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物联网工程课程体系范文1
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:2095-1302(2016)04-0-03
0 引 言
物联网的概念由美国麻省理工学院的Kevin Ash-ton教授于1991年首次提出,2005年在突尼斯举行的信息社会世界峰会(WSIS)上进一步确定了物联网的定义和范围,自此在美国、欧盟、日本、韩国和中国掀起一次新的信息发展浪潮[1]。物联网被认为是继计算机、互联网之后的第三次信息时代大革命,物联网作为一项战略性新兴信息产业,越来越多的企业把目光投向先进的物联网技术。
国家把物联网作为重点发展的战略性新兴产业之一,物联网的发展离不开人才的需要。从2010年起,在高校设立了物联网工程本科专业,到2015年全国共有340多所高校设立,已成为一个规模较大的本科专业[2]。物联网工程专业肩负了高层次人才的培养使命,但其高度综合交叉的专业特征决定了专业人才培养具有挑战性的特点,专业建设需要综合考虑IT技术发展、现实需求及已有基础等多个因素,以建立清晰的预期目标。但是各个学校设立专业的学科来源和基础各不相同,有电子科学与技术的,有通信工程的,有计算机科学与技术等,同时也说明物联网自身的学科体系还没建立起来。
一般地,任何新出现的专业学科都离不开相关成熟学科的支撑,通过学科交叉及其知识集成构成新专业新学科[3]。作为学科交叉极强的物联网工程新兴专业,如何构建其科学合理的课程体系成为该专业建设面临的首要课题[4]。因此,本文从物联网产业与技术体系的构成进行剖析,结合本校实际情况,分析其学科交叉内涵,从中抽取相应的支撑课程构建物联网工程专业的课程体系,为制定符合规范的培养计划奠定基础。
1 物联网产业与技术体系剖析
物联网是近几年出现的信息产业发展战略的新兴行业,目前还没形成体系完备的行业规模,处于发展初期。但受各国战略引领和市场推动,全球物联网应用呈现加速发展态势,物联网所带动的新型信息化与传统领域走向深度融合,物联网对行业和市场所带来的冲击与影响已经广受关注。物联网行业表现出以下两个基本特征:
(1)纳入物联网行业的产业庞杂,面广量大。涉及到芯片 (传感器、RFID、无线通信模块等)、终端设备(PC机、TV、手机等)、网络设备、系统集成、软件与应用、网络服务商(移动、联通等)、运营及服务提供商等。
(2)带动物联网应用的领域多、规模大。有智能电网、智能交通、智能物流、智能家居、环境与安全检测、工业智能制造、医疗健康、精细农牧业、金融与服务业、国防军事十大重点领域。
目前,国内总共有超过2 000家相关物联网公司或者研究机构成立。其中,研究机构以研究设计、示范引导应用为主业,许多省市、行业都成立了一些研究机构,一些知名企业如华为、格力电器、联想、海尔、移动、联通等也将物联网作为新的增长点。国外主要集中在美、欧、日、韩等少数国家,IBM、英特尔、西门子、霍尼韦尔等大牌公司也在进军物联网产业。企业对从事物联网人才的要求主要有重点发展物联网技术,从事物联网相关产品的研发、设计和制造;大力培育物联网产业,在传统产业中通过物联网技术促进产品智能化水平,提高产品的市场竞争力;在新兴信息产业中,创新开发适应物联网市场需求的智能化产品,开拓新产品;全力推广物联网应用,在一些应用领域推动物联网技术的融合,带动物联网技术的应用,提高智慧化水平;努力搭建物联网平台,在网络平台嵌入物联网服务功能,拓展新业务。
由于物联网工程专业是新建立的,所以其知识结构和课程的学科体系还没有独立建立起来。但从技术和产业角度来看,其技术体系结构已经基本确定下来,物联网系统的构成很长,其体系构架大致可分为感知层、网络层、应用层三个层面,每个层面又涉及诸多细分领域[5],图1所示为物联网技术的体系构架示意图。
感知层的功能主要是识别与获取信息,负责采集物理世界中发生的物理事件和数据,实现外部世界信息的感知和识别。包括传统的无线传感器网络、全球定位系统、射频识别、条码识读器等。这一层主要涉及两大类关键技术:传感技术和标识技术。传感器网络的感知主要通过各种类型的传感器对物体的物质属性(如温度、湿度、压力等)、环境状态、行为态势等信息进行大规模、分布式的信息获取与状态识别,它可用于环境监测、远程医疗、智能家居等领域。标识技术通过给每个物体分配一个唯一的识别编码,实现物联网中任何物体的互联。感知层的主要技术方向为新型传感器及其感知节点的研发技术。实现感知节点中的感知单元、处理单元、传输单元和电源单元的高度集成、高度智能,结合节点节能技术,数据融合技术,开发新结构、新原理、新工艺的传感器技术。
网络层主要是完成感知信息高可靠性、高安全性的传送和处理。从具体实现的角度,本层由下而上又分为接入网、核心网和业务网三层。
(1)接入网:主要完成各类设备的网络接入,强调各类接入方式,比如现有的蜂窝移动通信网、无线局域/城域网、卫星通信网、各类有线网络等。
(2)核心网:主要完成信息的远距离传输,目前依靠现有的互联网、电信网或电视网。随着三网融合的推进,核心网将朝全IP网络发展。
(3)业务网:是实现物联网业务能力和运营支撑能力的核心组成部分。
网络层的主要技术方向是感知节点组网与协同处理技术,多应用监测区域下的感知节点通信与组网技术,异构网融合技术,网络管理与安全技术。
应用层主要利用经过分析处理的感知数据,将物联网技术与个人、家庭和行业信息化需求相结合,可向用户提供丰富的服务内容,大大提高生产和生活的智能化程度,应用前景十分广阔。其应用可分为监控型(物流监控、污染监控、灾害监控)、查询型(智能检索、远程抄表)、控制型(智能交通、智能家居、路灯控制、远程医疗、绿色农业)、扫描型(手机钱包、ETC)等。应用层的主要技术方向是服务用户的应用软件及系统集成技术。满足用户的操作系统技术,存储和处理大数据的数据库技术、数据挖掘技术,适应物联网数据处理与使用的中间件软件技术,物联网系统设计与实现技术等。
由此可知,广义传感器在监测区域获取和采集各种信息后转化为数据形式,通过数据传输协议构成了从感知层、网络层到应用层的“数据流”。与物联网三层技术结构对应的知识结构支撑学科分别是电子信息类(电子科学与技术、仪器科学与技术等)、通信类(通信工程等)和计算机类(计算机科学与技术、软件工程、网络工程等)。因此,在制定物联网工程专业的人才培养计划时,需要考虑以下两个问题:
(1)物联网工程专业尚未建立起自身的学科体系,需要在多学科支撑下,逐步从各学科体系中收取相关内容,在工程实践中不断融合,才可形成自身的学科体系。因此制定计划时,需要从电子信息类、通信类和计算机类三大学科中提取与物联网直接相关的内容,确定主干和核心课程;
(2)物联网技术涉及的知识链较长、内容繁多,在大学4年中,很难做到“面面俱到、样样学到”。同时,如果所有物联网知识点都涉及的话,也会出现“样样了解样样松”的问题,无法做到“扎实掌握”的目的。而且在现代企业实际工作中,都是团队合作的模式,也不需要样样松的“全才式”毕业生。所以制定计划时,各校可以依据各自的基础,选择一部分课程,达到掌握程度;另一部分课程,达到了解程度即可。
从物联网产业群可知,其产业不仅长,而且庞大,将是下一个万亿级规模的产业。与之对应的人才能力要求也会因企业不同而各有不同,而且4年的大学教育也难以覆盖其全部内涵。因此,在物联网产业中,不同的岗位对毕业生的要求不同。
各学校应结合各自的条件和基础,制定出具有自身特色和自我优势的培养计划,以培养工程师工程设计和技术开发的能力为出发点,构筑工程师必备的知识体系、能力结构,重点加强工程技术等工程科学基础课程、信息大类专业基础课程、物联网专业技术课程群等工程应用类课程。实现相同专业的错位培养,满足物联网产业对各类人才的需求。
2 相关学科对物联网知识构建的支撑作用
虽然物联网工程专业是新出现的电子信息领域专业,可以认为是一个数据流过程,但本专业也是在其相关学科的技术积累集成而形成的。在物联网产生和发展的过程中,与之密切相关的支撑学科主要有仪器科学与技术、信息与通信工程和计算机科学与技术,从中抽取与物联网有关的知识点分别支撑着物联网技术体系的感知层、网络层和应用层。
从仪器科学与技术学科抽取“电子技术”、“微机原理”、“信号与系统”、“测控电路”、“传感技术”、“计算机控制技术与系统”、“数字信号分析与处理”、“误差理论与数据处理”等课程的部分内容,提供智能感知和控制仪器的知识和能力,解决物联网数据“测的准”的问题。从信息与通信工程学科抽取 “通信电子线路”、“通信原理”、“计算机通信网络”等课程的部分内容,提供数据接入、传输和下载的主干网(如互联网)的知识和能力,解决物联网数据“传的远”的问题。从计算机科学与技术学科抽取“计算机C语言”、“数据结构”、“计算机组成原理”、“软件工程”、“操作系统”、“算法设计与分析”、“Java语言”、“Linux系统应用”、“数据库技术与应用”等课程的部分内容,提供数据应用软硬件平台与数据算法的知识和能力,解决物联网数据“用的好”的问题。
由上述分析可知,3个支撑学科在构成物联网的三层技术结构的知识内容时,各层之间的关联性知识点还没有考虑进去,难以集成在一起。因此,必须结合与物联网有关的当今新出现的先进技术,在感知层与网络层之间构建无线通信、区域组网、融合、网关协议等知识,在网络层与应用层之间构建异构网络互联、数据挖掘、移动操作系统、物联网系统设计、应用管理等知识。
3 对课程体系构建的思考
综上所述,物联网工程专业的课程体系与产业对物联网技术的需求、三层物联网技术架构及支撑学科的作用是一致的。那么,如何解决在四年的大学本科教育活动中,既要让学生掌握专业知识,又让其知识体系符合认证标准呢?本文认为需要从以下两点考虑:
(1)物联网的最终目标是应用数据来提高社会的智慧信息化水平。因此可以认为,在物联网三层技术体系中,感知层技术是数据提供者,是专业建设的基础;应用层技术是数据的应用者,是专业建设的引领和推动者;这两层是专业建设的重点。
(2)网络层技术是数据通信的传输通道,可以认为网络层在专业建设中起桥梁作用,特别是核心网络中通信设备专用的、协议软件固化好的,因此网络层的知识了解即可。
综上所述,该学科应重点掌握物联网数据流中的数据采集与控制、数据的区域(短距离)传输与通信、数据的接入与异构互联、数据的存储与建仓、数据的计算、挖掘与应用等知识,基本掌握数据的公用网络传输、通信与管理知识等。所以,专业合理的定位为哑铃式线性课程结构,即重点掌握物联网两端的感知层和应用层知识,基本了解中段的网络层知识。图2所示为本文构建的课程体系。
从图2可见,该课程体系涵盖了物联网知识点,做到了与仪器科学与技术、信息与通信工程两大支撑学科的紧密融合,与计算机科学与技术支撑学科的深度交叉,突出了物联网“数据测量的准确”、“数据传送的遥远”、“数据应用”的专业能力和工程素养。
4 结 语
本文剖析了物联网产业对技术的要求,探讨了其体系构架的感知层、网络层、应用层三个层面的技术内容。分析了与物联网工程密切相关的仪器科学与技术、信息与通信工程和计算机科学与技术的支撑学科作用,从中与物联网有关的知识点分别支撑着物联网技术体系的感知层、网络层和应用层,为构建规范培养计划的课程体系奠定基础。
参考文献
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[2]张敬伟,张青,张会兵,等.物联网工程专业建设和人才培养模式探索[J].中国电力教育,2014(32):111-112.
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物联网工程课程体系范文2
物联网所代表的新一代信息技术极大地扩充信息管理与信息系统专业(以下简称“信息管理专业”)在信息采集、传输、存储、处理与利用等层面的知识内容,信息管理专业的知识体系、课程体系和实践教学體系必须做出相应的系统化调整。文献[1]讨论物联网知识内容融入信息管理专业的可能性,论证信息管理专业融入物联网知识体系以培养物联网高级应用型人才的可行性,提出在信息管理专业以智慧物流等应用为突破口开设物联网学科方向的办学思路,但对信息管理专业开设物联网学科方向所需覆盖的知识内容及由此而导出的课程群语焉不详,并没有进行详尽的描述与探讨。为此,有必要在此基础上进一步梳理物联网知识体系和信息管理专业现有知识体系的脉络,确定物联网学科方向的知识体系,规划物联网学科方向的课程群。
1 “物”信息纳入管理对信息管理专业教学体系的影响
信息管理专业是管理信息化、系统化环境下催生的管理学、信息学和计算机科学的交叉学科,主要研究和传授“如何应用信息技术,开发信息系统,以进行信息管理”。在信息管理专业的知识体系中,信息技术是基础,信息的采集、传输、存储、处理与利用是信息管理专业研究和传授的知识核心;在课程体系中,信息技术类课程是“把信息科学应用于管理科学”的桥梁,是“管理信息化、系统化”的关键。当前,信息管理专业的信息技术类课程以计算机软硬件课程为主,主要涵盖计算机学科基础课程群和信息系统开发课程群。
随着物联网所代表的新一代信息技术的快速发展,信息的感知扩展到“物”端,“物”的信息开始纳入管理,而且所感知的“物”不再局限于该类“物品”某个批次的整体信息,还可以具体化到某一实际的“个体物品”上,也就是说,所感知到的信息粒度变细。相应的,要识别的管理信息粒度变细,信息的数量大幅度增加,大数据时代应运而来,另外,信息传输也不再完全依托有线传输,无线传输使信息感知的物理空间范围扩大,即时通信使得信息感知的时间间隔缩小到时刻点,而信息存储和处理也不再是单一模式,有分布式信息存储和分布式信息处理。这样一来,可管理的信息变多,物与物、人与物以及人与人互联成网,信息感知、传输和处理的实时性加强,信息利用的数据范围扩充到“大数据”空间,信息管理的模式发生新的变化,管理的模式也随之变化,管理将变得更加敏捷化、智能化、柔性化、一体化和社会化,管理过程和管理环节势必做出适应性调整和改造。把细粒度的“物”信息纳入管理触发一系列新的信息技术的出现和发展,而且,这些新技术所涵盖的知识内容并不是以点状离散分布于信息管理专业已有知识体系中,而是全方位涌现在信息管理专业已有知识体系的各个层面,呈现系统化的特点。无论在信息的采集、传输、存储、处理与利用等信息处理层面,还是在管理层面,信息管理专业的知识内容都发生较大范围的扩容。这样一来,信息管理专业的知识体系就需要在信息处理的各个层面进行系统化调整,并需要根据知识内容之间的紧密程度和衔接关系,进行课程体系和实践教学体系的调整,也就是基于此,才提出在信息管理专业建设物联网学科方向的办学思路[1]。
2 物联网学科方向课程群建设思路和建设原则
新知识集合的系统化切入不能是简单的“打补丁”,更不能“喧宾夺主”,而且,物联网学科方向的课程群也不能完全照搬物联网工程等专业的课程体系。为此,在解读物联网学科方向培养目标的基础上,需要进一步厘清物联网学科方向课程群的建设思路和建设原则。
2.1 建设思路
课程群的建设涉及知识空间的组织,也涉及知识内容讲授的时间安排。
首先,解读物联网学科方向的培养目标,明确物联网学科方向毕业生未来所需掌握的知识内容和所需具备的职业能力,初步确定知识体系的知识范围和重点。
其次,以智慧物流等应用领域为突破口,以智慧物流等应用领域对新一代信息技术的需求为导向,根据国际电信联盟ITU给出的物联网三层架构,识别并收集智慧物流等应用需要信息管理专业现有知识体系之外的物联网新技术的知识内容,以确定物联网学科方向知识内容的空间范围。
为了让物联网学科方向的知识内容与信息管理专业现有的知识体系相契合,从信息管理的角度出发,以信息处理的各个阶段为框架,对收集到的物联网知识内容在“物”信息的采集、传输、存储、处理和利用等5个阶段上进行再组织:划分“物”信息在这五个阶段所涉及的物联网新技术,通过知识领域分析其中存在的知识单元以及各知识单元中存在的知识点,最后按照“知识领域—知识单元—知识点”的三层结构构建物联网学科方向的知识体系。
参照教育部高等学校计算机类专业教学指导委员会所制定的物联网工程专业试行的知识体系、课程体系和实践教学体系[2-3],辅助参考文献[4]罗列的二十余所高校物联网工程专业的培养方案,在基础知识、核心知识和应用知识三个层次上,梳理信息管理专业物联网学科方向的知识体系,并依托信息管理专业现有的课程体系框架,通过嫁接和自我凝结,构建信息管理专业物联网方向的课程群。
最后,分析不同知识单元、知识点的重要程度,在兼顾信息管理专业已有课程体系和实践教学体系时间安排情况的基础上,确定物联网方向课程群各个教学环节的学时数和建议修读学期,以规划课程群的时间安排。
2.2 建设原则
(1)不同的培养目标决定知识内容的空间范围和重点,也决定不同知识内容的授课学时。“构建学科方向的知识体系,规划学科方向的课程群”首先需要解读该学科方向的培养目标。
(2)识别学科方向上的知识内容需要有一个提纲挈领的突破口,以突破口对知识内容的需求及紧密程度为依据,将识别出的知识内容引入到已有的知识体系中则需要依据现有知识体系的脉络进行系统融合。
(3)课程是知识单元的聚合,课程体系是对知识体系中知识内容的粗粒度覆盖。识别知识内容,梳理知识领域、知识单元和知识点,建立知识体系,才能进行课程体系建设;知识体系可以由不同的课程体系覆盖,不同学校的相同专业可根据自身的特点,构建具有自身特色的课程和课程体系。
(4)知识体系和课程体系改革要注重基础,要构建相对完整的基础知识体系以及基础课程群。
(5)知识体系和课程体系既要推陈出新,也不能“忘本”,不能丢掉专业固有的知识内容和特色。
(6)知识体系和课程体系改革既要变革知识点的结构等空间因素,也要调整知识点传授和课程讲授的时间(学时)安排。
(7)专业尤其是应用型本科专业,在进行知识体系和课程体系变革时,还要同时调整课程内外的实验、实践和实习环节。
(8)承认不断改进知识体系和课程体系的必要性。社会在进步,技术在发展,社会人才需求在变化,应用型专业的知识体系和课程体系更应该与时俱进。
3 物联网学科方向的知识体系
根据上文论述,信息管理专业现有知识体系和课程体系已经基本覆盖物联网工程专业的专业基础,所以,笔者把物联网学科方向的知识体系和课程体系限定在物联网的核心知识领域进行探讨。
3.1 培养目标的解读
培养目标描述毕业生未来所掌握的知识内容和所具备的职业能力,解读培养目标可以初步确定知识体系的知识范围和重点。
物联网产业已经形成从上游“产品制造”、中游“系统集成与软件开发”到下游的“应用服务”的完整产业链[5]。笔者认为,信息管理专业物联网学科方向所培养毕业生可能的工作环境在物联网产业链的中下游,即物联网学科方向的培养目标是为物联网產业链中下游培养既懂管理理论又懂新一代信息技术,并且能应用物联网知识在智慧物流等物联网应用领域进行信息管理的集成应用型人才。具体而言,信息管理专业物联网方向的培养目标是:掌握现代管理学基础知识、信息学基础知识、计算机学科基础知识以及物联网基础知识,掌握系统思想和信息系统分析与设计方法以及信息管理等方面的知识,具备较强的实践能力、良好的团队协作能力,具备物联网信息系统集成、开发、应用与维护等职业能力,能在智慧物流、智慧交通、智慧旅游等物联网应用领域运用新一代信息技术从事信息管理及信息系统分析、设计、实施、集成和评价等方面的高级专门人才。
撇除信息管理专业与物联网知识体系共有、重叠的基础知识,通过解读物联网学科方向的培养目标,可以初步确定,需进一步引入物联网核心知识在物联网技术方面的集成与应用。在知识传授时,尤其是在学时总数受限的情况下,不要在原理上“劳师动众”,而要在集成、应用上“浓墨重彩”。这意味着,物联网学科方向的知识体系需要基于物联网工程等物联网专业的知识体系,在知识领域、知识单元和知识点三个级别,进行知识内容的“缩放”:缩小那些原理类知识的范围,缩减它们的授课时间;增大那些集成和应用知识的范围,加长它们的授课时间。
3.2 按照信息处理脉络梳理物联网核心知识领域
依据“物”信息的采集、传输、存储、处理和利用等五个阶段所构成的信息处理脉络,把物联网体系结构识别、收集到的物联网技术知识进行再组织,围绕技术的应用与集成,确定物联网学科方向的核心知识领域,见表1。
需要说明的是,表1中并未罗列信息管理专业中已有的、与物联网工程专业重叠的且没有变化的知识领域,如计算机网络技术,另外,“AR物联网技术体系”描述“物”信息处理各阶段的技术框架,把它归属到“物”信息利用阶段。
3.3 知识体系
参考物联网工程专业试行的知识体系[2]31-42,82-114以及物联网知识体系[4]22-56,针对表1中梳理的知识领域,围绕集成和应用,确定知识领域内知识内容的最小闭包,并按照“知识领域—知识单元—知识点”的三层结构,细分知识领域中涉及的知识内容:把一个知识领域细分为多个知识单元,再把一个知识单元细分为若干个知识点。细分后物联网方向的知识内容见表2。
在表2中,不同于物联网工程专业试行的知识体系以及物联网知识体系,笔者缩减信息采集、传输和存储部分的知识内容,把标识与感知、物联网通信以及物联网控制等知识领域的知识内容浓缩在“AR物联网技术体系”知识领域中;放大信息加工和利用上的知识细节,把物联网处理层的“MW中间件技术”“CC云计算与服务计算”“DM物联网数据挖掘”“ID智能决策”以及应用层的“IL智慧物流”等知识领域单独列出进行知识强化。
4 物联网学科方向的课程群
根据信息管理专业现有课程体系和实践教学体系的脉络,参考物联网工程专业试行的专业核心课程体系、实践教学体系以及王志良罗列的二十余所高校物联网工程专业的培养方案,依据知识单元、知识点之间相互联系的紧密程度,通过嫁接和自我凝结,笔者确定覆盖知识内容的物联网课程及其授课时间和修读学期,得到物联网知识体系的一个课程覆盖——物联网学科方向的课程群,见表3。
在表3中,物联网学科方向的课程群由专业基础课程、专业核心和专业实践三个层次共12门课程组成,其中,物联网数据挖掘并不单独成一门课程,其知识内容将嫁接到信息管理专业已有的数据挖掘课程中。
实践环节,除了在相关课程安排有课程内的实验箱实验和上机实验外,还安排物联网应用综合实训和物联网系统开发课程设计两个综合实践环节:前者,主要在认知层面上进行物联网新技术实践(如RFID认知训练、传感器认知训练、无线传感网认知训练等)和物联网应用系统(如基于物联网的供应链监控系统、基于云计算的应用处理中心等)认知训练;后者,则是物联网系统设计与实施课程的课程设计,让学生进行物联网系统(尤其是软件部分)开发的综合设计。
在时间维度上,表3罗列每一门课程的总学时、授课学时和实验/上机学时,而且还对每一门课程所含的知识单元需要的授课学时和实验/上机学时进行细化。根据课程之间的衔接关系,以信息管理专业现有课程的修读学期为主线,确定物联网学科方向12门课程的修读学期。
在课程群实施初期,笔者把物联网工程概论作为唯一的一门必修课程加入到信息管理专业的课程体系中,其他课程打包成选修课程群供学生整体选修,既保证信息管理专业的所有学生都能学习到物联网所代表的新一代信息技术,也能淡化物联网学科方向对现有课程体系的冲击。经过一段时间的尝试和验证后,笔者将逐步进行知识内容和课程体系的调整与配置优化,进行更细粒度的知识内容黏合,缩减一些原有课程体系中陈旧或重复的课程及课程内容,加大物联网课程的必修范围,争取早日把物联网学科方向固化在信息管理专业的教学体系中。
5 结 语
受物联网技术所代表的新一代信息技术的全方位冲击,信息管理专业的知识体系面临新一轮的调整。笔者以智慧物流对物联网技术的需求为“领”,以信息处理过程为脉络,梳理物联网知识内容;并以信息管理专业现有知识体系和课程体系为骨架,调配知识内容的组织结构,规划物联网课程群,从而为信息管理专业开辟物联网学科方向充实血肉,重塑身型。笔者提出的建设思路和建设成果进一步加强在信息管理专业开辟物联网学科方向的可操作性,有助于其他高校的信息管理专业根据所处的区域环境和学科基础开辟具有自身特点的物联网学科方向,有助于其他专业根据自身特色构建新的课程群,还为其他专业开辟新的学科方向提供一套切实可行的办学思路。
下一步,笔者将进入物联网学科方向的实操和验证阶段,在信息管理专业真正“开出” 新的物联网课程群,检验物联网课程群的可行性和完整性,调整、完善知识内容及其组织形式,以期早日在信息管理专业固化物联网学科方向。
参考文献:
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物联网工程课程体系范文3
关键词:通信工程 物联网 特色专业 创新型人才培养
随着信息技术日新月异的发展,人们对通信需求已由传统单一的人与人、人与网,逐步扩展至人与物、物与物、物与网等。传统通信专业面向公共通信以及专用通信的培养目标已无法适应和满足国家对社会生产生活和高层次人才的需求。为解决上述问题,急需提出跨行业、面向不同应用与需求的统一解决方案[1]。面向物联网的通信工程特色专业建设的提出,正是把握时展脉搏,积极应对面向物联广义通信应用的挑战和发展契机,旨在培养系统掌握专业知识的跨学科交叉领域复合型高层次人才。
1 特色专业建设的思路和实施步骤
通过不同层面多维多尺度的技术融合,以垂直的专业体系知识结构为基础,以面向物联的综合工程应用为特色,充分发挥集成测控技术研究所的资源优势,实现通信工程特色专业建设及人才培养的创新实践[2,3]。
物联网应用是通过信息传感设备,按照约定的协议,把物品与通信网、互联网连接起来,进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。在物联网技术中,无线传感部分,主要负责信息采集和短距离传输,并通过通信网实现信息传输;而与通信网连接的数据处理中心进行信息的处理。物联网实质是对通信网、互联网的延伸和扩展。因此,通过深化通信专业课程体系改革,实现对专业内涵以及应用进行充分的丰富和拓展,从而使该专业向上可以支撑2G(第二代移动通信),3G,4G及三网融合等传统行业应用,向下能够延伸至物联网应用。
1.1 面向物联网的通信工程特色专业课程体系
面向物联网的通信工程特色专业建设紧密联系社会需求、人才培养、专业发展等因素,统筹兼顾其对应产业链长、相关技术门类差异大等特点,根据通信工程专业对课程体系总体要求和物联网应用目标定位设置科学的课程体系,注重多学科的交叉融合,将相关主干学科的核心课程和专业课程进行通盘考虑,使课程体系更具连贯性、相关性。在保留通信原理、信号与系统、电磁场与电磁波、高频电子线路等核心经典课程的同时,新增无线认知感知与RFID,自组织网络,面向物联的通信网组织与信令协议等主干课及空间信息系统与多尺度定位技术等选修课,突出面向物联网的培养特色[4]。课程体系架构见表1:
1.2 研究性教育的创新型人才培养
人才培养是与专业建设密切相关的。《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》中提到创新人才培养模式,即适应国家和社会发展需要,遵循教育规律和人才成长规律,深化教育教学改革,创新教育教学方法,探索多种培养方式,形成各类人才辈出、拔尖创新人才不断涌现的局面。
基于研究性教育的创新型人才培养,为实现上述特色专业建设的实现提供可靠保障。面向物联网的通信专业建设确立的人才培养过程主要包含3个基本方面:课堂理论教学、实验教学和课外研究性教学。三者既彼此独立,又有机统一,相辅相成、相互促进[5]。其中,通过课堂教学使学生获得学科理论体系结构的认识和建立;实验教学实现专业知识的系统化、生活化;课外研究组织成立学生小组,培养学生独立的人格、创新能力及自由学风的养成,进而达到专业的交叉与融合[6]。
充分发挥集成测控技术研究所的资源优势,积极调动学生学习、实践及研究的兴趣,让兴趣浓厚的学生深入研究室学习及研究,参与从课题的发现、系统框架搭建、应用基础理论研究、虚拟仿真试验、技术实装,以及最先进的产品开发等过程,实现教学科研一体化。使学生成长为具备通信技术、通信系统和通信网、物联网等方面的基础知识,能够系统地掌握通信网、物联网的相关理论、方法和技能,能从事各类通信、物联设备和系统的研究、设计、制造、运营、应用和开发,具备通信技术、网络技术、传感技术等信息领域宽广的高级工程技术人才[7-9]。
面向物联网的通信工程科研实践,包括感知、传输、应用各个环节的测试、开发和应用。涉及不同尺度的无线接入、异构网络间的融合、软交换技术与统一通信技术。随着专业研究的不断深入,研究成果将不断地转化为学生实验项目[10-12]。本专业的集成测控技术实验室科学技术体系机构分4个层次,如图1所示:
核心实验室的建设已经完成,以核心实验室与核心团队为基础,创建了“集成测控技术研究所”;为适应国际化趋势,创建了由大连工业大学—哈尔滨工业大学—日本国立东北大学联合组建的“国际联合实验室”;为服务于地方经济建设,发起了由大连工业大学—广域集团—大连华信计算机有限公司组成的“电信增值业务开发联盟”,创建了“大连工业大学—广域集团产学研联盟”等。
2 结束语
面向物联网的通信工程特色专业建设在调整专业课程体系的同时,开展研究性创新型人才培养,以通信为核心,带动相关专业及整个学院的更新和发展,强化学校办学特色,为学生提供通信工程应用的实践和创新环境,促进教学、科研和学科体系结构、人才培养的全面升级,为组织与参与地方经济建设和国际前沿课题的竞争提供有力的保障。
参考文献
[1]王智森.信息社会与广义信息[C].第四届国家信息化发展论坛论文集,2007(9):88-93.
[2]赵昕,刘剑,兰振平,,邹念育,王智森.现代教育技术在通信工程专业实习教学过程中的应用研究[J].科技信息,2010(29):28.
[3]潘登,刘剑,樊磊,袁爱霞,赵炳智,王智森.信息类专业集成实验系统的研究与实现[J].实验技术与管理,2012(4):338-341.
[4]兰振平,赵昕,樊磊,刘剑,邹念育,王智森.移动通信课程建设与学生培养的改革实践[J].中国现代教育装备,2010(13):115-117.
[5]兰振平,金凤莲,牛悦苓.模拟电路课程及实践教学改革的探索与实践[J].中国现代教育装备,2007(7):70-71.
[6]李萍,邹念育,杨轶.光纤通信实验教学改革与实践[J].实验室科学,2010(6):35-36.
[7]陶学恒,崔远慧,姚春龙,王智森.构建以素质教育为主导的计算机专业实践与创新体系研究[J].价值工程,2011(1):7-8.
[8]董立人.培养物联网技术应用人才的有效途径[J].人才资源开发,2011(5):17-18.
[9]张光会.试论物联网工程专业的人才素质和培养目标[J].科技信息,2011(11):216-217.
[10]谢秋丽.基于物联网人才培养与教学实践的研究[J]. 软件导刊,2011(3):44-45.
[11]王红旭.论物联网在高校的发展前景[J].现代计算机,2011(1):29-30.
[12]蒋占军,郑玉甫,伍忠东.通信工程专业课程体系和教学内容的改革与实践[J].中国市场,2010(14):135-136.
随着信息技术日新月异的发展,人们对通信需求已由传统单一的人与人、人与网,逐步扩展至人与物、物与物、物与网等。传统通信专业面向公共通信以及专用通信的培养目标已无法适应和满足国家对社会生产生活和高层次人才的需求。为解决上述问题,急需提出跨行业、面向不同应用与需求的统一解决方案[1]。面向物联网的通信工程特色专业建设的提出,正是把握时展脉搏,积极应对面向物联广义通信应用的挑战和发展契机,旨在培养系统掌握专业知识的跨学科交叉领域复合型高层次人才。
1 特色专业建设的思路和实施步骤
通过不同层面多维多尺度的技术融合,以垂直的专业体系知识结构为基础,以面向物联的综合工程应用为特色,充分发挥集成测控技术研究所的资源优势,实现通信工程特色专业建设及人才培养的创新实践[2,3]。
物联网应用是通过信息传感设备,按照约定的协议,把物品与通信网、互联网连接起来,进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。在物联网技术中,无线传感部分,主要负责信息采集和短距离传输,并通过通信网实现信息传输;而与通信网连接的数据处理中心进行信息的处理。物联网实质是对通信网、互联网的延伸和扩展。因此,通过深化通信专业课程体系改革,实现对专业内涵以及应用进行充分的丰富和拓展,从而使该专业向上可以支撑2G(第二代移动通信),3G,4G及三网融合等传统行业应用,向下能够延伸至物联网应用。
1.1 面向物联网的通信工程特色专业课程体系
面向物联网的通信工程特色专业建设紧密联系社会需求、人才培养、专业发展等因素,统筹兼顾其对应产业链长、相关技术门类差异大等特点,根据通信工程专业对课程体系总体要求和物联网应用目标定位设置科学的课程体系,注重多学科的交叉融合,将相关主干学科的核心课程和专业课程进行通盘考虑,使课程体系更具连贯性、相关性。在保留通信原理、信号与系统、电磁场与电磁波、高频电子线路等核心经典课程的同时,新增无线认知感知与RFID,自组织网络,面向物联的通信网组织与信令协议等主干课及空间信息系统与多尺度定位技术等选修课,突出面向物联网的培养特色[4]。课程体系架构见表1:
1.2 研究性教育的创新型人才培养
人才培养是与专业建设密切相关的。《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》中提到创新人才培养模式,即适应国家和社会发展需要,遵循教育规律和人才成长规律,深化教育教学改革,创新教育教学方法,探索多种培养方式,形成各类人才辈出、拔尖创新人才不断涌现的局面。
基于研究性教育的创新型人才培养,为实现上述特色专业建设的实现提供可靠保障。面向物联网的通信专业建设确立的人才培养过程主要包含3个基本方面:课堂理论教学、实验教学和课外研究性教学。三者既彼此独立,又有机统一,相辅相成、相互促进[5]。其中,通过课堂教学使学生获得学科理论体系结构的认识和建立;实验教学实现专业知识的系统化、生活化;课外研究组织成立学生小组,培养学生独立的人格、创新能力及自由学风的养成,进而达到专业的交叉与融合[6]。
充分发挥集成测控技术研究所的资源优势,积极调动学生学习、实践及研究的兴趣,让兴趣浓厚的学生深入研究室学习及研究,参与从课题的发现、系统框架搭建、应用基础理论研究、虚拟仿真试验、技术实装,以及最先进的产品开发等过程,实现教学科研一体化。使学生成长为具备通信技术、通信系统和通信网、物联网等方面的基础知识,能够系统地掌握通信网、物联网的相关理论、方法和技能,能从事各类通信、物联设备和系统的研究、设计、制造、运营、应用和开发,具备通信技术、网络技术、传感技术等信息领域宽广的高级工程技术人才[7-9]。
面向物联网的通信工程科研实践,包括感知、传输、应用各个环节的测试、开发和应用。涉及不同尺度的无线接入、异构网络间的融合、软交换技术与统一通信技术。随着专业研究的不断深入,研究成果将不断地转化为学生实验项目[10-12]。本专业的集成测控技术实验室科学技术体系机构分4个层次,如图1所示:
核心实验室的建设已经完成,以核心实验室与核心团队为基础,创建了“集成测控技术研究所”;为适应国际化趋势,创建了由大连工业大学—哈尔滨工业大学—日本国立东北大学联合组建的“国际联合实验室”;为服务于地方经济建设,发起了由大连工业大学—广域集团—大连华信计算机有限公司组成的“电信增值业务开发联盟”,创建了“大连工业大
学—广域集团产学研联盟”等。
2 结束语
面向物联网的通信工程特色专业建设在调整专业课程体系的同时,开展研究性创新型人才培养,以通信为核心,带动相关专业及整个学院的更新和发展,强化学校办学特色,为学生提供通信工程应用的实践和创新环境,促进教学、科研和学科体系结构、人才培养的全面升级,为组织与参与地方经济建设和国际前沿课题的竞争提供有力的保障。
参考文献
[1]王智森.信息社会与广义信息[C].第四届国家信息化发展论坛论文集,2007(9):88-93.
[2]赵昕,刘剑,兰振平,,邹念育,王智森.现代教育技术在通信工程专业实习教学过程中的应用研究[J].科技信息,2010(29):28.
[3]潘登,刘剑,樊磊,袁爱霞,赵炳智,王智森.信息类专业集成实验系统的研究与实现[J].实验技术与管理,2012(4):338-341.
[4]兰振平,赵昕,樊磊,刘剑,邹念育,王智森.移动通信课程建设与学生培养的改革实践[J].中国现代教育装备,2010(13):115-117.
[5]兰振平,金凤莲,牛悦苓.模拟电路课程及实践教学改革的探索与实践[J].中国现代教育装备,2007(7):70-71.
[6]李萍,邹念育,杨轶.光纤通信实验教学改革与实践[J].实验室科学,2010(6):35-36.
[7]陶学恒,崔远慧,姚春龙,王智森.构建以素质教育为主导的计算机专业实践与创新体系研究[J].价值工程,2011(1):7-8.
[8]董立人.培养物联网技术应用人才的有效途径[J].人才资源开发,2011(5):17-18.
[9]张光会.试论物联网工程专业的人才素质和培养目标[J].科技信息,2011(11):216-217.
[10]谢秋丽.基于物联网人才培养与教学实践的研究[J]. 软件导刊,2011(3):44-45.
物联网工程课程体系范文4
Abstract: Firstly, the author expounds the concept of the Internet of things, puts forward problems that higher vocational colleges come across when setting up the Internet of things major, and then, the training target of this major in higher vocational colleges is set up, and the curriculum system of the major is put forward to provide reference for higher vocational colleges who set up the Internet of things major.
关键词:物联网;培养目标;课程体系
Key words: the Internet of things;training target;curriculum system
中图分类号:G622.3文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2011)24-0232-01
0引言
物联网[1]是通过信息传感设备,按约定的协议实现人与人、人与物、物与物全面互联的网络,其主要特征是通过射频识别、传感器等方式获取物理世界的各种信息,结合互联网、移动通信网等网络进行信息的传送与交互,采用智能计算技术对信息进行分析处理,从而提高对物质世界的感知能力,实现智能化的决策和控制。目前物联网技术还属于一个新兴技术,正在快速发展。物联网专业是以计算机科学与技术、电子科学与技术、通信工程、控制以及软件工程、管理工程等多个学科相融合的综合性专业学科,因此在一个专业内要学习整个物联网相关知识和关键技术是不现实的。尤其是对于高职院校,由于培养目标与本科院校的不同,因此在高职院校物联网专业中应该开设哪些课程尚不明确。
1培养目标
针对物联网专业毕业的学生就业的工作岗位,省内的几所开设该专业的本科院校根据自己的特长、开设的课程、实验分别给出不同的定位,而高职院校培养的目标是高技能应用型人才,与本科院校的培养目标有着很大的区别。高职院校必须紧密结合社会发展的最新产业和最新技术,这样才能培养出满足产业分工和就业岗位群的人才需求,只有掌握产业新型技术和核心技术的专业人才才会受到用人单位的欢迎,才有更广阔的发展前景。为了提高物联网人才的技术含量,加强物联网人才的技能培养,最终培养出一批适合岗位的高技能型人才,必须满足企业对人才素质和知识结构的要求,强调“职业”又突出“能力”。高职院校培养学生是以就业为导向,以根据社会的需求为原则的,有很强的针对性。尽管很多高校都尝试着开设物联网技术专业,但是一切的工作都在摸索中。目前很多研究成果都是针对四年制的本科物联网技术专业[2][3]的研究,对于如何在高职院校内开设和发展物联网专业的研究不多,因此高职院校开设物联网专业存在着很多的难题[4],有待进一步的研究和探索。
结合企业的调研和交流,根据物联网的三个网络层次――传感层、网络层、应用层,设定不同的培养目标。传感层是以二维码、射频标签、传感器为主,实现物的识别,是与物理世界联系的纷繁复杂的数据采集方式,此层次的培养目标是使学生能够根据实际应用环境设计、开发、使用、维护不同的物联网节点、数控设备等;网络层,即通过现有的互联网、通信网络等,实现数据的传输与计算,将数据以各种接入方式进入互联网等各种通讯网络,使数据自由迅速的流动,此层次的培养目标是使学生能够根据实际应用环境设计、开发、使用、维护在各类通信系统中组织传感和控制信号的应用设备;应用层,即利用现有的手机、PC等终端实现应用,此层次的培养目标是使学生能够根据实际应用领域和应用实例设计、开发、使用、维护全面的物联网行业应用系统等。
2课程体系的设计
根据物联网专业的培养目标,确定知识与技能的要求,将物联网专业的课程体系,分为基础类课程和“传感采集控制”、“通信网络”、“系统应用”专业课程,其中专业课程与物联网的三个层次一一对应。基础类课程,主要让学生掌握自然科学、专业相关的基本理论知识及与人沟通基本技能。通常在高职院校中,最后一学期,即大三下学期为毕业设计和参加实习的阶段,因此专业的所有课程必须在大三上学期全部结束。课程体系的设计可以依据根据物联网的三个网络层次设定的培养目标来设计。
物联网本身是应用性很强的学科,仅仅传授基本概念和基础知识是不够的,因此在课程体系设计中一定要从实验和应用入手,切实培养出符合企业和社会需求的物联网实用人才。因此除了大一两个学期以外,建议每一学期都开设相应的综合实训课程。综合实训的目的就是将学生学习的专业知识融合到实际的项目中,通过实训项目的实施,使学生进一步巩固专业知识,从而掌握专业的工作技能,尤其是在第五学期,可以设计两个典型、实际的物联网系统的应用项目。如多物理量数据采集系统设计综合实训,包含物联网无线传感数据采集基础、数据采集原理和应用、数传控制设计环境和应用开发流程。在该实训中可以基于现有产品实施监测体系的搭建和实际运行,通过该实训掌握传感数据采集方法,熟悉专用设计语言编程方法,熟悉传感数据采集变化,掌握搭建无线探测监测体系的思路、方法和步骤。智能家居系统设计综合实训,将物联网技术上层最重要的应用之一的智能家居作为一个实训载体,突出了无线传感网络技术与RFID技术的实际应用。在该系统中包括了智能门禁系统、煤气泄漏监测系统、火灾预警系统、智能家电控制系统、室内人体红外感知系统等。这些综合实训的顺利实施离不开课程的支持,如单片机与嵌入式技术、zigBee技术、无线通信技术等,所有的专业课程在综合实训中都有所体现。
3结束语
高职院校开设物联网专业才刚刚兴起,因此没有现成的模式可借鉴。而且物联网本身是一个战略性新兴的学科,这就决定了其课程体系具有发展变化的动态特性。学校在办学过程中,紧密结合国家经济社会发展需要,不断地进行市场调研和人才需求的分析,改革人才培养方案,积极开展专业课程教学内容改革,及时更新教学内容,让学生能够掌握物联网的最新技术,为毕业后能够顺利地在物联网相关产业找到合适的就业岗位奠定坚实的基础,为国家战略性新兴产业发展培养高素质物联网专业人才。
参考文献:
[1]龙妍.物联网技术及其发展趋势沪忠望[J].科技信息,2010,(35):86-87.
[2]胡忠望.“物联网工程”新专业课程体系的设计[J].中国电力教育,2010,(22):109-110.
物联网工程课程体系范文5
关键词:CDIO;物联网;工程教育
中图分类号:G424 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2014)16-3826-03
1 物联网工程专业
《物联网工程》专业是2011版高等院校本科学科专业目录中,计算机科学与技术学科下新增的一个本科专业。本专业培养能够系统地掌握IoT的相关理论、方法和技能,具备传感技术、通信技术、网络技术、软件技术等信息领域宽广的专业知识的高级工程技术人才。物联网作为一个以自动感知和智能决策与控制为目的,实现人与人、人与物、物与物全面互联的网络,在智能农业、智慧交通、智能家居等领域有着广泛的用途,人才的需求潜力巨大。因此加大IoT产业人才的培养力度,改革和创新教学内容、课程体系、教学方法,为IoT产业发展提供充足的技能型、创新型、高素质人才势在必行。
当前,IoT工程专业教育处于刚刚起步阶段,主要面临如下几个问题:1) IoT专业师资队伍薄弱;2) 大纲、课程设计不完善;3) 缺少相关专业教材;4) IoT专业实验室、专业实验指导书匮乏;5) 工程化教育内容极少,尚停留在理论教学。
2 CDIO工程教育模式
CDIO代表构思(CONCEIVE)、设计(DESIGN)、实施(IMPLEMENT)和运行(OPERATE),其以产品研发至产品运行的生命周期为载体,使学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。由麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学自2000年起,经过四年的深入探索研究后提出的。CDIO提出了系统的能力培养、全面的实施指引方案(包括培养计划、教学方法、学生考核以及学习构架)以及实施检验的12条标准,具有较好的可操作性。其培养大纲将工程毕业的能力分为工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面,要求以综合的培养方式使学生在这四个层面达到预定的目标。
本文根据CDIO工程教育理念,分别探讨IoT工程专业的课程体系设计及工程实践设计,完善本专业课程体系,加强工程实践教学。
3 基于CDIO理念的IoT工程人才培养
3.1 基于CDIO的IoT课程体系设计
CDIO培养大纲将工程毕业生的能力分为工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面,大纲要求以综合的培养方式使学生在这四个层面达到预定目标。物联网工程专业的课程体系,主要分为基础课程与专业课程,其中基础课程又包括通识课程和学科基础课程,具体课程如下表1所示。由于物联网工程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,为了正确引导学生的爱好和兴趣,全面强化基础教育,要提供一定的专业选修课程,具体课程如表2所示。
3.2 基于CDIO的IoT的工程实践设计
CDIO工程教育理念主要解决两个问题:一、通过4年的本科学习,毕业生应具备何种能力;二、如何保证学生能够具备这些能力。如上所述,CDIO阐述了毕业生应该具备工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四种,本小节探讨通过物联网工程项目,培养物联网工程专业学生的以上能力。
从系统结构的角度出发,物联网通常被划分为一个由感知互动层、网络传输层和应用服务层组成的三层体系结构网络。如当前的智能农业、智慧医疗、智能交通等,都可以按三层结构进行划分。即,物联网的应用案例在体系结构中是相通的,那么,如果学生掌握了一种物联网应用,对其他物联网应用的掌握及开发,也能够比较顺利地进行。
那么,将一个物联网项目(如智能农业)从感知互动层到应用服务层,让学生根据自己的兴趣爱好及技术能力,从事相应的项目开发教学,让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程开发,培养相应能力。真正贯彻CDIO在“做中学”和“基于项目教育和学习”的理念。物联网体系结构项目开发与学生能力培养对应关系如表3所示。
通过一个实际IoT工程项目的实施(IMPLEMENT)和运行(OPERATE),有效地培养学生对其他IoT工程项目的构思(CONCEIVE)、设计(DESIGN)。从而,基于CDIO理念培养IoT工程专业人才。
参考文献:
[1] 陶勇芳, 商存慧. CDIO对高等工科教育创新的启示[J].中国高教研究,2006,22(11):81-83.
[2] 陆小华,熊光晶,陈珠琳.设计导向的工程教育改革理念[J].高等工程教育研究,2007,25(6):83-87.
物联网工程课程体系范文6
关键词:物联网;高职院校;课程体系;专业方向
中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2013)32-7368-03
物联网(The Internet of things)的概念是1999年提出的,是将所有物品通过射频识别(RFID)、全球定位系统、红外感应器和激光扫描器等信息传感设备与互联网连接起来[1],进行通讯和信息交换,实现智能识别、定位、跟踪和管控的一种新兴信息技术。它有两层意思:第一,互联网仍是物联网的核心和基础,是互联网的延伸和扩展;第二,引入了人与物之间的交流,实现相互之间的信息交换和通信。作为新一代信息技术,物联网是继计算机、移动互联网之后又一次信息产业发展的浪潮。2009年11月,总理发表了《让科技引领中国可持续发展》的讲话,指示要突破物联网、传感网关键技术,物联网产业随机被列入国家五大新兴产业之一。2012年2月,我国工信部了《物联网“十二五”发展规划》。
截止2010年3月,已有近700所高校向教育部提交了设立物联网相关专业的申请。其中37所院校获准开设物联网相关专业,并从2011年起开始招生。从目前的发展趋势来看,物联网涉及到国民经济的各行各业和社会生活的各个领域,它不仅是技术问题,还包括社会和企业管理等多方面,因此,该领域需要大量既懂技术又会管理的人才。作为培养高级技术应用型人才的高职院校,应适应时代和科技发展,探索物联网相关课程的教学设置,重点培养物联网应用的相关人才。
1 高职物联网专业人才培养目标
通过调查、专家座谈和查阅资料等多种途径,对物联网技术应用领域的市场需求、岗位设置、工作任务性质及职能要求等进行调研,确定了高职物联网技术应用专业人才的就业岗位,明确了人才培养目标。物联网技术应用专业主要面向物联网感知设备应用、物联网通讯设备应用、物联网开发和集成、物联网管理和服务等就业岗位[2],培养物联网建设技术人员、物联网产品应用技术人员、物联网应用软件开发技术人员、物联网应用系统集成、管理和维护人员等。因此,面向技术应用的高职物联网专业人才培养的目标是:具有扎实的专业基础知识、良好的团队合作精神、较强的分析和解决实际问题能力,并且掌握物联网相关知识,具备物联网建设、应用、管理和维护等能力的高级技能型人才。
2 高职物联网专业人才的知识和能力要求
物联网的产业链主要涉及对物的感知、对数据的传输和处理三个环节。每个环节需要不同的技能和知识,对学生的能力要求也都不同。其中,对物的感知主要是通过传感器等设备来获取对物的感知信息,涉及到物联网中的硬件系统[3],需要硬件电路设计和制造人员以及电子设备技术人员。获取物的感知信息后,通过网络进行数据传输,这个环节主要涉及通讯和计算机网络技术,需要计算机网络通信人员。最后的数据处理环节对数据进行整合、分析,进而实现应用,主要涉及系统分析,需要系统设计、应用和管理人员。因此,高职物联网专业人才的培养工作,应根据物联网产业链的不同环节对人才的不同需求而有针对性的进行。
3 高职物联网专业课程体系建设
课程体系的建设关系到人才培养目标的实现,是专业建设和发展的关键环节。高职院校在构建课程体系时要对物联网技术应用人才的岗位进行调研与分析,以市场需求为导向,从物联网技术架构出发,考虑应用方向与应用领域,与典型企业合作,根据企业实际的物联网工程项目的实施来构建相应的课程体系。
高职物联网课程体系建设由三大课程模块组成,即公共基础课程、专业基础课程和专业核心课程,三大课程模块是相互依存的有机整体。下面以物联网的三层技术架构,即感知层、网络层和应用层为主线,以各种公共课程为基础,结合当前高职院校实际,分析高职物联网课程设置,如图1所示。
1) 感知层:是物联网识别物体、获取信息的来源。由各种感知设备构成,包括二维码标签、温湿度传感器、RFID标签和读写器、GPS、摄像头等传感器设备。在该层课程设置方面,应与硬件技术相关的学科作为专业基础课,如:电子线路基础、计算机操作系统等,与传感器技术、信息获取等软件技术相关的学科作为专业核心课,如:传感器技术、RFID技术及应用、嵌入式应用系统开发等。
2) 网络层:是整个物联网的中枢部分,负责传递和处理感知层获取的信息[4]。由各种网络组成,包括互联网、云计算平台、网络管理系统、广电网等。高职物联网专业在该层的课程设置要以计算机网络和通信等基础知识作为专业基础课程,如:通信原理、计算机网络基础等,以网络应用与管理等技术作为专业核心课程,如:无线网络技术、物联网组网技术、网络设备配置与管理等。
3) 应用层:是用户和物联网进行交互的接口,与行业需求紧密结合,实现物联网技术的智能应用。与之对应的课程设置应以各种面向对象的编程语言和工具为专业基础课程,如:C语言程序基础、数据库原理与应用等,以面向智能应用的相关技术作为专业核心课程,如:智能家居应用技术、制造业ERP技术应用、物联网系统集成与管理等。
4 高职物联网专业方向设置
物联网涉及领域广泛,包括大量学科和技术,如:计算机科学与工程、电子信息与通讯、自动控制、遥感与遥测、精密仪器、电子与电气工程、电子商务等。根据高职院校专业招生情况,现将高职物联网专业方向设置如下:
4.1 物联网自动控制
培养目标:面向机械电子行业,培养具有扎实的机械及电子理论知识、较强的实践能力、良好的团队协作能力,熟练掌握传感器技术、单片机技术、电子电工技术、嵌入式系统开发技术等,具备在物联网相关机械和电子类企业工作的高素质技能人才。
专业基础课程:电子线路基础、计算机操作系统、单片机原理等。
专业核心课程:射频识别技术及应用、传感器技术、单片机技术及应用、嵌入式系统开发技术、无线传感网络、微波与天线技术等。
4.2 物联网网络信息系统
培养目标:面向计算机网络和信息系统行业,培养具有扎实的计算机网络和信息管理系统理论知识,较强的实际动手能力、可持续发展的创新精神,熟练掌握物联网信息系统的设计、开发、使用、维护和系统集成等知识,并且能完成物联网信息系统集成及相关技术与产品的应用推广[5],能在各种物联网开发、应用领域工作的应用技能型人才和管理人才。
专业基础课程:计算机网络基础、软件工程、通信原理、数据结构、管理信息系统、数据库原理及应用、物联网网络安全技术等。
专业核心课程:C语言程序基础及设计、Java程序设计、数据库开发及应用、管理信息系统应用等。
4.3 智能车联网
培养目标:面向未来智能汽车行业,培养具有扎实的专业理论知识、良好团队协作能力、较强的实践能力,掌握智能车联网基础知识和原理,具备车联网组建、管理、应用和维护,车联网设备营销与技术支持等能力的高素质技能型人才[6]。
专业基础课程:车载技术、网络通信技术、蓝牙技术、无线网络技术、交通导航与信息服务、智能交通管理等。
专业核心课程:RFID技术与高频技术、传感器网络与检测技术、GPS定位技术、网络设备配置与调试、短距离无线通信技术、移动互联网通信技术等。
4.4 智能农业管理
培养目标:面向未来智能农业生产和管理行业,培养具有扎实的智能农业管理理论知识、良好的团队合作能力、较强的分析和解决问题能力,掌握智能农业管理相关知识和原理,具备农业管理信息采集及处理、农业生产经营管理、智能粮库管理、农业生态智能监测等能力的高素质应用型人才。
专业基础课程:农业设施智能化管理、生态环境监测与治理、灌溉技术应用、地理地质信息应用技术、智能粮库管理技术等。
专业核心课程: RFID技术与高频技术、传感器网络与检测技术、无线网络技术、网络设备配置调试与管理、短距离无线通信技术、数据库原理及应用、大数据处理和存储技术等。
4.5 智能医疗服务
培养目标:面向未来智能医疗系统行业,培养具有扎实的智能医疗服务基础知识、优良的医德医风、良好的协作能力和心理素质,掌握智能医疗设备和信息系统的使用和维护、智能医疗档案管理等能力的新型高素质技能人才。
专业基础课程:基础医学、预防医学、管理学、卫生统计学、流行病学等。
专业核心课程:RFID技术与高频技术、无线网络技术、传感器网络与检测技术、智能医疗档案管理系统等。
5 结束语
本文在分析物联网发展形势的基础上,首先明确了高职物联网专业人才培养的目标,从物联网产业链的三个环节出发,分析了高职物联网专业人才的知识和能力要求。结合当前高职院校实际,以物联网的三层技术架构为主线,研究了高职物联网专业课程体系建设,最后设置了五个专业方向和相关课程。
参考文献:
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