面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用型人才的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系探索與構(gòu)建

徐會(huì)彬

摘要：物聯(lián)網(wǎng)已成為新一代信息技術(shù)的重要組成部分，已成為各高校相關(guān)專業(yè)教學(xué)和科研的一個(gè)新方向。為此，針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)飛速發(fā)展的背景，并依據(jù)物聯(lián)網(wǎng)知識(shí)體系框架，本文分析物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的建設(shè)要求和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，進(jìn)而對(duì)實(shí)驗(yàn)室整體框架進(jìn)行研究，同時(shí)將研究工作服務(wù)于物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需求，構(gòu)建以智能家居為依托的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)框架，并借助于ZigBee無(wú)線通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)軟件、手動(dòng)兩種方式控制家電的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；應(yīng)用型人才；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；智能家電

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）44-0160-02

一、引言

作為信息網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)方向重點(diǎn)支持的專業(yè)，物聯(lián)網(wǎng)（The Internet of Things）專業(yè)已得到廣泛關(guān)注。所謂物聯(lián)網(wǎng)是指通過(guò)傳感器、射頻技術(shù)RFID（Radio Frequency Identification）、定位系統(tǒng)GPS（Global Positioning System）等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的物體、人等對(duì)象進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)较鄳?yīng)的處理中心，從而實(shí)現(xiàn)智能化控制。因此，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融合了傳感器技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)以及無(wú)線通信技術(shù)。

教育部于2010年下發(fā)了關(guān)于新專業(yè)申請(qǐng)的通知，超過(guò)百家高校申請(qǐng)了“物聯(lián)網(wǎng)工程”專業(yè)。這種井噴式的新專業(yè)申請(qǐng)，給物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的承辦，相應(yīng)教材的編寫、教學(xué)設(shè)備的研制提出了挑戰(zhàn)。從另一個(gè)角度講，物聯(lián)網(wǎng)給相關(guān)產(chǎn)生帶來(lái)了新的發(fā)展機(jī)遇。工信部已將物聯(lián)網(wǎng)納入“十二五”規(guī)劃中，已將物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展視為國(guó)家戰(zhàn)略，在不久的將來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)將產(chǎn)生巨大產(chǎn)值。隨著物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，相關(guān)技術(shù)人才的培養(yǎng)迫在眉睫。為此，在2010年，教育部啟動(dòng)了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)人才的培養(yǎng)，并開(kāi)始組織認(rèn)證考試，以培養(yǎng)優(yōu)秀的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用人才為目標(biāo)，滿足社會(huì)需求。

然而，由于國(guó)內(nèi)高校物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)專業(yè)的教學(xué)與研究剛剛起步，培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才存在許多問(wèn)題。首先，教師力量不足，多數(shù)教師并不具有物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)課程的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)；其次，課程體系有待完善；最后，由于是剛興起的專業(yè)，其相關(guān)的教材、實(shí)驗(yàn)設(shè)備稀缺。這些問(wèn)題對(duì)培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)人才的質(zhì)量提出了挑戰(zhàn)。因此，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)人才培養(yǎng)模式需進(jìn)一步研究，并結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)專業(yè)的特點(diǎn)及物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)和企業(yè)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)人才的需求。

二、物聯(lián)網(wǎng)與通信/電子關(guān)系圖

由于物聯(lián)網(wǎng)隸屬交叉學(xué)科，其底層的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)是以通信技術(shù)、電子技術(shù)為平臺(tái)。物聯(lián)網(wǎng)框架與電子/通信之間的關(guān)系如圖1所示。

從圖1可知，物聯(lián)網(wǎng)主要由感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層組成。圖1的右側(cè)列出通信/電子類課程框架可以看出，通信/電子類的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)基本上可以支撐物聯(lián)網(wǎng)的感知層、網(wǎng)絡(luò)層知識(shí)體系。

為此，本文從現(xiàn)已形成了成熟體系的電子/通信專業(yè)基礎(chǔ)上，衍生出“物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)”方向，以快速滿足市場(chǎng)的需求，并擬對(duì)高校物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)人才的實(shí)驗(yàn)教學(xué)建設(shè)體系進(jìn)行一些分析與探索，以通信/電子類框架為平臺(tái)，并結(jié)合智能家居，構(gòu)建服務(wù)于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層教學(xué)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，以期拋磚引玉。課題的成果有助于學(xué)生學(xué)習(xí)物聯(lián)網(wǎng)的基本技術(shù)，從簡(jiǎn)單的認(rèn)知到技能的掌握，并設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易的智能家居系統(tǒng)；同時(shí)，為高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的教學(xué)提供了借鑒與參考。

三、應(yīng)用型人才的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系探索與構(gòu)建

本文以智能家居為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景，并以通信/電子基礎(chǔ)框架為平臺(tái)，對(duì)于高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程體系以實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建展開(kāi)研究。

基于物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)合目前的教育形態(tài)，總結(jié)出對(duì)物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)的解決思路。該思路從物聯(lián)網(wǎng)層結(jié)構(gòu)、物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵性技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)注重的關(guān)鍵性問(wèn)題，對(duì)學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實(shí)驗(yàn)研究中心給出了具體解決實(shí)驗(yàn)，結(jié)合目前產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀和學(xué)院教學(xué)環(huán)境，為學(xué)院如何培養(yǎng)出物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用型人才給出了指導(dǎo)性、方向性的建議，力求讓學(xué)生掌握物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的感知層、接入層、網(wǎng)絡(luò)層、支持層與應(yīng)用層的關(guān)鍵性技術(shù)，力求掌握專業(yè)設(shè)計(jì)專門知識(shí)和技能，并具備在本專業(yè)領(lǐng)域跟蹤新理論、新知識(shí)、新技術(shù)的能力以同時(shí)具有自主學(xué)習(xí)、自我發(fā)展的基本能力，能夠適應(yīng)不斷變化的未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的適應(yīng)能力。

（一）關(guān)鍵問(wèn)題

1.依據(jù)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的知識(shí)體系，制定物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)課程。如圖2所示，信息感知、信息傳輸和信息處理構(gòu)成了物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)知識(shí)體系。在設(shè)置的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程體系時(shí)，應(yīng)盡可能地將本專業(yè)的知識(shí)融入其中，并采用模塊化機(jī)制，同時(shí)保持課程體系的連貫性、相關(guān)性、階段性和實(shí)踐性。

2.依據(jù)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式并結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程體系，構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。遵照《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》文件，教學(xué)工作者應(yīng)當(dāng)改變教學(xué)觀念，倡導(dǎo)啟發(fā)式、探究式、討論式的教學(xué)方式，而物聯(lián)網(wǎng)作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，在培養(yǎng)其相關(guān)人才時(shí)更需注重實(shí)踐教學(xué)，提高學(xué)生的專業(yè)操作技能。

（二）構(gòu)建思路

本課題從物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)知識(shí)體系分析開(kāi)始，并結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程體系的設(shè)置、物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系進(jìn)行了系統(tǒng)、深入的分析。本項(xiàng)目擬采取的解決方案以及它們與本項(xiàng)目的目標(biāo)之間的關(guān)系如圖3所示。

四、結(jié)語(yǔ)

本文在現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)知識(shí)體系的基礎(chǔ)上，依托通信/電子類知識(shí)框架，以培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)，展開(kāi)以物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)課程體系建設(shè)為龍頭、以智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)為實(shí)踐教學(xué)目標(biāo)、以改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)為抓手的研究，大力發(fā)展實(shí)踐教學(xué)，豐富實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，使物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才快速滿足市場(chǎng)的需要；開(kāi)拓物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)更廣闊的領(lǐng)域，引導(dǎo)畢業(yè)學(xué)生能夠快速適應(yīng)工作崗位，同時(shí)能夠運(yùn)用自己所學(xué)的專業(yè)特長(zhǎng)來(lái)創(chuàng)造新的工作崗位，為經(jīng)濟(jì)建設(shè)貢獻(xiàn)力量。

針對(duì)實(shí)踐教學(xué)體系研究，為建立一個(gè)適應(yīng)于工業(yè)化道路，依靠科教興國(guó)的實(shí)踐教學(xué)體系，來(lái)培養(yǎng)數(shù)以千萬(wàn)計(jì)的具有高技能的勞動(dòng)者，解決我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中遇到的“技工荒”和“技師荒”的問(wèn)題，充分開(kāi)發(fā)人力資源，培養(yǎng)出適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需要的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用型人才。

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