基于现代学徒制试点的传感网技术应用项目实践

张雪梅，王咏梅

（上海市高级技工学校，上海 200437）

0 引言

现代学徒制是通过企业与学校的深度合作，教师与师傅的联合传授，集工学结合、产教融合为一体的培养模式，是职业教育改革的方向。2021年两会通过的“十四五”规划纲要第四十三章“增强职业技术教育适应性”中，探索中国特色学徒制被明确提出[1]。《传感网技术应用》[2]是物联网技术应用专业的一门专业必修课，我们基于该课程理论与实践紧密结合的特点，在项目试点的过程中，对该课程的项目应用进行了探索。

1 硬件环境

本项目采用芯片CC2530完成Zigbee协议无线传感网络[3]的组网，网络的硬件设备包括协调器节点和终端节点，无线传感网络的拓扑模型可以设计为星型拓扑、网状拓扑、树型拓扑，这里以点对点的组网模型为项目用例，协调器节点为核心网络节点，完成整个网络的数据控制[4]。电脑与协调器模块通过UART口相连，通过串口工具控制终端节点的LED灯[5]、风扇、继电器、步进电机等设备。

2 软件流程

在现代学徒制的培养模式下，需要学生具备综合的技术应用能力，快速掌握项目业务流程，为此必须建立一套易于理解、能快速掌握组网认知的调试工具，基于此，设计了该套软件流程，学生可以在测试的过程中通过可视化的流程数据输出，快速掌握组网的流程，认识数据流走向，进而掌握基础的无线传感网技术应用知识，同时该方法可扩展，学生可以基于该方法进一步进行软件开发和优化设计。

通过将组网流程的状态改变信息实时反馈到串口工具上，可视化展示，信息明确，完成组网认知。组网成功后，PC端通过串口控制终端节点的设备，当终端节点设备状态发生改变时，将状态改变信息实时告知协调器模块，并在PC上实时显示，进而完成后续的终端节点设备控制（以风扇控制为例），软件流程见图1。

图1 奶牛辅食锅

图1 无线传感网组网项目应用软件流程图

（1）协调器模块上电，数据流通知Coordinator Ready；

（2）终端上电，完成组网，数据流通知EndDevice Ready，同时上报测试；

（3）帮助信息（HELP info）；（该帮助信息可以指导学生自己完成组网后的数据控制认知，对网络的理解和后续的开发工作具有重要的指导意义）；

（4）学生根据帮助信息可以根据需要控制终端设备；

（5）在串口工具上输入21，成功打开风扇后，串口工具上会收fan on，指示风扇打开成功；在串口工具上输入20，成功关闭风扇后，串口工具上会收fan off，指示风扇关闭成功；终端的控制字符串见表1，状态上报信息见表2。

表1 终端设备的控制命令

表2 终端设备的状态上报信息

3 应用效果与推广

基于上面的软件流程，实现了Zigbee组网的认知学习与测试应用，在串口工具上将测试过程完整呈现，如图2。从测试结果易于理解：步骤1，无线组网过程；步骤2，串口数据控制终端设备结果验证；步骤3，帮助信息有效指导学生测试。

图2 URAT口字符串触发的终端节点设备控制过程

基于上面的软件思想，进一步拓展，实现协调器按键中断触发终端节点设备控制的过程，终端节点，在设备状态发生变化时，将状态信息实时反馈给协调器，同时协调器将状态信息在串口工具上实时呈现。该项目应用可以有效指导学生测试，学生可以通过帮助信息，自主完成测试过程，获得实验结果反馈信息，从而完成对传感网组网项目的实践。

4 结语

现代学徒制办学模式的培养重点是能让学生在工学结合的教学模式下，在理论和实践的过程中，迅速掌握职业技能，《传感网技术应用》课程的内容适用于该教学模式，但是由于传统的教学实验过程，理论性强，实训切入需要教师的参与度过高，该软件方法的应用在教学实践中，显著地提高了学生学习的主体作用，同时可扩展性强，值得推广。