規(guī)范建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教材

文/謝琛 楊家海

2010年初，教育部辦公廳發(fā)布“關(guān)于戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)相關(guān)專業(yè)申報(bào)和審批工作的通知”(教高廳函[2010]13號(hào))，在2010年4月底前完成一次戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)相關(guān)專業(yè)的申報(bào)和審批工作，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)專業(yè)作為信息網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)方向重點(diǎn)支持的開辦專業(yè)之一，也在此次申報(bào)之列。通知公布后，眾多高校爭(zhēng)相申報(bào)，截至2010年3月，全國(guó)已有近700所高等院校向教育部提交了增設(shè)物聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)專業(yè)的申請(qǐng)，其中37所院校獲準(zhǔn)開設(shè)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)專業(yè)，并從2011年起開始招生。

涉及廣泛的技術(shù)領(lǐng)域

物聯(lián)網(wǎng)被稱為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后，世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮。業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，物聯(lián)網(wǎng)一方面可以提高經(jīng)濟(jì)效益，大大節(jié)約成本；另一方面可以為全球經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇提供技術(shù)動(dòng)力。

物聯(lián)網(wǎng)的概念于1999年由美國(guó)麻省理工學(xué)院提出。早期的物聯(lián)網(wǎng)是指依托射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)的物流網(wǎng)絡(luò)，隨著技術(shù)和應(yīng)用的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵已經(jīng)發(fā)生變化。

中國(guó)式物聯(lián)網(wǎng)定義是：將無(wú)處不在的末端設(shè)備和設(shè)施，包括具備“內(nèi)在智能”的傳感器、移動(dòng)終端、工業(yè)系統(tǒng)、樓控系統(tǒng)、家庭智能設(shè)施、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等，和“外在使能”，如貼上RFID標(biāo)簽的各種資產(chǎn)、攜帶無(wú)線終端的個(gè)人或車輛等“智能化物件或動(dòng)物”或“智能塵埃”，通過(guò)各種無(wú)線和/或有線的長(zhǎng)距離和/或短距離通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通、應(yīng)用大集成，以及基于云計(jì)算的SaaS營(yíng)運(yùn)等模式，在內(nèi)網(wǎng)、專網(wǎng)和/或互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，采用適當(dāng)?shù)男畔踩Ｕ蠙C(jī)制，提供安全可控乃至個(gè)性化的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)、定位追溯、報(bào)警聯(lián)動(dòng)、調(diào)度指揮、預(yù)案管理、進(jìn)程控制、安全防范、進(jìn)程維保、在線升級(jí)、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、決策支持、領(lǐng)導(dǎo)桌面（集中展示的Cockpit Dashboard）等管理和服務(wù)功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)“萬(wàn)物”的“高效、節(jié)能、安全、環(huán)保”的“管、控、營(yíng)”一體化TaaS（everyThing as a Service）服務(wù)。

物聯(lián)網(wǎng)具備以下特征：

1．全面感知，即利用傳感器、RFID等隨時(shí)隨地獲取物體的信息；

2．可靠傳遞，通過(guò)承載網(wǎng)，將物體的信息實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地傳遞出去；

3．智能處理，利用云計(jì)算、模糊識(shí)別等智能計(jì)算技術(shù)，對(duì)海量數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行分析和處理，對(duì)物體實(shí)施智能化的管理。

物聯(lián)網(wǎng)涉及的技術(shù)領(lǐng)域非常廣泛，歐盟于2009年9月發(fā)布了《歐盟物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略研究路線圖》白皮書。這份白皮書列出13類關(guān)鍵技術(shù)，包括：標(biāo)識(shí)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)技術(shù)、通信技

術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)、軟件和算法、硬件、數(shù)據(jù)和信號(hào)處理技術(shù)、發(fā)現(xiàn)與搜索引擎技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)管理相關(guān)技術(shù)、電源和能量?jī)?chǔ)存技術(shù)、安全與隱私技術(shù)以及標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)等。

設(shè)置人才培養(yǎng)要求與主干學(xué)科

物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)作為一個(gè)全新的學(xué)科，其理論體系尚未健全，各高校物聯(lián)網(wǎng)學(xué)科建設(shè)和課程還未成體系，實(shí)驗(yàn)室建設(shè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有待探討和規(guī)范。有鑒于此，除了已經(jīng)獲準(zhǔn)設(shè)立物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的有關(guān)高校在準(zhǔn)備專業(yè)課程設(shè)置相關(guān)的工作外，有關(guān)部門和單位也先后組織了多場(chǎng)研討會(huì)。2010年8月29日，在教育部高等學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)和教育部高等學(xué)校電子信息與電氣學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)的共同指導(dǎo)和支持下，由全國(guó)首批批準(zhǔn)設(shè)立物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)專業(yè)的高校共同發(fā)起的“全國(guó)高校物聯(lián)網(wǎng)及相關(guān)專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)小組”正式成立，以推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)及相關(guān)專業(yè)的建設(shè)與發(fā)展。

物聯(lián)網(wǎng)是典型的交叉學(xué)科，它所涉及的核心技術(shù)包括IPv6技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、傳感技術(shù)、RFID智能識(shí)別技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)等。因此，從技術(shù)角度講，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)主要涉及的現(xiàn)有高校院系與專業(yè)有：計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程、電子與電氣工程、電子信息與通訊、自動(dòng)控制、遙感與遙測(cè)、精密儀器、電子商務(wù)等等。在已經(jīng)獲準(zhǔn)設(shè)立物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的37所高校中，很多高校都是在上述院系（專業(yè)）的基礎(chǔ)上，擴(kuò)充形成新的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)或者物聯(lián)網(wǎng)學(xué)院。但不管物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的“實(shí)體”如何形成，有關(guān)專家在物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)、基本要求和主干學(xué)科及主要課程設(shè)置等方面已經(jīng)達(dá)成共識(shí)。培養(yǎng)目標(biāo)

物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)是要培養(yǎng)適應(yīng)國(guó)家現(xiàn)代化建設(shè)需要的，具有基礎(chǔ)厚、口徑寬、能力強(qiáng)、綜合型、素質(zhì)高等特點(diǎn)的，面向現(xiàn)代信息處理技術(shù)，能從事物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)分析與科技開發(fā)及研究方面的高層次人才。這種人才必須具備扎實(shí)的電子技術(shù)、現(xiàn)代傳感器和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)高頻和微波技術(shù)，有線和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信理論、信息處理、計(jì)算機(jī)技術(shù)、系統(tǒng)工程等基礎(chǔ)理論，掌握物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，及傳感層、傳輸層與應(yīng)用層關(guān)鍵設(shè)計(jì)等專門知識(shí)和技能，并且具備在本專業(yè)領(lǐng)域跟蹤新理論、新知識(shí)、新技術(shù)的能力以及較強(qiáng)的創(chuàng)新實(shí)踐能力和從事科學(xué)研究的能力。基本要求

物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的基本要求包括3個(gè)方面，即知識(shí)要求、能力要求和素質(zhì)要求。具體內(nèi)容包括：

1．知識(shí)要求：包括共性的要求和專業(yè)知識(shí)的要求。在共性要求方面，應(yīng)具有寬廣的專業(yè)知識(shí)面、較強(qiáng)的工作適應(yīng)能力；具有扎實(shí)的自然科學(xué)基礎(chǔ)、較好的人文社會(huì)科學(xué)基礎(chǔ)和外語(yǔ)綜合能力。在專業(yè)知識(shí)要求方面，應(yīng)系統(tǒng)地掌握物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域的基本理論、基本知識(shí)，掌握本專業(yè)所需的電工、電子、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化和通信等相關(guān)學(xué)科的基本理論和基本知識(shí)；掌握物聯(lián)網(wǎng)感知與標(biāo)識(shí)的基本理論與技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)信息處理技術(shù)；掌握物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)傳輸與安全技術(shù)；掌握物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的硬件、軟件設(shè)計(jì)和開發(fā)能力，具備在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)及其應(yīng)用方面進(jìn)行綜合研究、開發(fā)和集成的能力。

2．能力要求：獲取最新科學(xué)技術(shù)知識(shí)和信息的能力；熟練閱讀英文專業(yè)科技文獻(xiàn)、并具有運(yùn)用英語(yǔ)進(jìn)行溝通和交流的能力；運(yùn)用計(jì)算機(jī)及信息網(wǎng)絡(luò)輔助物聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、計(jì)算、控制的能力；了解相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，具備進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)及裝置研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行與管理的能力；具備較強(qiáng)的創(chuàng)新意識(shí)和從事物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域科學(xué)研究的基本能力；具有國(guó)際視野和跨文化的交流、競(jìng)爭(zhēng)與合作能力。

3．素質(zhì)要求：具有高度的社會(huì)責(zé)任感；具有良好的職業(yè)道德和學(xué)術(shù)道德；具有全球視野及可持續(xù)發(fā)展理念；具有博愛(ài)和寬容的道德情操；具有鍥而不舍、追求真理的精神。主干學(xué)科與課程

物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)涉及的主干學(xué)科包括信息與通信工程、電子科學(xué)技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、控制科學(xué)與工程等。主要的專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課包括：物聯(lián)網(wǎng)概論、信號(hào)與系統(tǒng)、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)代通信網(wǎng)、傳感器原理、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)、無(wú)線通信原理、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)、近距無(wú)線傳輸技術(shù)、二維條碼技術(shù)、數(shù)據(jù)采集與處理、物聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)等。

啟動(dòng)教材建設(shè)

當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教育面臨的最大的問(wèn)題就是缺乏規(guī)范的教材。各個(gè)學(xué)校各自為政，缺乏有效的學(xué)術(shù)合作與協(xié)作。各個(gè)學(xué)校選用不同的教材或者傳授自編的內(nèi)容，不同學(xué)校的學(xué)生所學(xué)到的有關(guān)物聯(lián)網(wǎng)的概念、見(jiàn)解都不統(tǒng)一。

因此，針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的教材規(guī)劃和建設(shè)工作應(yīng)該盡快啟動(dòng)。制定參考性教材大綱

由于高校設(shè)置物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)在某種程度上具有一定的超前性，許多準(zhǔn)備工作都未及時(shí)跟上，其中之一就是缺少規(guī)范統(tǒng)一的教學(xué)大綱。四年制的本科培養(yǎng)時(shí)間緊湊：在大學(xué)的一、二年級(jí)，除了公共基礎(chǔ)課以外，一般是計(jì)算機(jī)、軟件或通信專業(yè)的基礎(chǔ)課程，這些基礎(chǔ)課程大同小異；在大學(xué)三年級(jí)，學(xué)生開始學(xué)習(xí)專業(yè)課程（含課程實(shí)踐）；在大學(xué)四年級(jí)，學(xué)生忙于制作畢業(yè)設(shè)計(jì)和尋找工作。為了最大限度地體現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的特色，并使該專業(yè)的畢業(yè)生在將來(lái)的就業(yè)選擇中具備足夠的競(jìng)爭(zhēng)力，高校應(yīng)該及早規(guī)劃本專業(yè)的教學(xué)大綱和專業(yè)主干課，特別是對(duì)大學(xué)三、四年級(jí)的教學(xué)內(nèi)容安排。成立叢書編寫委員會(huì)

和教學(xué)大綱同等重要的是教材的出版工作。實(shí)際上，早在此次物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)申報(bào)工作之前，全國(guó)就已經(jīng)有部分高校的部分院系開展了一些和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相關(guān)的教學(xué)工作，但缺乏統(tǒng)一的組織和管理工作，缺乏系統(tǒng)的教材，導(dǎo)致各個(gè)學(xué)校各自為政，所選參考教材內(nèi)容不系統(tǒng)、針對(duì)性不強(qiáng)，授課內(nèi)容差別很大，甚至出現(xiàn)了基本概念不統(tǒng)一的現(xiàn)象。

此次37所高校正式設(shè)立物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)后，這種狀況將有所改變。在教育部相關(guān)職能部門和新成立的“全國(guó)高校物聯(lián)網(wǎng)及相關(guān)專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)小組”的指導(dǎo)下，37所高?？梢砸劳胁糠钟袑?shí)力的出版社，共同成立“全國(guó)高校物聯(lián)網(wǎng)及相關(guān)專業(yè)教材編寫委員會(huì)”，邀請(qǐng)部分已經(jīng)獲準(zhǔn)設(shè)立物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的高校相關(guān)院系的授課老師、相關(guān)專業(yè)的專家學(xué)者，有針對(duì)性地編寫和出版一套和教學(xué)大綱配套的教材。

優(yōu)先編寫專業(yè)基礎(chǔ)課程的教材

物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)是一門寬口徑的學(xué)科，在應(yīng)用層面可以衍生出許許多多的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，比如教育領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用（智能教室）；農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用（蔬菜大棚的智能監(jiān)控），地下礦井的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用（礦井無(wú)人警報(bào)系統(tǒng)）等等。各種各樣的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用都有共性的技術(shù)基礎(chǔ)，這應(yīng)該成為物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)基礎(chǔ)課程涵蓋的內(nèi)容，這些內(nèi)容相對(duì)成熟，在教材的使用上也更急迫，因此在教材的組織上應(yīng)該優(yōu)先組織人力編寫專業(yè)基礎(chǔ)課程的教材。

實(shí)驗(yàn)輔助教材和實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)這種應(yīng)用性強(qiáng)的學(xué)科，僅僅傳授基本概念和基礎(chǔ)知識(shí)是不夠的，要從實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用入手，培養(yǎng)學(xué)生從事實(shí)際產(chǎn)品研發(fā)的能力，這樣培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生才會(huì)受到社會(huì)和企業(yè)的歡迎，才能更好更快地促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展。因此在規(guī)劃教學(xué)大綱和課程教材的同時(shí)，應(yīng)該同步考慮實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的輔助教材，并出版相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)指南。同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)既涉及單元技術(shù)的研發(fā)，也涉及系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，因此，除了實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)之外，學(xué)生進(jìn)行實(shí)際產(chǎn)品的研發(fā)，甚至動(dòng)手搭建實(shí)際的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，也是必要的環(huán)節(jié)?？傊?，有關(guān)高校應(yīng)該聯(lián)合相關(guān)的企業(yè)，共同建立學(xué)生實(shí)訓(xùn)基地。