物聯(lián)網工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式探析*

范 平

(湖北科技學院 計算機科學與技術學院，湖北 咸寧 437100)

作為新興的信息技術領域，專業(yè)人才的匱乏將是制約物聯(lián)網發(fā)展的關鍵因素之一。國家要發(fā)展物聯(lián)網戰(zhàn)略需要大量的專門技術人才。物聯(lián)網具備三個主要技術特征:一是全面感知，即利用RFID、傳感器、EPC 編碼等隨時隨地獲取物體的信息;二是可靠傳遞，通過傳感網與互聯(lián)網的融合，將物體的信息實時準確地傳遞出去;三是智能處理，利用云計算等各種先進計算技術，對海量的數據和信息進行分析和處理，對物體實施智能化的控制。

基于物聯(lián)網的上述技術特點，該領域的發(fā)展(無論學術研究還是相關產業(yè)發(fā)展)非常需要跨計算機、網絡工程、控制、電子等多個技術領域的復合型專業(yè)人才。而目前開設了物聯(lián)網本科專業(yè)的國內高校非常少，物聯(lián)網相關產業(yè)很難找到同時具有上述學科領域背景和相關知識的專業(yè)技術人才，這給物聯(lián)網產業(yè)發(fā)展和科技創(chuàng)新帶來了很多困難。尤其是我國國家戰(zhàn)略將物聯(lián)網作為信息產業(yè)自主創(chuàng)新的重要機遇，而高水平專業(yè)人才是實現(xiàn)自主創(chuàng)新、掌握核心技術的關鍵所在。在這種背景下，通過設立物聯(lián)網工程本科專業(yè)培養(yǎng)大批專業(yè)技術人才是具有非常重要的意義。

為適應國家和地方加快發(fā)展戰(zhàn)略性新興產業(yè)的形勢，為立足地方，服務基層，促進咸寧市經濟發(fā)展，提高我校理工類專業(yè)辦學實力。計算機科學與技術學院抓住機遇，于2011 年初，積極組織申報物聯(lián)網工程專業(yè)，并獲得成功。

我院啟動物聯(lián)網工程專業(yè)的申報工作后，在編寫申報材料的同時，也開始了物聯(lián)網工程專業(yè)的人才培養(yǎng)方案的制定工作，從人才培養(yǎng)目標和課程設置著手，通過大量的調查、研究，制定出我院的人才培養(yǎng)方案，人才培養(yǎng)方案的關鍵是人才培養(yǎng)目標和課程設置。

一、物聯(lián)網技術體系架構

物聯(lián)網是通過射頻識別、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)網連接起來，進行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網絡［1］。物聯(lián)網框架大致被公認分為三個層次:最底層是用來感知數據的感知層，中間層是數據傳輸的網絡層，最上層則是應用層［2］。如圖1 所示其技術體系架構。

感知層的功能是通過RFID 感應、多媒體信息采集、傳感器、條碼、智能終端等方式采集與感知現(xiàn)實世界中存在的客觀事物和相關數據，這些數據包含各類標識、物理量、視頻、音頻數據等。要實現(xiàn)RFID、傳感器等數據采集，獲得數據的短距離傳輸，就需要多個傳感器對數據的協(xié)同信息處理技術和傳感器網絡自組網技術［3］。

網絡層由互聯(lián)網、各種信息網與網管、移動通訊網絡和云計算平臺等組成，從感知層獲得的數據信息通過這些網絡相互融合，順利、安全可靠地傳送給應用層，實現(xiàn)數據無障礙的傳輸功能。

圖1 物聯(lián)網的體系架構

應用層通過獲得網絡層傳輸來的數據信息，實現(xiàn)跨系統(tǒng)、跨行業(yè)、跨應用的信息共享和信息協(xié)同的功能，從而支持物聯(lián)網技術在如:物流監(jiān)控、污染監(jiān)控、智能檢索、遠程醫(yī)療、智能交通、智能家居等行業(yè)的應用，最終得以完成物聯(lián)網技術的真實應用體現(xiàn)［4－5］。

二、我校物聯(lián)網工程專業(yè)的人才培養(yǎng)模式

1.專業(yè)培養(yǎng)目標

培養(yǎng)德智體美全面發(fā)展，具備扎實的通信技術、網絡技術、傳感技術等信息領域專業(yè)基礎，具有應用無線傳感網絡和嵌入式系統(tǒng)相關知識綜合解決實際問題的能力，能夠從事生態(tài)旅游、環(huán)境監(jiān)控、智能家居、智能醫(yī)療、智能物流、智能交通、智能電力等行業(yè)中物聯(lián)網的系統(tǒng)集成、管理維護及相關應用系統(tǒng)開發(fā)等工作，成為服務于地方經濟和社會發(fā)展需要的物聯(lián)網相關領域的復合型高級應用人才。

2.基本要求

本專業(yè)學生應學習計算機、電子和通信的基本理論和技術，掌握物聯(lián)網工程專業(yè)的基本知識、基本理論、基本技能，受到科學思維的系統(tǒng)訓練，具有跨學科的實踐應用與技術開發(fā)的基本能力。基本要求如下:

(1)良好的政治思想素質、道德品質、法制意識、誠信意識和團隊意識;

(2)具有較好的人文社科知識和人文素質，以及較強的協(xié)調、組織能力;

(3)具備較扎實的數理基礎、掌握計算機、自控、通信、電子的基本理論和方法;

(4)掌握物聯(lián)網技術相關領域的基本知識、基本理論、標準和法規(guī);

(5)具有研究物聯(lián)網領域理論問題和解決實際問題的能力，了解學科的發(fā)展動態(tài);

(6)具有較強的綜合應用無線傳感網絡和嵌入式系統(tǒng)的相關知識解決實際問題的能力、綜合試驗能力與工程實踐能力;

(7)具有較強的自學能力、表達能力和社交能力;

(8)具有英語綜合應用能力和專業(yè)外文文獻閱讀能力;

(9)具有較強的創(chuàng)新精神。

3.畢業(yè)生應具備的素質、知識、能力

本專業(yè)畢業(yè)生應具有以下素質:

思想道德素質(政治素質、思想素質、道德素質、法制素質、誠信意識和團隊意識等);文化素質(文化素養(yǎng)、文學藝術修養(yǎng)、現(xiàn)代意識和人際交往意識等);專業(yè)素質(科學思維方法、科學研究方法、求實創(chuàng)新意識以及工程意識、綜合分析素養(yǎng)、價值效益意識等);身心素質(身體素質和心理素質等);

本專業(yè)畢業(yè)生應具有以下知識:

工具性知識(外語、計算機、文獻檢索、科技方法和科技寫作等);人文社科知識(文學、歷史、哲學、思想品德、政治、藝術和社會學等);自然科學知識(大學數學和大學物理等);專業(yè)知識(傳感器原理、FRID 原理與應用、無線傳感網等);

本專業(yè)畢業(yè)生應具有以下能力:

獲取知識的能力(自學能力、表達能力、社交能力、計算機及信息技術應用能力等);應用知識的能力(綜合應用知識解決問題的能力、綜合實驗能力、實踐能力等);科技創(chuàng)新能力(創(chuàng)新性思維能力、初步科研能力等)。

三、物聯(lián)網工程專業(yè)的課程設置

1.主要專業(yè)課程

通過物聯(lián)網工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標中的基本要求和畢業(yè)生應具備的知識，我校為該專業(yè)設置了專業(yè)課程的開設情況，其具體專業(yè)課程為C 語言程序設計、電路分析、數字電路與邏輯設計、數據結構、操作系統(tǒng)原理、計算機組成原理、嵌入式原理與開發(fā)、單片機原理及應用、RFID 原理及應用、傳感器原理、計算機網絡、無線傳感網原理及應用、Zig-Bee 協(xié)議原理、無線自組織網絡設計及開發(fā)、無線通信技術原理、計算機軟件開發(fā)。

2.主要實踐教學環(huán)節(jié)

為了加強物聯(lián)網工程專業(yè)人才的實踐能力，在實踐教學中也要開設具體的實踐課程設計，為學生的設計能力打好基礎。根據專業(yè)課程的設置情況，我們需要對以下課程進行實踐教學，具體為C 語言程序設計課程設計、數字電路與邏輯設計課程設計、計算機組成原理課程設計、操作系統(tǒng)原理課程設計、單片機原理與應用課程設計、數據結構課程見習、嵌入式原理與開發(fā)課程實踐、無線傳感網原理及應用課程實踐、計算機軟件開發(fā)課程實踐。

3.主要專業(yè)實驗

為了讓學生理解和掌握物聯(lián)網工程專業(yè)的核心專業(yè)技術，針對專業(yè)難點和重點內容，通過專業(yè)實驗方式組織教學，讓學生從實驗中學習物聯(lián)網技術，具體的專業(yè)實驗為高級傳感節(jié)點應用實驗、嵌入式開發(fā)實驗、無線通信綜合實驗、網絡數據傳輸實驗、物聯(lián)網管理系統(tǒng)實訓、項目開發(fā)及企業(yè)工作實踐。

4.學時與學分的構成

為了更好對物聯(lián)網工程專業(yè)學生的培養(yǎng)，專業(yè)學生不僅僅要掌握專業(yè)技術課程外，還要加強學科基礎課程和通識教育課程的學習，同時為了學生能系統(tǒng)化學習物聯(lián)網工程專業(yè)，設置這些課程的比例情況也是至關重要的，如表1 所示為物聯(lián)網工程專業(yè)各課程模塊的學分與學時構成情況。

表1 學時學分構成表

四、結論

物聯(lián)網專業(yè)是一門學科交叉性專業(yè)，涉及的知識面十分寬泛，應用領域也是各行各業(yè)，具有形散神不散的特點?；诖?，結合我校辦學資源優(yōu)勢，以寬基礎，精方向為指導思想，將該專業(yè)的人才培養(yǎng)方案確定為:了解感知層，精通傳輸層，掌握應用層平臺軟件開發(fā)。同時物聯(lián)網工程專業(yè)能結合其他專業(yè)展開交叉學科合作，根據不同專業(yè)的特點，使物聯(lián)網應用到各個專業(yè)應用中，解決他們相關的問題，這樣也發(fā)展了相關專業(yè)，也為實現(xiàn)我校專業(yè)建設中長期發(fā)展規(guī)劃起到推動作用。

［1］物聯(lián)網白皮書(2011)［R］.北京:工業(yè)和信息化部電信研究院，2011.

［2］桂小林.物聯(lián)網技術專業(yè)課程體系探索［J］.計算機教育，2010，(16).

［3］胡忠望.“物聯(lián)網工程”新專業(yè)課程體系的設計［J］.中國電力教育，2010，(22):109～110.

［4］寧煥生，張瑜，劉芳麗，等.中國物聯(lián)網信息服務系統(tǒng)研究［J］.電子學報，2006，34(12A):2 514～2 517.

［5］屈偉平.物聯(lián)網掀起新的信息技術革命浪潮［J］.物流技術與應用，2009，(11):42～45.