物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)中高職院校教學課程實驗體系研究

引言

隨著高職職業(yè)教育與市場經(jīng)濟的快速發(fā)展，全國適齡入學人數(shù)的相對減弱，提前就業(yè)的分流，出國就讀人數(shù)的增加，全國招生市場的無序，全國高職學校招生難度日益顯現(xiàn)以及生存壓力日漸加重。面對發(fā)達國家的優(yōu)質(zhì)教育資源對國內(nèi)生源市場的爭奪與分流,大力推進國際高職學校的合作與交流成為全國高職教育開闊視野、增加人才培養(yǎng)途徑等應勢之舉。我國高職教育教師專業(yè)體系結(jié)構(gòu)優(yōu)化的實現(xiàn)需要立足于我國的國情和高職教育現(xiàn)狀,借鑒國外發(fā)達國家高職教育教師專業(yè)體系結(jié)構(gòu)優(yōu)化發(fā)展的教育教學模式經(jīng)驗,促進我國高職教育的可持續(xù)發(fā)展。在“十二五”期間，我國將全面推進信息化與工業(yè)化的結(jié)構(gòu)體系融合。物聯(lián)網(wǎng)工程是在互聯(lián)網(wǎng)的基礎上，利用射頻標簽RFID算法與無線傳感器網(wǎng)絡等多層融合技術(shù)，覆蓋世界上所有人與物的網(wǎng)絡信息系統(tǒng)。而物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)面向現(xiàn)代信息處理技術(shù),培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)領域的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計、系統(tǒng)優(yōu)化分析與科技開發(fā)及研究方面的工程技術(shù)人才。

1物聯(lián)網(wǎng)綜合性原理

物聯(lián)網(wǎng)最早由美國的麻省理工學院于1999年提出，但是對于物聯(lián)網(wǎng)一詞究竟是什么概念，到目前還沒有任何定論。然而，物聯(lián)網(wǎng)自從其誕生開始也產(chǎn)生了較大的變化，從最初的主要是依托于射頻識別關(guān)鍵技術(shù)的物流網(wǎng)絡到目前已經(jīng)發(fā)展成通過依托于互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)、感知關(guān)鍵技術(shù)以及計算機關(guān)鍵技術(shù)的各種信息傳感設備，通過互聯(lián)網(wǎng)設施實現(xiàn)信息傳輸、協(xié)同以及處理，從而在廣域或者大范圍內(nèi)實現(xiàn)人與物或者物與物之間的信息交換需求的一種互聯(lián)。根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的功能實現(xiàn)的層次,可以將物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡架構(gòu)劃分為感知層、網(wǎng)絡層以及應用層。其中，感知層的主要作用在于實現(xiàn)整個物聯(lián)網(wǎng)的智能感知功能,通過運用射頻關(guān)鍵技術(shù)、感應器關(guān)鍵技術(shù)、自組織網(wǎng)絡以及短距離的無線通信關(guān)鍵技術(shù)，可以實現(xiàn)信息的采集、捕獲以及物體的識別。

2物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的課程建設

2.1高校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的特點

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是多專業(yè)的融合與提升,需要多專業(yè)課程的匯聚，建立基礎教學；各院校根據(jù)自身行業(yè)應用背景優(yōu)勢建立各自的應用方向的課程和實訓。

2.2物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)培養(yǎng)目標

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)面向現(xiàn)代信息處理技術(shù),培養(yǎng)從事物聯(lián)網(wǎng)領域的系統(tǒng)設計、系統(tǒng)分析與科技開發(fā)及研究方面的高職工程技術(shù)人才田。本學科專業(yè)培養(yǎng)的學生知識結(jié)構(gòu)合理,具備扎實的電子技術(shù)、現(xiàn)代傳感器和無線網(wǎng)絡技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)高頻和微波技術(shù)、有線和無線網(wǎng)絡通信理論、信息處理、計算機技術(shù)、系統(tǒng)工程等基礎理論,掌握物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的感知層以及感知層與應用層關(guān)鍵設計等專門知識和技能，并且具備在本專業(yè)領域跟蹤新理論、新知識、新技術(shù)的能力以及較強的創(chuàng)新實踐能力。

3物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的人才培養(yǎng)

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的人才能力

具有熟練地運用多學科知識和評估技能,制定系統(tǒng)計劃并對不同應用對象實施整體規(guī)劃和維護的基本能力；掌握基礎物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)、高頻微波技術(shù)、嵌入式無線和有線系統(tǒng)設計技術(shù)、無線通信組網(wǎng)技術(shù)等，了解物聯(lián)網(wǎng)主要技術(shù)標準，具有物聯(lián)網(wǎng)應用實驗的簡單設計能力；具有自主學習、自我發(fā)展的基本能力，能夠適應不斷變化的未來物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的需求。

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的知識結(jié)構(gòu)

掌握與物聯(lián)網(wǎng)學科相關(guān)的理工知識和基本理論與方法以及物聯(lián)網(wǎng)基本知識和基本技能，了解物聯(lián)網(wǎng)科技發(fā)展動態(tài)和物聯(lián)網(wǎng)標準;掌握必需的傳感器、電子、通信、單片機、高頻微波、RFID、計算機技術(shù)等知識和專業(yè)技能；同時掌握信息釆集、處理和融合、通信和傳輸?shù)然纠碚撆c方法，以及物聯(lián)網(wǎng)工程應用和管理方面的基本知識。

4物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的培養(yǎng)目標

4.1專業(yè)基礎課/專業(yè)方向課

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)應用的多樣性，要求我們必須培養(yǎng)寬口徑人才，重視加強基礎訓練。學生在掌握專業(yè)技能的同時,要求盡可能多地跨學科學習，打破課程、學科間的壁壘，從而獲得可持續(xù)發(fā)展的能力。在一、二年級時,要淡化專業(yè)方向界限，構(gòu)建普通教育課和學科基礎課公共平臺；在高年級時，設置專業(yè)方向課程群，以加強基礎，增強適應性，形成寬口徑專業(yè)培養(yǎng)實驗。增加選修課課時和門數(shù),增大學生自主選擇的機會,激發(fā)學生的學習動力和創(chuàng)新精神。

物聯(lián)網(wǎng)工程人才的創(chuàng)新能力培養(yǎng)

在培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力方面,培養(yǎng)的途徑總體上講有科研訓練、競賽活動、設計性實驗、社會實踐、畢業(yè)設計等。針對物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)特點，增強學生科研訓練與應用導向的培訓。

5物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的課程結(jié)構(gòu)

5.1物聯(lián)網(wǎng)工程的專業(yè)基礎課程

物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)與技術(shù)導論、電路分析、模擬電路、數(shù)字電路、高頻電路、信號與系統(tǒng)、通信原理、C語言、算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、單片機基礎、電磁場與電磁波、傳感器原理及應用、計算機網(wǎng)絡基礎、通信網(wǎng)技術(shù)、移動通信、無線傳感網(wǎng)絡概論、嵌入式系統(tǒng)、C++語言、RFID技術(shù)導論。

5.2物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的方向課程

根據(jù)側(cè)重點不同，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)可以分為傳感層專業(yè)方向、通信層專業(yè)方向和網(wǎng)絡層專業(yè)方向等。具體將包括微波與天線、可編程邏輯設計、信號檢測與估計技術(shù)、數(shù)字信號處理、Java程序設計、大規(guī)模數(shù)據(jù)云計算、工業(yè)信息化及現(xiàn)場總線技術(shù)、數(shù)據(jù)庫基礎、光纖理論及技術(shù)、光纖傳感器技術(shù)、軟件無線電、電信網(wǎng)與交換技術(shù)應用等行業(yè)特色課程。

6物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的綜合實驗與應用

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實驗研究應基于物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀，經(jīng)過前期對物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的探研，結(jié)合目前的教育形態(tài)，總結(jié)出對物聯(lián)網(wǎng)教學的解決思路。該思路從物聯(lián)網(wǎng)層結(jié)構(gòu)、物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵性技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)注重的關(guān)鍵性問題,對學院物聯(lián)網(wǎng)實驗研究中心給出了具體解決實驗，結(jié)合目前產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀和學院教學環(huán)境，為學院如何培養(yǎng)出物聯(lián)網(wǎng)應用型人才給出了指導性、方向性建議，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、支持層與應用層的關(guān)鍵性技術(shù)，力求掌握專業(yè)設計專門知識和技能,并具備在本專業(yè)領域跟蹤新理論、新知識、新技術(shù)的能力以及較強的創(chuàng)新實踐能力。同時具有自主學習、自我發(fā)展的基本能力，能夠適應不斷變化的未來物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的適應能力。

6.1傳感器技術(shù)教學實驗

物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)教學實驗系統(tǒng)針對目前學院所開設的傳感器課程、嵌入式技術(shù)課程及物聯(lián)網(wǎng)感知層的相應課程，學生可以通過對傳感器原理的學習及通過嵌入式編程來學習傳感器知識，通過各種無線組網(wǎng)來實現(xiàn)感知的目的，同時可以通過不同的傳感器和不同的CPU處理器來組合不同的感知環(huán)境，學生可以通過自主組網(wǎng)來實現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡的學習，使學生真正做到學以致用，讓學生動起來，真正讓學生參

與到整個實驗的設計中，培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)應用型人才。

6.2物聯(lián)網(wǎng)接入技術(shù)實驗

物聯(lián)網(wǎng)接入技術(shù)教學實驗系統(tǒng)模塊提供了多種射頻識別和傳感器節(jié)點以及路由器網(wǎng)絡等硬件，提供網(wǎng)絡協(xié)議和數(shù)據(jù)釆集控制軟件等資源。對于物聯(lián)網(wǎng)接入層教學，平臺提供了功能強大的以ARM處理器為內(nèi)核的網(wǎng)關(guān)硬件和自主研究的網(wǎng)關(guān)核心軟件，同時能夠完成多種無線網(wǎng)絡管理，傳感器和射頻識別信息處理,可以通過不同無線和有線網(wǎng)絡路徑，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)轿锫?lián)網(wǎng)網(wǎng)絡中心服務器數(shù)據(jù)庫和互聯(lián)網(wǎng);平臺網(wǎng)絡監(jiān)控軟件可以在PC上直觀方便地完成對各種網(wǎng)絡的監(jiān)控、數(shù)據(jù)庫管理、網(wǎng)絡維護和拓撲曲線顯示，并具有無線網(wǎng)絡狀態(tài)監(jiān)控等多種高級網(wǎng)絡監(jiān)控功能。

6.3網(wǎng)絡技術(shù)實驗

物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡技術(shù)教學系統(tǒng)模塊主要是對兩大關(guān)鍵性技術(shù)進行教學，即軟交換技術(shù)和IPv6技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡技術(shù)教學實驗系統(tǒng)模塊融入了能體現(xiàn)和代表最新的交換技術(shù)發(fā)展方向的軟交換技術(shù)，以解決物聯(lián)網(wǎng)物物相連地址分配不足的問題。通過兩方面的教學,力求讓學生在此學會IPv6與軟交換技術(shù)，并將兩種技術(shù)應用到物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡層中去。

6.4科研項目的教學實驗

物聯(lián)網(wǎng)科研項目教學實驗系統(tǒng)模塊由物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設備、虛擬演示終端及多個功能子模塊組成，集成了多種傳感器模塊及多種無線組網(wǎng)方式，可組合成多種物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)。針對學院的專業(yè)教學及創(chuàng)新和競賽，提供了許多實例。集成以太、GPRS、無線射頻等多種通信技術(shù)，便于學習者熟悉和掌握物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)成及實際應用。該系統(tǒng)具有高度模塊化、體積小、自由組合以及軟件硬件結(jié)合等特點，同時配備了PC配套軟件,客戶在系統(tǒng)中可以獨立完成所需方式的本地局域物聯(lián)網(wǎng)或通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)大型物聯(lián)網(wǎng)。

6.5物聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù)實驗

物聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù)教學系統(tǒng)模塊是針對學院物聯(lián)網(wǎng)安全所開展的教學。它能夠為學院建立完善的物聯(lián)網(wǎng)安全實驗體系，包括四大方向性實驗，涉及無線安全、網(wǎng)絡安全、中間件安全、應用安全四大方面。物聯(lián)網(wǎng)安全教學體系釆用“層階式”教學方式，按照物聯(lián)網(wǎng)層結(jié)構(gòu)劃分，強調(diào)學生的設計、創(chuàng)新及實踐能力，著力培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)物聯(lián)網(wǎng)安全方面的高級人才。6.6物聯(lián)網(wǎng)程序應用開發(fā)實驗

物聯(lián)網(wǎng)程序應用開發(fā)實驗體系的設計主要是按照以實驗為主線，知識體系服務于實驗的原則，實驗覆蓋完整的C和C++高級開發(fā)語言知識面，實驗程序編寫符合C99CC)和ISO2003CC十十)標準。然后通過通信系統(tǒng)的傳輸程序設計，由通信原理引入移動通信優(yōu)化學習曲線技術(shù)。

7結(jié)語

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是面向國家戰(zhàn)略性發(fā)展的需要而設置的，我們需要用國家發(fā)展來看待專業(yè)建設，著眼于未來，前瞻性地人才。

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