物联网技术如今已成为信息技术发展的热点领域，在职业院校中，物联网专业的建设也日益受到重视。随着物联网技术的快速进步，市场对物联网人才的需求正日益增长。然而，职业院校在物联网技术教学实验环境建设中遇到了诸多挑战。本研究尝试通过树莓派、IoT平台和AppInventor技术，构建一个适合职校学生特点的物联网实验教学环境，以培养具有坚实基础、宽广知识面和强实践能力的综合型人才。
职业院校在物联网教学方面面临的困境主要包括：物联网实践教学的不科学性、教学设备成本高昂，以及校企合作程度不足。物联网技术涉及网络、软件开发和电子等多个学科的交叉融合，但职业学校现有的学科体系很难与市场需求接轨，导致实践教学效果不理想。此外，由于物联网教学设备的价格不菲，且缺乏统一的应用规范和标准，学校难以负担这样的成本，而学生也难以达到实际工程应用技能的标准。企业应用场景和标准的不一致性，导致校企合作程度低，学生毕业后难以实现对口就业。
为解决这些问题，本研究提出构建“理实一体化”的物联网实验环境，该环境由感知层、网络层和应用层构成。感知层主要利用传感器进行环境信息的采集，以树莓派作为核心设备。树莓派是一种基于Linux系统的卡片式计算机，由于其模块化的设计，易于获取各种硬件模块和开发工具，非常适合作为物联网实验中的感知层设备。学生可以通过树莓派来搭建传感器，并实现数据的读取和处理。
网络层则负责传感器数据的存储和管理。研究中使用了中国移动OneNet平台作为网络层的核心技术。OneNet平台是中国移动打造的物联网开放平台，支持从端到云的数据处理流程。它通过主流的物联网协议实现设备与云端的双向连接，并支持海量设备的数据收集和监控，适用于职校学生水平的应用。
应用层作为直接与用户交互的接口层，需要以直观的方式呈现物联网数据，并接收用户的操作指令。在本研究中，采用了AppInventor来构建应用层。AppInventor是一种基于图形化编程的工具，可以拼接不同的组件来开发物联网应用程序，从而在一定程度上避免了复杂编程语言的学习。学生可以通过AppInventor创建应用，实现与物联网系统的交互。
以温度监控为例，树莓派可以作为温度传感器的搭建平台。在教学实例中，使用热敏电阻作为温度传感器，通过定义GPIO接口，将热敏电阻的阻值转化为以摄氏度为单位的温度。在树莓派上还需安装MQTT协议的Python扩展库，MQTT是一种轻量级消息传递协议，特别适用于物联网设备之间的通信。通过该协议，可以将传感器数据上传到OneNet平台进行存储和分析。
中国移动OneNet平台为教学实例提供了稳定可靠的数据处理能力，通过完善的协议封装和简化的开发流程，方便学生进行物联网应用的开发。在OneNet平台上，学生可以进行产品的创建和数据的监控，这对于理解物联网的全栈开发流程至关重要。
总体来说，通过树莓派、IoT平台和AppInventor构建的职业院校物联网实验教学环境，不仅可以有效降低教学成本，还能提高学生对物联网技术的理解和应用能力，为学生未来的职业发展奠定坚实的基础。
