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物联网技术基础与实践8篇

时间:2023-10-15 10:06:44

物联网技术基础与实践

物联网技术基础与实践篇1

关键词:物联网工程;教学体系;课程设置

作者简介:吴韶波(1970-),女,江苏常熟人,北京信息科技大学信息与通信工程学院物联网工程系,副教授;李振华(1977-),男,吉林长春人,北京信息科技大学信息与通信工程学院物联网工程系,讲师。(北京 100101)

基金项目:本文系北京信息科技大学校级重点教改项目(项目编号:2012JGZD04)的研究成果。

中图分类号:G642.3 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)31-0051-03

物联网(Internet of Things,IoT)技术具有典型的交叉学科性质,通过传感器、射频识别、嵌入式、分布式信息处理、网络与无线通信、全球定位系统等技术,对任何需要监控、连接或互动的物体和过程进行实时的采集,得到有关声音、光照、温度、电压、力学、位置等信息,通过选择各类网络接入,从而实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。目前,物联网技术已经列入我国战略性新兴产业的核心突破领域,国家“十二五”规划明确提出,物联网将会在智能电网、智能交通、智能物流、金融与服务业、国防军事等十大领域重点进行部署。

随着物联网产业迅速膨胀,高层次物联网技术专业人才缺口较大,供不应求。预计5-10年后物联网的产业规模将比互联网产业大20倍以上,大力发展物联网技术的教育势在必行。2010年教育部首次审批通过了物联网工程新专业,几年来,全国已有近千个学校开设了相关专业,各个学校原有学科优势不同,物联网工程专业的侧重点也各不相同,其培养模式的研究尚处于萌芽阶段。在此,重点介绍北京信息科技大学(以下简称“我校”)新办物联网工程专业在教学体系建设中的有关思考。

一、专业培养目标与特色

物联网工程专业是涉及多领域的交叉学科,具有时代特色鲜明、学科交叉基础雄厚、产学研用结合紧密、系统工程能力突出的工程化特色,既强调基本理论和基础知识,更注重锻炼实践和创新能力,同时注意新技术和新应用的学习,具有深厚的理论与广泛的实践相结合的特征。其目标是培养掌握数学、自然科学、人文科学基础知识和物联网相关的计算机、通信、电子、控制基本理论、基本知识、基本技能和基本方法,以物联网工程的基本理论和基本技能为基础,以现代电子技术、通信技术、计算机、控制、信息安全、系统工程等理论为指导,以计算机硬件和软件系统为应用平台,以物联网工程领域为应用目标,重点突出我校在通信传输与信息处理方面的技术优势,具有较高综合素质和就业创业能力,能胜任物联网相关技术的研发及物联网系统规划、分析、设计、实施、运维等工作的创新能力较强的高素质应用型人才。

二、物联网工程专业教学体系

物联网工程专业知识跨度较大,是发展中的集成创新型技术。目前学科人才培养模式中存在的层次单一、教学内容滞后、理论与实践脱节等问题,都难以满足物联网工程专业的需求。因此,物联网工程专业的教学必须处理好物联网技术体系与知识体系的关系、培养目标与课程体系建设的关系、课程设置与已有成熟专业课程体系的关系、学生能力培养与学校办学特色的关系,以及理论教学与能力培养的关系,采用新的教学模式和教学手段,构建创新型人才培养体系,培养学生扎实的基本功、精通的专业知识,勇于创新和实践。

1.物联网工程专业知识体系

物联网产业的涵盖面极宽。整个物联网的技术体系包括感知层、传输层、处理层和应用层四个层次,各层次间既相对独立又紧密联系。物联网工程专业知识体系应体现出物联网技术的主要关键技术,如射频识别、无线传感器、无线传感网、无线通信与网络、软硬件、智能信息处理和安全隐私等技术,其核心技术是嵌入式。结合物联网技术体系的四个层次,可以从信息感知获取、信息传输、信息处理、应用四个环节进行课程的有关设置。信息获取包括传感器以及信号检测相关知识;信息传输包括网络、无线通信、通信协议等;信息处理则包括数据融合、云计算、安全等。

2.物联网工程专业课程体系

物联网技术和产业正在不断发展过程中,物联网工程专业才开办几年,物联网工程专业课程体系的设计在国内外都没有成熟的先例可以借鉴。经过广泛的调研与论证,听取早期已经介入到物联网及其相关领域研究工作的教师的意见和建议,以通识教育规范、专业基础扎实、专业应用精选、实践环节突出为指导思想,本着充分发挥本校已有学科基础与优势,从学生毕业后可能从事的就业岗位和就业所需的能力要求出发,对课程体系和内容进行取舍。我校物联网工程专业课程体系结构图如图1所示。本专业课程体系围绕涉及到的学科知识领域和知识点,尽可能多地对专业知识体系进行覆盖,以专业知识为主线索,课程之间相互支持与衔接,课程体系突出专业基础,外语四年教学不断线,包括三大必修模块:公共基础模块、专业基础模块、专业核心模块,在此之上有选择地以选修课形式开设物联网的领域应用模块课程(见图2),配合实践教学体系可充分体现突出我校通信传输与信息处理特色,体现出当前物联网工程专业人才培养方向和内容;强调基本理论和基础知识;加强实践环节教学的主要特色,满足应用型人才培养要求。

专业核心课程包括:物联网感知技术——RFID原理及应用、传感器原理及应用、物联网控制技术;物联网传输技术——物联网通信技术、传感网原理及应用;物联网处理技术——海量数据存储与处理、数据处理与智能决策、物联网信息安全技术;物联网应用技术——物联网工程设计与实施。该课程计划引入企业专家进行授课,培养学生对专业产业的兴趣,激发创业意识,加强创新创业精神的培养。

3.物联网工程专业实践教学体系

实践教学体系体现了实践教学各环节之间的衔接关系,如图3所示。实践教学从专业基础类、专业类到综合创新、工程实践逐渐提高,四年不断线,除了专业实习和毕业设计,核心课程实验包括RFID原理及应用、传感器原理及应用、传感网原理及应用、物联网通信技术、数据处理与智能决策、物联网控制技术、物联网信息安全技术等课程的课内实验;综合课程设计包括感知、传输、处理和应用的多个课程设计与独立实践环节;充分突出了实践教学在加强学生实践、创新能力,培养应用型人才方面的作用。实践课程包括选修(2学分),学生可根据自己的兴趣爱好选择实践课程,参加各种竞赛活动,挑战自我,勇于创新,提高学习目的性和主动性。

4.教学体系具体实施的一些措施

目前,在实施培养专业创新人才教学体系的过程中,还存在着一系列新的问题,还需要从4个方面加强。

(1)加强学科交叉,培养教学与科研能力较强的师资队伍。由于物联网工程专业集成了计算机、电子、通信、自动化等多个专业的知识,科研与应用性极强,对教师的素质提出了较高的要求。解决的方法:一方面加强现有师资的培训,鼓励教师取得行业培训、认证证书,加强企业实习,尽快全方位了解物联网专业的基本技术;另一方面可优先引进本、硕、博有跨专业学习经历的人员担任新教师,进一步加强科研能力,对相关专业知识在物联网中的应用会有较深理解。

(2)统一课程内容,避免重复教学和遗漏重要知识。物联网工程专业的课程涉及多个交叉专业,教师在课程设置上难以抓住重点,教学内容可能会出现多门课程有重复知识的现象,需要多门任课老师仔细讨论,区分在哪门课重点讲授,避免多次讲多次讲不透,或者大家都不讲的情况。还有一种情况是某门课程是原来多门课程的浓缩,如计算机硬件基础课程,内容集中了计算机组成原理、微机原理与接口技术、单片机等相关内容的知识,需要根据物联网特点,明确基本概念,简化内容,为后续嵌入式课程的开设打好基础。

(3)汲取多学科精华,加强物联网专业教材建设。专业建设中,教材的建设是一个必不可少的环节。早期,由于专业刚刚建立,可以找到的物联网专业教材较少,各个学校纷纷出版自己的教材,但这些教材良莠不齐。解决方法:一是需要进行一定的分析比较,找到适合本校学生使用、口碑较好的现有教材,并针对本校专业特色和需要适当修改教学模式;二是吸取现有教材优点,在综合必要教学内容以及物联网技术研究发展最新成果的基础上,自主编写具有本校特色的教材。

(4)贯穿整个教学体系,提高学生实践与创新能力。物联网工程专业注重理论与实践结合,强调工程实践应用与创新能力的培养。除了以引导式、启发式、讨论式和研究式进行理论教学,还增加了实践教学的学时数,保证实践教学四年不断线,还鼓励学生积极参加各种科技竞赛及科研项目,学以致用,培养兴趣,以促进创新型人才培养。综合实训以项目案例驱动,促进学生在知识掌握、动手实践、团队合作等多方面得到锻炼。

三、结语

物联网工程专业是为满足社会对人才的新需求设立的新专业,培养方案制定得科学、合理、可行是人才培养的重要保证。本专业制定的教学体系在理论课程中既考虑学生出口,包括传统相关专业的核心内容课程,又有贴近前沿的现代技术的大量课程;实践环节比例占到22.75%,通过大量的实验与课程设计使学生动手实践的能力培养得到加强;全方位的素质培养在科学文化、思想道德、身体等方面都得到了较为充分的体现,使学生在知识、能力、素质各方面协调发展。

参考文献:

[1]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.

[2]吴功宜.对物联网工程专业教学体系建设的思考[J].计算机教育,2010,(11):26-29.

物联网技术基础与实践篇2

一、专业人才培养目标的确定

《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010―2020年)》(以下简称《刚要》)明确指出,“加强学校之间、校企之间、学校与科研机构之间合作以及中外合作等多种联合培养方式,形成体系开放、机制灵活、渠道互通、选择多样的人才培养体制。”

本研究以《刚要》为指导方针,依托国家实行“大交通”的行业背景和目前高职院校现有办学条件,将物联网技术与应用高职本科专业人才培养目标确定为:适应社会经济发展和物流行业发展需要,面向物流行业物联网管理与技术应用岗位,培养了解物联网相关法规和发展动态,懂得现代物流管理相关知识、物联网基本理念和物联网核心技术原理,能够熟练运用计算机、网络信息技术和物联网应用软件从事物联网系统规划、管理与应用等工作,具备规划、运行和维护物联网的基本能力、物联网项目实施管理能力的专业基础扎实、综合素质优良、职业道德高尚、操作能力和专业发展能力突出、专业特长鲜明的高素质高技能物联网复合应用型人才。

二、“校企融合”专业办学模式

1.建立多方参与的专业指导委员会

聘请行业、企业专家建立具有职业特色的专业指导委员会,广泛吸纳行业、企业全方位、全过程参与专业的人才培养工作。专业指导委员会定期或不定期针对行业发展变化、职业岗位需求、职业能力要求对专业发展方向、专业人才培养定位、专业课程体系进行把脉,确保专业建设和发展方向与职业岗位紧密对接。

专业指导委员会将在专业建设、课程建设、教材开发、师资队伍培养、教学方式方法改革等方面制定和实施科学的质量评价标准,建立行业企业参与的质量评价机制。

2.实行柔性化教学改革

聘请高层次专家团队和客座教授,把企业、行业的新知识、新理念、新技术带入课堂,不断更新和拓展教学内容。以现有校外实习实训基地为基础进行深层次的产学融合,实现校企共赢。

与相关行业协会形成紧密互动,在技能证书和员工培训、科研、实习、招聘等方面为行业发展、企业发展提供服务。

三、“四融合”人才培养模式

1.人才培养目标与行业企业需求相融合

依托物流行业,根据行业企业物联网复合应用型人才需求制定专业人才培养目标,对行业企业发展和人才需求的变化做出及时响应,以需求为导向修订专业人才培养目标,使专业人才培养目标与行业企业需求深度对接。

2.课程体系与职业标准相融合

基于物流领域的物联网技术与应用高职本科专业课程体系的构建应综合考虑国家物流师职业标准和物联网技术与应用职业标准,依据职业标准制定专业职业能力标准。专业职业能力标准包括:专业基础能力、专业核心能力、专业拓展能力,并以专业职业能力标准为依据设计课程体系。

3.教学过程与工作过程相融合

以“工作过程”为导向开发项目课程。课程开发来源于企业典型工作岗位,课程内容来源于实际工作任务和工作情境,将教学过程和真实工作过程进行“融合”。

4.理论教学与实践教学相融合

理论知识来源于实践积累和总结,又反过来指导实践,实践是培养学生职业能力的有力支撑。因此,不但要在课程内、课程间、学期间将理论教学与实践教学内容相融合,设计课内实践、集中实践、课外实践,还要在课程考核中实行课程内、课程间、学期间专业系列化课程的理论教学与实践教学“双合格”考核制度。

四、课程体系构建

基于物流行业的物联网技术与应用高职本科专业,课程体系要充分考虑专业的理论基础和物流行业发展需要,因此课程设置需要整合相关交叉专业的特点,以“宽、专、交”的知识体系为目标,注重课程体系的交叉融合。针对本专业人才培养目标,加强与物流企业的互动合作,以工作任务为中心、以项目课程为主体,通过职业岗位调研、职业能力探析、职业情景搭建,引入行业企业技术标准,构建“物流企业管理与物联网技术应用相结合”的课程体系。

课程体系结构主要划分为通识课程、专业课程及实践课程三大类。其中,专业课程根据专业知识学习的承接性和重要性又分为专业基础课程、专业核心课程、专业拓展课程,突出“复合应用型”人才培养。如图1所示。实践课程为凸显高职类院校应用型本科专业特色,与本科院校物联网相关专业实行“差异化经营”,加大了实践课程比重,将实践课程又分为课内实践课程、集中实践课程、课外实践课程,在课程体系设计中具体体现与本科院校相区别的“理实交互”特色,即课程内部理实交互、课程之间理实交互、课程体系理实交互。

图1 课程体系结构图

1.通识课程

通识课程主要包括:政治与国防教育、体育、高等数学、线性代数、大学英语、计算机应用等。通过通识课程的学习,使学生具备当代大学生应有的思想政治觉悟,对事物有着正确的审美观,有良好的身体素质,健康的心理,积极向上的精神,对英语、计算机应用、网络技术等现代信息技术有较好掌握,并能熟练应用。

2.专业课程

专业课程主要包括专业基础课程、专业核心课程和专业拓展课程三部分。

2.1专业基础课程

专业基础课程主要包括:计算机硬件技术基础、计算机网络基础、数据库原理与应用、管理信息系统、物流经济学、管理学原理、C语言程序设计、现代物流管理、物联网导论,使学生达到本专业培养目标所必须的专业基础知识。

2.2专业核心课程

专业核心课程包括:物联网技术原理与应用、传感器原理与应用、无线通信原理与应用、物联网信息管理与维护、物联网终端设备选配、数据备份与恢复技术、嵌入式应用系统、射频识别技术与应用、物联网安全与管理、物流信息技术、ERP原理与应用、二维条形码技术原理与应用、仓储与配送管理、物流供应链管理、物联网应用案例、多媒体技术与应用等,使学生达到本专业培养目标所必需的核心知识。

2.3专业拓展课程

专业拓展课程包括:物流统计、市场营销、运筹学、电子商务物流、物联网英语、管理与沟通等,使学生在达到专业培养目标所需知识的基础上,具有一定的知识拓展和能力上升空间。

3.实践课程

实践课程包括:课内实践课、课外实践课和集中实践课。集中实践课主要包括:管理基本技能实训、供应链业务实训、ERP业务实训、职能仓储管理实训、智能物流供应链管理实训、车辆调度实训、立体苦点、线、面业务实训、企业物联网构建方案设计等。通过实践课程,使学生具备本专业培养目标的核心能力。

物联网技术基础与实践篇3

关键词: 物联网工程 应用型本科院校 人才培养

1.引言

物联网是在计算机互联网的基础上,利用RFID无线通信、传感器与接口技术等把物品接入互联网的网络。1995年,比尔盖茨在未来之路中提出了物联网的雏形,2002年,麻省理工学院成立了Auto-ID Labs,联合世界著名大学共同研究了RFID的关键技术,2005年,国际电信联盟ITU正式提出了物联网的概念,2009年,国家在无锡成立了物联网的部级基地,2010年,工信部和发展改革委员会出台了一系列政策支持物联网的发展。2011年,工信部了物联网的十二五发展规划。在此背景下,无论是珠三角地区还是长三角地区,都出台了相应的政策支持物联网的发展。

随着新一代信息技术的发展,除了传统的互联网之外,移动互联网逐步与物联网融合,为地区实现产业转型升级战略提供了活力。与此相对应的是,随着物联网产业的逐步发展壮大,对物联网工程的应用型本科人才培养提出了新的要求。在人才培养方面,人才的应用能力培养能否适应服务经济转型和信息技术的融合与升级换代成为本科院校教学和实践能力培养的挑战。

2.人才培养目标

物联网工程是一门交叉学科,内容广泛,覆盖了电子、通信、计算机等多个学科,物联网专业人才培养体系的建设,需要多学科相互合作,合理配置教学资源,组建多学科复合型的师资团队,从产学研各个方面合作,共同制定物联网工程的人才培养目标。在制定人才培养目标方面,坚持从工程中来、到工程中去的原则,人才培养与企业密切配合。深圳市三木通信技术有限公司是一家以研发和销售新一代移动通信设备的企业,研发的项目是把新一代移动通信技术、RFID,物联网有机结合在一起。在硬件方面,传统的3G通信手机结合RFID通信技术从而构成移动互联网与物联网的有机结合。在软件方面,则有RFID中间件,信息的获取与编码,信号传输与接收等方面,在更高层次上,则需要云计算技术,并且保证数据安全性。企业的这些项目主要运用于RFID手机钱包和物流管理,为高校的人才培养提供了实践基础。

物联网工程人才培养目标要结合企业的用人标准,并与国内的产业结构相适应。因此,物联网专门技术人才的培养目标为:掌握物联网的基础知识,熟悉各类物联网专用的传感器,掌握无线和有限传感技术,熟悉电子技术,信息与网络通信技术和计算机技术。具备物联网的相关产品开发技术能力,具备构建物联网子网络与应用平台的开发维护能力和应用推广能力,具备物联网技术支持和云计算技术的维护能力,具备物联网平台运营能力。

3.物联网工程人才培养

物联网的技术体系结构可以分为感知层、网络层和应用层三大层次。其中,感知层的硬件可以分为各类传感器、RFID技术、条码和摄像头等动作执行部件,并且包括数据采集和执行器控制等功能,在通信方式上,可以采用红外、蓝牙、WiFi、Zigbee及其他无线通信方式等短距离无线通信。在网络层,采用PSTN、2G/3G移动网络、互联网、广电网络、专网等广域网通信方式。在应用层,主要采用云计算、数据挖掘、数据安全等数据分析处理技术;在具体应用上,可以应用在移动支付的手机钱包、智能物流管理、智能医疗、智能农业、智能家居、智能电网、工业监控、城市管理、环境监测等方面。

通过对物联网技术体系结构的分析,从这三个层次需要的核心能力是有所不同的。感知层偏重于硬件研发与设计,网络层偏重于通信技术,而应用层则偏重于应用和运营维护。从学科来说,物联网工程专业覆盖了电子科学与技术、通信工程、计算机工程等学科,专业学科多,知识面广,一方面反映了物联网工程这个专业是一个多学科交叉融合的专业,另一方面,反映培养人才面临门类太多的困难。通常情况下,由于科研基础的不同和研发投入与力量的不同,研究型大学偏重于解决物联网中的关键技术,应用型本科院校偏重于具体技术的研发和设计,高职类院校偏重于物联网应用和运营维护。

结合应用型本科院校的实际情况,在人才培养方面,理论教学和实践能力培养需要做到科学合理,突出口径宽和有侧重点的原则。专业基础课程教学方面,除了传统的包含电子技术基础、信号与系统等电类通识的课程之外,突出物联网基础、传感器与检测技术、RFID技术和嵌入系系统等课程,重点讲授物联网的硬件基础和软件基础,是物联网工程人才具备物联网感知层的设计开发和应用实践能力。在专业课程方面,主要开设物联网应用软件技术、短距离无线通信技术、计算机网络技术和现代通信网络技术等课程,重点培养物联网应用层的设计开发和应用实践能力。在选修课方面,主要开设嵌入式操作系统、移动终端开发、IPv6、数据安全、云计算技术等课程,并开设物联网项目工程管理等管理维护课程,拓宽知识面,培养物联网的应用管理能力。在实践能力培养方面,主要开设电子技术、嵌入式系统、RFID技术等与物联网相关的实训项目,突出学以致用的动手能力。在感性认识方面,开设RFID具体应用如HFRFID的门禁管理系统、UHFRFID的物流管理系统等课程实践项目,加强对RFID和物联网的感性认识。在校企结合方面,通过校企联盟,参与RFID手机钱包和3G移动物联网的物流园建设等项目,更加贴近工程实际项目,提高物联网工程人才能力培养的针对性。

通过以上课程设置与能力培养,应用型本科院校培养的人才既有开发设计能力,又有物联网工程应用能力,能够满足地区物联网基础发展的需要。

4.结语

物联网是一个新兴的产业,有着良好的市场前景,对人才的需求非常迫切。物联网本身是一个多学科交叉的产业,在人才培养方面,应用型本科院校需要结合实际情况,不可能做到面面俱到,应有所侧重,着重于有一定研究开发能力并有工程应用能力的人才培养。

参考文献:

[1]刘海涛.物联网技术应用[M].北京:机械工业出版社,2011.

[2]张荣.基于产业对接背景下的高职物联网专业开发与实践[J].中国职业技术教育,2013(10):53-54.

[3]余姜德,冷令.珠三角地区高职院校物联网专业人才培养实践探索与反思[J].2014(7):286-288.

[4]李可学.物联网应用专业建设对接新兴产业发展浅探[J].微型机与应用,2014(14):58-59.

[5]韩宝成.RFID在物流信息系统中的研究与应用[J].现代物流,2010,7:52-53.

[6]王风茂.高职院校物联网应用技术专业实训体系的构建与实施[J].青岛职业技术学院学报,2012,12,VOL25(6):49-52.

物联网技术基础与实践篇4

关键词:物联网;智慧地球;创新能力;科研能力

0、引言

物联网技术在世界范围内被关注才只有十几年时间,而引起重视并获得快速发展也只是近几年的事情,却已经开始在军事、工业、农业、环境监测、建筑、医疗、空问和海洋探索等领域投入应用。随着教育部批准各高校开设物联网工程专业课程以来,国内具有一定教学和科研基础的高校陆续响应,积极投入师资力量和硬件资源。物联网工程专业属于计算机、通信、电子等多领域的交叉学科,各院校物联网工程专业的培养目标基本是培养具有多领域基础理论知识和创新实践能力的复合型人才。

根据当前国内物联网技术以应用为先导的特点,大部分高校在注重物联网理论知识体系架构的同时,还加强对学生工程实践能力的培养,培养为我国工业化和信息化融合、为信息产业服务的高层次、高素质的复合型和创新型技术人才。显然,物联网技术的不断推广和应用使得社会对物联网人才素质的要求逐步提高。面对21世纪信息化时代的挑战,如何培养面向广大应用市场需求的物联网工程专业人才和科研人才,成为现阶段物联网教育领域的一项研究课题。

1、物联网工程专业人才培养的基本要求

物联网的技术架构可以概括为C3SD,即建立在传感网络fsensor network)之上的通讯(communication)、计算(computation)、控制(control)、数据海(Data Ocean)集成的架构。物联网由通讯系统、计算系统、控制系统、感知系统和数据海5大技术系统支撑。

物联网工程专业的实践课程必须是以物联网体系结构为核心进行设计和技术开发。相应地,我们在学生培养的不同时期设置不同的物联网专业实践课程,使学生循序渐进地学习和运用物联网5大技术的不同层次的开发和集成应用,具有较强的物联网技术综合应用和工程实践能力,能够从事物联网应用系统规划、设计、实施、管理和维护等相关工作。

2、物联网工程专业人才创新能力培养方式

以物联网专业的需求为引导,学生针对不同的应用方向和已有物联网领域知识进行创新,通过技术创新巩固已有的物联网专业理论知识,形成将理论学习与运用创新相结合的良性循环,在注重物联网理论知识体系架构的同时,也加强对工程实践能力的培养。

2.1 物联网工程专业知识学习

物联网工程专业学生培养方式的侧重点在于全方位的计算机硬件、软件以及物联网理论知识的学习,而不局限于单一行业的知识运用需求。区别于计算机专业学习,物联网工程专业知识学习更加注重学生的专业应用实践能力培养,将计算机知识如数据结构和算法、编程语言设计、数据库等运用到物联网实际应用领域中,通过数据处理、算法分析、系统开发等实际应用验证计算机和物联网理论知识。

学生可以通过算法和理论进一步理解物联网技术原理,尤其是通过相关实训应用程序开发(传感器原理及应用、REID原理及应用、传感器网络原理及应用、数据处理与智能决策、物联网通信技术、物联网控制、物联网信息安全等)进行物联网理论和方法相关课程的创新思维培养,达到创新性学习。

2.2 以工程应用需求作为创新性培养方向

基于工程应用需求的物联网工程专业学生培养模式建立在市场对物联网工程专业学生有较高的物联网发展洞察力、解决特殊问题的创新能力等要求基础上。学生需要结合自身专业特色对当前物联网工程应用需求进行深入分析,找到切入物联网的兴趣点,将物联网理论和技术运用到实际问题中,如智能交通、智能仓储,进入运用理论解决问题以及利用问题促进理论创新的良性循环。

将计算机、物联网理论和工程应用相结合,为物联网理论创新性教学提供了一个方向。目前,计算机学院已建设智能交通、智能仓储等实训综合平台,基于工程应用需求不断更新和优化实验教学内容,强化学生实训和实践能力锻炼,采用项目案例库的方式培养学生物联网工程设计能力和开发创新能力。

2.3 以学生为中心的自主创新

在培养物联网工程专业学生创新能力的过程中,我们更需要注重学生的自主创新能力培养,允许学生自主选题并自主研究,将自身兴趣、专业知识和研究方向紧密结合,尊重学生的思想独立性,引导学生根据已有的计算机和物联网工程专业知识和自身的兴趣爱好,结合物联网技术具体应用,选择自主研究领域。同时,为学生提供开发资源如开发平台、数据库系统、RFID+GPS物流管理系统(利用RFID技术、GPS定位技术、自动控制技术以及网络通信设备等搭建物流管理实验平台)等,让学生从实际应用中体会物联网的体系结构,针对不同的物联网技术应用方向开展具体的研究并不断创新。

在此基础上,引导学生从计算机技术的角度思考物联网技术问题,鼓励学生从计算系统以外的角度进行系统创新,将计算机和物联网理论知识与实际的工程运用需求相结合,培养物联网工程专业学生的专业素养和实践能力。

3、物联网工程专业人才自主科研能力培养方式

面对物联网技术和计算机学科的不断发展以及科研成果的不断涌现,如何将学科的新理论、新技术、新方法引入实验教学,使实验教学真正紧跟学科发展,培养具有创新思维、创新能力和自主科研能力的高级专业人才,成为物联网专业教育工作者面临的新问题。

武汉大学计算机学院有丰富的科研成果,尤其在计算机软件体系结构、软件工程、计算机网络技术、计算机应用、物联网技术、虚拟现实技术等研究领域具有鲜明的科研特色和优势。在物联网专业实验教学体系建设中,计算机学院充分利用科学研究、合作交流等方面的资源和成果,打造具有自身特色和优势的实验体系品牌,促进科学研究与教学实验体系建设之间形成良性互动,构建通畅的教学与科研互动渠道,实现资源全面共享,同时将当前的科研成果融入实验教学,以培养物联网工程专业学生的自主科研能力。

我们以移动三维虚拟地球软件平台为例详细说明。智慧城市作为一种热门应用,涵盖了云计算、物联网、TD-LTE、高端软件、集成电路、下一代网络(NGN)等多种前沿技术。近些年来,物联网与智慧城市也从起初的两个新鲜概念,在技术进步和应用需求的潜在推动下越走越近。物联网是智慧城市建设的途径,智慧城市建设又为物联网技术和产业的发展提供广阔的空间。目前,三维虚拟地球是智慧城市的主要依托平台,是结合计算机仿真、物联网、地理空间信息、数据库、智能分析等前沿技术构建的数字地球模型,能够实现对全球地理数据无缝、多尺度地浏览和互操作。

三维虚拟地球软件平台是当前相关技术领域的研究和应用热点,是计算机技术、物联网技术与GIS理论技术紧密结合的产物,也是信息化社会的建设需求,因而更具有前沿性和应用性。随着计算机硬件技术的发展,平板电脑以灵活、方便携带等特点,在移动操作系统的支持下得到广泛应用。与此同时,物联网技术近几年的快速发展,也积极推动了移动三维虚拟地球软件平台的研究和应用。移动三维虚拟地球软件平台和传统虚拟现实系统平台主要有以下几个方面的典型差异:(1)平台硬件限制;(2)应用方向明确;(3)服务器需求更高。对此,我们从物联网技术运用的角度出发,激发学生的创新能力。移动三维虚拟地球软件平台使用先进技术,可与社会需求无缝衔接。这些科研成果在实验教学中的使用有效地增强了学生综合运用知识、解决实际问题的能力,更重要的是激发了学生的学习兴趣,增强了自信心,开拓了思维能力。

结合工程应用的需求和该平台可扩展的特点,为物联网工程专业的学生提供广阔空间,不仅让学生掌握虚拟平台中软、硬件系统各个部件的原理,而且让学生系统地理解多种部件的集成。我们从工程应用角度、用户体验、发展前沿3个方面进行理论和应用创新,在学生创新能力培养上取得了重大突破。

3.1 针对终端硬件的创新实践

移动终端有CPU、GPU、管线等硬件性能差异,传统的虚拟现实系统平台软件无法高效运行,单一地从GIS算法方面进行创新改进,不能从根本上改善这一现状。我们引导对嵌入式开发感兴趣的物联网工程专业学生,结合已有的计算机硬件理论知识,从嵌入式设备软件设计原则的角度出发,设计针对移动终端的三维虚拟地球软件框架,改善传统GIS算法性能。同时,针对移动终端的硬件特性巩固计算机嵌入式设备CPU、网络等方面基础知识,在传统虚拟现实交互方法的基础上进行创新,改进虚拟现实的人机交互算法。

3.2 针对不同行业应用的创新研究

移动三维虚拟地球的应用方向非常明确,即针对电力、农林、渔牧、地下管线、物流仓储、等方面的不同需求,要求移动三维虚拟地球平台实现移动数据采集、快速空间分析、高效三维显示等功能;针对不同的功能特性设计相应算法,如数据采集要求低精度移动设备相机拍摄的数据能够在后期的数据加工处理中实现影像还原,学生必须在传统图像处理算法的基础上进行创新,实现这一特定功能。我们引导对图形图像和传感器感兴趣的物联网工程专业学生设计相应的数据处理算法,并在此基础上进行应用创新实践。

3.3 针对数据服务器的创新研究

移动设备通过移动互联网提供面向大众化的信息服务,但由于受到硬件性能限制,使得用户在终端无法对海量空间数据进行快速处理,传统的商业数据库如Oracle、sqlserver无法满足数据预处理的需求,但是服务器端要求能够针对移动终端的特定数据请求提前进行数据预处理。针对移动三维虚拟地球对数据服务器的特定要求,我们必须采取新型的后台服务器,对新型数据服务器设计地理空间数据的存储架构,对数据处理算法进行创新,以满足移动虚拟地球的数据服务需求;引导对数据库系统感兴趣的物联网工程专业学生设计相应的数据库存储方法,并在此基础上进行应用创新和科研实践。

总之,移动三维虚拟地球软件平台这一科研成果转换为创新实验平台,极大地提高了学生学习与实践的积极性,尤其是促进了学生科学研究能力与创新能力的提高。科研和教学是相辅相成的关系,将科研成果融入教学,加强了实践环节教学,对于提高创新型人才培养质量具有深远意义。

物联网技术基础与实践篇5

(一)建设背景

为了突显网络工程专业特色,加大与其它计算机相关专业的区分度,网络工程专业在保持原有网络工程专业特色的基础上,重点突出物联网和网络安全管理两个专业方向,进一步明确定位学校网络工程专业的人才培养目标。网络工程专业是一门实践性非常强的专业。因此,要实现培养目标,除了需要调整改革现有的专业课程体系外,还必须建立相应的实践教学体系和配套的实践教学环境。为此,网络工程专业以中央支持地方高校发展专项资金的实验室建设为契机,在网络工程管理和网络协议分析两个现有实验室的基础上,新建物联网、信息安全、网络攻防、网络测试等专业实验室。这些实验室建成后,网络工程专业实验室支撑的实践教学内容将基本上涵盖物联网、网络安全管理、网络工程设计三大方向的典型实验、课程设计,乃至实习实训、毕业设计等实践环节。届时,网络工程专业将具备实验设施齐全、内容涵盖面广的专业实验环境。这为构建特色鲜明、层次合理的实践教学体系提供良好的实践条件支持。

(二)体系结构

网络工程专业在保持网络工程设计特色的基础上,重点突出物联网和网络安全管理方向。围绕这三大专业方向,以现有的网络工程基础专业实验室和正在建设的物联网和网络安全方向专业实验室为依托,构建出专业特色鲜明的多层次实践教学体系,网络工程专业实践教学体系学科与专业竞赛、自主创新研究等多种形式,并分布在专业基础实践、专业核心实践、专业方向实践、专业综合实践四个教学层次上。从教学层次的角度看,网络工程专业的实践教学环节包括下列内容。专业基础实践主要指电子技术基础、计算技术基础、软件系统基础三方面的实践教学,主要形式是课程实验、课程设计和实习。专业核心实践主要指网络工程专业核心课程的实践教学,主要形式是课程实验和课程设计。专业方向实践主要指物联网、网络安全管理、网络工程设计三大专业方向的实践教学,主要形式是课程实验和课程设计。专业综合实践主要指学生根据自己选择的专业方向而开展的专业综合实践教学,主要形式包括学科与专业竞赛、自主创新研究、实训与实习、毕业设计(论文)等。

二、实践教学内容

以上述实践教学体系为依据,从四个专业实践层次分别阐述网络工程专业的实践教学内容。

(一)专业基础实践

网络工程专业基础实践环节可分为电子技术基础、计算技术基础、软件系统基础三方面的实践教学内容。电子技术基础实践教学内容包括模拟电路实验、数字电路实验、计算机组成原理实验、硬件工艺实习。模拟电路实验是让学生了解放大电路的原理,并能理解相应的实验现象。数字电路实验是加强学生对数字逻辑的理解能力和数字电路的设计能力。计算机组成原理实验是让学生理解计算机硬件结构的实现原理和方法。硬件工艺实习是让学生综合运用数字电路和模拟电路的相关理论知识,使用电路设计软件设计并利用实际电路元器件实现一个具有实际生产意义的电子电路系统。计算技术基础实践教学内容包括程序设计实验、数据结构实验、算法分析与设计实验、程序设计应用课程设计等。程序设计实验是让学生能够运用所学的程序设计语言编写并调试程序,培养学生的程序设计能力和程序调试能力。数据结构实验是让学生运用理论原理知识编程实现线性表、队列、堆栈、二叉树、图等基本数据结构及其访问操作方法,以及常用的排序和查找算法,进而能够解决相关的实际问题。算法分析与设计实验是让学生掌握分治法、动态规划法、贪心法、回溯法、分支界定法等常用经典算法,从而更好地解决实际问题。程序设计应用课程设计是综合运用程序设计语言、数据结构、算法分析与设计,设计并实现一个具有实际生活意义的程序系统。软件系统基础实践教学内容包括操作系统实验、数据库原理实验、软件工程实验、软件系统开发课程设计。操作系统实验是让学生系统地掌握处理机管理、进程管理、存储管理、文件管理和设备管理五大功能的工作原理与实现方法,进而能够模拟实现操作系统部分功能。数据库原理实验是让学生熟练掌握SQL语言的数据定义、数据操纵、完整性控制等功能,基本掌握数据库的设计方法和数据库应用系统的开发方法。软件工程实验是加深学生对软件开发方法的理解,掌握统一建模语言UML和可视化建模工具RationalRose的基本用法。软件系统开发课程设计是让学生在掌握程序设计技术的基础上,综合运用操作系统、数据库原理、软件工程的理论知识与开发技术,设计并实现一个具有实际应用价值的软件系统。

(二)专业核心实践

网络工程专业核心实践环节主要包括计算机网络、网络编程、无线网络、Linux编程等专业核心课程的实践教学内容。计算机网络实验是让学生学习利用Sniffer和Wireshark等常用网络嗅探工具验证TCP/IP协议报文格式和协议交互过程,从而加强学生对网络协议及其工作原理的理解,加深对计算机网络体系结构的认识。网络编程实验是以套接字编程为基础编写TCP/UDP协议通信程序以及数据包捕获程序,编写SMTP/POP3邮件客户端、FTP客户端、Web网站程序等经典网络应用程序。无线网络实验是让学生掌握各种无线网络设备的安装和配置方法,学会无线局域网的规划设计、安装配置与故障排除。Linux编程是让学生掌握LINUX环境下C语言应用程序开发的基本过程,熟悉基本库函数的使用,具有初步的应用程序设计能力。

(三)专业方向实践

网络工程专业方向实践环节可分为物联网、网络安全管理、网络工程设计三个专业方向的实践教学内容。物联网方向实践教学内容包括射频识别实验、无线传感网实验、物联网开发实验、以及物联网方向课程设计。射频识别实验是让学生掌握射频识别技术的读写卡、多卡读、编码调制、防碰撞算法、通信协议、保密通信等基本原理,能够编写相关应用案例程序。无线传感网实验是让学生能够对温度、湿度、光照、压力、红外等典型传感器节点进行数据采集,并利用Zigbee、蓝牙、WIFI等通信模块,开发无线传感器网络应用程序。物联网开发实验是让学生在掌握嵌入式编程的基础上,结合射频识别和无线传感技术,开发物联网应用中的核心功能模块或简单应用程序。物联网方向课程设计是综合运用物联网方向课程的理论知识与开发技术,设计并实现一个具有一定实用价值的物联网应用系统。网络安全管理方向实践教学内容包括网络安全实验、网络管理实验、网络攻防实验、以及网络安全管理方向课程设计。

网络安全实验是让学生掌握网络嗅探器和端口扫描工具的工作原理和实现方法,理解包过滤、网络地址转换等网络安全策略,掌握防火墙和入侵检测系统的安装、配置和使用方法。网络管理实验是让学生理解SNMP网络管理协议的原理和工作过程,掌握SNMP程序的设计与开发方法。网络攻防实验是让学生熟悉网络探测、缓冲区溢出、网络欺骗、拒绝服务、SQL注入等主流攻击技术的实现方法,从而预防和阻止网络攻击。网络安全管理方向课程设计是综合运用网络安全管理方向课程的理论知识与开发技术,设计并实现一个具有某种安全管理功能的实用网络软件或系统。网络工程设计方向实践教学内容包括网络互联技术实验、网络规划与设计实验、网络故障诊断与排除实验、以及网络工程设计方向课程设计。网络互联技术实验是让学生学会网线制作、VLAN配置、交换机配置、静态路由配置、动态路由配置、ACL配置、NAT配置等,为实际网络部署提供基础。网络故障诊断与测试实验是让学生掌握网络故障诊断与测试工具的使用方法,能够对物理层、数据链路层、网络层、以太网、广域网、TCP/IP、服务器等的故障进行诊断与排除。网络规划与设计实验是让学生学会网络规划工具、需求分析、技术选择、网络拓扑设计、网络编址与命名、路由设计、网络性能保障、安全管理设计等各环节技能。网络工程设计方向课程设计是综合运用网络工程设计方向课程的理论知识与开发技术,针对某个实际应用场景,规划并设计一个具有实用价值的网络工程方案。

(四)专业综合实践

专业综合实践主要指学生根据自己选择的专业方向而开展的专业综合实践教学,主要形式包括学科与专业竞赛、自主创新研究、实训与实习、毕业设计(论文)等。学科与专业竞赛是鼓励学生在老师的指导下,利用课余时间和假期,参与学校、企业、省、教育部、乃至全球等各种级别的大学生学科或专业竞赛,以扩大学生的知识面,培养学生理论联系实际和动手操作的能力。目前适合网络工程专业学生参加的竞赛主要有全国大学生数据建模竞赛、全国大学生电子设计竞赛、ACM大学生程序设计竞赛、“挑战杯”大学生系列科技作品竞赛、全国大学生信息安全竞赛。自主创新研究可分为课内自主研究学习和课外科技创新活动。课内自主研究学习是在部分专业课程内,安排学生开展研究性学习与创新环节,激发学生主动学习的积极性,培养学生的自学能力和自主学习研究能力。课外科技创新活动是学生根据自身兴趣和专业特长组成小组,自主选择研究课题,确定研究目标、技术路线和研究计划,利用课余时间和寒暑假在老师的指导下自主开展科技创新活动,以提高学生发现问题、分析问题和解决问题的能力,培养学生的创新意识和创业精神。实训和实习是让学生熟悉或掌握网络相关行业或领域中可能遇到的常用技能,以缩短第一任职岗前培训的时间。该类实践教学内容包括见习环节、实训环节、实习环节等。见习环节是参观一个网络行业相关的企事业单位或部门,见识各类产品和系统的研发过程或应用情况,以增强学生对专业的兴趣和自豪感。实训环节是在校内实验与实训基地,通过与企事业单位的合作,提炼网络设备产品与网络应用系统的典型功能模块,进而设计出一组项目供学生实习训练。

实习环节是与校外企业或培训基地合作,让学生参与到实际的项目研发与实施工作中,从而使学生接触社会,体验未来就业单位的工作环境和实际的项目开发过程。毕业设计(论文)是大学生四年专业知识学习后的一次综合性专业技术实践锻炼机会。毕业设计的周期为14周,主要包括选题、开题、课题研究与指导、撰写毕业论文、毕业论文答辩等环节。毕业设计课题可以由指导老师根据自己的项目课题、研究方向或兴趣好确定,也可以根据学生就业单位的实际工作需要确定。

三、结论

物联网技术基础与实践篇6

关键词: 物联网 人才培养模式 创新

一、研究背景

物联网的概念最早由美国麻省理工学院的Kevin Ash-ton教授在1991年首次提出,1999年美国麻省理工学院建立“自动识别中心”,提出“万物皆可通过网络互联”,阐明物联网的基本含义。2005年国际电信联盟(ITU)对物联网做了如下定义:通过二维码识读设备、射频识别(RFID) 装置、红外感应器、全球定位系统和激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。随着物联网技术的不断发展和应用创新的突破,物联网的概念在变化与发展。

2009年,提出“感知中国”,物联网在我国获得了前所未有的重视,物联网被列入我国战略性新兴产业之一。2011年11月28日,工业和信息化部印发《物联网“十二五”发展规划》,巨大的市场需求将为物联网带来难得的发展机遇和广阔的发展空间。2009年7月,北京理工大学、北京科技大学、哈尔滨工业大学等30所高校成为首批获准开设物联网工程专业的高校,部分高校于2011年首次招生。2012年2月,教育部下发通知,批准北京交通大学、西安电子科技大学、暨南大学等80所高校开设物联网工程专业,部分高校已开始招生。至此,我国已有100多所高校设置了物联网专业。物联网专业是教育部允许高校增设新专业后,高校申请最多的学校,这说明了国家对物联网经济的重视和人才培养的迫切性。

工业和信息化部印发的《物联网“十二五”发展规划》中指出:物联网是我国新一代信息技术自主创新突破的重点方向,蕴含着巨大的创新空间,物联网在各行各业的应用不断深化,将催生大量的新技术、新产品、新应用、新模式。规划中多处提到创新,创新是物联网发展的驱动。物联网自身孕育了重大科技创新,而且催生新的产业科技创新,这必然要求物联网专业培养出来的合格学生具备较强的创新精神和创新能力。

二、创新型物联网工程专业人才培养方案

南京邮电大学物联网学院于2009年9月成立,2010年获批开设物联网工程专业,2011年9月首次招收物联网工程专业本科生。

作为一个处于摸索阶段的新兴专业,各所院校都结合自身特色制订了物联网专业人才培养方案。物联网学院也为物联网工程专业制定了初步的培养方案。

1.培养目标。

南京邮电大学物联网工程专业培养适应国家战略性新兴产业发展需要,德智体美全面发展,基础扎实,知识面宽,实践能力强,具有较高的思想道德,良好的科学文化素质、敬业精神、社会责任感与创新意识,掌握物联网基础理论知识和专业技术方法,在电子信息领域从事物联网应用系统开发的专业技术人才。

2.培养规格。

(1)专业能力

具有从事信息网络领域内工程开发和设计所需要的数学、物理等自然科学的基础知识,可以应用数学、物理等理论解决工程中遇到的实际问题的能力;系统地掌握计算机科学与技术领域的基本理论和基础知识,掌握计算机软硬件系统的分析与设计基本方法,具有集成和应用通信系统的能力,并将所学的基本理论、基础知识、基本技能和方法应用于实践;接受科学思维与科学实验方面的训练,具有综合相关理论、知识与方法进行物联网应用系统开发的能力。

(2)综合素质

要求具备良好的职业道德素养、具有良好的生活理念及进行个人职业规划的能力,善于与他人合作,具有良好的书面和口头表达能力,以及基本的与人交流的能力;掌握一定的工程管理、社会学、情报交流、环境等人文知识,具备工程应用开发中所需的管理能力,具有一定的创新思维能力和对新知识、新技术的敏锐性;熟练掌握一门外语,具有听、说、译、写的能力,能较熟练地阅读外文专业文献;掌握文献检索、资料查询的基本方法,具有一定的科技论文写作能力;具备健全的心理和健康的体魄,具有一定的美育素养,能够履行建设祖国的神圣义务。

(3)专业知识体系构架

物联网工程专业课程分为通识教育、专业教育、实践教育和创新拓展(自主学习)四大类模块。

按照全面素质教育的理念,通识教育类模块主要由公共基础课程、自然科学基础课程、综合素质课程组成,着眼于增加学生知识的广度与深度,使学生兼备人文素养与科学素养。

专业教育类课程体系分成三个层次:第一层次专业课程包括:高级语言程序设计、面向对象程序设计及C++、数字电路与逻辑设计、概率统计与随机过程、数据结构与算法、物联网架构和技术、电工电子技术基础和电工电子技术实验;第二层次专业课程包括:微型计算机接口技术、计算机网络、操作系统原理、数据库系统原理、嵌入式系统原理与应用、软件工程(双语)、通信原理和计算机组成原理等;第三层按物联网体系划分,物联网感知和网络层课程包括物联网感知技术及其应用、IP网络技术与应用(双语)、无线传感器网络、物联网安全技术。数据管理分析及应用层包括:云计算、数据挖掘、信息融合技术基础、Web技术等课程。

实践教育模块包括通识教育实践、工程训练、专业课程实践、校外实践、毕业设计(论文)等。在培养过程中,特别强调通过加强实践环节提高学生的动手能力和创新意识。实践教学体系包括软件开发能力培养、硬件基本能力培养和软硬件协同设计能力培养。软件开发能力培养的实践课程包括:程序设计语言、数据结构与算法、操作系统原理、数据库系统原理、软件工程等课内实验及程序设计(上机)、算法与数据结构课程设计、云计算课内实验。硬件基本能力培养的实践课程包括:数字电路与逻辑设计课内实验、电工电子基础实验、计算机组成原理课内实验、微型计算机原理与接口技术课内实验和电子电路课程设计。软硬件协同设计能力培养的实践课程包括:物联网基础实验、嵌入式系统原理与应用、物联网感知技术及其应用、无线传感器网络(双语)等课程课内实验和两门专业课程设计。专业课程设计I可在嵌入式系统原理与应用、数据库系统原理、物联网感知技术及其应用中选择;专业课程设计II在无线传感器网络、软件工程、通信软件设计基础上选择。

创新拓展模块是体现以学生为本的教育观念、实现共性培养平台上发挥个性化、挖掘学生潜力和特长,培养高素质人才的重要环节。创新拓展模块要求各专业学生通过各类竞赛、科技成果与授权专利、科技创新活动(STITP、开放实验等)、、证书认证、创新研修课程等。

三、创新型物联网工程人才培养策略

在不断修订完善专业人才培养方案的同时,南京邮电大学也在不断创新举措以适应物联网产业的发展及创新型人才的培养需求。

1.不断优化课程设置,动态更新课程。

创新能力来源于宽厚的基础知识和良好的基本素质,加强学生专业基础教育的内涵更新和外延拓展及构建合理的课程体系非常重要。一方面,优化课程结构,按照“少而精”的原则设置必修课,确保学生具备较为扎实的基础知识。另一方面,增加选修课比重,后期可以动态地更新和优化教学内容,使学生有机会接触各学科发展前沿,了解科技发展的趋势,掌握未来变化的规律。突出系统观教育理念,以“强化基础、注重实践、彰显特色”为原则,打破与相关专业课程间的壁垒,加强课程与课程体系间在逻辑和结构上的联系与综合,在课程教学大纲、实验大纲、教学课件、教材建设、题库建设等方面进行全方位的更新,逐步形成特色鲜明的专业课程群。允许并鼓励学生在修满规定的核心课程的基础上,选修自己感兴趣的课程,给予学生较大的自主选择空间。根据物联网行业的最新发展形势,不断更新公共平台课程并增设应用型课程。

2.完善实验实践教学模式,探索开放式实验教学体系。

充分利用实验实践教学平台,不断完善基础实践教学、专业实践教学、综合实践教学三层次有机结合并辅之以各类课外实践活动的实践教学体系。创新实践教学管理,加强实习基地建设,加大实践教学投入力度,改善实践教学条件,充分调动教师开展实践教学的积极性,着力推进实践教学内容、方法与模式的改革,提高学生的创新实践能力。改革和完善实验课程成绩的科学评价体系,改革实验室管理运行机制,探索开放实验室的管理方式和体制,完善实验仪器设备、实验经费和实验耗材的实验室管理体制。

积极拓宽实践教学渠道,通过深化校企合作,加强实训实习基地建设,使学生实训实习形式多样化,在实习基地保证有固定的老师指导学生实习,聘请实习单位经验丰富的工程师为学生作现身说法,现场讲授、现场演示。与校外企业建立合作关系,培养“双师型”教师,开展产学研用一体化的教学形式。

3.改革和完善评价体系,建立完善的创新激励机制。

评价是教育管理中实施控制的特殊手段,是教育管理的重要环节。传统培养体系不利于培养创新人才的弊病反映在评价体系上采用简单划一的方式,未能反映出学生的真实全面的水平和能力。对学生的评价不仅要重视知识的全面性考查,更要重视能力(尤其是创新能力)的考查。考试方式多样化,考试时间自主化,或采用非考评学,通过写专题报告、撰写学术论文、参与科研项目等多种形式评学。同时建立对学生的创新意识、创新能力、创新成果积极的激励机制。

4.推进教学方法改革,加强个性化教学指导方式。

加强个性化教学方式,强调启发式与互动式、面向问题求解的教学方式;实施探究式、研究性教学,鼓励学生的个性化发展,建立个性化的奖励机制:通过课程大作业、课程设计等方式,为学生提供内容丰富的综合设计题目,使学生可以根据自己的兴趣和爱好选择题目进行学习。

5.打造物联网典型示范应用项目,构建多维创新教学平台。

打造物联网典型示范应用项目,加深学生对物联网的理解感知。从科研和竞赛等方面展开物联网技术相关导向的教学实践,在专业创新训练中继续实施“导师制”,引导学生在教师指导下进行科研训练;鼓励学生参加教师的科研课题,与教师合作进行科学研究。发挥科研项目尤其是STITP项目的人才培养作用,在项目设计与项目管理中采取措施,积极鼓励和支持大学生参与科技创新,为学生提供多维创新教学平台是对理论课程教学体系的扩展延伸,有利于激发学生的创新意识与学习热情。

6.深化与物联网科技园合作,协同创新发展。

与物联网科技园紧密合作,充分利用南京邮电大学物联网科技园大学生创新苗圃项目,一方面可以与园内企业进行项目对接合作,另一方面加强对学生园内自主创业的支持。鼓励更多学生参加3S杯全国大学生物联网技术与应用“三创”大赛等相关学科竞赛,培养学生的工程化意识、创新意识、团队合作精神和团队领导能力,充分利用我校物联网技术与应用协同创新中心相关优势。

随着物联网研究的不断深入,社会对物联网专业技术人才的需求也会出现变化,因此物联网专业的人才培养模式也是动态发展的过程。只有不断探索培养高素质创新型人才的途径和方法,不断更新改革物联网专业的教学内容、课程体系、教学方法和管理体制与运行机制,才能为国家为地方输送物联网产业发展所需的高素质创新型人才。

参考文献:

[1]薛建彬,马维俊,等.基于创新的物联网人才培养模式[J].计算机教育,2011,11(21):26-28.

[2]徐小龙,鲁蔚锋,杨庚.物联网专业人才培养策略研究[J].南京邮电大学学报(社会科学版),2012,3(1):119-124.

[3]李娅娜,王东升.创新型人才培养模式研究[J].山东社会科学,2010(4):176-176.

物联网技术基础与实践篇7

关键词:中职;计算机网络技术;物联网技术;软件技术;实训教学

前言

物联网技术作为信息产业发展的第三次革命,涉及的领域广,其理念也日趋成熟。从整体来看,中国物联网市场主要份额有智能工业、智能物流、智能交通、智能电网、智能医疗、智能农业和智能家居等行业。2009年8月,“感知中国”的讲话把我国物联网领域发展推向了高潮,我国在无锡建立了“感知中国”研究中心,中国科学院、电信运营商和多所大学在无锡建立了物联网研究机构,越来越多的行业和企业需要物联网技术人才,加大物联网工程技术各级人才培养力度,已经成为当前职业教育相关专业改革与发展的一项重要和紧迫任务,中职业学校的计算机网络技术专业课程的设置应该着眼于社会的发展需要,增加在物联网技术应用型人才培养,在课程设置、教学内容以及实训上增加物联网技术的知识与技能实训,培养既掌握计算机专业的知识技能,又懂得物联网技术的复合型技术人才,适应社会信息化产业新趋势的发展。

1中职物联网技术专业现状

目前,全国大多数本科、高职院校都开设物联网工程技术专业,并把该专业作为重点规划和发展专业,学科知识体系及课程设置都在研究与探讨,物联网专业教学与实训处在摸索、实践阶段,没有成熟的体系、成功的经验可以借鉴。中职学校也积极创造条件开设物联网技术应用专业,但是物联网技术是多个学科技术交叉融合的新兴发展技术,主要涉及计算机网络技术、计算机软件开发和电子技术等综合的学科应用,而大多数中职学校学科体系不够完善、受学制,专业师资和教学实训设备等因素限制,如何在学校现有师资、课程、实训设备的基础上,创建能满足物联网产业企业的需求、又具有本校特色的物联网专业,是各个学校急需解决的问题。在物联网技术专业的建设与人才培养上采用两步走的方式来实现:第一步,各中职学校将结合学校学科专业体系的特点与优势在电子技术应用、计算机网络技术、计算机软件技术专业增加物联网技术方向的基础课程和实训课程,进行探索与实践。第二步,整合相关专业教学实践、教学资源,制定统一、完善的物联网专业课程体系和人才培养方案,使之形成一个整体。

2物联网技术的专业课程设置

目前,计算机网络技术专业所开设的专业课程与教学实践都是基于普通计算机之间互联的网络工程技术,而物联网是物与物相连的互联网,是互联网的延伸,物联网技术是多个学科技术交叉融合的新兴发展综合技术。主要涉及电子技术、网络技术和软件技术等综合的学科应用技术,知识系统非常庞大,必须进行研究与梳理,依据人才培养的目标定位,考虑中职学制与学生学习能力,根据网络专业的课程架构与知识体系,合理组织增加物联网技术的知识,进行适时课程的设置调整,根据物联网技术系统层次结构特点和关键技术,课程设置如图1所示,使学生掌握新的知识与技术,从而扩大就业面,提升在就业中的优势而计算机网络技术专业标准课程设置中已经涵盖了物联网技术网络层知识领域,只需要增加的主要是物联网感知层和应用层的相关核心课程。具体是在专业基础课增加《物联网技术导论》,专业课上增加感知层《传感技术与检测》、《RFID技术与应用》、《传感网组网技术》课程和《网站建设与管理》、《数据库的应用技术》应用层课程。

3物联网技术实训体系设置

对于中职学生而言,物联网技术应用的定位应体现在工程实践性,学生需要有知识理论的学习,更要注重工程能力的实践,根据物联网工程的工作过程构建实践体系,设计教学实训内容,注重培养学生实际工程的应用技能,根据物联网技术专业课程的设置,结合计算机网络技术专业的实训教学与设施情况,确定物联网技术专业课程的实训体系,确定实训教学的内容。(见表1)

4物联网技术教学实训的实践

中职计算机网络技术专业受学制(三年)和学生学习能力、实训条件、师资等因素限制,课程调整的空间较小,在明确专业人才培养定位,根据网络专业的课程架构与知识体系,合理组织增加物联网技术的知识教学与实训,系统的增加物联网技术的知识,适当调整专业课程,一方面将物联网传输层新技术与知识“嵌入”到原有的课程教学中,比如:将传感器技术和RFID技术知识作为电子技术基础的内容,无线传感网组网技术加入到网络课程中,将数据库技术知识融入网站建设与管理课程中。另一方面,进行适时课程的设置调整,在有限的学时上增加《物联网技术应用》课程教学与实训,进行典型的应用系统综合实训,如智能家居与智能安防监控综合实训。

5物联网技术实训室设计

计算机网络技术专业建设有完善的网络布线实训室、网络设备配置实训室、系统搭建实训室、网络安全实训室,能完成网络工程的实践教学实训。物联网技术实训室可以对原有的网络工程实训室进行改造,规划和购置物联网实训模块设备,模拟物联网应用工程环境和实际应用环境,构建“理实一体化”物联网技术应用实训室,拓展原有实训室的功能,提供课程教学实训从理论知识学习、讲解到演示、基本技能训练、工程项目实践等多层次教学实践。借鉴网络技术的项目教学实践体系,根据物联网工程的工作过程构建实践体系,设计教学实训内容,注重培养学生实际工程的应用技能。因此,通过物联网技术专业课程、实训体系设置、实训实践及实训室建设的研究和探索,我们可以在中职计算机网络技术专业增加物联网技术的知识与技能实训,培养既掌握计算机网络专业的知识技能,又懂得物联网技术的复合型技术人才,扩宽计算机网络专业的学生就业渠道,提高学生就业竞争力。

参考文献:

[1]中华人民共和国教育.中等职业学校专业教学标准---信息技术类(第一辑)[M].高等教育出版社,2015.

[2]黄永前,刘凌.中职计算机网络技术专业物联网技术课程设置探索[J].物联网技术,2016.

[3]李翔宇,曾燕清,陈志德.基于岗位需求的物联网工程专业实训教学体系建设思考[J].福建电脑,2016.

物联网技术基础与实践篇8

关键词:物联网;人才培养;改革创新

中图分类号:G424 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2015)24-0181-03

1人才培养模式改革综述

随着我国科技的快速发展以及智能信息一体化进程的不断推进,物联网行业如雨后春笋,成为新型信息技术行业中的一支主力军,造成物联网工程方向的人才严重缺乏。如今无论是高职院校,还是本科院校,都开设了物联网工程方向的专业,主要为物联网行业培养和输送高素质的技能型人才与应用型人才,为推动科技发展打造物联网精英。然而,就我国目前情况来看,还尚未形成高等院校、企业、毕业生三方共赢的良好局面,具体表现在两个方面:一方面,很多物联网企业通过招聘,但很难招到适合企业岗位需求的毕业生;另一方面,许多高校物联网专业的毕业生没有意识到企业岗位的用人需求,毕业生没有动手能力,也无实践经验,最终导致就业率非常低。那么高校物联网工程方向人才的培养效果,和物联网企业需求之间的差距越来越大,其根本原因就是人才培养模式和培养方法的守旧与落后,缺少专业与课程的改革与创新。如今,大多数高校物联网工程类专业还主要以理论教学和实验室为中心的传统的人才培养模式,这使学生的实践能力和职业技能的培养大大受到限制,最终对该专业人才培养的质量与特色产生很大的影响,无法适合物联网企业的需求。针对物联网企业招人难以及物联网专业毕业生就业难的问题,可以看出很多高校的高等教育与企业实际出现了严重的脱节。鉴于此,本人针对此问题,以我校为例,依托校企合作,进行共建专业,共建实验室,对物联网专业人才培养模式进行创新与改革,培养出“素能本位,理实一体”的专业人才,既有利于为物联网企业培养高素质应用型与技能型人才,也拓宽了物联网专业毕业生的就业渠道。

2物联网专业建设

物联网专业经过多年建设,现已成为我校的品牌专业之一,建有“电工电子实验实训中心”、“现代通信实验实训中心”以及“中央财政支持楼宇智能化专业实训基地”等。另外,学校还拥有多个校内外实习实训基地。其中“现代物联网实验实训中心”和“软件实训中心”是我院与多个物联网设备有限公司合作建成了实验实训中心,并科大讯飞等知名企业签订了合作办学协议。该中心引进了目前社会上先进的物联网设备(福建新大陆产品),及教学用软件(青岛东信科技产品),从而做到了“学生在校所学内容和实践环节与社会使用同步”,开创了教学(理论+实验)—实践(实训+实习)—就业零距离的教学模式。目前物联网技术尤其是互联网+技术已经成为当前物联网技术的主流,物联网技术的应用也在紧锣密鼓地进行。我国发展物联网技术还存在巨大的市场潜力,目前物联网技术企业严重缺乏产品技术支持,产品技术维护维修等一线岗位应用型人才,随着物联网技术的更新发展,网络设备的使用量逐年增多,社会急需大量的网络设备维护人员以及物联网方向的技术人员,这为物联网专业的毕业生提供了更加广阔的就业空间。为适应市场需求,我院抓住此契机,在2011年,物联网专业与多个物联网设备有限公司共同申报并获批专业人才培养计划,2012年开始招生,实现校企合作,共同培养人才,旨在培养物联网应用及其设备维护方向技术人才。

2.1前期调研等情况

我校物联网专业先后派出三批骨干教师赴南京、无锡、北京进行物联网行业情况的学习和调研,并参加中国物联网行业协会举办的会议。并且在2012年12月,由专业带头人带队,先后去无锡贝浮特通信有限公司考察,就无线通信产品的研发等问题达成合作意向,随后赴江苏经贸职业学院和南京邮电大学参观物联网实验室与实训基地的建设,学习并交流经验,为我校与相关物联网设备有限公司合作办学、合作共建实验室打下坚实的基础。

2.2实验室建设

在已建设的实验室中,其中包含网络实验室、软件实验室、物联网实验室、楼宇智能化实验室以及与物联网相关的一些实验室,其中网络实验室能实现网络系统的仿真、设计,为物联网专业学生提供了一个演示平台,提高动手能力与设计能力;软件实验室与物联网实验室为我校与多个物联网设备有限公司合作共建,专为我院开设物联网方向提供服务,学生在此实验室可开展物联网设备的维护及优化实习实训,提高动手实践能力,为学生走上工作岗位实现无缝对接;另外,目前已具备的单片机实验室、PLC实验室等也为现有专业包括后期物联网方向的发展提供了一个平台。学校以中央财政支持专业——楼宇智能化实训基地为平台。2012年以来,经过与多个物联网相关公司的反复沟通和深入交流,现已就共建专业、共建实习实训基地(实验室)、合作就业等达成共识,建立了长期合作关系,签订了框架协议。同时,合作就业工作稳步推进,其中有已有物联网以及相关公司已决定在2015届毕业生中招收学员进行培训,并在我校开始开班授课,对学生进行专业培训,为该公司物联网技术储备人才,并计划在以后每届接收物联网专业毕业生约几十人左右。

2.3师资队伍

目前电子、计算机等专业方向拥有一支专业基础扎实、爱岗敬业、具有丰富实践经验的教师队伍,专兼职教师共五十多人,具有高级职称的教师十几人。物联网技术作为综合型专业方向可整合我系师资资源进行课程教育。2013年,先后派出多批教师去多家物联网设备有限公司参加技术培训与暑期社会实践与企业挂职锻炼,物联网专业教育的核心团队已初步形成。同时,结合物联网工程人才培养计划,利用合作关系,聘请企业技术人员进行物联网一些专业课程教育,这也符合应用型或技能型人才培养的需求。同时,建立“校企互聘互管”的制度,一线专业教师进入企业锻炼,承担企业的项目与产品的研发以及社会服务项目,必须到学校科研处签订相关的协议备案,作为后期晋升高一级职称评审以及评先评优的条件之一。兼职教师的考核管理纳入企业管理机制,完善教师的奖励制度、考核制度与评聘制度等。物联网方向的设立将为地方及周边省市培养高级应用人才。本专业的学生,不仅可以满足合肥市及安徽省物联网人才需求,而且可以覆盖长三角经济圈甚至全国乃至全球。

3物联网专业人才培养模式改革的具体措施

3.1校企深度合作机制的建设

全力发挥物联网行业(中国物联网行业协会)、物联网企业(多家物联网设备有限公司)优势,同时,将学校的人才输出、技能培训、研发、技术服务等功能充分挖掘以满足企业的需求,实现共赢局面,形成行业、企业、学校“三位一体”的合作教学模式,搭建校企合作组织机制,制定并完善校企合作管理制度,建设良好的校企合作运作机制,为物联网专业人才的培养模式的改革与创新打下坚实的基础。

3.2创新人才培养模式

物联网的人才培养模式分为本科四年制和高职三年制两类,三年制是在四年制的基础之上,缩减部分公共课课程与专业选修课程。下面以本科四年制为例,重点讲述人才培养模式的创新之处,四年制采用“3+1”的培养方式,其中3年在校集中学习,主要学习基础科学知识、核心工程基础知识以及专业工程基础知识三方面的知识、锻炼工程技术能力以及培养综合素质。另外,累计1年的时间在企业实习并做毕业设计,重点培养、锻炼和应用个人素质和发展能力、协作能力和在企业与社会环境下的综合工程能力。前四学期“重基础”,完成对学生专业基础知识和基本技能的培养。通过强化数理基础模块和注重专业基础模块教学,促进学生创新思维的形成和创新方法、创新工具的掌握;让学生更早了解工程背景,为专业后续模块学习和工程能力培养打好基础。第五、六学期开始进行“工程应用能力”的培养,即一方面使学生深入学习专业课程、专业方向课程;另一方面加强与企业的合作,通过让学生在企业进行专业课程设计、项目训练、专业实习等环节,将物联网行业所需要的专业能力融入人才培养体系;培养学生综合运用多学科知识、各种专业技能和现代工程工具解决工程实际问题的能力和综合素质;培养学生的自主学习能力、创新意识和探索未知领域的兴趣。第七、八学期“强工程”,学生利用一年时间到企业进行实践实训、毕业实习和做毕业设计(论文),通过上述工程实践环节,强化学生从事工程实践所需的专业技术能力,进一步锻炼学生的工程实践能力和独立工作能力。毕业设计(论文)的选题要求来源于企业。

3.3校企合作,进行项目课程的开发与改革

要想实现人才培养模式的创新,归根结底要在课程中去落实,要在教材中去落实,要在教学过程中去落实。根据我校物联网专业教师于2014年去南京参加全国物联网专业课程体系研究论文发现,很多高校的物联网专业的都没有一个合适的课程体系,体系的建立没有依据;针对这种课程体系建设出现的问题,我校以课程项目开发与改革作为突破口,实施教学内涵的建设。在进行物联网行业市场需求调研时,组织企业的专家、课程专家、专业教师进行多方位的课程项目的开发。以工作就业为主线贯穿整个课程的设置,以职业能力发展、工作任务的完成为出发点编写课程内容,以物联网服务为载体进行教学项目的设计,将理论与实践进行整合,完成理论与实践的一体化教学,体现“理实一体”的教学原则,另外,学生一边完成教学项目一边构建理论知识,以提高学生的学习兴趣以及其职业能力。最后让学生在学校的最后一年,进入相关物联网企业各项目组,进行项目训练,实地锻炼。

3.4校企合作建设实训基地

实践教学可以提高学生的技能水平、实践能力和创新能力,水平和能力的提高在很大程度上要依赖于实训基地。而物联网设备的投入非常大,仅仅依靠学校自身是远远不够的,因此,通过校企合作进行物联网类专业实训基地的建设是一种重要的解决办法。我院物联网专业与广州粤嵌、福建新大陆等多家物联网企业共同建设校内实训基地——物联网实验室,在该实验室,学生可完成初步技能训练、技术理论知识与技术实践知识整合、特殊训练等功能。

3.5通过校企合作打造一支“双师型”师资队伍

学校制定了相关措施,建设“双师型”师资队伍,鼓励专业教师通过企业实践、社会服务、培训考证等相关途径往“双师型”教师转型,提高教学水平与教学效果。物联网方向的师资队伍由本校“双师型”教师与企业聘请的兼职教师组成。另外,学校制定了企业兼职教师管理方法,做到有章可循;制定了企业兼职教师的任职条件、聘用程序、管理要求及教学工作规范等相关文件;并采取相应的激励措施,充分调动了企业兼职教师的积极性,为学校的专业建设与课程建设出谋划策。

4总结

校企合作是人才培养的重要途径,校企合作能否深入、长效的开展,要依据良好的合作机制与科学的管理模式。以各种平台为基础,不断创新,与外部企业搭建各类校企合作平台,引进多家大型物联网企业加入校内实训基地的合作共建,通过学院院长、系主任、教研室主任、企业管理与技术人员等多方共同制订实践教学计划,以企业产品发展设计实训项目,充分显示实训基地的应用功能,积极培养“卓越物联网工程师”,大力发展各项教学的内涵建设,最终打造出以物联网专业为核心的特色办学模式,并向其他专业辐射,实现与物联网企业进行零距离接轨的培养模式。

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