創新資訊應用人才培育基地─物聯網雲端服務

貳、計畫目標

本計畫的推動目的在成立微軟雲端行動創新育成基地並扮演區域學校聯盟經營者角色,亟待整合開發國內大學校院相關教學資源及微軟所提供的各項資源和開發工具,增加新的教學能量及提昇現有資訊軟體教學品質,進而擴展培育兼具資訊系統理論及實作技術能力的人才。
本區之創新育成基地將檢視及利用現有MOOCs磨課師資源,針對目前相關教材不完整、市場需求及最新資訊技術更新等方面進行教材改進開發,以MOOCs磨課師資源及成功經驗搭配微軟的主要產品和技術著手編撰設計符合資訊軟體發展趨勢所需的授課教材。預計將以雲端運算、物聯網、軟體專題實作為基礎重點領域專題系列課程。

參、計畫架構及執行規劃

一、創客基地營運特色及策略

(一)營運特色
本計畫除了教授基礎課程外,本區基地中心將不定期舉辦雲端行動技術趨勢(IoT/Mobile/Cloud)相關之系列研討會及短期課程,以推廣及宣傳本區基地中心所發展的教學資源供跨院校學生及教師參與。我們將利用微軟資源規劃研討會,以推廣微軟的主要產品和技術並提供學員豐富的學習資源。研討會課程主題將依微軟的主要產品和技術所區分出的熱門議題作主軸,包括公有雲平台、通用 Windows 平台、軟體開發、大數據分析、機器學習與物聯網等課程,期以專題製作及現場實習的方法作為訓練軟體實作人才的根基。
同時,我們將成立數個創新工作團隊及mentor制度。其中,每個團隊由一位教師帶領一組學生進行軟體應用研發及實作訓練。例如,在通用雲端平台這個主題中,學員將可學到許多關於 AWS、Azure與google 公有雲的知識,像是如何利用AWS、Azure與google 開發整合既有應用程式及服務,或是練習如何利用AWS、Azure與google作為平台服務來支援開發新的應用程式。另外,每月將邀請跨校教師或產業界人士與所有創新團隊進行交流討論。本區基地中心將舉辦實作研習營,訓練學生實作技能,且於研習營最後一天,安排腦力激盪會議,讓學生討論創新應用並分享如何解決方案的最佳實踐方式,藉此擴展微軟主要產品和技術的願景並協助提昇學員的實作能力。此推廣活動將引領不同背景、不同地域的學生、教師及社會人士共同分享清華大學及其它學校頂尖師資開授之課程及微軟資源的應用模式。

(二)經營策略
本區微軟雲端行動創新育成基地將由清華大學資訊工程學系主辦,由系主任賴尚宏教授擔任此計畫主持人,黃能富教授擔任計畫共同主持人,並邀集本系資通訊軟體相關教師及鄰近跨校師資組成數個工作小組,一起合作規劃辦理網路教學、技術推廣、及培育創新團隊等工作。本區基地中心將成立基地中心辦公室掌管及統籌相關行政事務,由主持人、共同主持人、工作小組、專任助理及兼任研究助理共同組成。主持人及共同主持人將召集工作小組之教師及教學助理推動相關活動及事務,固定召開月會和季會規劃討論發展主軸的進展,檢討並改進所發現的問題。透過研討會、營隊、創新團隊和mentor program等活動,從中瞭解執行進度及提昇成效。
在跨校服務方面,本基地將整合本校產學中心與相關創客計畫資源,協助跨校物聯網系列課程開設,並與其他學校共同舉辦黑客松活動,另外本中心將準備多種感測器與感測器網路等等物聯網平台,協助有志於物聯網創作的各校學生進行開發。

二、計畫架構

本計畫預計成立ITSA智慧應用物聯網人才培育基地,並推動四個主要教學重點,以達成物聯網創客培育之目的,四個主要重點說明如下。

IoT 物聯網系列課程

透過IoT物聯網系列課程,讓學生從感應器硬體基礎 (sensor nodes) 到物聯網感應網路 (sensor networks), 雲端數據收集平台使用, 物聯網應用大數據分析工具,建立扎實的物聯網技術與應用基礎。
另外配合整體規劃需要,本計畫也規劃第二年與第三年的一系列物聯網應用課程,將以第一年的物聯網應用基礎為根本,詳細介紹不同平台與感測器整合之應用,其中第二年以智慧電網、智慧醫療、智慧家庭、智慧農漁業為主,第三年則注重智慧交通、智慧建築、智慧安全、智慧物流等等。

O2O教學

透過磨課師教學其中一個主要的目標就是可加強學生理論的基礎, 但是要建立扎實的實作能力, 還需要有動手做的實習與實驗訓練. O2O (Online to Offline) 教學模式的設計就是「線上學習, 線下實習」的概念. 也就是先在線上學習課程的理論基礎, 然後安排到實驗室進行一系列完整的實習演練. 本中心將推動 O2O 的創新教學模式, 並組成跨校物聯網實驗室聯盟, 共同推動物聯網實驗室的資源共享, 讓同學可以到就近的聯盟學校實驗室進行物聯網實習,達到理論與實務兼具的人才培訓目標。

物聯網實驗室

本計畫預計在清大資工系成立一「物聯網應用實驗室」,讓學生可以組隊隨時使用各種感應器(sensor nodes), 感應器網路 (sensor networks),閘道器 (sensor gateway), 以及調配所有雲端大數據分析工具及軟硬體資源,提供學生在物聯網應用創意的發想與雛形的實現上一個方便且有效的實驗環境。
在實習課程方面包含涵蓋物聯網的三層架構: 1. 感知層, 2: 網路層, 3: 應用層, 可以讓同學建立對物聯網與應用的完整概念與實作基本能力,實習題目與內容包含。

    • 實驗 1 基礎硬體概念簡介 (介紹 GPIO, Timer, PWM, SPI, I2C)
    • 實驗 2 開發環境連接與建置 (Arduino, Linkit ONE 平台開發環境熟悉)
    • 實驗 3 GPIO+Timer/LED 操作 (Arduino GPIO 與Timer 操作, LED 控制實驗)
    • 實驗 4 顏色與紅外線感測器實習 (Arduino 擷取顏色與紅外線與雷射模組,製作簡單倒車雷達)
    • 實驗 5 雲端平台簡介與微軟 Azure操作 (感應器與 Azure 雲端物連網平台連結)
    • 實驗 6 溫濕度感應器 (Arduino 溫溼度感應器實驗)
    • 實驗 7 PM2.5 空氣品質數據感應器 (使用 Linkit ONE 平台 + PM2.5 及大氣壓力感測模組)
    • 實驗 8 Xbee 無線感測網路實驗 (使用Xbee的Zigbee平台進行無線感測網路數據傳輸)

物聯網感應器實習. 包含基礎介紹以及實際使用 Ardunio 與 Linkit ONE 物聯網感應器平台, 還有 6 種感應器的實際數據收集 (需要寫簡單的程式去收集數據或是控制感應器),實習總時數為 24 小時, 將安排四天的時間 (星期六,日, 或其他合適的時間) 進行實習, 每日約6小時實習。

智慧程式應用

另外也將開設進階的智慧程式應用相關課程,整合物聯網、雲端運算及大數據應用,培養對於垂直整合與雲端應用與物聯網架構的高階人才。

ITSA創新資訊應用人才培育基地─物聯網雲端服務 智慧程式課程

三、重點工作規劃及擬達成之效益

在跨校服務部分,本計畫除了與夥伴學校進行合作外,也將整合MOOCs課程協助各校成立跨校物聯網實驗室聯盟,各校學生或是社會人士,皆可透過ShareCourse平台上課並至各校物聯網實習實驗室進行實驗,以達到跨校創客培育之目的,全台灣各校實習實驗室如下列表。

  • 台北地區 台灣科技大學
  • 桃園地區 中央大學
  • 新竹地區 清華大學
  • 台中地區 東海大學
  • 彰化地區 彰化師大
  • 雲林地區 雲林科技大學
  • 嘉義地區 嘉義大學
  • 台南地區 南台科技大學
  • 高雄地區 義守大學、高雄第一科技大學
  • 台東地區 台東大學
  • 花蓮地區 東華大學
  • 宜蘭地區 宜蘭大學

本計畫將在2016年4月進行跨校實驗室助教培訓,主要實習內容包含8個實驗主題
另外透過微軟的相關資源及本區基地中心的整合及研究能量,預期可達到以下之效益:

  1. 結合微軟相關教學資源與現有清華大學MOOCs平台,可節省推廣成本並有效提升推廣成效。
  2. 協助台灣各校成立物聯網教學實習實驗室,所有修課的學生皆可以至全台各校進行實習。
  3. 舉辦多場研討會,讓各校師生參與學習微軟資源的應用、實作及創新開發。
  4. 舉辦實作研習營,深耕實作能力並提昇微軟系統的應用及整合能力。
  5. 強化創新團隊的歷練機會並培訓參與國際競賽。
  6. 培養至少5組創新團隊,進行輔導申請科技部或經濟部創新獎勵。
  7. 強化推廣微軟資源,讓更多人認識微軟產品和技術的服務與應用。
  8. 增進資通訊軟體之研究成果,加速產業界與學術界合作交流,並為國內相關產業培育優秀人才。

四、外部資源(微軟及其它機構)導入、運用及合作推動規劃

目前台灣的創客社群數量及黑客松活動前仆後繼的舉辦,本計畫預計使用微軟資源外,另外將著重在與現有活動與資源之整合,目前預計合作項目如下。

台灣微軟

預計將與微軟Image Center合作,提供Azure雲端線上PaaS、IaaS及SaaS服務架設物聯網應用後台,並鼓勵學生參加微軟Image Cup比賽,另外針對有實習規畫的系所,本中心也將進行微軟實習工作的媒合。

五、與相關領域跨校資源中心之合作規劃及執行內容

本計畫希望透過鼓勵學生參與中心舉辦的比賽與培訓活動,加強學生程式設計的基礎能力,而在大學部高年級及研究所學生部分本計畫希望鼓勵學生參與比賽與網路社群活動,加強程式設計能力的提升與社群的連結,與跨校資源中心之合作將分下列幾個方向進行。

網路平臺運用規劃

本計畫預計透過中心平台,在課程上分享翻轉教學的教材與使用經驗,另外在軟體學習部分則透過規劃與分析,針對不同程度的學生使用不同平台,完整勾勒翻轉教學實作課程的程式實習內容,並在計算機網路概論與物聯網概論實際操作後,回報給推動中心作為相關課程執行實作課程的綱要之一,以達到軟體設計人才培育的最高效益。本計畫預計使用線上協同學習平台之現有資源。

軟體品質及資訊安全素養教學推廣機制運用

軟體品質部分,本系學生經常有利用程式實作快速實現應用的能力,但在最後媒合部分,因軟體實作時的品質因素而與廠商擦身而過,本計畫預計透過本系開設的軟體工程等相關課程帶領學生進入軟體品質與資訊安全領域,但此兩個領域皆是深入且專業的內容,因此本計畫預計透過鼓勵學生參與推動中心相關活動,提升學生對於此兩個領域的興趣,進而學習較深入的相關內容。

參與推動中心各項活動及競賽之構想

本計畫預計透過鼓勵學生參與推動中心舉辦的相關活動,達成跨校程式設計人才與社群的合作,且各校系所開設皆不一樣,也希望透過推動中心所舉辦的活動,程式設計人才與跨領域人才的結合,提升軟體創作之創新。另外透過推動中心豐富的資料庫與線上程式設計競賽與平台,加強學生軟體設計的基礎。

肆、計畫推動之組織架構及跨校推動團隊

本區基地中心主持人將邀請產業界、學術界及相關研究人士擔任mentor及月會/季會來賓。透過持續及密集地合作交流,可即時性的督導及評估計畫進展與成效。本區基地中心將持續辦理研討會、實作營隊、創新團隊或競賽等活動給區域內各校師生參與,以落實營造跨校軟體創作交流活動的發展目標。例如,舉辦微軟種子教師研習營,藉由師資培訓可以推廣各大學院校對微軟資源服務與應用的教育訓練,讓學生習得實用的實作課程並提供業界所需人才。另外,本區基地中心將利用微軟資源並搭配結合MOOCs導入線上教學與創作,並鼓勵全台大專院校授予跨校選課學生與社會人士修課學分或證書,以加強推廣微軟產品和技術的普及效果。
目前本區的ITSA智慧應用物聯網人才培育基地,已有連絡相關學校及教授進行課程推廣,其團隊組成及工作分配與跨校推動架構如下圖。

ITSA創新資訊應用人才培育基地─物聯網雲端服務 計畫推動組織架構

ITSA創新資訊應用人才培育基地─物聯網雲端服務 跨校推動團隊