基于物联网的管理信息系统实践教学设计
中图分类号：G434 文献标识码：A 论文编号：1674-2117（2016）13/14-0138-04
“管理信息系统”课程是一门综合性、交叉性课程。内容涉及信息技术、系统工程、管理学、行为科学等诸多学科。其中信息技术是管理信息系统设计和实施过程中的重要影响因素。物联网是信息技术发展的新浪潮和未来趋势。物联网技术将会成为管理信息系统开发的重要技术基础。李瑶、陈磊等探讨了物联网在物流管理信息系统开发中的应用。[1-4]物联网在信息系统方向相关课程的实践教学改革也得到了较多的关注，常杰提出了基于物联网的物流实训中心的构建方案[5]，赵婉鹛以“智慧物流”的实验构建为实例，提出将物联网引入高效商科类实验的基本思路、方法和途径[6]，赵刚探讨了面向物流工程专业的物联网实验系统的建设。[7]但以物联网技术为主题的“管理信息系统”实践在教学研究中尚不多见。在“管理信息系统”课程中如何有效融入物联网技术是一个值得探究的课题。
● 问题描述
当前，在管理科学与工程类专业开设的“管理信息系统”课程中，教师讲授与信息技术有关的内容存在如下问题。
1.知识点分散
“管理信息系统”课程中关于信息技术基础部分的介绍，主要包含数据库技术、网络技术、条码技术、EDI技术、RFID技术、GPS/GIS技术等。由于课程性质和课时的限制，教师在介绍上述内容时，既难以对每块技术内容进行全面深入的介绍，也缺乏对这些技术内容之间的关系的有效梳理。新的信息技术，如云计算、移动互联网、大数据、人工智能等知识大都以专题的形式介绍给学生，知识点繁杂，又缺乏一个基本的知识框架进行整合，导致所学习的知识片段不容易联接成一个整体。
2.理论和实践部分联系不够紧密
“管理信息系统”课程教学内容主要偏重于理论内容的讲授和学习，由于学生缺乏实践经验，对内容的理解不够全面，达不到应有的深度。通过学习，学生没有形成足够的信息素养和信息意识，也不具备足够的信息技能，在具体的业务领域面临问题时难以系统、高效地利用现代信息技术和先进的管理思想和管理方法构建合适的信息系统解决方案，造成院校培养的学生的能力水平与社会需求的期望值之间存在一定的差距。
● 研究思路
1.加强实践环节
借助现代信息技术条件和手段开展的专业实验教学，成为高校专业课程教学的重要和必要的补充，增加实验学时比例，用实验教学带动理论教学符合管理科学与工程学科中专业教学的发展趋势。[8-9]在“管理信息系统”课程教学中增加实验和实践教学环节，在实践中应用理论，用理论指导实践，使学生深刻理解专业理论知识的同时，提高其专业实践技能。
2.以物联网技术框架整合信息系统技术基础知识点
在管理信息系统的技术基础中，包含网络技术、数据库技术和程序设计语言等内容，完成数据的采集、传输、存储、处理和应用。但在传统的管理信息系统中，数据的采集环节主要由人工完成，使用者利用设备把获取的现实物理世界中的数据输入到系统中，并对数据进行处理转换成为信息支持组织中的计划、组织、领导和控制等管理职能；物联网技术融入到管理信息系统中，传感器、条码、RFID等技术自动采集数据，将会降低管理人员，特别是基层管理人员的工作强度，减少人工干预，提高数据采集的效率，也为管理人员的决策提供及时全面的信息。
开发和实施基于物联网的管理信息系统，开发人员需要了解诸如传感器、条码、网络、移动通信、数据库、数据挖掘、程序设计等诸多技术内容。
在“管理信息系统”课程的技术基础部分，教师将分散的技术知识点放入物联网技术框架中，有助于学生认识各种技术的作用及其之间的关系。物联网具有全面感知、可靠传输和智能处理等特点，物联网技术框架包括感知层技术、网络层技术、应用层技术和公共技术。[10]表1中列出了各种信息技术在物联网技术框架中的位置。
3.基于信息流程设计的物联网实验系列
为了综合利用物联网技术，笔者设计了一个信息处理流程：传感器从现实世界自动采集数据，经过上位机的处理，进入传统的信息系统工作层，管理人员通过固定或移动终端使用传感器数据完成管理工作（如图1）。
该信息流程包含信息的采集、传输、存储、处理和使用等功能。信息的采集主要通过传感器、RFID、摄像头等感知智能设备完成；信息的传输主要采用ZigBee短程无线传输技术、GPRS远程无线传输技术以及有线网络传输技术等；信息的存储主要通过使用SQL Server、Oracle、Access等数据库管理系统实现；信息的使用既可以在本地显示，如在窗体中以图表的形式呈现，也可以通过远程网络实现，如网页、短信、微博等，还可以通过数据的深度处理，产生新的信息，如产生报警信息等。
传感器数据的采集和传输在IAR环境中用编程来实现，上位机对传感器数据的处理和存储功能通过Visual Studio编程环境来实现，数据的远程应用可以在Dreamweaver环境中用编程来实现。为了完成该信息流程，笔者设计了六个单项实验，每一个实验可以完成数个信息处理环节。
4.综合课程设计项目设计 六个分项实验主要从技术的角度了解物联网在信息系统中的作用。在管理信息系统的构建和实施中，使用者不仅要考虑技术因素，更要利用信息技术解决现实业务领域中存在的问题。技术内容与具体的业务结合起来，才能提高管理人员的管理水平，为全面理解物联网技术在管理信息系统中开发、实施的作用，还需要通过课程设计环节、学生分组、协作分工，以某个业务领域为背景，综合运用管理知识、业务流程重组理论和方法以及信息技术知识选择一种信息系统开发方法，按照系统分析、系统设计和系统实施的工作阶段完成系统的开发，以解决管理业务中面临的问题。[11-12]
● 实验项目简介
本文设计的六个分项实验可以逐步完成从数据自动采集、数据传输和存储到使用数据的信息流程，并且涉及物联网技术框架中各部分的内容。各实验的内容、类型和课时分配如表2所示。
在六个实验中共使用了IAR、SQLSERVER、Visual Studio.net、Dreamweaver四个软件开发平台，以及串口调试助手和远程短信软件（remote SMS）两款工具软件。实验者可以通过IAR软件和串口调试助手完成传感器数据采集和传输实验；通过SQL Server完成数据库的建立和使用；通过Visual Studio.net集成开发平台使用VB.NET语言开发窗体应用程序来完成对数据的存储、显示和调用，建立传感器采集模块与数据库之间的联系，并利用Remote SMS软件进行短信报警；通过Dreamweaver网站编辑软件完成动态网页设计实验。
● 综合课程设计示例
在单项实验的基础上，笔者通过完成一个综合型的课程设计项目，综合利用掌握的物联网技术解决现实中的某个问题；在选题上一方面提供数个备选题，另一方面也鼓励学生自行选题。下面笔者以物流领域中的仓储环境管理系统的开发为例介绍基于物联网的信息系统的开发。
1.管理业务需求分析
某仓储中心仓储环境监测的手段和监测数据处理方法存在数据处理不及时、监测手段落后、无法远程监控等问题。结合物联网技术特征，笔者对管理活动做了如下改进：及时采集传感器数据并存放到数据库中，以便进行数据的分析和处理；设置临界值，预警处理；使用短信远程获取预警信息。
2.系统目标
本系统的设计目标为分析和设计仓储环境监测系统软件及数据统计分析，从而对仓库的温度和湿度进行监控，免去耗时耗力的人工监控，使管理人员能够随时掌握仓储现场环境，以便进行合理的管理。
3.基于物联网的仓储环境监测信息系统的体系结构
系统分为上位机系统和管理平台两个子系统。上位机系统获取、保存和传输传感器数据；管理平台负责在监测服务器上接收所有上位机上传的数据，分析处理数据，并将处理的结果以不同方式展现给监测人员（如图2）。
4.系统主要实现功能
本系统利用物联网技术实现采集监测点的数据，并将数据上传至管理平台。管理平台分析处理上传的数据后，判断数据是否超标，如果超标，则进行预警或报警，同时通过短信通知监测人员，以达到对突发事件及时、有效的处理。系统主要实现功能是：①上位机实时监控监测点，接收传感器传输的数据，并将数据通过网络传输给管理平台；②管理平台具有数据存储，数据库管理和对数据进行处理的功能；③管理平台能够有效地管理和共享监测数据，使监测人员能够方便、快速地可视化各种数据信息，包括信息查询、信息修改等。
● 结语
本次教学实践关注物联网的技术框架，以传感器采集数据、网络传输数据和管理人员使用数据的信息流程为指引，设计了分项实验项目，并结合专业领域的业务知识进行课程设计。笔者通过引导学生掌握物联网关键技术，提高他们的信息素养，利用最新的信息技术构造信息系统解决现实中面临的管理问题。本实践在物流工程专业硕士“高级物流信息系统”教学中已实施了两届，取得了较好的教学效果，理论和实践的有效结合有助于学生把握物流系统的信息化和智能化的发展趋势，紧跟时代潮流，在科研学术活动中融入更多的物联网元素。
在教学过程中，笔者也发现了一些不足，如传感器实验平台稳定性不够，由于经费限制无法购买多套设备且无法及时升级等。随着移动互联技术的成熟与普及，教师可以使用智能手机代替实验传感器实验平台，使用4G技术或即将商用的5G技术，连接云计算平台，不仅可以在传统的Internet网络环境下使用数据库，也可以在云端进行数据存储和数据处理。新的技术方法和手段的运用将会帮助学生掌握最新的理论知识，激发他们的学习兴趣，构建其与时俱进的知识结构。
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