Engine（以下简称SAE）是新浪于在2009年11月3日正式推出第一个Alpha版本的国内首个公有App Engine，SAE是新浪云计算战略的核心组成部分。SAE作为国内的公有云计算，从开发伊始借鉴吸纳Google、Amazon等国外公司的公有云计算的成功技术经验，并很快推出有别于国外公司并具有自身特色的AppEngine。SAE选择在国内流行最广的Web开发语言PHP作为首选的支持语言，Web开发者可以在Linux、Mac或Windows上通过SVN或者Web版在线代码编辑器进行开发、部署、调试，团队开发时还可以进行成员协作，不同的角色将对代码、项目有不同的权限；SAE提供了一系列分布式计算、存储服务供开发者使用，包括分布式文件存储、分布式数据库集群、分布式缓存、分布式定时服务等，这些服务将大大降低开发者的开发成本。

在相关课程教学过程中，引入新浪SAE公有云计算开发平台，SAE在一定流量内免费，足够满足教学实践需要，要求每个学生开通新浪SAE账号，将自己完成的个人主页和其他Web开发课程的作业均通过版本控制工具上传到云端，在课堂上，本人和学生一起对他们所完成的任务进行点评，取得非常好的效果，不但节省教学时间，免去学生配置传统服务的烦恼，更使其与当前主流的工程应用亲密接触。在该课程的后期，讲授JSP动态网页阶段，要求学生直接在SAE云端设计数据库结构，取得良好的教学效果。

1.2实验云：实验楼

实验楼是一个IT在线学习平台，为用户提供的不是视频，而是配置好的虚拟机，通过虚拟的实验环境，学习者可边看文档边动手操作，从而提高学习者的动手实践能力，而且实验楼虚拟环境不仅是简单的在线编译器，更可以支持广泛的IT内容学习，不再局限于编程领域，为用户提供的是一站式的IT在线动手实践环境，学习者不用本地创造环境，只需一台电脑，登录实验楼网站即可。

实验楼平台开通了诸多课程的实验平台和实验指导，包括但不限于《C程序设计》、《Java程序设计》、《Python语言》、《Android应用开发》、《Linux操作系统》、《网络与信息安全》等物联网课程的实验环境，为学习者提供动手实践的环境。在最近几学期的《嵌入式操作系统》和《嵌入式系统设计》课程中，授课教师要求学生申请“实验楼”云平台账号，布置任务，在线编程，在浏览器打开的虚拟环境下进行程序的调试和验证，达到良好的教学效果，也使学生感受到在线实验的魅力。

1.3物联网云：Yeelink

Yeelink是一个通用的物联网开放平台，允许用户将设备接入网站，提供传感器数据的接入、存储和显示服务，用户不用考虑服务器实现细节和运维情况，即可拥有交付物联网化的电子产品的能力。利用Yeelink提供开发接口，即可将传感数据接入到Yeelink平台。Yeelink提供了方便的物联网云端接口，支持各类单片机开源硬件，为相关专业开设单片机应用、物联网、ZigBee、网络技术等课程提供云端实践平台[3]。

在相关课程的课程设计环节，授课教师给学生布置“基于物联网的远程环境检测系统”的题目，题目要求基于物联网节点完成当前环境温湿度的采集，通过WSN网络进行数据传输，在数据的显示部分，提出按照物联网云Yeelink的协议格式要求，将数据定时送往Yeelink平台，以随时随地在云端实时检测到被测环境的状态和数据曲线，如下图所示。

2.应用效果

2.1人才培养

通过在物联网相关的课程中进行云计算平台的应用，将目前主流的工程领域的开发方法引入教学实践中，大大促进理论与工程实践的结合[4]。所培养的学生进入工作岗位后，能够迅速地进入角色，在目前物联网+、大数据等技术广泛应用的时代，提前站稳脚跟。根据部分学生的就业反馈，他们在学校进行的这些实践活动基本与当前IT公司的路线一致，在相关的开发领域能够迅速上手，得到用人单位的好评。

2.2学科竞赛

将公有云平台应用到学生的相关学科竞赛中进行，取得了良好的竞赛成绩。

（1）2012年，在教育部举办的全国信息技术大赛中，我校学生利用公有云SAE完成的作品“校园一机通”取得了全国二等奖的好成绩，该作品后端采用当时十分先进的云计算平台SAE进行数据存储和逻辑处理，前端使用移动终端，采用JSON方式进行数据通讯。

（2）2014年，在教育部举办的全国大学生嵌入式物联网竞赛中，参赛作品“蓝牙控制物联网小车”利用手机控制蓝牙小车，蓝牙小车进行环境状态的监测，监测结果通过无线网络传送至物联网云端Yeelink，在Yeelink端进行数据的可视化和存储，该作品充分利用Yeelink云提供的开发接口，具有一定的创新性，最终获得大赛全国二等奖。

（3）2015年，在教育部计算机教指委主办的TI杯全国大学生物联网竞赛中，参赛作品“手机控制物联网网关”利用TI的CC2530无线传感网节点采集和传输数据，Android智能终端作为数据网关与外部网络进行通讯，Yeelink云端进行传感数据的可视化，该作品最终获得西北赛区二等奖的成绩。

（4）2015年，甘肃省首届青年APP大赛中，所指导的参赛作品“校园移动信息平台”采用阿里云平台进行部署，最终获得省级三等奖。

2.3教学相长

在云平台与物联网专业实践课程的结合应用过程中，相关授课教师可获得很大的收获，教学思路由原来的传统观念逐步向主流的工程应用角度转变，动手能力也得到增强，这都为以后教学工作的开展带来了有益帮助。

3.结语

借助云计算的强大优势，将无线网专业相关课程的教学实践逐步迁移到云计算平台。通过研究和教育实践，将主流的工程应用与传统的实践教学相结合，通过对诸多云平台的测试和应用，选择主流并适合于教育教学的平台进行重点的推广应用，并在人才培养、学科竞赛等方面取得一定的应用成果。实践表明，该项应用能够促进物联网专业教学模式和教学手段的创新，对学生工程实践和创新能力的提高起到促进作用。

参考文献：

[1]李爽.基于云计算的物联网技术研究[D].合肥：安徽大学，2014.

[2]朱静宜.基于云计算的高职物联网应用技术专业教学资源平台构建研究[J].中国教育信息化，2012（9）：33-35.

[3]李凯.基于YeeLink物联网平台的校园环境监测系统的设计[D].保定：河北大学，2015.

[4]鲍宇晖，崔德凤，张永红.云计算和物联网技术应用于“实验动物学”教学模式的探讨[J].北京教育（高教），2014（4）：75-76.

基金项目：甘肃省“十二五”教育科学规划课题（GS[2013]GHB0938）；兰州工业学院教学改革研究项目（2013-17）。