基于智能終端應用的計算機專業(yè)課程建設探討

引言

智能終端從應用領域上講，可劃分為移動智能終端和通用智能終端兩個方向的應用。

移動智能終端以智能手機為代表，另外還包含平板電腦、筆記本、智能電視等。移動智能終端內(nèi)嵌嵌入式操作系統(tǒng)，目前被廣泛推崇和得到迅速發(fā)展的是開放的、自由的Android系統(tǒng),主要應用在移動互聯(lián)網(wǎng)方面，而移動互聯(lián)網(wǎng)則是將移動通信和互聯(lián)網(wǎng)二者結(jié)合起來的、融為一體的移動通信網(wǎng)絡。在最近幾年里，移動通信和互聯(lián)網(wǎng)是當今世界發(fā)展最快、市場潛力最大、前景最誘人的兩大業(yè)務，它們的增長速度是任何預測家未曾預料到的，所以移動智能終端技術應用將會創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟和社會效益。

通用智能終端主要有智能電網(wǎng)終端、智能家居終端、工業(yè)自動化終端、環(huán)境監(jiān)測終端等，其應用嵌入式物聯(lián)網(wǎng)技術，而物聯(lián)網(wǎng)是將各種信息傳感設備，如射頻識別、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等裝置與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來而形成的一個巨大網(wǎng)絡。物體通過智能感應裝置，經(jīng)過傳輸網(wǎng)絡到達指定的信息載體，再經(jīng)過全面感知、可靠傳送和智能處理,最終實現(xiàn)物與物、人與物之間的自動化信息交互與智能處理。物聯(lián)網(wǎng)技術是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)之后，掀起的第三次世界信息產(chǎn)業(yè)浪潮孔

1智能終端應用專業(yè)人才培養(yǎng)

圖1所示是按應用劃分的智能終端的應用分類。實際上,智能終端的應用是基于移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)兩大網(wǎng)絡，主要涉及Android技術和嵌入式物聯(lián)網(wǎng)技術。作為基于智能終端應用的計算機專業(yè)建設，應主要考慮Android技術和嵌入式物聯(lián)網(wǎng)技術的特點和體系結(jié)構，而這兩大技術是當今發(fā)展比較快、應用比較廣泛的技術，所以,在高校開設基于智能終端應用的計算機專業(yè)是時代和社會的迫切需求。

據(jù)職酷網(wǎng)2011年6月的數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示：目前熱招的Android技術相關崗位約有3882個，而一個月內(nèi)的有效崗位量在2298個。主要熱招職位包括Android開發(fā)工程師、Android軟件工程師、Android應用開發(fā)工程師、系統(tǒng)驅(qū)動工程師，Android手機游戲開發(fā)、Android系統(tǒng)軟件開發(fā)、Android程序員、Android游戲應用版本管理、人機交互分析工程師、Android中間層開發(fā)工程師等。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)技術的迅速發(fā)展，社會對移動智能終端的需求和業(yè)務在不斷增加,然而，有關移動智能終端專業(yè)或方向的知識體系、課程體系、工程實踐和人才培養(yǎng)等，目前還較為薄弱，專業(yè)課程有待建設。

圖1智能終端主要分類

2009年8月，溫家寶總理視察無錫物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)研究院，并做出重要指示：物聯(lián)網(wǎng)技術是未來科技的制高點，是我國新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的方向之一！在國家出臺的“十二五”規(guī)劃中，物聯(lián)網(wǎng)將重點投資智能電網(wǎng)、智能交通、智能物流、智能家居、環(huán)境與安全檢測、工業(yè)與自動化控制、醫(yī)療健康、精細農(nóng)牧業(yè)、金融與服務業(yè)、國防軍事等十大領域。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的迅速發(fā)展，社會對智能終端的需求和業(yè)務在不斷增加，然而，有關物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)或方向的知識體系、課程體系、工程實踐和人才培養(yǎng)等，目前還較為薄弱，專業(yè)課程建設任重道遠。

2智能終端技術層次結(jié)構

智能終端技術主要分為兩個方向：Android技術和嵌入式物聯(lián)網(wǎng)技術，這兩個方向相互聯(lián)系、相互滲透，但又有各自的特點和體系結(jié)構。

2.1Android技術的層次結(jié)構

Android是Google公司針對智能終端開發(fā)的一個平臺,該平臺基于Linux內(nèi)核，是開放、開源的系統(tǒng)，其大部分應用主要是用JAVA開發(fā)，Android體系結(jié)構如圖2所示。

Android的系統(tǒng)架構和其它操作系統(tǒng)一樣，采用了分層的架構。從架構圖看，Android分為四個層，從高層到低層分別是應用程序?qū)?、應用程序框架層、系統(tǒng)運行庫層和Linux核心層。

第一層:應用程序?qū)印ndroid會同一系列核心應用程序包一起發(fā)布，該應用程序包包括email客戶端、SMS短消息程序、日歷、地圖、瀏覽器、聯(lián)系人管理程序等。所有的應用程序都是使用JAVA語言編寫的。

第二層：應用程序框架。開發(fā)人員也可以完全訪問核心應用程序所使用的API框架。該應用程序的架構設計簡化了組件的重用；任何一個應用程序都可以發(fā)布它的功能塊并且任何其它的應用程序也都可以使用其所發(fā)布的功能塊(不過得遵循框架的安全性限制)。同樣，該應用程序重用機制也使用戶可以方便地替換程序組件。

圖2Android系統(tǒng)層次結(jié)構

第三層：系統(tǒng)運行庫。系統(tǒng)運行庫包含兩部分：第一部分是程序庫，Android包含一些C/C++庫，這些庫能被Android系統(tǒng)中不同的組件使用，它們通過Android應用程序框架為開發(fā)者提供服務。第二部分是運行庫，該核心庫提供了JAVA編程語言核心庫的大多數(shù)功能，每一個Android應用程序都在它自己的進程中運行，且都擁有一個獨立的Dalvik虛擬機實例。Dalvik被設計成一個設備可以同時高效地運行多個虛擬系統(tǒng)，Dalvik虛擬機執(zhí)行(.dex)的Dalvik可執(zhí)行文件，該格式文件針對小內(nèi)存使用做了優(yōu)化。同時虛擬機是基于寄存器的，所有的類都經(jīng)由JAVA編譯器編譯，然后通過SDK中的dx工具轉(zhuǎn)化成.dex格式并由虛擬機執(zhí)行。

第四層：Linux內(nèi)核。Android的核心系統(tǒng)服務依賴于Linux2.6內(nèi)核，如安全性、內(nèi)存管理、進程管理、網(wǎng)絡協(xié)議棧和驅(qū)動模型等。Linux內(nèi)核也同時作為硬件和軟件棧之間的抽象層。

2.2物聯(lián)網(wǎng)技術的層次結(jié)構

物聯(lián)網(wǎng)是由M2M(MachinetoMachine)概念發(fā)展而來的，是機器與機器的對話，其關鍵在于數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)。目前數(shù)據(jù)采集技術包括各種傳感器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描、射頻識別技術等。射頻識別技術可通過射頻信號自動識別物體并獲取數(shù)據(jù)信息，是當前物聯(lián)網(wǎng)的主流應用形式。物聯(lián)網(wǎng)的技術層次由感知層、傳輸層和應用層組成，圖3所示給出了物聯(lián)網(wǎng)技術的層次結(jié)構。

第一層：感知層。以EPC、RFID、傳感器等傳感技術為基礎，實現(xiàn)信息采集和“物”的識別。

第二層：傳輸層。通過現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)、通信網(wǎng)、廣電網(wǎng)以及各種接入網(wǎng)和專用網(wǎng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸與計算。

第三層：應用層。由個人計算機、手機、輸入輸出控制終端等終端設備以及數(shù)據(jù)中心所構成的系統(tǒng)或?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡，實現(xiàn)所感知信息的應用服務。

圖3物聯(lián)網(wǎng)技術的層次結(jié)構

3基于智能終端應用的計算機專業(yè)課程建設

基于智能終端應用的計算機專業(yè)是多個相關專業(yè)的融合和提升，主要涉及電子、嵌入式系統(tǒng)、嵌入式開發(fā)、自動化控制、網(wǎng)絡通信、計算機等專業(yè)知識，需要多專業(yè)的匯聚，并取其共性，建立基礎教學體系；各院?？筛鶕?jù)行業(yè)應用背景優(yōu)勢建立具有各自應用方向和特點的課程實訓。

3.1專業(yè)培養(yǎng)目標

基于智能終端應用的計算機專業(yè)主要面向現(xiàn)代信息處理技術，各高等院?？筛鶕?jù)特點和師資隊伍，培養(yǎng)從事移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)領域兩個方向的系統(tǒng)設計、系統(tǒng)分析、科技開發(fā)及研究方面的高等技術人才。

首先，在Android技術方向，以培養(yǎng)移動互聯(lián)網(wǎng)應用型人才為主。從人才需求類型來看，目前對Android人才需求有兩類：一類是偏向硬件驅(qū)動的Android人才需求；一類是偏向軟件應用的Android人才需求。其中后者的需求最大，包括手機游戲、手機終端應用軟件和其他手機應用軟件的開發(fā)。

由于目前Android技術較新，無論是相關書籍、培訓還是大學教育，都處于初級階段，因此，Android人才短期將供不應求。而從長期來看，隨著各種移動應用和手機游戲等內(nèi)容需求的日益增加，也將激勵大中小型手機應用開發(fā)商加大對Android應用的開發(fā)力度，因此，Android人才需求量也非常巨大。

其次，在物聯(lián)網(wǎng)技術方向，應以培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)應用人才為主。目前國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)“井噴”式增長，物聯(lián)網(wǎng)市場如今已從電力、交通、安保等公共服務領域逐步走入民用市場,并已初步形成產(chǎn)業(yè)鏈。此外，各地政府對物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的熱衷態(tài)勢無不透露著未來該產(chǎn)業(yè)的誘人前景。據(jù)權威機構預測，物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)每年會有10萬以上人才缺口，而且未來10年，每年會以20%的缺口遞增。

基于智能終端應用的計算機專業(yè)培養(yǎng)的學生，還應該德智體全面發(fā)展，知識結(jié)構合理，具備扎實的電子技術、現(xiàn)代傳感器和無線網(wǎng)絡技術、嵌入式技術、Android技術、數(shù)據(jù)庫技術、網(wǎng)絡工程技術和相關的理論基礎，具備在智能終端應用領域跟蹤新理論、新知識、新技術的能力以及較強的創(chuàng)新實踐能力。3.2專業(yè)課程體系與結(jié)構

基于智能終端應用的計算機專業(yè)應建立以提升工程素質(zhì)為根本、以培養(yǎng)智能終端應用工程能力為核心、以掌握智能終端應用工程學科知識要求為目標的課程體系，專業(yè)課程體系涉及三大知識領域：通用基礎類知識領域、專業(yè)技術類知識領域和綜合管理類知識領域，各院校應根據(jù)自身情況選擇合適的方向來建立相應的課程體系。其中，通用基礎類知識領域和綜合類知識領域?qū)Ω髟盒Ｏ鄬碚f都具有一定的共性，課程體系結(jié)構比較接近，因此，本文著重討論專業(yè)技術類知識領域的課程體系建設，根據(jù)智能終端應用計算機專業(yè)的兩個主要方向的各自層次結(jié)構來給出相對應的知識領域與課程結(jié)構。

根據(jù)Android技術的四個層次結(jié)構（即圖2所示的Linux內(nèi)核、系統(tǒng)運行庫、應用程序框架、應用程序?qū)樱?，高校課程結(jié)構可由公共基礎課程、學科基礎課程、Android基礎課程、Android專業(yè)課程、Android實踐實訓課程等五個部分組成。其中，公共基礎課程和學科基礎課程可以參照現(xiàn)有的理工科專業(yè)設置,Android基礎課程一般包括JAVA編程、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、ARM嵌入式系統(tǒng)、Linux系統(tǒng)，Android專業(yè)課程一般包括Android應用程序設計、Android硬件抽象層設計和開發(fā)等。

根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)技術的三個層次結(jié)構（即圖3中的感知層、傳輸層、應用層），要按照感知識別、網(wǎng)絡構建、管理服務和創(chuàng)新應用等方面給出相對應的知識領域與知識點。課程結(jié)構可以由公共基礎課程、學科基礎課程、物聯(lián)網(wǎng)基礎課程、物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程、實踐實訓課程等五個部分組成。其中，公共基礎課程和學科基礎課程可以參照現(xiàn)有的理工科專業(yè)設置,物聯(lián)網(wǎng)基礎課程一般包括物聯(lián)網(wǎng)工程導論、物聯(lián)網(wǎng)工程概論以及模擬電子技術、數(shù)字電子技術、電路分析基礎與實驗、信號與系統(tǒng)等其它基礎課程等，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程一般包括物聯(lián)網(wǎng)控制基礎、嵌入式系統(tǒng)、無線傳感器網(wǎng)絡、RFID技術等課程等。

實踐實訓課程的設置可兼顧Android技術和嵌入式物聯(lián)網(wǎng)技術兩個方向，相互聯(lián)系、相互滲透。首先要求學生學習掌握基礎課程與專業(yè)課程所對應的電子電工基礎實驗、計算機軟件編程設計與嵌入式硬件設計應用等一系列實驗課程。在此基礎上，再結(jié)合院校自身的行業(yè)優(yōu)勢，通過建設Android手機物聯(lián)網(wǎng)實驗室、校企合作等方式開展手機游戲、手機應用軟件 ( 如 GPS 定位 )、智能交通、智能電網(wǎng)、智能家居、環(huán)境檢測以及車聯(lián)網(wǎng)、健康物聯(lián)網(wǎng)、石油物聯(lián)網(wǎng)、礦山物聯(lián)網(wǎng)等行業(yè)的相關應用課程設置。

4 結(jié) 語

大力發(fā)展智能終端技術是我國新興戰(zhàn)略型產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的方向之一，將對我國國民經(jīng)濟的增長發(fā)揮巨大的推動和輻射作用。隨之誕生的基于智能終端應用的計算機專業(yè)這一新興的專業(yè)學科，其專業(yè)的課程建設必須適應社會對智能終端行業(yè)應用的需求，并且還應具有發(fā)展變化的動態(tài)性。本文根據(jù)基于智能終端應用的計算機專業(yè)的課程信息體系與結(jié)構，并針對不同技術方向(重點是兩個方向：Android技術方向和物聯(lián)網(wǎng)技術方向)，給出了相關課程設置的建議，以期對智能終端技術的發(fā)展和課程體系的建設起到一定的促進作用。

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