從《物聯網導論》的教學實踐到物聯網工程專業的專業建設

摘要：從事物聯網工程專業的先導性課程——物聯網導論的教學實踐出發，談一些體會和經驗，然后探討物聯網工程專業的專業建設中的一些問題。希望通過這些探討，能夠對高校的物聯網專業建設有所啟示。

關鍵詞：物聯網；專業建設；物聯網導論

中圖分類號：G642 文獻標志碼：B 文章編號：1674-9324（2013）15-0227-02

一、物聯網的概念與技術起源

相對于主要連接計算設備的互聯網，理論上可以連接各種物品的物聯網（IoT：Internet of Things）具有更大的普適性。物聯網作為新一波信息技術浪潮，在許多國家和地區得到了充分的重視，如歐盟[1]等。物聯網在我國也逐漸引起了人們的重視，已經上升為國家戰略[2-4]。在2005年由ITU的物聯網研究報告[5]中明確提出了物聯網的概念，分析了物聯網的特征、面臨的挑戰與機遇。比較公認的是，物聯網是一個整合網絡，即物聯網不太可能發展成為另外一個與互聯網對等的、全球性網絡，而是利用互聯網把各種各樣的物品連接起來。物聯網作為萬物互聯的概念網絡，物品的多樣性和差異性使得物聯網可以找到多種技術起源，直接相關的是普適網絡[6]、基于RFID的EPC網絡[7]和無線傳感器網絡[8]。理清物聯網概念的關鍵是理順物聯網與互聯網之間的關系：從互聯網的角度看物聯網，物聯網是互聯網的進一步整合，可以說物聯網是下一代互聯網；而從物聯網的角度看互聯網，互聯網為物聯網的實現提供了聯通的通道和手段。

二、物聯網的知識體系與《物聯網導論》的課程內容

明晰了物聯網概念的內涵和外延以后，可以為物聯網的知識體系建立一個層次化的概念模型。這個概念模型對萬物互聯所需要的知識體系進行了整理，劉云浩9]把物聯網劃分為一個4層的層次化模型：感知識別層、網絡構建層、管理服務層和綜合應用層，如圖1所示。在感知識別層：各種感知識別物體信息的標簽技術、傳感器技術、智能設備用于采集物體的信息，設置反作用于物體的原有的運行狀態。這個層次的技術體現了物聯網工程專業具備交叉學科的特性。在網絡構建層：以各種網絡技術，包括互聯網，作為物體信息的傳輸紐帶，進而實現物體與物體、物體與人等之間的廣泛的互聯互通。這個層次的技術主要是已有的或者新興的各種網絡通信技術。在管理服務層：利用各種計算技術實現對物體信息的綜合利用，大而化之地說，包含計算學科的所有技術并不算十分夸張。這層的技術最終會表現為物聯網的中間件形式，可能是物體接入技術相關的、應用領域相關的或者是通用的。在綜合應用層：直接面向豐富多彩的各種物聯網應用，如物流、環境監測等。物聯網工程多學科交叉的特點，使得很難建立一個面向物聯網實際應用的可靠而完備的知識體系，一方面多種學科的知識，特別是計算學科的知識都可以可靠地應用于物聯網工程中；然而另一方面，物聯網應用的豐富多彩又決定了很難形成一個完備的知識體系。所以在《物聯網工程導論》課程的教學內容組織上，只能在物聯網層次化模型中的每層中，選取若干的關鍵技術進行介紹，而不是去滿足知識體系的完備性。在感知層別層：主要介紹以RFID為主的標簽識別技術、傳感器和一些智能設備。在網絡構建層：主要介紹互聯網和一些無線網絡。在管理服務層：主要介紹一些關鍵技術，如搜索技術、海量信息處理、智能信息處理、安全技術等。在綜合應用層：介紹一些物聯網的典型的應用場景和應用案例。

三、探討物聯網工程專業的專業建設

對物聯網概念進行分解的層次模型中的感知識別層，可能會融合一些物理、機械、電氣、電子、控制學科的知識，而網絡構建層主要是通信學科和計算學科的知識，管理服務層和綜合應用層主要是計算學科的知識。在實際進行物聯網工程的專業建設的時候，不太可能形成一個完備的課程體系，進行全面的講解，在注重學生培養寬口徑的同時，總是會有所取舍。個人認為在物聯網工程專業課程建設和學生能力培養方面，注重以下兩個方面的把握：

1.高校物聯網工程的專業建設和學生培養要區別于職業學校的職業教育，做到厚基礎、重體系、寬口徑，特別要以計算學科的已有的雄厚的專業建設功底作為后盾，使得培養的學生具備扎實的計算學科的基本素質和基本能力。

2.高校物聯網工程的專業建設和學生培養要區別于已有的計算學科的專業教育，在重基礎的同時，做到一招鮮，使得學生具備物聯網中的典型關鍵技術的研發能力，如基于RFID的標識技術、傳感器和無線傳感器網絡、智能設備開發（如基于Android的開發）。

通過作者在《物聯網工程導論》課程的教學實踐出發，談了一些對于物聯網和物聯網工程專業的一些粗淺的認識，希望能夠對讀者有所幫助。

參考文獻：

[1]Commission of the European communities. Internet of Things—an Action Plan for Europe [EB/OL]. [2010-11-12].

http：//ec.europa.eu/information_society/policy/rfid/documents/ commiot2009.pdf.

[2]溫家寶. 2010年政府工作報告[EB/OL]. [2010-11-12].

http：//www.gov.cn/2010lh /content_1555767.htm.

[3]2010中國國際物聯網大會：http：//www.iotconference.com.

[4]中華人民共和國國務院.國務院關于加快培育和發展戰略性新型產業的決定[EB/OL]. [2010-11-12]

http：//www.gov.cn/zwgk/2010-10/18/content_1724848.htm.

[5]International Telecommunication Union.The Internet of Things [R].Geneva：ITU，2005.

[6]ITU Y.2002.Overview of Ubiquitous Networking and of Its Support in NGN [S].ITU-T Recommendation，2009-10.

[7]EPC：http：//www.gs1.org/epcglobal.

[8]National Instruments：http：//zone.ni.com/devzone/cda/tut/p/

id/8707.

[9]劉云浩.物聯網導論[M].北京：科學出版社，2011：3.