物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系探討

付蔚 鞏莉 王炳鵬

摘 要：本文針對(duì)高校物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的教學(xué)體系進(jìn)行了探討，首先分析了物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)課程需求，接著提出了物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的體系架構(gòu)，闡述了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中各層次內(nèi)容的設(shè)計(jì)。該教學(xué)體系有助于高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)建設(shè)以及創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)；專業(yè)建設(shè)；人才培養(yǎng)

物聯(lián)網(wǎng)在繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后，掀起了世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮，具有廣泛的應(yīng)用前景。2011年至今，全國700多所院校開設(shè)了物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)。物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)涉及的范圍非常廣泛，包括嵌入式技術(shù)、射頻識(shí)別技術(shù)、傳感網(wǎng)技術(shù)、測(cè)控技術(shù)、無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)、軟件開發(fā)技術(shù)等。相對(duì)于其他專業(yè)而言，高校要實(shí)現(xiàn)物理網(wǎng)專業(yè)高素質(zhì)人才的培養(yǎng)面臨著更大的挑戰(zhàn)。提升物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)學(xué)生個(gè)人能力，關(guān)鍵在于開設(shè)實(shí)驗(yàn)課程，為學(xué)生提供學(xué)習(xí)平臺(tái)，全面夯實(shí)基礎(chǔ)、增強(qiáng)實(shí)踐與應(yīng)用能力。據(jù)了解，現(xiàn)在眾多高校對(duì)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)開設(shè)的實(shí)驗(yàn)課程體系都相對(duì)單一零星，缺乏整體性、創(chuàng)新性和科學(xué)性。因此，高校建設(shè)一個(gè)功能齊全、技術(shù)完備的物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是非常必要的。

1 物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)需求分析

對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的學(xué)生來說，物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)正是聯(lián)系本專業(yè)理論和實(shí)踐的核心平臺(tái)。通過緊密結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，明確面向行業(yè)需求的人才培養(yǎng)目標(biāo)，筆者得出物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)需求主要包括實(shí)踐教學(xué)和創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)兩個(gè)方面。

（1）實(shí)踐教學(xué)：高校通過設(shè)置認(rèn)知性實(shí)驗(yàn)課程、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)課程、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)課程，讓學(xué)生充分掌握各個(gè)知識(shí)點(diǎn)。通過物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)，完成學(xué)生物聯(lián)網(wǎng)知識(shí)儲(chǔ)備和基礎(chǔ)能力的培養(yǎng)。

（2）創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)：以物聯(lián)網(wǎng)實(shí)際行業(yè)應(yīng)用為項(xiàng)目原型，學(xué)生希望完整經(jīng)歷項(xiàng)目需求、方案論證、設(shè)備選型、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)構(gòu)建、功能調(diào)試、軟件聯(lián)調(diào)、產(chǎn)品發(fā)布等過程，最終完成一個(gè)典型的物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在此過程貫穿、運(yùn)用各個(gè)知識(shí)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的融會(huì)貫通，綜合應(yīng)用。同時(shí)，學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力可以得到提高。該過程培養(yǎng)的創(chuàng)新型人才也契合了用人單位人才選拔的需求。

2 物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的體系架構(gòu)

一般說來，物聯(lián)網(wǎng)具有三個(gè)特征：全面感知、可靠傳遞和智能處理。全面感知，即利用傳感器、二維碼、RFID標(biāo)簽等技術(shù)進(jìn)行事物的信息采集?？煽總鬟f：通過互聯(lián)網(wǎng)或者電信網(wǎng)將事物的實(shí)時(shí)信息傳送出去。智能處理：接收到感知的數(shù)據(jù)后，利用各類智能信息處理技術(shù)，分析處理收到的感知數(shù)據(jù)信息，并對(duì)事物進(jìn)行智能化控制。

借鑒物聯(lián)網(wǎng)三層體系架構(gòu)自底向上的優(yōu)越性，該創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)分為基礎(chǔ)、感知、網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用四部分，并設(shè)置了對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，包括室內(nèi)實(shí)時(shí)定位實(shí)驗(yàn)、無線自組網(wǎng)實(shí)驗(yàn)、五類傳感器實(shí)驗(yàn)等15個(gè)實(shí)驗(yàn)。其詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的體系架構(gòu)圖，如圖1所示。

該平臺(tái)主要包含了基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、感知實(shí)驗(yàn)、網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用實(shí)驗(yàn)四大部分，實(shí)驗(yàn)課程安排遵循了循序漸進(jìn)、貼近教學(xué)的原則，能夠很好地輔助物聯(lián)網(wǎng)及相關(guān)專業(yè)理論教學(xué)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)各知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用實(shí)踐，同時(shí)有利于學(xué)生逐步理解和掌握物聯(lián)網(wǎng)的整體架構(gòu)。實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容設(shè)計(jì)如圖2所示。

這些實(shí)驗(yàn)課程既相互獨(dú)立又具有一定的內(nèi)在聯(lián)系，可相互支撐共同構(gòu)成物聯(lián)網(wǎng)知識(shí)體系。綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)建立在單科單個(gè)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，同時(shí)與物聯(lián)網(wǎng)課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相融合。建立統(tǒng)一的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)多門課程的交叉應(yīng)用，從而使學(xué)生更加深入地理解物聯(lián)網(wǎng)的知識(shí)體系，有助于學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和提高。

3 結(jié)語

本文針對(duì)高校物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)進(jìn)行了探討，該平臺(tái)建設(shè)的總體思路依托工業(yè)及信息化發(fā)展規(guī)劃，緊密結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教學(xué)的實(shí)際情況，旨在培養(yǎng)雄厚的師資力量和全面提升學(xué)生的專業(yè)技能，改變傳統(tǒng)的“單一、零星”的實(shí)踐操作模式，提出了物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的體系架構(gòu)，闡述了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)層次劃分、實(shí)驗(yàn)功能模塊設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)知識(shí)難易遞進(jìn)、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)單一到整體的設(shè)計(jì)方案。

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作者簡介

付蔚（1981-），女，2008年畢業(yè)于重慶郵電大學(xué)控制理論與控制工程專業(yè)，獲碩士學(xué)位，副教授，全國智能建筑及居住數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（SAC/TC426）觀察員，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)與網(wǎng)絡(luò)化控制教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室智能家居項(xiàng)目組負(fù)責(zé)教師，主要從事計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研究。