從物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成看物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的知識體系

程菊明

摘 要：結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)本身的體系框架，探討了物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)所必備的知識體系，并結(jié)合二本院校的特點(diǎn)，為這類院校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)培養(yǎng)方案的制定提供建議。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)；知識體系；培養(yǎng)方案；高校教育

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-1302（2014）10-00-03

0 引 言

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)目前成為全球各行業(yè)各領(lǐng)域研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)，它能給我們的經(jīng)濟(jì)、生活帶來巨大的變革。隨著物聯(lián)網(wǎng)的興起，對人才的需求必然會(huì)有一個(gè)飛躍性的增長。專家預(yù)測10年內(nèi)就可能會(huì)大規(guī)模普及，產(chǎn)生一個(gè)上萬億元規(guī)模的高科技市場，因此社會(huì)對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)方面的人才需求巨大[1]。國家教育部從2010年3月，發(fā)布了《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》，隨后我國有數(shù)百所大學(xué)申報(bào)和準(zhǔn)備申報(bào)物聯(lián)網(wǎng)或傳感網(wǎng)專業(yè)。

信息獲取、信息傳輸和信息處理，這三個(gè)部分構(gòu)成了信息產(chǎn)業(yè)的三大支柱，他們也是物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的三個(gè)組成部分。電子、通信、計(jì)算機(jī)是物聯(lián)網(wǎng)三大支柱中的必備學(xué)科。其中每一個(gè)學(xué)科都有一套人才培養(yǎng)的知識體系，而每一個(gè)學(xué)科又有多個(gè)方向。而物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)需要這三個(gè)學(xué)科知識的支撐，所以物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)可選擇的基礎(chǔ)、專業(yè)課程眾多，所涉及的應(yīng)用更是無處不在，在教學(xué)上往往會(huì)希望面面俱到但是又無所適從[2]。如何根據(jù)具體情況做出取舍是一個(gè)值得探討的課題。

各院校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的課程體系設(shè)計(jì)不盡相同，有的甚至差異很大[3-6]。絕大部分院校的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課課程體系只是對物聯(lián)網(wǎng)工程涉及的多學(xué)科領(lǐng)域現(xiàn)有課程進(jìn)修簡單的裁剪和疊加，再增加物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論等專業(yè)核心課程，這類課程體系沒有體現(xiàn)出物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的特色。因此有必要從物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)自身發(fā)展、物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)企業(yè)人才需求和學(xué)生自身素質(zhì)全面發(fā)展三個(gè)角度，對物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案進(jìn)行分析探討[7]。

許昌學(xué)院2013年通過國家教育部審批通過，開始招收物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的學(xué)生，在探索物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)培養(yǎng)方案的過程中，我們也借鑒了許多高校的經(jīng)驗(yàn)和做法，也尋求了多家企業(yè)的合作，目前對該專業(yè)的課程設(shè)置也有了自己的看法和思考。我們可以從物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系架構(gòu)和人才就業(yè)方向入手，探究不同人才培養(yǎng)就業(yè)方向在體系架構(gòu)中所需要的核心技術(shù)和課程，從而理清思路，為物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)培養(yǎng)方案和課程體系的設(shè)置提供參考。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系框架

圖1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系框圖

物聯(lián)網(wǎng)的整體架構(gòu)如圖1所示，從圖中可以看出，物聯(lián)網(wǎng)按照網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)可以分為應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層和感知層。圍繞著這三層，可以探討其中所需要的核心知識，從而得出物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)學(xué)生所需的知識體系。

2.1 感知層

感知層的主要作用是信息的感知和采集，主要由感知器件來實(shí)現(xiàn)各類信息的采集，如各種傳感器、RFID、各種二維碼、紅外和智能裝置等。

在這一層中，需要具備的知識主要包括：

各種傳感器的功能、性能、結(jié)構(gòu)、特性和工作原理等內(nèi)容；

RFID、條形碼等的相關(guān)知識；

各種智能終端的特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)、工作原理等。

根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的特點(diǎn)，不需要對傳感器的具體細(xì)節(jié)做過多的認(rèn)識和學(xué)習(xí)，只需要簡單了解和使用即可，所以不需要開始相關(guān)的傳感器原理等課程。但是傳感器所采集到的信息需要有相應(yīng)的硬件進(jìn)行收集處理并上傳至網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行發(fā)送，可以說嵌入式是整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)部分，所以有必要開設(shè)嵌入式相關(guān)的課程。

與嵌入式相關(guān)的硬件主要包括：單片機(jī)、ARM和FPGA三種。

2.1.1 單片機(jī)

單片機(jī)的使用非常廣泛，而且在后續(xù)網(wǎng)絡(luò)層中所使用的CC2530 ZigBee模塊中也包括單片機(jī)模塊，因此，單片機(jī)課程應(yīng)成為物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)所必開的課程。與之相配套的課程包括：C語言程序設(shè)計(jì)、電路和電子學(xué)和數(shù)字電路。有些學(xué)校還開設(shè)有計(jì)算機(jī)組成原理和微機(jī)原理與接口技術(shù)，筆者認(rèn)為，這兩門課程可以選擇一門進(jìn)行開設(shè)。

計(jì)算機(jī)組成原理主要面向計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生進(jìn)行考取研究生需要，并且它可以讓學(xué)生從計(jì)算機(jī)整體的結(jié)構(gòu)、功能和組成角度認(rèn)識和理解整個(gè)處理器、存儲(chǔ)器和輸入輸出系統(tǒng)之間是如何協(xié)同工作的。微機(jī)原理與接口技術(shù)主要面向接口，但是其中接口的內(nèi)容可以放到單片機(jī)課程中進(jìn)行講解和實(shí)踐，而匯編語言的相關(guān)內(nèi)容在計(jì)算機(jī)組成原理課程中也可以進(jìn)行補(bǔ)充和加強(qiáng)，所以筆者建議只需選用計(jì)算機(jī)組成原理課程進(jìn)行開設(shè)即可。

2.1.2 ARM

ARM是一個(gè)總稱，其中也包含系列產(chǎn)品，對于物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的學(xué)生來說，ARM也是其知識體系中必備的一項(xiàng)內(nèi)容。單片機(jī)無法運(yùn)行操作系統(tǒng)，因此在有些情況下需要用到更高級的處理器。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)和許多高級的電子產(chǎn)品都需要用到它。開設(shè)與嵌入式相關(guān)的課程還需要開設(shè)Linux操作系統(tǒng)，有必要對Linux的使用和主要組成有一個(gè)清晰的認(rèn)識和掌握。另外還有嵌入式應(yīng)用層開發(fā)的高級語言，如C++等。

2.1.3 FPGA

FPGA是一個(gè)提高性的內(nèi)容，如果偏電子設(shè)計(jì)與開發(fā)的學(xué)校可以考慮開設(shè)，或者可以為學(xué)生開設(shè)相關(guān)的選修課程，增加學(xué)生的知識面和視野。但是由于這門課程的難度要高于前兩部分，所以筆者認(rèn)為可以根據(jù)學(xué)校的特點(diǎn)和學(xué)生接受能力進(jìn)行取舍，它可以不算作物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)學(xué)生所必備的知識體系成員。

2.1.4 RFID技術(shù)和條形碼技術(shù)

對于RFID而言，是目前應(yīng)用最為普遍的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)，所以它理所當(dāng)然成為物聯(lián)網(wǎng)學(xué)生知識體系中不可或缺的部分，因此建議開設(shè)RFID技術(shù)與應(yīng)用課程，除了講解RFID原理之外，還要針對RFID的應(yīng)用進(jìn)行相應(yīng)的開發(fā)和實(shí)踐。

2.2 網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層主要負(fù)責(zé)將感知層采集到的信息進(jìn)行傳輸。目前常用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議包括：ZigBee、藍(lán)牙、Wi-Fi和433等，所使用的通信網(wǎng)絡(luò)主要有2G/3G/4G電信網(wǎng)和傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)。所以在這一層次上，需要學(xué)習(xí)的內(nèi)容主要包括ZigBee技術(shù)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信原理、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等內(nèi)容。

針對無線網(wǎng)絡(luò)，除了ZigBee之外，還有Wi-Fi、藍(lán)牙和其他無線傳輸技術(shù)，如300 MHz、433 MHz、915 MHz無線通信技術(shù)，對它們的特點(diǎn)和應(yīng)用也應(yīng)當(dāng)給予適當(dāng)?shù)闹v解。尤其目前藍(lán)牙4.0技術(shù)已經(jīng)得到了比較大的改進(jìn)，蘋果新推廣的ibeacon技術(shù)有可能會(huì)對藍(lán)牙技術(shù)起到大力推廣的作用，所以對這幾種技術(shù)應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生都有所接觸和認(rèn)識。在課程中可以體現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行講解。另外在課程設(shè)計(jì)和實(shí)踐活動(dòng)中，可以對這些技術(shù)予以應(yīng)用加深學(xué)生的理解和掌握。

2.3 應(yīng)用層

物聯(lián)網(wǎng)目前的應(yīng)用非常廣泛，但是就應(yīng)用層技術(shù)而言主要是應(yīng)用層軟件的開發(fā)，所以物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)生應(yīng)該掌握的主要技術(shù)應(yīng)該包括Java技術(shù)和移動(dòng)平臺應(yīng)用程序開發(fā)技術(shù)，但是偏硬件和體系構(gòu)成的學(xué)生可以淡化這兩個(gè)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，偏軟件的學(xué)生應(yīng)該加強(qiáng)這兩項(xiàng)技術(shù)的訓(xùn)練。

另外，目前提得比較多的云計(jì)算和大數(shù)據(jù)的內(nèi)容，也應(yīng)體現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)學(xué)生的知識體系之中。云計(jì)算其實(shí)應(yīng)該是云服務(wù)，它主要包括三個(gè)方面的內(nèi)容，即IaaS、PaaS和SaaS。在這三個(gè)內(nèi)容中，PaaS是目前云服務(wù)所用到最多的技術(shù)，所以要讓物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的學(xué)生對這項(xiàng)技術(shù)有所了解，從而為后續(xù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)開發(fā)開拓更寬廣的思路。

就目前物聯(lián)網(wǎng)的主要應(yīng)用案例來看，每個(gè)案例往往是這三層的綜合，所以物聯(lián)網(wǎng)工程的學(xué)生的知識體系在這三層中離開了哪一層都不完整。我們從這三層出發(fā)，梳理出了大致的脈絡(luò)，有了比較清晰的思路，再根據(jù)所定位的學(xué)生的就業(yè)方向予以加入相關(guān)的專業(yè)知識或者根據(jù)學(xué)生的培養(yǎng)定位增刪一些相關(guān)的內(nèi)容，即可確定相應(yīng)的培養(yǎng)方案。

3 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才就業(yè)方向分析

在人才需求方面，各地政府紛紛上馬物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目，急需大量的物聯(lián)網(wǎng)人才。由于物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的一些課程涵蓋了電子、通信和計(jì)算機(jī)三個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，所以學(xué)生的就業(yè)范圍比較廣泛，但是也有有人提出質(zhì)疑，認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)三個(gè)學(xué)科都有所涉及但是哪一個(gè)學(xué)科都沒有學(xué)精，所以就給物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)學(xué)生的就業(yè)規(guī)劃提出了問題。

目前許多高校往往會(huì)結(jié)合自身的原有學(xué)科特點(diǎn)，對某一方面有所側(cè)重，關(guān)鍵是看學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)，并且要和當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)特點(diǎn)相結(jié)合，有所側(cè)重，也就是要瞄準(zhǔn)行業(yè)應(yīng)用而開展，這樣才能做到有的放矢。

也有專家提出來了相應(yīng)的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)學(xué)生就業(yè)可從事的行業(yè)主要有[8]：

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)架構(gòu)師、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)管理員、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)管理員等核心職業(yè)崗位以及物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備技術(shù)支持與營銷等相關(guān)職業(yè)崗位；

物聯(lián)網(wǎng)終端系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)；

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)工程師，進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)；

無線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和管理；

物聯(lián)網(wǎng)在智能系統(tǒng)、普適計(jì)算、工業(yè)控制、信息處理、通訊和管理等領(lǐng)域的應(yīng)用開發(fā)和工程實(shí)現(xiàn)；

高等院校和科研院所與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的教學(xué)科研工作。

從以上專家所列出的就業(yè)方向來看，可以將就業(yè)方向也歸納為硬件、網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用三個(gè)大類，這和以上根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)基本架構(gòu)所描述的知識體系基本吻合。

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的人才有自身特有的素質(zhì)構(gòu)成，與計(jì)算機(jī)、通信和自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生比較起來，主要有以下特點(diǎn)[9]：

計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生要么側(cè)重于計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的研究與應(yīng)用，要么側(cè)重于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組網(wǎng)、管理或者開發(fā)，但缺少物聯(lián)網(wǎng)工程應(yīng)用中所必須的傳感、控制、通信等領(lǐng)域的知識。

通信專業(yè)側(cè)重于使學(xué)生掌握基本的通信原理，但對物聯(lián)網(wǎng)中所涉及的傳感、嵌入式和應(yīng)用開發(fā)涉及較少。

自動(dòng)化專業(yè)雖然對物聯(lián)網(wǎng)中必須的傳感和控制技術(shù)等有所側(cè)重，但是對于計(jì)算機(jī)應(yīng)用開發(fā)領(lǐng)域涉及較少。

由此可見，對物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的人才而言，是適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的特點(diǎn)而具備更綜合的專業(yè)素質(zhì)。

4 知識體系基本構(gòu)成

通過以上的分析，綜合物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)和人才就業(yè)方向的定位，另外與二本層次學(xué)生的特點(diǎn)相結(jié)合，可以歸納出物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)學(xué)生的知識架構(gòu)，歸納總結(jié)如下：

基礎(chǔ)知識相關(guān)課程：數(shù)學(xué)（高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)）、英語、電工與電子學(xué)（在這門課中包含有電路分析和模擬電路）、數(shù)字電路、C語言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)組成原理。

專業(yè)必備知識：物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論、Linux操作系統(tǒng)、Java語言程序設(shè)計(jì)、RFID技術(shù)與應(yīng)用、傳感器原理與應(yīng)用、單片機(jī)、嵌入式技術(shù)、通信原理、無線傳感網(wǎng)絡(luò)、云計(jì)算和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)開發(fā)。

專業(yè)實(shí)訓(xùn)課程：安卓系統(tǒng)開發(fā)、ZigBee課程設(shè)計(jì)、RFID課程設(shè)計(jì)、無線傳感網(wǎng)課程設(shè)計(jì)。

另外可增加：印制電路板設(shè)計(jì)、數(shù)字信號處理、EDA等相關(guān)課程，以擴(kuò)展學(xué)生的學(xué)習(xí)視野和基本技能。

5 實(shí)踐教學(xué)的開展

實(shí)踐教學(xué)模塊有基礎(chǔ)實(shí)踐教學(xué)部分和專業(yè)實(shí)踐教學(xué)部分?；A(chǔ)實(shí)踐教學(xué)部分由“基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)—綜合設(shè)計(jì)—應(yīng)用創(chuàng)新”三個(gè)層次組成。第一層主要培養(yǎng)學(xué)生的基本技能，以電子技術(shù)學(xué)習(xí)為主。通過電子技術(shù)的學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握元器件的辨別和使用，結(jié)合專業(yè)課程的教學(xué)，進(jìn)行課程實(shí)驗(yàn)，掌握基本知識和基本技能等；第二層主要包括各門課程的課程設(shè)計(jì)、電子綜合設(shè)計(jì)以及先進(jìn)設(shè)計(jì)工具 EDA技術(shù)，旨在培養(yǎng)學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)能力、團(tuán)隊(duì)合作能力以及創(chuàng)新意識；第三層是應(yīng)用創(chuàng)新層，引導(dǎo)學(xué)生參加大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽、挑戰(zhàn)杯作品大賽和科研項(xiàng)目等。

專業(yè)實(shí)踐教學(xué)部分注重物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)——嵌入式系統(tǒng)技術(shù)。通過開設(shè)硬件設(shè)計(jì)一條線課程（單片機(jī)、嵌入式、RFID技術(shù)、傳感器網(wǎng)絡(luò)）和軟件設(shè)計(jì)一條線課程（C 語言、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)、嵌入式操作系統(tǒng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)開發(fā)），使學(xué)生系統(tǒng)掌握嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)技術(shù)，掌握物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧和實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)通信。

6 結(jié) 語

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)由于涵蓋的學(xué)科范圍廣，在學(xué)生知識體系構(gòu)建方面需要花費(fèi)較大力氣進(jìn)行研究，從物聯(lián)網(wǎng)自身的體系架構(gòu)來探討物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才所必須的知識體系，在滿足基礎(chǔ)知識體系的前提下，結(jié)合相應(yīng)的就業(yè)方向，增加適當(dāng)?shù)奶厣n程，構(gòu)建出適應(yīng)各個(gè)學(xué)校特色的培養(yǎng)方案，從而培養(yǎng)出適應(yīng)行業(yè)需求的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才。

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[8]王志良，閆紀(jì)錚.物聯(lián)網(wǎng)學(xué)科建設(shè)與教學(xué)實(shí)踐探討[J].計(jì)算機(jī)教育，2012（19）：45-49.

[9]葉苗.高校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)設(shè)置的思考[J].電腦知識與技術(shù)，2011（10）：7046-7047.

針對無線網(wǎng)絡(luò)，除了ZigBee之外，還有Wi-Fi、藍(lán)牙和其他無線傳輸技術(shù)，如300 MHz、433 MHz、915 MHz無線通信技術(shù)，對它們的特點(diǎn)和應(yīng)用也應(yīng)當(dāng)給予適當(dāng)?shù)闹v解。尤其目前藍(lán)牙4.0技術(shù)已經(jīng)得到了比較大的改進(jìn)，蘋果新推廣的ibeacon技術(shù)有可能會(huì)對藍(lán)牙技術(shù)起到大力推廣的作用，所以對這幾種技術(shù)應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生都有所接觸和認(rèn)識。在課程中可以體現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行講解。另外在課程設(shè)計(jì)和實(shí)踐活動(dòng)中，可以對這些技術(shù)予以應(yīng)用加深學(xué)生的理解和掌握。

2.3 應(yīng)用層

物聯(lián)網(wǎng)目前的應(yīng)用非常廣泛，但是就應(yīng)用層技術(shù)而言主要是應(yīng)用層軟件的開發(fā)，所以物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)生應(yīng)該掌握的主要技術(shù)應(yīng)該包括Java技術(shù)和移動(dòng)平臺應(yīng)用程序開發(fā)技術(shù)，但是偏硬件和體系構(gòu)成的學(xué)生可以淡化這兩個(gè)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，偏軟件的學(xué)生應(yīng)該加強(qiáng)這兩項(xiàng)技術(shù)的訓(xùn)練。

另外，目前提得比較多的云計(jì)算和大數(shù)據(jù)的內(nèi)容，也應(yīng)體現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)學(xué)生的知識體系之中。云計(jì)算其實(shí)應(yīng)該是云服務(wù)，它主要包括三個(gè)方面的內(nèi)容，即IaaS、PaaS和SaaS。在這三個(gè)內(nèi)容中，PaaS是目前云服務(wù)所用到最多的技術(shù)，所以要讓物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的學(xué)生對這項(xiàng)技術(shù)有所了解，從而為后續(xù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)開發(fā)開拓更寬廣的思路。

就目前物聯(lián)網(wǎng)的主要應(yīng)用案例來看，每個(gè)案例往往是這三層的綜合，所以物聯(lián)網(wǎng)工程的學(xué)生的知識體系在這三層中離開了哪一層都不完整。我們從這三層出發(fā)，梳理出了大致的脈絡(luò)，有了比較清晰的思路，再根據(jù)所定位的學(xué)生的就業(yè)方向予以加入相關(guān)的專業(yè)知識或者根據(jù)學(xué)生的培養(yǎng)定位增刪一些相關(guān)的內(nèi)容，即可確定相應(yīng)的培養(yǎng)方案。

3 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才就業(yè)方向分析

在人才需求方面，各地政府紛紛上馬物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目，急需大量的物聯(lián)網(wǎng)人才。由于物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的一些課程涵蓋了電子、通信和計(jì)算機(jī)三個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，所以學(xué)生的就業(yè)范圍比較廣泛，但是也有有人提出質(zhì)疑，認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)三個(gè)學(xué)科都有所涉及但是哪一個(gè)學(xué)科都沒有學(xué)精，所以就給物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)學(xué)生的就業(yè)規(guī)劃提出了問題。

目前許多高校往往會(huì)結(jié)合自身的原有學(xué)科特點(diǎn)，對某一方面有所側(cè)重，關(guān)鍵是看學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)，并且要和當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)特點(diǎn)相結(jié)合，有所側(cè)重，也就是要瞄準(zhǔn)行業(yè)應(yīng)用而開展，這樣才能做到有的放矢。

也有專家提出來了相應(yīng)的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)學(xué)生就業(yè)可從事的行業(yè)主要有[8]：

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)架構(gòu)師、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)管理員、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)管理員等核心職業(yè)崗位以及物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備技術(shù)支持與營銷等相關(guān)職業(yè)崗位；

物聯(lián)網(wǎng)終端系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)；

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)工程師，進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)；

無線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和管理；

物聯(lián)網(wǎng)在智能系統(tǒng)、普適計(jì)算、工業(yè)控制、信息處理、通訊和管理等領(lǐng)域的應(yīng)用開發(fā)和工程實(shí)現(xiàn)；

高等院校和科研院所與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的教學(xué)科研工作。

從以上專家所列出的就業(yè)方向來看，可以將就業(yè)方向也歸納為硬件、網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用三個(gè)大類，這和以上根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)基本架構(gòu)所描述的知識體系基本吻合。

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的人才有自身特有的素質(zhì)構(gòu)成，與計(jì)算機(jī)、通信和自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生比較起來，主要有以下特點(diǎn)[9]：

計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生要么側(cè)重于計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的研究與應(yīng)用，要么側(cè)重于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組網(wǎng)、管理或者開發(fā)，但缺少物聯(lián)網(wǎng)工程應(yīng)用中所必須的傳感、控制、通信等領(lǐng)域的知識。

通信專業(yè)側(cè)重于使學(xué)生掌握基本的通信原理，但對物聯(lián)網(wǎng)中所涉及的傳感、嵌入式和應(yīng)用開發(fā)涉及較少。

自動(dòng)化專業(yè)雖然對物聯(lián)網(wǎng)中必須的傳感和控制技術(shù)等有所側(cè)重，但是對于計(jì)算機(jī)應(yīng)用開發(fā)領(lǐng)域涉及較少。

由此可見，對物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的人才而言，是適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的特點(diǎn)而具備更綜合的專業(yè)素質(zhì)。

4 知識體系基本構(gòu)成

通過以上的分析，綜合物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)和人才就業(yè)方向的定位，另外與二本層次學(xué)生的特點(diǎn)相結(jié)合，可以歸納出物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)學(xué)生的知識架構(gòu)，歸納總結(jié)如下：

基礎(chǔ)知識相關(guān)課程：數(shù)學(xué)（高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)）、英語、電工與電子學(xué)（在這門課中包含有電路分析和模擬電路）、數(shù)字電路、C語言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)組成原理。

專業(yè)必備知識：物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論、Linux操作系統(tǒng)、Java語言程序設(shè)計(jì)、RFID技術(shù)與應(yīng)用、傳感器原理與應(yīng)用、單片機(jī)、嵌入式技術(shù)、通信原理、無線傳感網(wǎng)絡(luò)、云計(jì)算和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)開發(fā)。

專業(yè)實(shí)訓(xùn)課程：安卓系統(tǒng)開發(fā)、ZigBee課程設(shè)計(jì)、RFID課程設(shè)計(jì)、無線傳感網(wǎng)課程設(shè)計(jì)。

另外可增加：印制電路板設(shè)計(jì)、數(shù)字信號處理、EDA等相關(guān)課程，以擴(kuò)展學(xué)生的學(xué)習(xí)視野和基本技能。

5 實(shí)踐教學(xué)的開展

實(shí)踐教學(xué)模塊有基礎(chǔ)實(shí)踐教學(xué)部分和專業(yè)實(shí)踐教學(xué)部分。基礎(chǔ)實(shí)踐教學(xué)部分由“基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)—綜合設(shè)計(jì)—應(yīng)用創(chuàng)新”三個(gè)層次組成。第一層主要培養(yǎng)學(xué)生的基本技能，以電子技術(shù)學(xué)習(xí)為主。通過電子技術(shù)的學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握元器件的辨別和使用，結(jié)合專業(yè)課程的教學(xué)，進(jìn)行課程實(shí)驗(yàn)，掌握基本知識和基本技能等；第二層主要包括各門課程的課程設(shè)計(jì)、電子綜合設(shè)計(jì)以及先進(jìn)設(shè)計(jì)工具 EDA技術(shù)，旨在培養(yǎng)學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)能力、團(tuán)隊(duì)合作能力以及創(chuàng)新意識；第三層是應(yīng)用創(chuàng)新層，引導(dǎo)學(xué)生參加大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽、挑戰(zhàn)杯作品大賽和科研項(xiàng)目等。

專業(yè)實(shí)踐教學(xué)部分注重物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)——嵌入式系統(tǒng)技術(shù)。通過開設(shè)硬件設(shè)計(jì)一條線課程（單片機(jī)、嵌入式、RFID技術(shù)、傳感器網(wǎng)絡(luò)）和軟件設(shè)計(jì)一條線課程（C 語言、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)、嵌入式操作系統(tǒng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)開發(fā)），使學(xué)生系統(tǒng)掌握嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)技術(shù)，掌握物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧和實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)通信。

6 結(jié) 語

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)由于涵蓋的學(xué)科范圍廣，在學(xué)生知識體系構(gòu)建方面需要花費(fèi)較大力氣進(jìn)行研究，從物聯(lián)網(wǎng)自身的體系架構(gòu)來探討物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才所必須的知識體系，在滿足基礎(chǔ)知識體系的前提下，結(jié)合相應(yīng)的就業(yè)方向，增加適當(dāng)?shù)奶厣n程，構(gòu)建出適應(yīng)各個(gè)學(xué)校特色的培養(yǎng)方案，從而培養(yǎng)出適應(yīng)行業(yè)需求的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才。

參考文獻(xiàn)

[1]吳國民，徐秀芳.地方工科院校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)的研究[J].現(xiàn)代計(jì)算機(jī)，2011（7）：35-37.

[2]趙學(xué)健.物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案探討[J].科技信息，2013（4）： 63-66.

[3]李仲生，唐杰，黃同成，等.地方本科院校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)建設(shè)探討[J].信息技術(shù)教育與研究，2013（3）：126-128.

[4]潘丹，甘宏.構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程體系的思考與分析[J].廣東技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2012（1）：68-70.

[5]彭力，謝林柏，吳治海，等.物聯(lián)網(wǎng)工程新專業(yè)本科人才培養(yǎng)方案研討[J].計(jì)算機(jī)教育，2013（15）：77-81.

[6]劉鵬.物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)探索[J].計(jì)算機(jī)教育，2012（21）：9-12.

[7]教育部高等學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)指導(dǎo)委員會(huì).高等學(xué)校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究報(bào)告暨專業(yè)規(guī)范[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

[8]王志良，閆紀(jì)錚.物聯(lián)網(wǎng)學(xué)科建設(shè)與教學(xué)實(shí)踐探討[J].計(jì)算機(jī)教育，2012（19）：45-49.

[9]葉苗.高校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)設(shè)置的思考[J].電腦知識與技術(shù)，2011（10）：7046-7047.

針對無線網(wǎng)絡(luò)，除了ZigBee之外，還有Wi-Fi、藍(lán)牙和其他無線傳輸技術(shù)，如300 MHz、433 MHz、915 MHz無線通信技術(shù)，對它們的特點(diǎn)和應(yīng)用也應(yīng)當(dāng)給予適當(dāng)?shù)闹v解。尤其目前藍(lán)牙4.0技術(shù)已經(jīng)得到了比較大的改進(jìn)，蘋果新推廣的ibeacon技術(shù)有可能會(huì)對藍(lán)牙技術(shù)起到大力推廣的作用，所以對這幾種技術(shù)應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生都有所接觸和認(rèn)識。在課程中可以體現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行講解。另外在課程設(shè)計(jì)和實(shí)踐活動(dòng)中，可以對這些技術(shù)予以應(yīng)用加深學(xué)生的理解和掌握。

2.3 應(yīng)用層

物聯(lián)網(wǎng)目前的應(yīng)用非常廣泛，但是就應(yīng)用層技術(shù)而言主要是應(yīng)用層軟件的開發(fā)，所以物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)生應(yīng)該掌握的主要技術(shù)應(yīng)該包括Java技術(shù)和移動(dòng)平臺應(yīng)用程序開發(fā)技術(shù)，但是偏硬件和體系構(gòu)成的學(xué)生可以淡化這兩個(gè)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，偏軟件的學(xué)生應(yīng)該加強(qiáng)這兩項(xiàng)技術(shù)的訓(xùn)練。

另外，目前提得比較多的云計(jì)算和大數(shù)據(jù)的內(nèi)容，也應(yīng)體現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)學(xué)生的知識體系之中。云計(jì)算其實(shí)應(yīng)該是云服務(wù)，它主要包括三個(gè)方面的內(nèi)容，即IaaS、PaaS和SaaS。在這三個(gè)內(nèi)容中，PaaS是目前云服務(wù)所用到最多的技術(shù)，所以要讓物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的學(xué)生對這項(xiàng)技術(shù)有所了解，從而為后續(xù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)開發(fā)開拓更寬廣的思路。

就目前物聯(lián)網(wǎng)的主要應(yīng)用案例來看，每個(gè)案例往往是這三層的綜合，所以物聯(lián)網(wǎng)工程的學(xué)生的知識體系在這三層中離開了哪一層都不完整。我們從這三層出發(fā)，梳理出了大致的脈絡(luò)，有了比較清晰的思路，再根據(jù)所定位的學(xué)生的就業(yè)方向予以加入相關(guān)的專業(yè)知識或者根據(jù)學(xué)生的培養(yǎng)定位增刪一些相關(guān)的內(nèi)容，即可確定相應(yīng)的培養(yǎng)方案。

3 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才就業(yè)方向分析

在人才需求方面，各地政府紛紛上馬物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目，急需大量的物聯(lián)網(wǎng)人才。由于物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的一些課程涵蓋了電子、通信和計(jì)算機(jī)三個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，所以學(xué)生的就業(yè)范圍比較廣泛，但是也有有人提出質(zhì)疑，認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)三個(gè)學(xué)科都有所涉及但是哪一個(gè)學(xué)科都沒有學(xué)精，所以就給物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)學(xué)生的就業(yè)規(guī)劃提出了問題。

目前許多高校往往會(huì)結(jié)合自身的原有學(xué)科特點(diǎn)，對某一方面有所側(cè)重，關(guān)鍵是看學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)，并且要和當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)特點(diǎn)相結(jié)合，有所側(cè)重，也就是要瞄準(zhǔn)行業(yè)應(yīng)用而開展，這樣才能做到有的放矢。

也有專家提出來了相應(yīng)的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)學(xué)生就業(yè)可從事的行業(yè)主要有[8]：

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)架構(gòu)師、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)管理員、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)管理員等核心職業(yè)崗位以及物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備技術(shù)支持與營銷等相關(guān)職業(yè)崗位；

物聯(lián)網(wǎng)終端系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)；

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)工程師，進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)；

無線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和管理；

物聯(lián)網(wǎng)在智能系統(tǒng)、普適計(jì)算、工業(yè)控制、信息處理、通訊和管理等領(lǐng)域的應(yīng)用開發(fā)和工程實(shí)現(xiàn)；

高等院校和科研院所與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的教學(xué)科研工作。

從以上專家所列出的就業(yè)方向來看，可以將就業(yè)方向也歸納為硬件、網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用三個(gè)大類，這和以上根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)基本架構(gòu)所描述的知識體系基本吻合。

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的人才有自身特有的素質(zhì)構(gòu)成，與計(jì)算機(jī)、通信和自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生比較起來，主要有以下特點(diǎn)[9]：

計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生要么側(cè)重于計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的研究與應(yīng)用，要么側(cè)重于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組網(wǎng)、管理或者開發(fā)，但缺少物聯(lián)網(wǎng)工程應(yīng)用中所必須的傳感、控制、通信等領(lǐng)域的知識。

通信專業(yè)側(cè)重于使學(xué)生掌握基本的通信原理，但對物聯(lián)網(wǎng)中所涉及的傳感、嵌入式和應(yīng)用開發(fā)涉及較少。

自動(dòng)化專業(yè)雖然對物聯(lián)網(wǎng)中必須的傳感和控制技術(shù)等有所側(cè)重，但是對于計(jì)算機(jī)應(yīng)用開發(fā)領(lǐng)域涉及較少。

由此可見，對物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的人才而言，是適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的特點(diǎn)而具備更綜合的專業(yè)素質(zhì)。

4 知識體系基本構(gòu)成

通過以上的分析，綜合物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)和人才就業(yè)方向的定位，另外與二本層次學(xué)生的特點(diǎn)相結(jié)合，可以歸納出物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)學(xué)生的知識架構(gòu)，歸納總結(jié)如下：

基礎(chǔ)知識相關(guān)課程：數(shù)學(xué)（高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)）、英語、電工與電子學(xué)（在這門課中包含有電路分析和模擬電路）、數(shù)字電路、C語言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)組成原理。

專業(yè)必備知識：物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論、Linux操作系統(tǒng)、Java語言程序設(shè)計(jì)、RFID技術(shù)與應(yīng)用、傳感器原理與應(yīng)用、單片機(jī)、嵌入式技術(shù)、通信原理、無線傳感網(wǎng)絡(luò)、云計(jì)算和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)開發(fā)。

專業(yè)實(shí)訓(xùn)課程：安卓系統(tǒng)開發(fā)、ZigBee課程設(shè)計(jì)、RFID課程設(shè)計(jì)、無線傳感網(wǎng)課程設(shè)計(jì)。

另外可增加：印制電路板設(shè)計(jì)、數(shù)字信號處理、EDA等相關(guān)課程，以擴(kuò)展學(xué)生的學(xué)習(xí)視野和基本技能。

5 實(shí)踐教學(xué)的開展

實(shí)踐教學(xué)模塊有基礎(chǔ)實(shí)踐教學(xué)部分和專業(yè)實(shí)踐教學(xué)部分?；A(chǔ)實(shí)踐教學(xué)部分由“基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)—綜合設(shè)計(jì)—應(yīng)用創(chuàng)新”三個(gè)層次組成。第一層主要培養(yǎng)學(xué)生的基本技能，以電子技術(shù)學(xué)習(xí)為主。通過電子技術(shù)的學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握元器件的辨別和使用，結(jié)合專業(yè)課程的教學(xué)，進(jìn)行課程實(shí)驗(yàn)，掌握基本知識和基本技能等；第二層主要包括各門課程的課程設(shè)計(jì)、電子綜合設(shè)計(jì)以及先進(jìn)設(shè)計(jì)工具 EDA技術(shù)，旨在培養(yǎng)學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)能力、團(tuán)隊(duì)合作能力以及創(chuàng)新意識；第三層是應(yīng)用創(chuàng)新層，引導(dǎo)學(xué)生參加大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽、挑戰(zhàn)杯作品大賽和科研項(xiàng)目等。

專業(yè)實(shí)踐教學(xué)部分注重物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)——嵌入式系統(tǒng)技術(shù)。通過開設(shè)硬件設(shè)計(jì)一條線課程（單片機(jī)、嵌入式、RFID技術(shù)、傳感器網(wǎng)絡(luò)）和軟件設(shè)計(jì)一條線課程（C 語言、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)、嵌入式操作系統(tǒng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)開發(fā)），使學(xué)生系統(tǒng)掌握嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)技術(shù)，掌握物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧和實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)通信。

6 結(jié) 語

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)由于涵蓋的學(xué)科范圍廣，在學(xué)生知識體系構(gòu)建方面需要花費(fèi)較大力氣進(jìn)行研究，從物聯(lián)網(wǎng)自身的體系架構(gòu)來探討物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才所必須的知識體系，在滿足基礎(chǔ)知識體系的前提下，結(jié)合相應(yīng)的就業(yè)方向，增加適當(dāng)?shù)奶厣n程，構(gòu)建出適應(yīng)各個(gè)學(xué)校特色的培養(yǎng)方案，從而培養(yǎng)出適應(yīng)行業(yè)需求的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才。

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