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中圖分類號:G642 文獻標識碼:A DOI:10.16400/ki.kjdkx.2015.11.028
Introduction to Networking Technology Process
and Practice-oriented Reform
WANG Juan, ZHANG Luqiao
(College of Information Security Engineering, Chengdu University of Information Technology, Chengdu, Sichuan 610225)
Abstract Things technology introduction course as the first basic course of things engineering students contact with, and it is important for students to build things technical framework and application process, it is the necessary foundation for subsequent courses undertaken. But found in the actual teaching traditional teaching methods can not meet Things interdisciplinary technical point complex features. Based on the study of the domestic counterparts reform experience, we propose a process and practice of Things technology introductory courses reform program, the practice of data to prove that the method operability achieved the desired results.
Key words Introduction of Things; course reform; process assessment; practice teaching
1 問題與研究現(xiàn)狀
1.1 研究對象
作為“智慧中國”的重要組成部分,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)受到越來越廣泛的關(guān)注。為適應這種發(fā)展趨勢,培養(yǎng)社會所需的具有綜合能力的物聯(lián)網(wǎng)工程人才,教育部在2010年將“物聯(lián)網(wǎng)工程”設置為獨立的一個專業(yè)。
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)導論作為物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的核心課程,是物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)學生接觸的第一門專業(yè)課程。主要講授物聯(lián)網(wǎng)從感知層,傳輸層,數(shù)據(jù)處理層到應用層的整體技術(shù)流程,以及每層的關(guān)鍵核心技術(shù),對學生建立正確的專業(yè)概念,整體的專業(yè)技術(shù)框架有重要意義。
1.2 實踐教學中的現(xiàn)有問題
目前對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)導論課程的教學方法主要是以講授為主,平時留有課后作業(yè),課程考核方式以期末閉卷考試為主,期末卷面成績占總評成績的70%。該教學模式在教學實踐中出現(xiàn)以下問題:(1)單一講授的教學模式不能適應物聯(lián)網(wǎng)多學科交叉、密切聯(lián)系行業(yè)的特點。學生反映物聯(lián)網(wǎng)涉及學科非常多,僅每個學科簡單理論概念的講解,就已經(jīng)非常龐雜,學生很難把握其脈絡。且現(xiàn)有技術(shù)的應用與行業(yè)背景密切聯(lián)系,單純的理論講授效果不佳。反映在課堂提問中學生往往答非所問,或者完全無法理解題目意思。(2)一考定論,平時不學,考前突擊現(xiàn)象突出。但是由于知識點繁雜,突擊背誦效率不高,且不及格率較高。(3)死記硬背現(xiàn)象突出,對技術(shù)理解不深。對于物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)環(huán)境和應用流程的理解和技術(shù)在應用中的創(chuàng)新上,有的教學方法和教材均不能提供有效的支撐。在平時的考查中,我們發(fā)現(xiàn)學生對死記硬背的技術(shù)點掌握得尚可,但是碰到綜合應用題,大部分同學就不知所措。
面對以上主要問題,現(xiàn)有的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)導論課程教學方法和思想必須改變。否則,不光是導論課應有的目的不能達到,還直接影響后續(xù)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程的教學。
1.3 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
目前對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)導論課程的改革成果總體來說并不多,公開文獻較少,這與物聯(lián)網(wǎng)工程本身是新專業(yè),物聯(lián)網(wǎng)導論課程本身涉及技術(shù)較多,知識體系復雜都有關(guān)系。已有的一些改革方案如下:
文獻[1]提出物聯(lián)網(wǎng)導論的課堂要引入啟發(fā)式教學法,即將課程內(nèi)容歸納提煉,提出問題啟發(fā)學生思考。其次,采用案例式教學法,把生活中物聯(lián)網(wǎng)的實際應用案例滲透到整個教學內(nèi)容中。還強調(diào)應用交互式教學法,運用多媒體教學環(huán)境輔助教學,例如播放物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)理論與技術(shù)相關(guān)視頻和短片,加強互動,提高學習興趣,拓展知識面。
文獻[2]提出適當增刪教學內(nèi)容,講授內(nèi)容忌深、忌細,引導學生轉(zhuǎn)變學習方法,促進良好學習習慣的養(yǎng)成,注重培養(yǎng)學生的綜合能力。
文獻[3]提出改進課程大綱設計、提升教師能力、改進教學資源等多個方面,以提升物聯(lián)網(wǎng)導論課的教學質(zhì)量。
文獻[2]與文獻[3]所提措施,對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)導論課和其他課程都適用。實際上,在已進行的幾屆學生的教學中,我們已經(jīng)使用過上述方法,事實證明,此類廣泛適用于一般課程的方法并不能解決物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)導論課程中的具體問題。而文獻[2]所提改進課程大綱、教學資源等,其實是涉及到物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系架構(gòu)的問題,已經(jīng)有教育部牽頭的教學指導組在負責梳理,本文暫不討論。
文獻[1]提出了一些比較具有操作性的課程教學方法,總結(jié)起來就是提問啟發(fā),案例講解,多媒體互動教學。實際上我們在授課的時候已經(jīng)使用了這些方法,但是教學效果仍然不夠理想。例如:提問啟發(fā),如果問題簡單,學生還基本能夠回答,如果問題真的是啟發(fā)式問題,而且是書上和網(wǎng)上都查不到現(xiàn)成答案的問題,則大部分學生表現(xiàn)出完全沒有思路,更不要說回答問題。案例和多媒體互動在本校理工類課程中的使用也已十分廣泛,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)導論課程也不例外。上課過程中也給同學們播放了相關(guān)視頻短片,行業(yè)應用短片,對比沒有播放這些案例的情況,學生的理解程度確實有所提高,但是提高幅度也比較有限。如果是跟播放視頻直接相關(guān)的設計類問題,學生根據(jù)視頻還能回答部分內(nèi)容,但是要求學生從該視頻的技術(shù)方案做延伸,更換應用場景,則大部分學生又非常茫然。例如:課程中有播放精細化農(nóng)業(yè)的相關(guān)技術(shù)解決方案,從感知、傳輸?shù)阶詈髷?shù)據(jù)處理與反饋服務都做了說明。學生觀看后,如果問該應用領(lǐng)域問題,比如前端要用什么傳感器,部署在哪里,學生還能回答。但是,要學生變化技術(shù)的應用場景,將技術(shù)應用在另一森林防火場景中時,部分學生還能把類似要用的傳感器列舉出來,但是不知如何部署。這說明要加深學生對物聯(lián)網(wǎng)知識體系的理解程度,僅靠觀看案例、提問啟發(fā)是不夠的,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)導論課程的教學改革還需要進一步深入。
2 過程與實踐化的課程改革方法
2.1 原因分析
根據(jù)課下座談,統(tǒng)計課程出勤率,考試通過率等方式獲取的信息,我們認為影響學習效果的主要原因有二:其一,理論和實踐相脫節(jié),雖然已經(jīng)用案例視頻,多媒體互動等教學方式,但明顯還不足以讓學生理論聯(lián)系實際。其二,雖然有課程作業(yè),平時提問和抽查,但是平時努力學習的學生仍然只占少數(shù),大部分學生的學習積極性不高。針對這兩個主要問題,我們提出過程與實踐化課程教學改革方法。
2.2 方法的具體內(nèi)容
對學習自覺性強的學生,提供多種課外實踐參觀機會,幫助學生理解技術(shù)在實際中的應用,理論與實踐融合;對學習自覺性差的同學,采用過程化考試方法,督促其平時努力學習。
(1)實踐化教學:物聯(lián)網(wǎng)是多交叉學科,知識點非常多,光靠課堂教學肯定不能盡善盡美,所以要加入實踐教學環(huán)節(jié)。
①在課外布置思考與設計題目,指導學生自學,并自主解答問題、動手設計簡單的物聯(lián)網(wǎng)應用。如果有較為優(yōu)秀的學生,讓其在課堂上講解自己的設計方案。
②建立完善的課程考核體系,增加實踐能力考核環(huán)節(jié)。將作業(yè)、演講、課外參加的比賽情況等都當作考核方式,按合理比例計入總評成績。改變以往期末卷面考試這種單一的考核方式。
③在條件允許的情況下,可建立物聯(lián)網(wǎng)實訓實驗室,并配備相應的器材等。我們與四川省成都市物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟形成良好合作關(guān)系,借他們的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)展示廳讓學生實地了解物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其應用。
(2)過程化考核:以上考核方式加上學院的過程化考試系統(tǒng),分階段進行上機考試,最大程度避免一考定論、突擊應付等不合理現(xiàn)象。目前的具體操作是:當講完一階段(感知,傳輸,處理)即上機考試本階段技術(shù)要點,成績以比例計入總分,最后課程完結(jié)還有一次總體性考試,4次考試成績的加權(quán)總和才是本門課程的考試成績,并算上平時作業(yè)、提問等平時成績作為最后總評成績。這樣一來,12周課程,每隔三周就有一次階段考試,加上平時的抽查與作業(yè),有效督促了學生的平時學習。
2.3 方法實施的效果
2011年本學院設定物聯(lián)網(wǎng)專業(yè),2012年開始開設物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)導論課程,2013年進入實踐化教學,14年引入過程化考核,圖1顯示了歷年課程的考試情況,以60分以下為不及格,80分以上為良好。圖1很清楚的顯示,剛開始時物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)課程的不及格率高達約30%,后來引入實踐化教學后下降至12%,到最后引入過程化考核后直接下降到7%左右,而良好率逐年上升,連續(xù)2年保持在70%左右,達到了改革的目的。
3 總結(jié)與展望
經(jīng)過四年物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)導論課程的教學實踐,提出了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)導論課的過程與實踐化改革方案,從理論聯(lián)系實踐的角度,幫助學生從整體上理解單個技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)應用流程中的作用與在技術(shù)框架內(nèi)的位置。并用作業(yè)、抽查、過程化考核,督促了學生的平時學習。實際的考試成績反映該方案取得了比較理想的效果。最后,在和后繼課程老師的交流中,發(fā)現(xiàn)導論課對技術(shù)框架的講解和物聯(lián)網(wǎng)應用解決方案的設計要強加,否則學生在學習后繼課程中會陷入具體技術(shù)問題,而忽略整體應用,導致技術(shù)路線不清,不知道自己應該深入學習哪些知識。
參考文獻
近些年來計算機專業(yè)畢業(yè)生存在“就業(yè)難”的現(xiàn)象,很大一部分畢業(yè)生就業(yè)不是在自己的專業(yè)方向,另一方面相關(guān)的企業(yè)招不足需要的人才,存在著供需結(jié)構(gòu)性失衡。國內(nèi)外各類涉計算機專業(yè)的高校和學術(shù)團體都在積極探索計算機專業(yè)人才培養(yǎng)模式的改革,但由于受傳統(tǒng)教育思想以及教學計劃和本專業(yè)理論體系的影響,制訂的專業(yè)教學計劃仍然沒有脫離原課程體系的框架,既要培養(yǎng)學生較強的實踐能力,又要有完整的知識體系,使得一些理論深、難度大的課程在教學計劃中仍占有較大的比重,一些應用性較強新興發(fā)展的課程難以全面進入教學計劃。這樣一來造成了既沒有達到讓學生理論扎實又沒有培養(yǎng)好熟練的實踐能力,從而出現(xiàn)了一方面社會對計算機專業(yè)人才的大量需求,而另一方面大量的計算機專業(yè)的畢業(yè)生無法找到在本專業(yè)工作的機會。同時大學的各個專業(yè)都把計算機課程列為基礎(chǔ)課程,計算機專業(yè)畢業(yè)生不再具有多大的專業(yè)優(yōu)勢。這些都對計算機專業(yè)的發(fā)展構(gòu)成了挑戰(zhàn)。
一、計算機專業(yè)面臨的挑戰(zhàn)
隨著我國高等院校的數(shù)量逐年增加,在校生總數(shù)達到前所未有的數(shù)量,設有計算機專業(yè)的學校已經(jīng)從20世紀60年代的50余所發(fā)展到今天的近千所,建立軟件專業(yè)的學校600多所。除了計算機系(學院)外,很多學校還建立了軟件職業(yè)學院、網(wǎng)絡學院、信息工程學院等院系。隨著信息技術(shù)在各行業(yè)的應用,極大地推動了人們學習計算機技術(shù)的熱情,同時也給計算機專業(yè)帶來巨大的挑戰(zhàn),信息技術(shù)的全球化,使得各國紛紛在信息產(chǎn)業(yè)的各個方面搶占技術(shù)制高點,謀劃布局新的技術(shù)創(chuàng)新點。挑戰(zhàn)催生動力,創(chuàng)新獲得優(yōu)勢。在此形勢下,迫使我們努力思考:計算機專業(yè)如何改變以適應發(fā)展帶來的挑戰(zhàn)?
二、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)給計算機專業(yè)發(fā)展帶來的新機遇
物聯(lián)網(wǎng)的概念是在1999年提出的。IOT(The Internet Things)也就是“物物相連的網(wǎng)絡”。“物聯(lián)網(wǎng)”是在“互聯(lián)網(wǎng)”的基礎(chǔ)上,將其用戶端延伸和擴展到任何物品和物品之間,進行信息交換和通信的一種網(wǎng)絡。通過射頻識別、紅外感應、全球定位系統(tǒng)、激光掃描、各種傳感器等信息感知設備,按照設定的協(xié)議,把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接,進行信息傳輸、計算、處理、知識挖掘,以實現(xiàn)智能識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理,達到對物理世界實時感知控制、實時管理和科學決策的目的,實現(xiàn)人與人、人與物、物與物之間的信息交互和無縫連接。
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為我國國家新型戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)的一項支撐技術(shù),相關(guān)的研究活動和產(chǎn)業(yè)應用已經(jīng)成為企業(yè)研究應用的一個熱點。各高校也積極設置、建設相關(guān)的專業(yè),“物聯(lián)網(wǎng)工程”、“物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)”、“物聯(lián)網(wǎng)應用”、“傳感網(wǎng)技術(shù)”、“智能電網(wǎng)”等涉物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)專業(yè)應運而生,同時還有很多的院校正在積極籌備和申請進入這個行列。
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)涉及的原有專業(yè)非常多,有計算機,電子、傳感器,自動化,自動控制、通信等等,還有相關(guān)的行業(yè)應用特點,使得物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)成為一個涵蓋面廣,應用廣泛的一個大領(lǐng)域。而計算機專業(yè)20多年的發(fā)展使得其變成了一個常規(guī)專業(yè),基本上90%以上的院校都有計算機相關(guān)專業(yè),99%以上的院校都有計算機課程。計算機專業(yè)的畢業(yè)生風光不再了,生源萎縮了,計算機專業(yè)如何在物聯(lián)網(wǎng)大發(fā)展的形勢下,進行創(chuàng)新獲得新的生機與活力。需要將計算機專業(yè)特點和物聯(lián)網(wǎng)的知識體系聯(lián)系起來,找準自身定位,立足學生的長遠發(fā)展,進行課程創(chuàng)新,教學計劃更新。物聯(lián)網(wǎng)工程導論是一門物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的導入課,以宏觀的應用視角對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的特點、發(fā)展、應用、展望進行論述,可以作為計算機專業(yè)的一個擴展,為進入物聯(lián)網(wǎng)研究作導入。
三、物聯(lián)網(wǎng)工程導論的課程特色
物聯(lián)網(wǎng)工程導論課程的綜合性強。作為典型的交叉學科,物聯(lián)網(wǎng)工程導論涉及的概念、原理、技術(shù)眾多,涉及計算機、通訊、電子、自動化的多個學科,具有很強的綜合性。其理論體系中很多應用原理都牽涉到復雜的學科聯(lián)系,很多概念也較宏觀 ,這在教學上對教師的知識面要求很高。
但在強調(diào)物聯(lián)網(wǎng)工程導論的融合背景的同時,應該看到它又是一門理論和應用關(guān)系十分密切的綜合性很強的課程 , 與計算機技術(shù)有著密不可分的聯(lián)系,具有較強的實踐性。要求學生不僅應該知道課程所涉及內(nèi)容的來源和背景 , 掌握該課程的基礎(chǔ)知識和基本技能 , 同時還要求學生能夠應用所學理論通過設計編程實現(xiàn),比如在課程中學習的多種編碼方法,都需要編程實現(xiàn)。
于此同時,物聯(lián)網(wǎng)工程導論課程內(nèi)容與很多計算機專業(yè)課有著緊密的聯(lián)系,如互聯(lián)網(wǎng)絡、傳感器、自動控制、數(shù)據(jù)挖掘等內(nèi)容,它的發(fā)展具有深厚的信息技術(shù)基礎(chǔ),廣泛應用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、安保、智能家居、軍事等領(lǐng)域。物聯(lián)網(wǎng)不是互聯(lián)網(wǎng)的簡單接入和應用,它將催生很多具有“計算、通信、控制、協(xié)同和自治”特征的智能設備和應用,必將引發(fā)計算機、網(wǎng)絡與信息技術(shù)在更大范圍更多領(lǐng)域更深層次的應用,帶動廣泛的學科交叉與融合,為計算機與信息技術(shù)的研究與發(fā)展提供更大的空間。
四、教學方法研究與設計
(一)強調(diào)學科背景,激發(fā)學習興趣
物聯(lián)網(wǎng)工程導論課程中運用了大量的計算機知識以及廣泛的應用前景,有眾多現(xiàn)實的應用例子,接受起來比較容易。很容易通過現(xiàn)實例子和應用展望激起學生的學習興趣。此外,由于物聯(lián)網(wǎng)工程導論所闡述的內(nèi)容基本都是宏觀概念,部分學生在學習的過程中,會下意識地覺得物聯(lián)網(wǎng)太大,是搞科學研究人員學習的內(nèi)容,對就業(yè)沒有什么太大的作用。這勢必會影響到學生正常的學習態(tài)度,從而影響整個課程的學習效果。
因此,我們設計在第一次課時,結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)的學科特點以及與計算機的聯(lián)系,強調(diào)隨著通信和網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展 , 人類已進入了信息化的社會, 大學生需要具有全面信息觀念和較好的信息處理能力,物聯(lián)網(wǎng)工程導論正是信息技術(shù)發(fā)展的前言。因此 , 學好這門課程就顯得尤為必要和重要,從而讓學好這門課程成為大學生自覺的行動。
(二)因材施教,打通學科聯(lián)系
物聯(lián)網(wǎng)工程導論目前主要是針對計算機相關(guān)專業(yè)大三的學生開設,此時的學生電路、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等課程已于大二上全部學習結(jié)束,與物聯(lián)網(wǎng)工程導論同時開設的是一些專業(yè)課程,如網(wǎng)絡工程、信息系統(tǒng)等。如果這時過于強調(diào)物聯(lián)網(wǎng)工程導論中的理論知識,一方面,由于學生對理論課程的學習早已結(jié)束,部分知識已經(jīng)淡忘,另一方面,剛開始接觸計算機的專業(yè)課程,興趣難免轉(zhuǎn)移。為此,針對學生特點,對授課內(nèi)容做了如下調(diào)整:
首先由于物聯(lián)網(wǎng)工程導論涉及的內(nèi)容很多、邏輯性很強,必須合理地篩選授課內(nèi)容。在側(cè)重基本概念、基本原理和基本方法原則指導下,重點講授基礎(chǔ)的或者帶有普遍意義的知識點。在教學的過程中注意將授課內(nèi)容與計算機學科聯(lián)系,如算法對程序設計的作用,施工技術(shù)對網(wǎng)絡性能的影響等。
其次強調(diào)概念、理論的物理意義,聯(lián)系應用以培養(yǎng)學習興趣。由于本課程的理論是通過多門學科交叉而來的,過度關(guān)注理論往往會使得學生感覺抽象、枯燥,漸漸造成學習興趣的下降。針對這種情況,應在保證基本概念以及簡單理論說明的前提下,淡化學科區(qū)分和界限,強調(diào)融合應用。同時增加課堂演示性實驗和課后實驗環(huán)節(jié)來保證學生對課程知識的理解。
(三)創(chuàng)新教學手段,培養(yǎng)學生職業(yè)技能
著名《學會生存》一書中指出:教育既有培養(yǎng)創(chuàng)造精神的力量,也有壓抑創(chuàng)造精神的力量,這就說明了教學方法,對學生的學習效果的重要性。為此在物聯(lián)網(wǎng)工程導論的授課過程中,除了采用傳統(tǒng)的老師講,學生聽的授課方式,更注重發(fā)揮學生的主體作用,采用了自主學習、課堂討論、小組研究、企業(yè)參觀等手段。
如:對于RFID模塊開發(fā),首先由授課老師開發(fā)一個案例進行演示講解,進行學生分組,布置開發(fā)作業(yè)在課后進行分析開發(fā),然后再在課堂上分組上臺進行展示解說 , 并讓下面的同學提出問題 , 在互動的過程中加深對該RFID模塊開發(fā)的理解,最后布置課后實踐,要求學生全部會簡單開發(fā)。通過自學、討論、實踐三個環(huán)節(jié),使得學生們的學習熱情很高, 紛紛花大力氣查閱相關(guān)資料,積極討論,學生的積極性得到空前激發(fā),對所學內(nèi)容有了較深的理解。
五、結(jié)束語
物聯(lián)網(wǎng)工程導論是物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的一門基礎(chǔ)課程,也是最近幾年快速發(fā)展的一個課程,筆者從計算機專業(yè)的特點以及物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展的現(xiàn)狀,分析了該課程的特點,從教學內(nèi)容,教學方法、教學手段、學生職業(yè)能力培養(yǎng)、學生創(chuàng)業(yè)能力等方面闡述了自己的思考體會,期望能對計算機專業(yè)的發(fā)展做一些專業(yè)擴展,使計算機專業(yè)的學科建設適應社會對信息化的需求。
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1 研究背景和相關(guān)概念
公安海警學院的前身是公安海警高等專科學校。公安海警高等專科學校原名為“武警水面船艇學校”,始建于1983年7月(國務院[1983]149號文件),當時隸屬于武警總部,1985年9月開始招生開學。1993年8月,學院移 交公安部領(lǐng)導,歸口公安部邊防局管理,更名“公安邊防水面船艇學校”。1996年開始組織申辦專科的籌備工作,1997年9月終止中專招生、依托武警學院(廊坊)實施大專教學。1997年下半年,由教育部組織的在長沙召開的會議上,順利通過全國高校設置評議委員會評審。1998年3月教育部下發(fā)《關(guān)于同意建立公安海警高等專科學校的通知》(教發(fā)[1998]18號文件),學校更名為“公安海警高等專科學校”,成為公安部直屬的一所普通學校。近年來,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的海警學院網(wǎng)上自助訂餐系統(tǒng)在海警學院正式運行。
1.1 物聯(lián)網(wǎng)的概念
隨著信息領(lǐng)域及相關(guān)學科的發(fā)展,不同領(lǐng)域的研究者對物聯(lián)網(wǎng)思考所基于的起點各異,對物聯(lián)網(wǎng)的描述側(cè)重于不同的方面,短期內(nèi)還沒有一個權(quán)威、完整和精確的物聯(lián)網(wǎng)定義。
大多數(shù)比較偏向的物聯(lián)網(wǎng)定義是信息空間與物理空間的融合,將一切事物數(shù)字化、網(wǎng)絡化,在物品之間、物品與人之間、人與現(xiàn)實環(huán)境之間實現(xiàn)高效信息交互方式,并通過新的服務模式使各種信息技術(shù)融入社會行為,是信息化在人類社會綜合應用達到的更高境界。
1.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系
物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)體系框架包括感知層技術(shù)、網(wǎng)絡層技術(shù)、應用層技術(shù)和公共技術(shù),這也體現(xiàn)出了物聯(lián)網(wǎng)的三個基本特征,即全面感知、可靠傳輸和智能處理。
2 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的海警學院網(wǎng)上自助訂餐系統(tǒng)物理基礎(chǔ)
訂餐系統(tǒng)采用了160×98點陣的顯示屏和超小的輸入鍵盤,整個機身小巧美觀,重量只有70克。無線數(shù)據(jù)下載功能,無需使用連接線即可進行系統(tǒng)數(shù)據(jù)的下載,真正實現(xiàn)了無線雙向通信。采用了國際先進的信號放大技術(shù),使其空曠通信距離可達1000多米室內(nèi)可達200米以上。采用了國際通用的ISM頻段,不需要申請無線頻率、無需支付信道使用費,具有通信穩(wěn)定可靠、費用低廉等優(yōu)點。實現(xiàn)了餐飲業(yè)向規(guī)范化、智能化、現(xiàn)代化的飛躍,具有高可靠性、穩(wěn)定性、無線集成等特點,利用RFID射頻技術(shù),在每一個餐具底部植入RFID射頻芯片,餐具進入結(jié)算區(qū)后(射頻天線感應區(qū)),通過對餐具底部RFID射頻芯片進行讀寫操作,借助于計算機及其通訊技術(shù),實現(xiàn)對餐具底部RFID射頻芯片的通信和管理,實現(xiàn)快速結(jié)算。主要為學校食堂、企事業(yè)單位餐廳、快餐連鎖店等提供自選式快速結(jié)算服務,通過在餐盤底部植入射頻芯片的方式,實現(xiàn)快速結(jié)算,與傳統(tǒng)的結(jié)算方式相比,智盤系統(tǒng)具有速度快、核算準、體驗佳、無人值守等特點。
該方案采用物聯(lián)網(wǎng)、云計算等先進技術(shù),涵蓋用戶自助開臺、自助選菜、自助結(jié)算、自助服務功能,通過智慧餐臺對餐廳進行智能化布控,全方位升級改造,有效降低餐廳運營成本、提升顧客用餐感受,打造智能化、現(xiàn)代化的餐廳。
2.1 方案介紹
基于RFID物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及云計算技術(shù)的智慧餐臺智能結(jié)算綜合解決方案。主要通過讀取智慧餐具中RFID標簽的方式,進行統(tǒng)一計價,并通過一卡通賬戶中的卡片進行支付。數(shù)據(jù)信息交予一卡通系統(tǒng)進行匯總管理,智慧餐臺通過液晶顯示屏將各類圖文信息直觀形象的展示給客戶。
集成一系列智能化、自主化的應用設備,并應用在充值、結(jié)算、就餐等各環(huán)節(jié),對餐廳實施智能化布控,實現(xiàn)自動結(jié)算、自助充值等功能,節(jié)省餐廳人工,降低運營成本,打造智能化、現(xiàn)代化的餐廳,可廣泛應用在學校食堂、企事業(yè)單位餐廳及快餐連鎖店。
系統(tǒng)能夠7×24小時不間斷運行,故障率低,并且能確保在發(fā)生故障時,交易流水等重要數(shù)據(jù)不丟失。系統(tǒng)具備快速支付、安全高效等特點。
2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)――分為兩大部分
智慧餐具:智慧餐臺系統(tǒng)的重要組成部分,有各種色彩的碗碟,每一種色彩對應一個價格,內(nèi)置RFID標簽,供智慧餐臺讀取菜品和價格信息進行結(jié)算。
智慧餐臺結(jié)算系統(tǒng):在每一個餐具底部植入RFID射頻芯片,餐具進入餐臺結(jié)算區(qū)后(射頻天線感應區(qū)),通過對餐具底部RFID射頻芯片進行讀寫操作,借助于計算機及其通訊技術(shù),實現(xiàn)對餐具底部RFID射頻芯片的通信和管理,實現(xiàn)快速結(jié)算。
3 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的海警學院網(wǎng)上自助訂餐系統(tǒng)特點
由于打印系統(tǒng)所使用的串口通訊線路較長,很容易受外界電磁脈沖的干擾(如大型用電設備開啟與關(guān)閉的瞬間都會產(chǎn)生高壓脈沖),會導致信號傳輸失敗或燒壞打印機和電腦設備,針對此問題特別自行設計制作了光電隔離器(打印長線驅(qū)動器)。系統(tǒng)特點為:
3.1 人機交互
系統(tǒng)界面通過色塊對各類信息進行區(qū)分,重要信息將在界面上突出顯示,我們?yōu)槟尸F(xiàn)更多精彩;觸控操作靈動流暢,強大功能,一觸即發(fā);可自定義的語音提示,伴隨整個流程。
3.2 安全穩(wěn)定
工業(yè)級的系統(tǒng)環(huán)境,8mm厚度的鋼化玻璃臺面,臺身采用高強度冷軋鋼板靜電噴塑,輕松應對高溫、潮濕、油污,為您全天候待命;數(shù)據(jù)本地存儲并自動上傳服務器,支持脫機使用,數(shù)據(jù)安全雙重保障;內(nèi)置工業(yè)級讀頭天線,信息讀取更穩(wěn)定,更靈敏!
3.3 操作簡單
智慧餐臺使用全中文觸控操作,具有良好的人機交互界面,功能操作簡單,前端操作員數(shù)量少,員工只需經(jīng)過簡單快速的培訓就能立刻上崗,整套系統(tǒng)運作不會因員工流動和缺乏培訓受到影響。
3.4 安裝方便
智慧餐臺由于采用工業(yè)級硬件配置,具有良好的環(huán)境適應性和大容量數(shù)據(jù)存儲等優(yōu)點,只要接通電源,連接網(wǎng)線,智慧餐臺就能正常工作。
參考文獻
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作者簡介
中圖分類號:G642 文獻標識碼:B 文章編號:2095-1302(2014)01-0077-03
0 引 言
物聯(lián)網(wǎng)是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)、移動通信網(wǎng)之后的又一次信息產(chǎn)業(yè)浪潮。代表了未來網(wǎng)絡的發(fā)展趨勢與方向,政府大力支持物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,企業(yè)和教育界、科技界共同推動,物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),需要大量熟悉和精通物聯(lián)網(wǎng)的專業(yè)人才[1,2]。在此背景下,北京聯(lián)合大學自動化學院對2011版自動化專業(yè)培養(yǎng)計劃進行了修訂,在 “智能測控技術(shù)”專業(yè)方向的基礎(chǔ)上建立了“信息處理與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)”方向[3]。
1 專業(yè)現(xiàn)狀與背景分析
原“智能測控技術(shù)”專業(yè)方向以信息的采集和處理為主,課程主要包括檢測技術(shù)、傳感器原理及應用、智能儀器、計算機控制技術(shù)以及LabVIEW技術(shù)等,是傳統(tǒng)的專業(yè)方向,課程的覆蓋面較窄,偏重于系統(tǒng)前端的硬件采集原理,系統(tǒng)的概念較為薄弱;從人才培養(yǎng)的角度來看,已經(jīng)滿足不了厚基礎(chǔ)、寬口徑的人才需求,學生掌握知識的集成度不高。為了既保持傳統(tǒng)的經(jīng)典知識內(nèi)容,又要為課程體系增加新的特色和先進內(nèi)容,將傳統(tǒng)的專業(yè)方向賦予時代意義,使學生們真正學以致用,“信息處理與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)”專業(yè)方向應運而生。
“智能測控技術(shù)”和“信息處理與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)”并不是割裂的,前者是后者的基礎(chǔ),后者是前者的延續(xù)和拓展。從技術(shù)的角度上講,物聯(lián)網(wǎng)分成三個層次[4,5],即感知層、網(wǎng)絡層、應用層,形成了物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)。物聯(lián)網(wǎng)的感知層涉及到傳感網(wǎng)技術(shù),會有多種傳感器應用其中,正是“智能測控技術(shù)”方向的核心內(nèi)容;物聯(lián)網(wǎng)的應用層是多種信息的智能處理技術(shù),也是“智能測控技術(shù)”方向的主要內(nèi)容,它們被物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡層連接,即新的專業(yè)方向加入無線傳感網(wǎng)等新知識、新技術(shù),形成物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)體系的概念。
我們的教學理念在于從一個大系統(tǒng)的角度看待物聯(lián)網(wǎng),利用物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)系統(tǒng)的集成創(chuàng)新應用和信息化服務。以物聯(lián)網(wǎng)體系框架為依托,實現(xiàn)信息的采集、傳輸、有用信息的提取和整理、以及完成相應的控制和信息應用,重點突出無線傳感網(wǎng)和應用層設計,及物聯(lián)網(wǎng)的行業(yè)應用和信息化服務。因此本課程體系的設置將突出系統(tǒng)網(wǎng)絡架構(gòu)、選擇物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù),并將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與經(jīng)典的檢測及控制方法相結(jié)合,實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的多領(lǐng)域應用[6,7]。以物聯(lián)網(wǎng)為載體,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識,增強學生的實踐動手能力,提高學生專業(yè)綜合素質(zhì)。
2 課程體系設置
“信息處理與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)”專業(yè)方向設置在自動化學院,因此它的應用特色非常鮮明。課程體系的設置如圖1所示,加強了實驗/實踐環(huán)節(jié)的內(nèi)容設置。其中,理論教學是基礎(chǔ),對物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)和相關(guān)領(lǐng)域的典型應用形成完整的闡述,實驗教學作為理論課程的延伸,是抽象到具體的過程,試驗環(huán)節(jié)的設置按照物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu),完成由下而上的知識獲取和驗證;物聯(lián)網(wǎng)作為一種實用技術(shù),讓學生去感受、去體驗、去親自動手設計和實現(xiàn)一個系統(tǒng)更是至關(guān)重要的。通過實踐環(huán)節(jié)中的認識實踐,學生去企業(yè)參觀感受,體會知識的力量和企業(yè)文化,培養(yǎng)對專業(yè)的認知和信心;工作實踐則更近了一步,利用假期時間到相關(guān)企業(yè)中從事基礎(chǔ)和簡單的專業(yè)工作,深化所學知識的專業(yè)應用技能;請工程師或行業(yè)企業(yè)從業(yè)者走進學校的課堂,結(jié)合實際的應用案例,為學生出題和指導,進行專業(yè)綜合訓練,為學生的實際設計能力和實際動手能力培養(yǎng)打造了平臺,提供了方向。理論教學、實驗教學、案例教學和各個實踐環(huán)節(jié)相結(jié)合,增加課程的實用性。為應用型人才的培養(yǎng)奠定了基礎(chǔ)。
2.1 理論課程
集成了多種新知識和新技術(shù)的應用,涉及的知識點眾多,作為系統(tǒng)的學習和設計,理論教學中課程內(nèi)容的銜接、承上啟下的課程安排非常重要;理論課程包括基礎(chǔ)課程(也稱為學科大類課程)和專業(yè)課程[1]。
本專業(yè)方向偏重于傳感檢測、無線網(wǎng)絡的設計以及行業(yè)應用,尤其是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的兩化(信息化、自動化)融合,因此在限選課中還有相關(guān)行業(yè)技術(shù)應用課程:虛擬儀器技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)等。任選課作為專業(yè)限選課的補充,完善物聯(lián)網(wǎng)的設計和應用。
通過理論課的學習,學生將會對知識融會貫通,對信息處理和物聯(lián)網(wǎng)的應用體系和架構(gòu)充分了解,具有物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的理念和基本的組網(wǎng)設計能力。但是在實際應用中,需要將多門課程、甚至多學科的知識融為一體,去設計、安裝、調(diào)試、運行一套系統(tǒng)。這種靈活運用所學知識于實際系統(tǒng)的能力,是真正的學以致用的體現(xiàn)。因此實驗室建設、實驗基地建設和實驗項目開發(fā),對于學生消化、理解理論知識和培養(yǎng)實際動手能力至關(guān)重要。
2.2 實驗室建設
圖2所示是物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)方向的實驗室建設框架,實驗室建設與課程設置緊密相連,并考慮到學生的分層教學以及科研平臺的擴展性。利用已申請的中央財政支持地方高校專項資金,正在籌建支撐“物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及應用”、“無線通信和無線網(wǎng)絡基礎(chǔ)”及“物聯(lián)網(wǎng)應用層系統(tǒng)設計”等課程的課內(nèi)實驗平臺,包括三個模塊:第一是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)實驗模塊; 第二是無線傳感網(wǎng)開發(fā)設計模塊;第三是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)沉浸式體驗模塊。其中第一和第二模塊在教學上采用學生熟悉的C或C++語言實現(xiàn)節(jié)點和無線網(wǎng)的設計,網(wǎng)關(guān)采用Linux、andor兩種操作系統(tǒng),學生可以根據(jù)自己的基礎(chǔ)和喜好選擇;第三模塊是智能家居(體驗)實驗室,根據(jù)家居實景建立的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),可以實現(xiàn)燈光、安防、煙感、窗簾、空調(diào)等家居設備的遠程控制。此系統(tǒng)采用最適合無線傳感網(wǎng)絡的Tiny OS操作系統(tǒng),可以作為學生初識物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的感性認識體驗模塊,也可以作為教師、學生進行科研開發(fā)的平臺。目前在建實驗室物流綜合實驗室和未來超市都是物聯(lián)網(wǎng)在行業(yè)中的具體應用,提供學生進行專業(yè)綜合訓練。
課程的實驗內(nèi)容全部以實際系統(tǒng)為主,綜合訓練學生的系統(tǒng)設計、軟件編程和系統(tǒng)調(diào)試能力,包括對傳感/變送器的選取、信號的采集與處理方法、無線傳感網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)應用層設計、針對不同領(lǐng)域執(zhí)行器的選擇等;并將先進的虛擬儀器技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)應用相結(jié)合作為物聯(lián)網(wǎng)的信息處理方式,培養(yǎng)學生設計智能儀器的開放性創(chuàng)新能力。通過實際項目訓練,學生可以完成從了解任務的需求、根據(jù)需求制定系統(tǒng)方案、在最佳性價比的基礎(chǔ)上選型系統(tǒng)的硬件配置、組網(wǎng),到應用所學知識編制合理的軟件程序,并具有系統(tǒng)調(diào)試、通過系統(tǒng)運行結(jié)果分析問題、定位問題、以及解決問題的專業(yè)核心能力。
2.3 實踐基地建設
物聯(lián)網(wǎng)工程技術(shù)是集成的信息/控制服務系統(tǒng),可以應用于不同的行業(yè)和領(lǐng)域。據(jù)報道目前物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的人才缺口近20萬,因此培養(yǎng)適合于企業(yè)的應用型人才就是物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的人才培養(yǎng)目標。產(chǎn)學研的辦學模式是企業(yè)和學校快速溝通、共建共贏的很好方法。在課程建設、實驗室建設的同時,積極與企業(yè)聯(lián)系,建設校外實踐教學基地是專業(yè)方向建設的重要環(huán)節(jié)。同時在我們的教學計劃中還有工作實踐的內(nèi)容,建設實踐基地也為學生的工作實踐提供了場所和條件。利用北京市高新企業(yè)多,許多區(qū)縣建立數(shù)字北京、智慧北京的物聯(lián)網(wǎng)項目的機會,與企業(yè)和公司合作,進行橫向項目的開發(fā)和實踐基地的建設。選派學生到相應的公司企業(yè)進行畢業(yè)設計,不但使學生掌握了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、熟悉了企業(yè)的運行模式,還可以為企業(yè)提供專業(yè)的人才,實現(xiàn)企業(yè)與學生的雙向選擇。
3 教學模式的探索
物聯(lián)網(wǎng)教學涉及的知識點眾多,學生直接進行理論課的學習難免感覺枯燥和凌亂;但物聯(lián)網(wǎng)的應用可以無所不在、生動有趣,這樣的特點決定了我們在教學時可以先引起學生的興趣,讓他們明白所學可以如何用。因此在課程的安排上首先是導論和浸入式體驗的認識實踐,然后才是相關(guān)專業(yè)課的學習和實驗,并在第六個學期進行工作實踐,加深專業(yè)知識的應用,第七學期開設專業(yè)綜合訓練,學生進行設計性、應用性訓練,形成物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。圖3所示是學校物聯(lián)網(wǎng)方向的教學進程圖。
4 結(jié) 語
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的課程設置應當具有以下特色:
第一是先進。課程設置針對目前最熱門的集成技術(shù)應用—物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的設計及應用,是傳感技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)和信息控制技術(shù)的發(fā)展方向,體現(xiàn)了先進技術(shù)的特質(zhì);
其次就是實用。課程設置和內(nèi)容將重點突出實用性,理論是基礎(chǔ),實用是根本。強調(diào)實驗環(huán)節(jié),以增強學生的實踐動手能力和畢業(yè)后對崗位的適應能力為宗旨,突出重點,強調(diào)實用。
第三是靈活。不但體現(xiàn)在課堂上課程設置的靈活性,也顯示了物聯(lián)網(wǎng)學習的靈活性。以物聯(lián)網(wǎng)體系框架為依托,重點突出無線傳感網(wǎng)和應用層設計及工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應用。學生可以根據(jù)實際系統(tǒng)的需要靈活配置。強調(diào)培養(yǎng)學生靈活思維,突出創(chuàng)造性和創(chuàng)新意識,是學生綜合素質(zhì)的體現(xiàn)。
最后是深入。課程的工程性、實用性、設計性很強,也有許多公司會舉辦大型的物聯(lián)網(wǎng)設計大賽,因此可以為有興趣的同學開辟第二課堂,通過指導學生參加相關(guān)專業(yè)的科技競賽帶動大家的學習熱情,深入理解本門課的內(nèi)容。
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中圖分類號:G642.41 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)19-0067-02
一、研究背景
物聯(lián)網(wǎng)通過感知識別技術(shù)與普適計算等通信感知技術(shù),廣泛應用于網(wǎng)絡的融合中,能實現(xiàn)人、設備與系統(tǒng)間的信息交換和通信,被稱為繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)和移動通信之后世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新一次浪潮,在未來將被廣泛地應用于物流、交通、電網(wǎng)、環(huán)境監(jiān)測以及軍事等領(lǐng)域,形成一個巨大的產(chǎn)業(yè)鏈[1,2]。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,2013年德國推出了工業(yè)4.0戰(zhàn)略,2015年中國提出了中國制造2025規(guī)劃,都要求充分發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在工業(yè)化革命中的優(yōu)勢。
2011年,南京市重點打造一谷兩園,高標準建設中國軟件名城,向世界軟件名城邁進。金陵科技學院積極落實南京科技九條,配合政府努力向南京軟件科技大學邁進。金陵科技學院目前信息技術(shù)學院以良好的辦學條件及優(yōu)良的教學質(zhì)量贏得南京地區(qū)的贊賞,培養(yǎng)了大批應用型人才。在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)大力發(fā)展的背景下,密切結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)特點和南京經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略,整合校內(nèi)外的優(yōu)質(zhì)資源,從物聯(lián)網(wǎng)人才需求角度出發(fā),明確專業(yè)發(fā)展方向,推進教學改革,探討科學合理的人才培養(yǎng)模式,提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。2012年,物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)正式進入金陵科技學院人才培養(yǎng)體系中,足以說明地方對物聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟的重視和新興產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)的迫切性。市屬高校的辦學力量相對薄弱,學科設置還不夠完善,這對于綜合性極強的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)建設和人才培養(yǎng)來說無疑是巨大的挑戰(zhàn)。金陵科技學院物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)目前尚無本科畢業(yè)生,其師資隊伍、人才培養(yǎng)方案、課程教材、實驗室、校企合作平臺建設尚處于前期建設階段。因此,金陵科技學院物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才培養(yǎng)方案研究勢在必行,必須結(jié)合交叉學科特點進行理論研究和實踐構(gòu)建。
二、地方物聯(lián)網(wǎng)人才需求現(xiàn)狀分析
2012年,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應用協(xié)同創(chuàng)新中心在南京成立,總部設在南京郵電大學物聯(lián)網(wǎng)科技園。中心下設智慧農(nóng)業(yè)、智慧交通物流、智慧節(jié)能環(huán)保、智慧礦山、智慧醫(yī)藥護理、智慧家居安防等六個分中心,包括物聯(lián)網(wǎng)共性技術(shù)、應用標準、信息安全等三個支撐平臺。該中心的建立,加速了南京地區(qū)對物聯(lián)網(wǎng)人才的需求,據(jù)教育部信息中心相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,目前物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)人才需求不僅缺口大,其專業(yè)人才在各個行業(yè)上分布不均衡。
南京軟件谷下一步將大力發(fā)展下一代移動通信、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、智慧城市、信息安全等新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè),加快建設下一代移動通信產(chǎn)業(yè)園、互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)園、移動互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)園、物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)園、大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)園、信息安全產(chǎn)業(yè)園等一批特色園區(qū),努力建成中國第一軟件產(chǎn)業(yè)基地,建成名副其實的中國軟件名城,逐步打造成世界軟件名城。
面對國家發(fā)展戰(zhàn)略和地方經(jīng)濟發(fā)展需要,物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)面臨著良好的發(fā)展機遇,對物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才培養(yǎng)提出了巨大的挑戰(zhàn)。金陵科技學院在人才培養(yǎng)上,要重視對地方產(chǎn)業(yè)人才需求的調(diào)研和分析,積極調(diào)整專業(yè)方向和培養(yǎng)模式,充分利用現(xiàn)有的信息技術(shù)學院多年辦學經(jīng)驗,使培養(yǎng)出來的學生能夠掌握物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的基本理論與實踐技能,具有創(chuàng)新意識、自主學習能力和突出的實踐應用能力,能進行物聯(lián)網(wǎng)設計、開發(fā)、管理與應用服務工作、成為服務于地方經(jīng)濟和社會發(fā)展需要的應用型高級工程人才。
三、物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才培養(yǎng)方案
物聯(lián)網(wǎng)是近年興起的新一代信息技術(shù),跨越多個一級學科,具有創(chuàng)新型、應用型和復合型等鮮明的特點[3]。金陵科技學院物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)旨在培養(yǎng)了解物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的前沿動態(tài),熟練掌握物聯(lián)網(wǎng)基本理論、系統(tǒng)設計與集成、軟硬件設計與開發(fā),具有良好的傳感器技術(shù)、通信技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)等基本理論,具有工程基礎(chǔ)厚、自主學習能力強、創(chuàng)新性突出的高級工程人才。
(一)依托學科優(yōu)勢,明確專業(yè)方向
物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)技術(shù)內(nèi)容復雜、形式多樣,根據(jù)信息生成、傳輸、處理和應用的原則,可將物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)劃分為四個邏輯層:①感知識別層,即以射頻識別技術(shù)、傳感器、二維碼等智能終端設備為主,實現(xiàn)物的識別;②網(wǎng)絡構(gòu)建層,即通過互聯(lián)網(wǎng)、無線廣域網(wǎng)、無線局域網(wǎng)等,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸;③管理服務層,即通過高性能計算和大數(shù)據(jù)存儲技術(shù),實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效管理和處理;④技術(shù)應用層,即利用現(xiàn)有的智能終端設備實現(xiàn)各種應用。由于每個層次內(nèi)容都比較豐富,知識面范圍覆蓋廣,讓學生在本科階段深入學習所有內(nèi)容是比較困難的。因此,合理的人才培養(yǎng)方案應該是在讓學生全面了解物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)所涉及的技術(shù)、標準、應用、安全與商業(yè)模式等整體知識體系,同時選擇一個專業(yè)方向來深入展開學習與實踐。根據(jù)上述分析結(jié)論,可以從四個專業(yè)方向上來對物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)進行劃分。
1.物聯(lián)網(wǎng)信息感知方向。這個方向?qū)锫?lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)中的感知識別層,掌握的知識范圍包括:計算機技術(shù)、測量技術(shù)、信號處理技術(shù)、微電子機械技術(shù)、視頻識別技術(shù)和嵌入式系統(tǒng)技術(shù)。
2.物聯(lián)網(wǎng)傳輸網(wǎng)絡方向。這個方向?qū)锫?lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)中的網(wǎng)絡構(gòu)建層,掌握的知識范圍包括:網(wǎng)絡管理、無線通信、無線網(wǎng)絡標準、無線傳感網(wǎng)、網(wǎng)絡管理、多種網(wǎng)絡通信技術(shù)等。
3.物聯(lián)網(wǎng)信息處理方向。這個方向?qū)锫?lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)中的管理服務層,掌握的知識范圍包括:大規(guī)模異構(gòu)數(shù)據(jù)處理、多源異構(gòu)數(shù)據(jù)庫設計、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡監(jiān)視、并行計算技術(shù)、分布式計算技術(shù)以及數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)等。
4.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用方向。這個方向?qū)锫?lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)中的技術(shù)應用層,掌握的知識范圍包括:物聯(lián)網(wǎng)應用軟件開發(fā)關(guān)鍵、應用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)流設計關(guān)鍵、應用系統(tǒng)設計關(guān)鍵技術(shù)以及新型服務模式等。
以上四個專業(yè)的建設上既相互獨立又相互聯(lián)系。其獨立性體現(xiàn)在專業(yè)課程設置上根據(jù)各自方向來確定,其聯(lián)系性體現(xiàn)在共用同樣的基礎(chǔ)課程平臺。
(二)構(gòu)建專業(yè)課程
目前,國內(nèi)高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)建設時間還比較短,專業(yè)建設具有探索性和不確定性,其技術(shù)與應用也在蓬勃發(fā)展。因此,一方面應該保障教學體系具有相對的穩(wěn)定性,另一方面在教學內(nèi)容上需要不斷動態(tài)地更新,必須跟隨物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應用發(fā)展與時俱進。將專業(yè)課程分四大部分,包括:公共基礎(chǔ)課程、學科基礎(chǔ)課程、專業(yè)基礎(chǔ)課程和專業(yè)方向課程。
1.公共基礎(chǔ)課程可設置為思想政治、大學英語、高等數(shù)學、線性代數(shù)、概率統(tǒng)計、大學物理、大學計算機信息技術(shù)、體育和通識教育方面的課程等。
2.學科基礎(chǔ)課程可設置為微機原理、程序設計、算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)字電路與模擬電路、計算機網(wǎng)絡與通信和電工與電子學等。
3.專業(yè)基礎(chǔ)課程可設置為物聯(lián)網(wǎng)導論、與應用、物聯(lián)網(wǎng)M2M開發(fā)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)等。
4.專業(yè)方向課程根據(jù)上述四個專業(yè)方向來確定。信息感知方向?qū)I(yè)課程可設置為:二維碼、視頻識別技術(shù)原理與技術(shù)、信息安全、無線定位技術(shù)、傳感器與檢測技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)等;傳輸網(wǎng)絡方向?qū)I(yè)課程可設置為:無線傳感網(wǎng)絡、衛(wèi)星導航原理與應用、TCP/IP網(wǎng)絡與協(xié)議、網(wǎng)絡安全技術(shù)、無線通信技術(shù)、Zigbee技術(shù)與應用、網(wǎng)絡協(xié)議分析等;信息處理方向?qū)I(yè)課程可設置為:操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)倉庫與數(shù)據(jù)挖掘?qū)д摗⒃朴嬎闩c大數(shù)據(jù)、高級程序語言設計、軟件工程等;技術(shù)應用方向?qū)I(yè)課程可設置為:高級語言程序設計、算法分析與設計、面向?qū)ο蟪绦蛟O計、終端開發(fā)技術(shù)與應用、軟件質(zhì)量保證與測試、人工智能、操作系統(tǒng)以及多媒體技術(shù)等。
上述課程的設置僅僅是目前的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程構(gòu)建的建議,其教學內(nèi)容必須跟隨物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)同步發(fā)展,這樣培養(yǎng)出來的學生知識體系才能跟上時代的步伐。
(三)開展教學實踐環(huán)節(jié)
地方本科院校的物聯(lián)網(wǎng)實驗室建設不多,投入的資金不足,現(xiàn)代化水平較低,為此需加強物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的實驗室建設。一方面利用學校信息技術(shù)學院實驗室資源,依托現(xiàn)有師資力量自主開發(fā)相關(guān)實驗項目,投入專項資金提升實驗室現(xiàn)代化水平,以增強教師對實踐教學環(huán)節(jié)的掌控力,滿足教學和科研的需要;另一方面,積極建立同物聯(lián)網(wǎng)校企合作,共建實踐教學基地,企業(yè)提供技術(shù)和設備等,負責教師相關(guān)課程培訓和部分實踐類課程的教學、實訓,而學校提供場地,比如與新大陸、遠望谷、中興等簽訂合作議,促進雙方之間人才、設備、資金、技術(shù)的資源共享,達到校企互利雙贏的目的。
四、研究展望
物聯(lián)網(wǎng)作為一個新興的專業(yè)正式進入金陵科技學院的人才培養(yǎng)方案中,不但是國家發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的巨大體現(xiàn),也是南京市政府的迫切需求,同時更是國家在人才培養(yǎng)策略上做出及時反映的重大舉措。為培養(yǎng)適應戰(zhàn)略型新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的應用型人才,本文從物聯(lián)網(wǎng)信息感知、傳輸網(wǎng)絡、信息處理以及技術(shù)應用四個方向上探討了物聯(lián)網(wǎng)人才課程體系與實踐教學體系改革方面的內(nèi)容。通過金陵科技學院相關(guān)專業(yè)多年辦學經(jīng)驗和良好的辦學條件,探索人才培養(yǎng)策略,構(gòu)建產(chǎn)學研協(xié)同教學環(huán)境,強化工程實踐,突顯自身的辦學優(yōu)勢,推進高校物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)與專業(yè)建設,為其他同類高校的相關(guān)專業(yè)建設和改革提供經(jīng)驗借鑒。
中圖分類號:TP393 文獻標識碼:A文章編號:1007-9599 (2011) 19-0000-01
Professional Building Talking on Internet of Things in Colleges
Li Gang1,Li Yang1,Hou Xia2
(puter Science and Information Engineering College,Anyang Institute of Technology,Anyang455000,China;2.High School of Anyang Development Zone,Anyang455000,China)
Abstract:In today's technological advances,computer network professional is faced with the maturity of networking technology and development to bring new and expanded it.This paper analyzes the status of networking technology,and made things in the colleges and universities for professional development and curriculum design of the program.
Keywords:Computer network;Internet of Things;Professional development;Curriculum design
一、引言
物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things)[1]是一個基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)等信息承載體,讓所有能夠被獨立尋址的普通物理對象實現(xiàn)互聯(lián)互通的網(wǎng)絡。它具有普通對象設備化、自治終端互聯(lián)化和普適服務智能化3個重要特征。
物聯(lián)網(wǎng)的定義是:通過射頻識別、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備,按約定的協(xié)議,把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接,進行信息交換和通信,以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡概念。在2005年國際電信聯(lián)盟的報告中,物聯(lián)網(wǎng)的定義和范圍已經(jīng)發(fā)生了變化,覆蓋范圍有了較大的拓展,不再只是指基于RFID技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)。
二、物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的分析
(一)專業(yè)建設的背景分析
物聯(lián)網(wǎng)改變了人類之前物理基礎(chǔ)設施和IT基礎(chǔ)設施截然分開的傳統(tǒng)思維,將具有自我標識、感知和智能的物理實體基于通信技術(shù)有效連接在一起,使得政府管理、生產(chǎn)制造、社會管理,以及個人生活實現(xiàn)互聯(lián)互通,被成為繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后,世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮。
自2009年8月總理提出“感知中國”[2]以來,物聯(lián)網(wǎng)被正式列為國家五大新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一,寫入“政府工作報告”,目前物聯(lián)網(wǎng)被正式列為國家重點發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一。物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)具有產(chǎn)業(yè)鏈長、涉及多個產(chǎn)業(yè)群的特點,其應用范圍幾乎覆蓋了各行各業(yè)。物聯(lián)網(wǎng)在中國受到了全社會極大的關(guān)注,其受關(guān)注程度遠超美國、歐盟、等其他各國,因此,我國迫切需要培養(yǎng)大批物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的人才。
(二)申報專業(yè)的院系分析
2010年初教育部下達了高校設置物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)申報通知,眾多高校爭相申報。由于物聯(lián)網(wǎng)涉及的領(lǐng)域非常廣泛,從技術(shù)角度,主要涉及的現(xiàn)有高校院系與專業(yè)有:計算機科學與工程,電子與電氣工程,電子信息與通訊,自動控制,遙感與遙測,精密儀器,電子商務等等。物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)可能會在上述這些院系中開設。
(三)專業(yè)課程的選擇
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展和廣闊使用促使高校進行該專業(yè)的建設,在進行學生培養(yǎng)的時候,不同的高校應該明確自身的培養(yǎng)目標,一是結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應用;另一是結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的理論研究。
在進行物聯(lián)網(wǎng)建設時,選擇的專業(yè)基礎(chǔ)課程包括:物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)與技術(shù)導論;Java程序設計;無線傳感網(wǎng)絡概論;TCP/IP網(wǎng)絡與協(xié)議;嵌入式系統(tǒng)技術(shù);傳感器技術(shù)概論;RFID技術(shù)概論等。
(四)專業(yè)課程的實驗設計
物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的實驗設計要從物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡層次結(jié)構(gòu),物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù),以及物聯(lián)網(wǎng)所注重的關(guān)鍵性問題出發(fā),結(jié)合目前的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀和高校教學環(huán)境,力求讓學生掌握物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的感知層、接入層、網(wǎng)絡層、支持層與應用層,設計出具體的實驗內(nèi)容使學生獲得自主學習、自我發(fā)展的創(chuàng)新實踐能力,以適應不斷變化的未來。
開設的實驗課程可以按照方向來進行劃分:嵌入式方向有有藍牙嵌入式編程、3G嵌入式編程等;傳感器方向有光敏傳感器實驗、壓力傳感器實驗、溫度傳感器實驗等;RFID技術(shù)方向有:RFID介紹及讀卡器設計實驗、串口讀卡實驗、以太網(wǎng)讀卡實驗等;ZigBee技術(shù)方向有:ZigBee介紹、IAR使用介紹、無線傳感網(wǎng)實驗等。
三、總結(jié)
本文介紹了在目前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速發(fā)展的環(huán)境下,高校通過對該專業(yè)的申報、院系安排、課程選擇及課程實驗內(nèi)容設計等方面的工作,積極開展物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)學生的教育培養(yǎng),適應了目前我國對該專業(yè)學生急切需要的需求。通過認真系統(tǒng)的專業(yè)建設能夠培養(yǎng)學生具有物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實際應用能力,并且具備在本專業(yè)領(lǐng)域跟蹤新理論、新知識、新技術(shù)的能力。
一、物聯(lián)網(wǎng)的由來
物聯(lián)網(wǎng)的概念最早于1995年出現(xiàn)在比爾蓋茨的《未來之路》書中,在該書中比爾蓋茨已經(jīng)提及了Internet of Things的概念,只是當時并沒有引起人們的重視。1998年,美國麻省理工學院創(chuàng)造性地提出了當時稱為EPC系統(tǒng)的“物聯(lián)網(wǎng)”的構(gòu)想;1999年,美國麻省理工學院首先明確提出了“物聯(lián)網(wǎng)”的概念,提出了物聯(lián)網(wǎng)就是將所有物品通過射頻識別(RFID)等信息傳感設備與互聯(lián)網(wǎng)相連,能實現(xiàn)智能化識別和管理的網(wǎng)絡。2005年11月,國際電信聯(lián)盟在突尼斯舉行的信息社會峰會上了《ITU互聯(lián)網(wǎng)報告2005:物聯(lián)網(wǎng)》,正式提出了物聯(lián)網(wǎng)的概念。
2009年11月,總理發(fā)表了《讓科技引領(lǐng)中國可持續(xù)發(fā)展》的重要講話,“我國要著力突破傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù),及早部署后IP時代相關(guān)技術(shù)研發(fā),使信息網(wǎng)絡產(chǎn)業(yè)成為推動產(chǎn)業(yè)升級、邁向信息社會的‘發(fā)動機’”,從而物聯(lián)網(wǎng)作為我國的新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)。
物聯(lián)網(wǎng)就是在計算機互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上,利用射頻識別、傳感設備和無線通信等技術(shù),構(gòu)造一個覆蓋世界上萬事萬物的“Internet of Things”; 即英文名稱為“Internet of Things”,簡稱IOT。在這個網(wǎng)絡中,物品能夠彼此進行“交流”,而無需人的干預。其實質(zhì)是利用RFID等技術(shù),通過計算機互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)物品的自動識別和信息的互聯(lián)和共享。
二、物聯(lián)網(wǎng)的特征
(1)網(wǎng)絡化:網(wǎng)絡化是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)。不論是有線、無線還是專網(wǎng)來傳輸信息,都必須依靠網(wǎng)絡,而且必須與互聯(lián)網(wǎng)相連,這樣才能形成完全意義上的物聯(lián)網(wǎng)。(2)互聯(lián)化:物聯(lián)網(wǎng)是一個包含多種網(wǎng)絡、接入、應用技術(shù)的大集成,也是一個讓人與人、人與物、物與物之間進行交流的平臺;與互聯(lián)網(wǎng)相比,物聯(lián)網(wǎng)具備更強的開放性,應能夠隨時接納新設備、提供新的服務與應用,即物聯(lián)網(wǎng)具備自組織、自適應能力。(3)物聯(lián)化:計算機和計算機連接成互聯(lián)網(wǎng),實現(xiàn)人與人之間交流。而物聯(lián)網(wǎng)是實現(xiàn)人物相連、物物相連,通過在物體上安裝傳感器或微型感應芯片,借助計算機網(wǎng)絡,讓人和物體進行“對話”和“交流”。(4)感知化:物聯(lián)網(wǎng)離不開傳感設備。射頻識別、紅外感應器、激光掃描器等信息傳感設備,正如視覺、聽覺和嗅覺器官對于人的重要性一樣,它們是物聯(lián)網(wǎng)必不可少的關(guān)鍵設備。(5)自動化:物聯(lián)網(wǎng)通過傳感器設備自動采集數(shù)據(jù);根據(jù)事先設定的處理規(guī)則,利用軟件自動處理采集到的數(shù)據(jù);自動地進行數(shù)據(jù)交換和通信;對物體實行自動監(jiān)控和自動管理。一般無需人為的干預。(6)智能化:物聯(lián)網(wǎng)融合了計算機網(wǎng)絡技術(shù)、無線通信技術(shù),微處理技術(shù)和傳感器技術(shù)等,從它的“自動化”、“感知化”等特點,已能說明它能代表人、代替人“對客觀事物進行合理分析、判斷及有目的地行動和有效地處理周圍環(huán)境事宜”,智能化是其綜合能力的表現(xiàn)。
三、物聯(lián)網(wǎng)的組成
物聯(lián)網(wǎng)主要包括以下幾個子系統(tǒng),有些物聯(lián)網(wǎng)可能只包括了這些子系統(tǒng)中的一部分。
(1)電信網(wǎng)絡:物聯(lián)網(wǎng)的信息傳送與日常使用的文字、語音、圖片、圖像傳輸相比,有其獨特的地方,物聯(lián)網(wǎng)中的信息傳輸大多是小數(shù)據(jù)量和特大數(shù)據(jù)量的傳輸。小到每月只發(fā)送幾bit,如電力抄表;大到持續(xù)發(fā)送大幅圖像,如交通監(jiān)控,而中等數(shù)據(jù)量的信息傳送卻不多見。這就對通信網(wǎng)絡提出了新的要求,需要推出新的通信標準和新的接入技術(shù),以適應物聯(lián)網(wǎng)各種通信的需要,實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的高效通信。現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡主要有電纜、光纖、無線電、微波、衛(wèi)星、藍牙、紅外、WiFi、移動通信等。(2)傳感器:傳感器可以把一些物理量的變化變?yōu)殡娦盘柕淖兓占畔ⅲ龀鲰憫@琨溈孙L和喇叭就是一對語音傳感器。傳感器可以是聲、光、電、重量、密度、硬度、濕度、溫度、壓力、震動、速度、圖像、語音等。(3)電子標簽:電子標簽用來標識物聯(lián)網(wǎng)中的各物體。現(xiàn)有的電子標簽主要有RFID、條形碼、二維碼、IC卡、磁卡等。(4)數(shù)據(jù)處理:物聯(lián)網(wǎng)通過傳感設備所采集到的數(shù)據(jù),必須經(jīng)過計算機軟件進行處理,才能滿足用戶不同的需求,實現(xiàn)各種目的。這些數(shù)據(jù)處理往往包括匯總求和、統(tǒng)計分析、閥值判斷、數(shù)據(jù)挖掘和各種專業(yè)計算等。(5)報警系統(tǒng):傳感設備所采集到的數(shù)據(jù)信息可能需要直接報警或者經(jīng)過計算機軟件處理后報警,報警形式主要有聲、光、電(電話、短信)等。(6)顯示系統(tǒng):傳感設備所采集到的數(shù)據(jù)信息可能需要直接顯示或是經(jīng)過計算機軟件處理后顯示出來,常見的顯示形式有文字、數(shù)字、圖形、表格等。
四、物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)
(1)感知與標識技術(shù)
感知和標識技術(shù),負責采集現(xiàn)實中發(fā)生的事件和數(shù)據(jù),實現(xiàn)外部信息的感知和識別,是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ),如傳感器、無線定位、射頻識別(高頻、超高頻)、二維碼等。
(2)網(wǎng)絡與通信技術(shù)
網(wǎng)絡是物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳遞和服務支撐的最重要基礎(chǔ)設施,通過人物互聯(lián)、物物互聯(lián),實現(xiàn)感知信息高可靠性、高速度、高安全地傳送。物聯(lián)網(wǎng)的實現(xiàn)涉及到近通信技術(shù)和遠程通信技術(shù)。近距離通信技術(shù)主要涉及RFID,藍牙等,遠程通信技術(shù)主要涉及互聯(lián)網(wǎng)的組網(wǎng)、網(wǎng)關(guān)等技術(shù)。包括短距離無線通訊(zigbee、藍牙、WiFi等), 低功耗無線網(wǎng)絡技術(shù),遠程網(wǎng)絡、多網(wǎng)絡融合等。
(3)計算與服務技術(shù)
海量感知信息的計算與處理是物聯(lián)網(wǎng)的最重要支撐,服務和應用則是物聯(lián)網(wǎng)的最終價值體現(xiàn)。
海量感知信息的計算與處理技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)應用大規(guī)模發(fā)展后,面臨的重大問題之一。需要攻克海量感知信息的數(shù)據(jù)挖掘、、數(shù)據(jù)融合、高效存儲、并行處理、知識發(fā)現(xiàn)等關(guān)鍵技術(shù),研究物聯(lián)網(wǎng)“云計算”中的虛擬化、智能化、分布式計算和網(wǎng)格計算等技術(shù)。其核心是采用云計算技術(shù)實現(xiàn)信息存儲和計算能力的分布式處理和共享,為海量信息的高效利用提供技術(shù)支撐和保障。
服務計算。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展必須以應用為導向,在“物聯(lián)網(wǎng)”中,服務的內(nèi)涵得到了革命性的擴展,不斷涌現(xiàn)出大量的新型應用將導致物聯(lián)網(wǎng)的服務模式與應用開發(fā)受到巨大挑戰(zhàn),面臨著許多機遇,如果仍然沿用傳統(tǒng)的技術(shù)路線勢必制約物聯(lián)網(wǎng)應用的創(chuàng)新。為了適應未來應用環(huán)境的變化和服務模式的變化,必須研究針對不同應用需求的標準化、開放式的應用支撐環(huán)境和服務體系結(jié)構(gòu)以及面向服務的計算技術(shù)等。
(4)管理與支撐技術(shù)
隨著物聯(lián)網(wǎng)應用以及網(wǎng)絡規(guī)模的擴大、支撐業(yè)務的多化化復雜化和服務質(zhì)量的高要求,影響物聯(lián)網(wǎng)正常穩(wěn)定高效運行因素的越來越多,管理與支撐技術(shù)是保證物聯(lián)網(wǎng)“安全高效可控”的關(guān)鍵,包括測量分析、網(wǎng)絡管理、物聯(lián)網(wǎng)標準和安全保障等方面。必須研究新的高效的物聯(lián)網(wǎng)管理模型與關(guān)鍵技術(shù),用來保證網(wǎng)絡系統(tǒng)正常高效穩(wěn)定的運行。
參考文獻:
[1]物聯(lián)網(wǎng)導論(第二版),劉云浩主編,2013年8月,科學出版社
中圖分類號:TP391.44-4
1 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)設置的必要性和可行性
“物聯(lián)網(wǎng)”[1]的概念于1999年提出,本意是“物與物相連的互聯(lián)網(wǎng)”,物聯(lián)網(wǎng)是通過紅外感應器、射頻識別(RFID)、全球定位系統(tǒng)、無線傳感器網(wǎng)絡、激光掃描器等傳感技術(shù),依據(jù)通信協(xié)議,把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來,進行信息交換和處理,以實現(xiàn)智能識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡。
根據(jù)教育部辦公廳關(guān)于戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)相關(guān)專業(yè)申報和審批工作的通知[2]的精神,為了加大新興產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)力度,加快課程體系、教學內(nèi)容、教學方法、管理體制與運行機制的創(chuàng)新,大力培養(yǎng)新興產(chǎn)業(yè)相關(guān)專業(yè)的人才,滿足國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)對高素質(zhì)人才的迫切需求,北京交通大學海濱學院計算機科學與技術(shù)專業(yè)以良好的辦學條件和過硬的教學質(zhì)量贏得了社會信譽,培養(yǎng)了大批合格的信息技術(shù)人才。這些專業(yè)均具有強大的師資力量和完善的實驗設備,為開辦“物聯(lián)網(wǎng)工程”新專業(yè)打下了良好基礎(chǔ)。
2 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)知識體系架構(gòu)
物聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)網(wǎng)絡的主要區(qū)別在于,物聯(lián)網(wǎng)擴大了傳統(tǒng)網(wǎng)絡的通信范圍,即物聯(lián)網(wǎng)不僅僅局限于人與人之間的通信,還擴展到人與物、物與物之間的通信。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡架構(gòu)由感知層、網(wǎng)絡層、應用層組成。
2.1 感知層
感知層,也常稱為感知控制層,解決了從物理世界到人類世界的數(shù)據(jù)獲取問題[3],包括各種物理量、標識、音頻、視頻等數(shù)據(jù)。感知層位于三層架構(gòu)體系中的底層,是物聯(lián)網(wǎng)應用的基礎(chǔ),是物聯(lián)網(wǎng)全面感知的核心。作為物聯(lián)網(wǎng)的最基礎(chǔ)一層,感知層具有十分重要的作用。
感知控制層包括數(shù)據(jù)采集、短距離通信技術(shù)和協(xié)同信息處理。數(shù)據(jù)采集是通過相關(guān)傳感器對物理對象的感知和數(shù)據(jù)收集,其中涉及射頻識別(RFID)、傳感器、多媒體信息采集、實時定位和二維碼等技術(shù)。短距離通信技術(shù)和協(xié)同信息處理將采集到的數(shù)據(jù)在局部范圍內(nèi)進行處理,并通過具有自組織能力的短距離傳感網(wǎng)接入廣域網(wǎng)。
2.2 網(wǎng)絡層
物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡層將來自感知層的各類信息通過基礎(chǔ)網(wǎng)絡傳輸給上層,并提供透明的數(shù)據(jù)傳輸能力。其中,基礎(chǔ)網(wǎng)主要包括移動通信網(wǎng)、廣電網(wǎng)、衛(wèi)星網(wǎng)、行業(yè)專網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)及形成的融合網(wǎng)等。
2.3 應用層
應用層主要將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與行業(yè)系統(tǒng)結(jié)合,將信息轉(zhuǎn)化為內(nèi)容,實現(xiàn)物物互聯(lián)的應用解決方案。概括起來,物聯(lián)網(wǎng)就是傳感網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)和智能服務的綜合體[4]。與傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)相比,物聯(lián)網(wǎng)加進了感知層,降低互聯(lián)門檻,實現(xiàn)非智能、弱智能設備能夠接入互聯(lián)[5]。
在高性能計算和海量存儲技術(shù)支持下,應用層還對網(wǎng)絡獲取的大量不確定信息進行清洗、融合、重組等處理,整合為相對準確的結(jié)論,并為行業(yè)應用提供智能的支撐平臺。
3 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課課程體系設置
3.1 專業(yè)定位
本專業(yè)依托北京交通大學計算機與信息技術(shù)學院的優(yōu)勢學科,面向京、津、冀和環(huán)渤海區(qū)域經(jīng)濟、社會、生態(tài)的發(fā)展需要,突出計算機應用技術(shù)與現(xiàn)代信息處理技術(shù)交叉與融合的特點。培養(yǎng)學生具備良好的自然科學、人文社會科學和工程技術(shù)基礎(chǔ)知識。使學生具有物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)技術(shù)的扎實理論基礎(chǔ),面向物聯(lián)網(wǎng)應用系統(tǒng)的程序設計技術(shù),各種信息處理網(wǎng)絡應用系統(tǒng)的工程實踐能力,以及培養(yǎng)學生具有較強的自主學習意識和工程意識,能夠從事物聯(lián)網(wǎng)工程技術(shù)及其應用方面相關(guān)應用設計、開發(fā)與應用工作。
3.2 培養(yǎng)目標
物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)需要培養(yǎng)適應國家科技化和現(xiàn)代化建設需求,建設創(chuàng)新型國家發(fā)展戰(zhàn)略的需要,具有雄厚的基礎(chǔ),強大的綜合實力和專業(yè)適應能力,具有社會責任感,具有信息采集和檢索、分析和處理能力的,具備良好的動手實踐能力和創(chuàng)新能力,能勝任通信,傳感器網(wǎng)絡及電子信息處理技術(shù)領(lǐng)域的研究,設計、開發(fā)、系統(tǒng)集成及管理與教學,并具有創(chuàng)新能力,能夠在計算機和通信等領(lǐng)域起領(lǐng)軍作用,具有國際化視野的高素質(zhì)的高層次專門人才。
3.3 課程體系結(jié)構(gòu)設置
物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是新興專業(yè),由于整個行業(yè)在我國都處于發(fā)展階段,因此對人才培養(yǎng)提出了更高的要求。由于物聯(lián)網(wǎng)方面的信息相對較少,學生有可能對于專業(yè)的認知度不高,應當加強專業(yè)認知方面的教育,同時,通過實驗演示等方式,讓學生來親身體驗物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)帶來的技術(shù)革新,是學生們對于專業(yè)有一個全方面的認知,從而培養(yǎng)學生的學習興趣和鉆研精神。物聯(lián)網(wǎng)工程課程體系的原則是覆蓋必要的學科背景和專業(yè)知識。
我院物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)依托計算機科學與技術(shù)專業(yè)進行發(fā)展,物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)需要計算機科學與技術(shù)方面知識的學習,同時,重點加強與“物”相關(guān)的傳感器、RDIF等技術(shù)的學習。在教學過程中注重學科背景知識體系,力求學生考研和后期發(fā)展有明確的學科目標。
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)專業(yè)的設置需要綜合考慮相關(guān)交叉學科的特點,注重課程體系的交叉融合,將相關(guān)主干學科的核心課程和專業(yè)課程進行統(tǒng)籌考慮。在總學分180學分的情況下,將課程分為基礎(chǔ)教育、專業(yè)教育和素質(zhì)拓展和自主實踐。
3.3.1 基礎(chǔ)教育
在基礎(chǔ)課程的教學中,尤其是對于整個專業(yè)學習和發(fā)展至關(guān)重要的數(shù)學和物理等課程的學習,使學生充分意識到學習這些知識的重要性,物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)在國內(nèi)屬于新興專業(yè),國內(nèi)起步較晚,需要查閱大量的外文資料,因此,需要良好的英語水平,尤其是專業(yè)英語水平,在教學中,適當引入專業(yè)英語教學。同時,在基礎(chǔ)課程的學習中,應該加強學生對于政策法規(guī)的學習,避免學生學習技術(shù)知識之后通過技術(shù)手段進行違法犯罪活動。
3.3.2 專業(yè)教育
專業(yè)教育包含專業(yè)基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程以及各自的實踐環(huán)節(jié),共114學分。專業(yè)基礎(chǔ)教育是整個課程體系中較為重要的環(huán)節(jié),高素質(zhì)的人才需要有過硬的專業(yè)基礎(chǔ)知識,通過全方位學習物聯(lián)網(wǎng)以及計算機、通訊、自動化等相關(guān)學科的知識,能夠使學生培養(yǎng)對于知識的跨學科應用能力。
(1)專業(yè)基礎(chǔ)課課程結(jié)構(gòu)設置及分析
專業(yè)基礎(chǔ)教育主要包括計算機基礎(chǔ)與專業(yè)導論、程序設計基礎(chǔ)、C語言程序設計、面向?qū)ο蟪绦蛟O計與C++、離散數(shù)學、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、模擬與數(shù)字電路、Java語言程序設計、Web應用、物聯(lián)網(wǎng)導論、圖論與算法設計、計算機組成原理、信號與系統(tǒng)、專業(yè)英語等課程,突出專業(yè)定位和特色,擁有一定的廣度和深度,多起點同時推進,學生在全方位的學習中,找到適合自己的發(fā)展方向。
在專業(yè)基礎(chǔ)課程的教學中,起步難度要適當,既不能難度過大而嚇退學生,打消學習積極性,也不能過于容易而什么都學不到。將盡可能多的課程安排在實驗室進行,理論知識通過實驗現(xiàn)象和結(jié)論更容易理解和掌握,學生能通過現(xiàn)象看到本質(zhì),有利于學生興趣的養(yǎng)成和動手實踐能力的培養(yǎng)。考慮到學生的實際情況,專業(yè)基礎(chǔ)課程計劃安排一定的課外上機學時,使學生鞏固課堂學習的內(nèi)容。
(2)專業(yè)課課程結(jié)構(gòu)設置及分析
專業(yè)課程包括Web程序設計、Linux程序設計、嵌入式系統(tǒng)原理、數(shù)字信號處理、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理、操作系統(tǒng)、編譯原理、匯編語言、微機系統(tǒng)與接口技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)與技術(shù)、RFID原理與應用、VHDL設計實踐、移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、空間信息技術(shù)、計算機網(wǎng)絡原理、無線傳感網(wǎng)與通訊技術(shù)、人機交互技術(shù)、傳感器件與編程技術(shù)等科目,學生可根據(jù)自己的興趣與自身發(fā)展進行選擇學習。
專業(yè)課程的考核不能以考試成績作為唯一標準提高實踐和實訓在考核中所占比重,嚴格實訓內(nèi)容的考試。在專業(yè)課程的學習中,增加項目實訓,適當引入企業(yè)項目,在學習中就能體驗到未來工作中的實際感受,通過親身體驗,尋找差距,彌補不足。學生在畢業(yè)之后,能夠迅速適應工作崗位,擁有較高的起點。
(3)專業(yè)主干課課程
具體包括:物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)導論、電路、模擬電子技術(shù)、電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法、信號與系統(tǒng)、數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)、傳感與檢測技術(shù)、軟件工程、計算機網(wǎng)絡原理、通信原理、嵌入式系統(tǒng)與接口技術(shù)、數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)挖掘。
(4)專業(yè)選修課課程
無線傳感網(wǎng)與自組織網(wǎng)絡、天線原理、物聯(lián)網(wǎng)信息安全、物流管理概論、RFID技術(shù)、計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、智能交通概論、GPS技術(shù)、環(huán)境工程概論、電子商務等。
3.4.3 實踐教育
實踐教育主要包括程序設計專題訓練Ⅰ、程序設計專題訓練Ⅱ、硬件系統(tǒng)課程設計、軟件系統(tǒng)課程設計、就業(yè)指導、物聯(lián)網(wǎng)綜合實踐、多媒體技術(shù)、Linux應用系統(tǒng)開發(fā)、信息系統(tǒng)集成與開發(fā)、軟件工程與實踐、計算機系統(tǒng)課程設計、畢業(yè)實習、畢業(yè)設計(論文)。其中部分科目為選修,學生可以根據(jù)自身發(fā)展進行選擇。
3.4.4 素質(zhì)拓展與自主實踐
素質(zhì)拓展與自主實踐方面,鼓勵學生參與學科競賽、科研項目、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目、非本專業(yè)的公共選修課、各類職業(yè)、執(zhí)業(yè)資格證書,總學分不得低于10學分。
4 結(jié)束語
物聯(lián)網(wǎng)工程是一個戰(zhàn)略性新興本科專業(yè),它不是以理論為主導,重點在于工程應用,這就決定了該課程體系所特有的發(fā)展變化的動態(tài)特性。因此,在制定專業(yè)教學計劃時,要時刻以服務于社會發(fā)展需要為根本依據(jù),把當前物聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)及行業(yè)應用的時代需求緊密結(jié)合起來,依托學校自身的行業(yè)背景和學科優(yōu)勢,設計出科學合理的、與時俱進的、可持續(xù)發(fā)展的專業(yè)課程體系,為國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展,培養(yǎng)高素質(zhì)專門人才多做貢獻,爭取使我院物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)在同類學校的同類專業(yè)中起到示范和帶頭作用。
參考文獻:
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張映鋒教授于1995年9月考入西安交通大學機械工程專業(yè),直至2005年博士畢業(yè),在“計算機集成制造”研究領(lǐng)域具有扎實的學科功底。隨著科技的發(fā)展,物聯(lián)網(wǎng)作為公認的繼計算機和互聯(lián)網(wǎng)后的第三次世界浪潮的始作俑者,應用前景非常巨大,我國中長期發(fā)展規(guī)劃中把物聯(lián)網(wǎng)作為國家發(fā)展戰(zhàn)略放在非常重要的位置。對此,張映鋒教授結(jié)合自己的研究方向,針對我國大多數(shù)企業(yè)在生產(chǎn)管理中普遍存在的上層管理系統(tǒng)與底層執(zhí)行資源間信息獲取與實時傳輸難問題,在國內(nèi)率先開展“物聯(lián)制造系統(tǒng)”基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)的研究。
“物聯(lián)制造系統(tǒng)就是希望通過應用最新的物聯(lián)技術(shù)與傳統(tǒng)的制造資源,使得每個制造資源具有‘實時感知與交互’的能力,有‘眼睛、耳朵、嘴巴’。這樣,上層生產(chǎn)系統(tǒng)可以隨時感知各類制造資源上正發(fā)生的制造活動,以更好地組織制造資源”張映鋒教授說,他們的研究正是結(jié)合物聯(lián)技術(shù)使得生產(chǎn)過程中各類制造資源可以將自身的狀態(tài)主動地傳輸至生產(chǎn)制造系統(tǒng),以及時地發(fā)現(xiàn)異常和確保制造任務的高效、高質(zhì)生產(chǎn)。
讓制造執(zhí)行系統(tǒng)更“智能”
依托于國家自然基金、863等項目,張映鋒教授近幾年在“制造執(zhí)行過程的主動感知與動態(tài)優(yōu)化”方向進行了較深入地探索,提出了融合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的底層加工設備動態(tài)制造建模方法和復雜生產(chǎn)任務優(yōu)化策略與方法,構(gòu)建了基于自動識別技術(shù)的車間級制造執(zhí)行過程監(jiān)控與優(yōu)化系統(tǒng)的體系構(gòu)架,建立了一種底層制造設備的服務化建模方法與使能技術(shù),形成了一套基于實時信息的生產(chǎn)任務調(diào)度與JIT式物料優(yōu)化配送方法和在制品信息動態(tài)跟蹤與監(jiān)控技術(shù),為制造企業(yè)上層管理系統(tǒng)、車間層、底層執(zhí)行層面信息的“實時”、“無縫”集成和“互用協(xié)作”提供了重要的學術(shù)和應用價值。
張映鋒教授的科研成果具有十分重要的科學意義,在“數(shù)字化制造設備建模”和“實時制造信息驅(qū)動的制造執(zhí)行過程優(yōu)化管理”的研究成果屬先進制造領(lǐng)域――制造系統(tǒng)智能化研究的前沿;在理論、方法方面所獲得的研究成果對于“物聯(lián)制造系統(tǒng)”的應用和實施提供重要的理論依據(jù)和技術(shù)上的借鑒價值;為當前“先進制造系統(tǒng)建模與優(yōu)化”方面提供共性方法、技術(shù)、實施上的指南,也為我國由制造大國邁向制造強國提供重要的理論和技術(shù)儲備;此外,通過將與本課題相關(guān)的研究成果直接用于具體的生產(chǎn)實踐活動中,必將為制造企業(yè)更有效地生產(chǎn)、經(jīng)營、管理提供一條新的途徑,為制造系統(tǒng)從現(xiàn)有數(shù)字化、網(wǎng)絡化向智能化發(fā)展奠定重要基礎(chǔ)。
“站在別人肩膀往上跳”
一、設置面向機械裝備制造業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程體系的必要性
所謂物聯(lián)網(wǎng),就是基于物物相連的互聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)具備以下兩大特色:一是在物聯(lián)網(wǎng)中,互聯(lián)網(wǎng)既是它的基礎(chǔ)又是它的核心,物聯(lián)網(wǎng)是通過互聯(lián)網(wǎng)生出的新事物,也可以說是互聯(lián)網(wǎng)的細分;二是物聯(lián)網(wǎng)的用戶端延伸和擴展的深度與范圍非常大,可以不夸張地說,它覆蓋了所有的物品,任何物品之間都是相互聯(lián)系的。
當下,機械裝備制造業(yè)發(fā)展快速,技術(shù)不斷升級,信息化與智能化成為了其顯著的特點。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)向工程機械領(lǐng)域逐漸滲透,應用也越來越廣泛,使得械裝備制造業(yè)變得更加智能與節(jié)能,基于物聯(lián)網(wǎng)的機械裝備成為機械設備制造業(yè)發(fā)展的趨勢。然而,當前基于機械裝備制造業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程教學體系還不成熟,無法滿足社會對于該專業(yè)人才的需求。因此,加強基于機械裝備制造業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程教學體系研究十分重要。
二、物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)知識體系
物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是一門學科交叉度較高的專業(yè),目前由于發(fā)展時間尚短,它的理論體系還不成熟。但是市場需求大,要求其盡快建立完善的教學體系。按照正常的工程專業(yè)標準對物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)知識體系開展劃分,基本可以將其分成三大領(lǐng)域:通識基礎(chǔ)類知識模塊、綜合管理類知識模塊與專業(yè)技術(shù)類知識領(lǐng)域。隨著市場的發(fā)展,相關(guān)的企業(yè)對于物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才的需求越來越大,學校面對這樣的形勢,應當根據(jù)市場的需求建設物聯(lián)網(wǎng)教學體系。就當前的市場與技術(shù)發(fā)展來看,物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)知識體系應當包括感知識別、網(wǎng)絡構(gòu)建、智能信息處理和創(chuàng)新應用等四個知識模塊。其中,感知識別、網(wǎng)絡構(gòu)建知識模塊屬于物理基礎(chǔ)層次,偏重于硬件技術(shù);智能信息處理、創(chuàng)新應用模塊則偏重軟件技術(shù)。
三、物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程體系建設需考慮的因素
從已出版的物聯(lián)網(wǎng)工程教學課本來看,當前的課本內(nèi)容比較高深,其中深奧的算法甚至連碩士和博士研究生都無法讀懂。大學課程教學的目標是教學生學會學習,而不是教學生掌握死的知識。如果只是“授之以魚”,學生雖然學會了卻不明白其中的道理,久而久之就會失去學習的興趣。因此,物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程體系建設需要簡化教學內(nèi)容。
物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)要圍繞能力培養(yǎng)實施教育教學,專業(yè)的課程教學和實踐教學應該形成一個完整的體系,需要按照專業(yè)基本能力培養(yǎng)的要求組織課程教學和實踐教學的內(nèi)容。探討如何將專業(yè)能力的培養(yǎng)落實到課程教學體系和實踐教學體系中,是提高物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)教育水平的重要方面。
四、面向機械裝備制造業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程體系的設置
1.專業(yè)基礎(chǔ)教育
專業(yè)基礎(chǔ)教育主要包括計算機基礎(chǔ)與專業(yè)導論、程序設計基礎(chǔ)、C語言程序設計、面向?qū)ο蟪绦蛟O計與C++、離散數(shù)學、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、模擬與數(shù)字電路、Java語言程序設計、Web應用、物聯(lián)網(wǎng)導論、圖論與算法設計、計算機組成原理、信號與系統(tǒng)、專業(yè)英語等課程,突出專業(yè)定位和特色,擁有一定的廣度和深度,多起點同時推進,利于學生在全方位的學習中,找到適合自己的發(fā)展方向。
建設專業(yè)基礎(chǔ)課程體系,不能難度過大,過大的難度會降低學生的學習興趣;設計難度也不宜過于簡單,過于簡單可能會使一些核心內(nèi)容無法傳授給學生。如果條件允許,課程都應當安排在實驗室,這樣有利于理論知識與實驗實踐的有機結(jié)合,從而使學生在實驗過程中更容易掌握理論知識,提高動手能力。
2.專業(yè)課課程結(jié)構(gòu)設置
專業(yè)課程包括Web程序設計、Linux程序設計、嵌入式系統(tǒng)原理、數(shù)字信號處理、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理、操作系統(tǒng)、編譯原理、匯編語言、微機系統(tǒng)與接口技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)與技術(shù)、RFID原理與應用、VHDL設計實踐、移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、空間信息技術(shù)、計算機網(wǎng)絡原理、無線傳感網(wǎng)與通訊技術(shù)、人機交互技術(shù)、傳感器件與編程技術(shù)等科目,學生可根據(jù)自己的興趣與發(fā)展方向進行選擇學習。
3.實踐課程設置
物聯(lián)網(wǎng)機械制造課程內(nèi)容繁多,不僅包含計算機、電子、通信、控制等知識,還包括機械的生產(chǎn)、制造、設計知識。對于剛剛接觸這一專業(yè)的學生而言,如果只從書中汲取知識養(yǎng)分,難以把抽象的書面知識與實際應用聯(lián)系在一起。所以,教師要重視實踐課程的開展,利用實驗室、物聯(lián)網(wǎng)應用樣板間、與企業(yè)合作等方式使學生接觸到真實的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),明白自己研究的是什么。總之,開展實踐與實驗室教學可以提升學生的學習興趣,幫助學生掌握技術(shù)發(fā)展的最新動態(tài),保證學生在技術(shù)層面全面了解物聯(lián)網(wǎng),掌握物聯(lián)網(wǎng)應用技術(shù)。