物聯網技術下計算機網絡工程專業建設的探討

□天津科技大學 熊聰聰 暢衛功 劉堯猛 張強

物聯網技術下計算機網絡工程專業建設的探討

□天津科技大學 熊聰聰 暢衛功 劉堯猛 張強

物聯網應用領域的高速擴張為高校人才培養帶來新的機遇和挑戰。本文論述了計算機網絡工程專業開設物聯網方向的必要性和可行性，研究結合高校優勢學科培養網絡工程專業人才的新思路，提出融合多學科的以輕工行業物聯網應用為特色的網絡工程專業培養模式，并對如何構建該培養模式的評價體系進行探討。

物聯網；網絡工程專業；學科建設；培養模式

以射頻識別、無線傳感器網絡和M2M等技術為核心的物聯網是互聯網基礎上的延伸，是一種實現物物相連的互聯網，被認為是新一代信息技術的領跑者。物聯網是多學科交叉的新興學科，國內的物聯網熱推動了物聯網專業人才培養模式方面的研究。

南開大學吳功宜教授討論了物聯網專業與計算機科學專業之間的關系，給出了物聯網工程專業的培養目標、專業設置與課程體系框架[1]；西安交通大學桂小林教授詳細討論了物聯網技術專業的課程體系結構[2]；另外南京郵電大學、遼寧工業大學的學者也提出各自物聯網人才培養模式的研究[3，4]。以上研究從學科建設角度關注物聯網專業人才培養模式，并沒有從如何結合各高校的優勢學科開展具有行業特色的應用型人才培養模式的研究。本文提出了融合學校優勢學科建設計算機網絡工程專業的新思路，探討了培養輕工業物聯網應用所需的復合型工程應用人才的學科建設體系。

一、網絡工程專業設置物聯網方向

物聯網技術是在互聯網技術的基礎上，結合射頻標簽和傳感器網絡等技術，實現人與物、物與物智能溝通和對話的網絡信息系統。從其技術構成和學科關系的角度上分析，物聯網技術是以計算機技術的發展為依托的，物聯網知識體系的基礎仍然是計算機學科。

從技術架構上來看物聯網可以分為三層，分別是：感知層、網絡層和應用層。傳統計算機網絡工程專業側重于培養學生熟練掌握計算機網絡系統的開發應用，以及設計和搭建各種計算機網絡環境。在培養目標和專業課程設置等方面，傳統計算機網絡工程專業已涵蓋了大多物聯網知識領域，擁有物聯網網絡層的學科建設優勢，具備應用層的基礎知識，需要補充的主要是物聯網感知層的相關課程。可見，傳統網絡工程專業與物聯網專業在知識結構上有很多共性，只要適當補充和調整網絡工程專業的課程體系，就能夠達到物聯網專業人才培養的目標。因此，在計算機網絡工程專業中設置物聯網方向是切實可行的。

近兩年，國內申請增設物聯網相關專業的高校數量眾多，但他們在不同程度上存在著物聯網課程體系規劃不完善、教材建設計劃不完備、師資力量薄弱、實驗室配套設備缺乏和實驗方案標準有待規范等問題。區別于部分高校現開設的物聯網工程專業，學校在計算機網絡工程專業開設物聯網方向時可以在該專業多年積累的教學資源的基礎上，結合本校獨特的優勢學科制定具有行業物聯網應用特色的戰略性新興產業人才培養方案。計算機網絡工程專業開設物聯網方向的專業目標是要讓學生在具備一定的數學和計算機科學理論知識的基礎上，系統地掌握計算機網絡以及物聯網的相關原理和應用技能。筆者認為計算機網絡工程專業物聯網方向的學生對有關物聯網感知層的基本知識和基本技能達到掌握程度即可，重點是要結合各高校的優勢學科及地方人才市場需求，讓學生在充分掌握計算機網絡技術的基礎上，強化對物聯網應用層關鍵技術的理論學習和應用實踐。

二、結合高校優勢學科培養網絡工程專業人才

不同的發展歷史、相異的學科建設等因素使得每一所大學都有自己的品牌專業、強勢學科以及與其培養目標相配套的軟硬件資源的建設與積累。物聯網有著非常廣泛的應用范圍，高校在計算機網絡工程專業物聯網方向的專業定位上可以結合自身現有的優勢學科，參考人才市場的用人需求，改革網絡工程專業的課程體系，因地制宜地制定具有本校重點學科特色的培養方案和教學內容。

網絡工程（物聯網）培養模式可以從專業定位、知識結構、創新能力培養和人才培養模式評價體系四個方面進行討論。其中，專業定位和知識結構將在下一節論述。在復合型工程應用人才的創新能力培養上，需要轉變以往的以傳授知識為主導的教育模式，注重學生的創新思維和自主學習能力的培養，強化教學實踐環節。例如：開設具有行業背景的工程訓練課程，開展個性化的創新能力培養研究，提高實驗和培訓課程的比重，擴展大學生創新實踐基地建設[5]等，形成以行業應用為背景的立體化培養模式。完善的評價體系可以實現人才培養模式與質量的跟蹤與評價，依據評價結果可以適時地調整教學內容，有利于提高人才的適應性。從行業應用出發，可以分別從學生的綜合素質能力培養、學生知識結構優化、工程實踐與創新能力培養等方面對研究成果進行評價。計算機網絡工程專業物聯網方向人才培養模式如圖1所示。

圖1 網絡工程（物聯網）專業培養模式

將傳統網絡工程專業的課程設置與學校的優勢學科的專業知識有機結合，使得畢業生不僅能夠從事計算機網絡方面的工作，也能直接從事行業背景下的物聯網工程領域的工作，增強畢業生的工程實踐能力，拓寬其就業范圍。

以天津科技大學為例，學校建有“食品營養與安全”、“工業發酵微生物”2個教育部重點實驗室和1個教育部“食品生物技術工程研究中心”，在食品科學和生物工程等領域的研究與教學處于全國前列。依托天津科技大學的食品、生物等優勢學科和應用背景，筆者認為，目前計算機學院的網絡工程專業可以以食品安全和生物發酵與菌種保藏控制物聯網為應用領域，融合食品學院和生物學院相關專業的教學資源，拓展網絡工程專業的培養方向。通過多學科的交叉融合，建設以輕工行業物聯網應用為特色的計算機網絡工程專業培養體系。

三、優化網絡工程專業培養目標和課程體系

由于物聯網技術下的網絡工程專業需要融入不同專業學科，所以，在確立了以輕工行業物聯網應用為特色的網絡工程專業培養目標的基礎上，調整教學大綱，對原有專業的課程配置進行科學地增補和取舍。結合學校的優勢學科的應用背景，依照網絡工程專業物聯網方向的培養目標設置相應的課程內容和實踐環境，形成特色教育，增強畢業生的就業競爭力。

1.專業培養目標

物聯網技術下的計算機網絡工程專業面向現代信息處理技術，主要培養學生良好的科學素養，使學生畢業后可在輕工行業、信息產業、科研單位從事物聯網應用相關技術開發和研究，成為具備行業知識和專業技能的高級應用型人才。培養的學生具備通信技術、網絡技術、傳感技術的基本理論和應用能力，能進行系統集成及相關技術的開發和應用推廣，具有物聯網工程實踐能力。

專業能力培養要求：掌握計算機科學與技術和網絡工程等方面的理論和方法，具有扎實的理論基礎知識；掌握傳感器技術、無線通信網等物聯網感知層關鍵技術的基本知識和基本技能；具備各類網絡系統的運維能力和一定的分析、設計和開發能力，擁有較強的軟件編程功底；具備從事輕工行業物聯網領域的科學研究能力；了解計算機網絡及物聯網的行業發展動態和技術標準，掌握文獻檢索、資料查詢的基本方法，熟悉利用Internet獲取信息的手段，具有獲取信息的能力。

2.主干課程

網絡工程專業物聯網方向的課程設置以專業培養目標為向導，注重學生動手能力和創新思維的提高。學生可以通過對計算機網絡及物聯網的基本理論和基本知識的學習，掌握網絡分析和設計的基本方法，掌握物聯網應用的基本技能。

物聯網中的感知層主要用來感知和采集現實世界中的信息，網絡工程專業物聯網方向的課程設置可以在現有計算機物理層的相關課程基礎上，融合通信原理、傳感器技術基礎和射頻技術與無線通信等課程，提高學生在物聯網感知層理論知識的理解。對于物聯網網絡層方面，傳統的網絡工程專業已包含該領域涉及的大部分知識，需要增加無線傳感網絡和無線自組網理論課程，強化學生對物聯網網絡層的理解。物聯網應用層的主要作用是依據各行業的實際需求開發信息管理平臺，并根據行業應用的特點集成相應的內容服務[6]。結合應用層的特點，各院校可結合自身優勢學科增設具有行業特色的物聯網信息處理技術、無線自組網應用和物聯網應用程序設計等課程。有關物聯網安全技術的課程，不僅涉及物聯網的三個層次，也關系到嵌入式知識的相關課程。網絡工程專業物聯網方向的課程體系結構如圖2所示。

圖2 網絡工程（物聯網）專業課程體系圖

綜合考慮現有網絡工程專業的課程設置，計算機網絡工程專業物聯網方向的專業課程主要有：離散數學、數據結構、計算機組成原理、操作系統、計算機網絡、數據庫原理、物聯網技術概論、物聯網應用程序設計、無線傳感網絡、嵌入式系統概論、嵌入式操作系統、網絡系統集成、網絡程序設計、網絡管理、射頻技術與無線通信、物聯網安全技術、無線自組網理論及應用、物聯網信息處理技術等。

3.主要專業實驗

專業實驗的設置將使得學生具有一個計算機網絡技術和物聯網技術學習、開發與實驗的綜合平臺，有利于提高學生的創新能力和實際動手能力，便于學生熟悉和掌握網絡工程與物聯網的原理和實際應用。網絡工程（物聯網）專業的實踐環節可以從畢業實習、計算機基礎練習、課程設計、生產實習和畢業設計（論文）五個方面進行。專業實驗主要包括：C語言課程設計、面向對象課程設計、數據結構課程設計、無線傳感器網絡課程設計、網絡系統集成課程設計和物聯網綜合應用課程設計等。

四、結束語

物聯網時代的來臨預示著物聯網技術在社會各領域的應用在不斷加深，作為該行業發展根本要素的人才培養也越發重要。為滿足物聯網行業對高端復合型應用人才的需求，本文對物聯網技術下的計算機網絡工程專業建設進行了討論，提出傳統網絡工程專業可以與學校的優勢學科相融合，通過跨學科的專業資源的整合，構建具有行業特色的應用型創新人才培養模式。文章詳盡討論了網絡工程專業物聯網方向的人才培養目標、主干課程設置、創新能力培養方案和培養模式的評價體系，更大地促進了本校網絡工程專業發展，同時對高校計算機網絡專業設置物聯網方向有一定借鑒價值。

[1]吳功宜.對物聯網工程專業教學體系建設的思考[J].計算機教育，2010（21）：26-29.

[2]桂小林.物聯網技術專業課程體系探索[J].計算機教育，2010（16）：1-3，9.

[3]杜祥嶺，劉加寧.構建高校物聯網專業與實訓中心探析[J].遼寧工業大學學報：社會科學版，2011，13（4）：119-122.

[4]黃剛.基于物聯網人才培養與教學實踐的研究[J].軟件導刊（教育技術），2011（3）：44-46.

[5]陳璟.基于工程型人才培養的傳感網技術專業計算機網絡課程的多元化教學與探討[J].中國輕工教育，2012（1）：57-60.

[6]柯強.物聯網專業課程建設探討[J].物聯網技術，2012（1）：80，81，85.

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