基于物聯網專業的高職院校人才培養模式研究

摘要：物聯網作為一種戰略性的新興產業，其市場前景十分廣闊。在未來一段時間內物聯網專業人才將會供不應求的趨勢影響下，高職院校計算機專業如何面對物聯網產業發展所帶來的機遇和挑戰已成為職教工作者面臨的難題。文章通過物聯網概念和特征、體系結構的簡要介紹，分析物聯網的應用領域和人才需求，從培養目標、專業課程設置、實驗實訓、考核方式再到應有的人才培養條件逐一進行剖析，期望能為高職院校培養出一流的物聯網專業人才提供借鑒與參考。

關鍵詞：物聯網；人才培養；高職院校

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1671-0568（2014）05-0105-03

一、物聯網的起源及結構

1.物聯網的起源。物聯網是什么呢？它是新一代信息技術的重要組成部分。物聯網理念最早由比爾·蓋茨1995年在《未來之路》一書中提出。在這本書里，比爾·蓋茨提出了物物互聯的概念，但受當時硬件、無線網絡及傳感技術發展的限制，并未引起業界足夠的重視。1999年麻省理工大學Auto-ID中心Kevin Ashton教授在研究RFID時提出“Internet of Things（物聯網）”的說法，到國際電信聯盟（ITU）于2005年發布的《ITU互聯網報告2005：物聯網》及2008年歐盟發布的《the European Technology Platform on Smart Systems Integration，EPoSS IoT 2020》報告中提到的物聯網都不再只是基于RFID技術的物聯網，無論從定義還是范圍方面，都發生了很大變化，覆蓋范圍也有了較大的擴展。如今，物聯網技術已逐漸應用于智能交通、遠程醫療、環境保護、公共安全等許多領域。物聯網為了達到物與物、物與人的鏈接，實現對物品和過程的智能化識別、感知和管理的目的，主要通過各類網絡的接入，采用射頻識別技術、傳感技術和嵌入式系統技術，實時采集所需的各種監控、連接和互動的物體或過程信息來實現。

2.物聯網的特征與體系結構。物聯網主要有三個特征：第一特征是有效感知。通過條碼、RFID和傳感器等實時獲取物體信息；第二特征是可靠傳輸。利用各種網絡，將物體的信息隨時隨地準確傳輸到目的地；第三特征是智能處理。主要是通過模糊識別和云計算等各種智能計算技術，實現大批數據和信息的計算、分析，進而達到對控制對象的智能處理。物聯網的層次大概有三個，應用層是頂層，通過分析和處理后感應數據的使用，給用戶提供各種特定服務；數據傳輸的網絡層是中間層，建立在現有移動通信網絡和互聯網基礎之上；用來感應數據的感知層是底層，包括很多數據采集設備，如數據訪問網關、傳感器和傳感器網絡等，見圖1。

二、物聯網的應用領域與發展趨勢

物聯網的應用領域應該說與人們的日常生活緊密相關。國際電信聯盟在2005年發表的一份報告這樣形容“物聯網”時代：汽車會對司機的危險操作進行自動報警，衣服會“告訴”洗衣機對顏色和水溫的要求，公文包會提醒主人遺漏了某份重要文件，諸如此類通過物聯網都可以實現。人們可以越發周密和動態地對生產和生活進行管理，達到“智慧”的高度，充分提升生產力水平和資源利用率，融洽自然與人之間的關系。從物聯網在各個應用領域來看，主要有兩大發展趨勢：一是智能化。物品將會更“聰明”，能獨立與其他物品進行信息交互；二是物品的IP化。Ipv6協議能為地球上每一粒沙子分配一個IP地址，未來基于此的物聯網也能給所有物品賦予一個唯一的標識，使每個物品都能被即時追蹤和控制。目前，研究和開發物聯網應用的國家主要集中在美國、歐洲、日本和韓國等少數發達國家，最初的研究方向主要是條形碼和RFID技術應用在商業零售、物流等領域。隨著傳感器技術、近場通信和計算技術的發展，物聯網的應用領域開始擴大到環境監測、醫療衛生、公共安全，甚至是人們的日常生活等領域。我國也是最早研發物聯網的國家之一，在20世紀90年代，物聯網已經處于萌芽狀態，但不叫物聯網，而是叫傳感網。溫家寶同志在2009年8月上旬視察無錫時，提出“感知中國”的戰略，為物聯網的研究和應用掀起一股新的高潮。在2010年3月的《政府工作報告》中提到的重點產業振興計劃，明確把“加快發展物聯網的應用”納入其中，國家重點基礎研究發展計劃和國家重大科學研究計劃也將物聯網作為重點研究方向。放眼世界，物聯網已經成為關注的焦點，從長遠來看，互聯網有望成為拉動經濟增長和生產力發展的新動力。

三、物聯網人才培養現狀分析

2010年10月，新華社發布的《2009～2010中國物聯網年度發展報告》指出，2009年我國物聯網行業市場規模將已經達到1716億元。2015年末，整個中國物聯網市場規模將以年復合增長率超過30%的速度，達到7500億元，這種市場前景將是互聯網、計算機和移動通信市場都無可比擬的。面對如此廣闊的市場前景，許多地方政府為了搶奪市場先機紛紛出臺了一系列的政策來支持和發展物聯網。然而，即使有政策的大力支持，物聯網產業卻正面臨著巨大的人才壓力。根據測算，物聯網產業規模比互聯網要大20倍以上，物聯網技術所需人才也在每年百萬人以上。這意味著物聯網人才培養將是必須長期堅持和充滿艱難的工作。目前，全國近700所高校已向教育部提交增設物聯網相關專業申請，現在已有67所本科學院或大學建立了“物聯網工程”或“傳感網技術”等專業。

然而，目前物聯網專業的教學工作卻面臨著無教材、無師資、無基地的“三無”窘境。很多學校開設該專業時還存在不少制約因素，如師資力量、教材和課程不統一等，使很多高職院校減少了投入精力和宣傳力度。每年培養的幾千名專業人才，對于企業需求來講無異于杯水車薪。雖然現狀如此，但我們有理由相信：隨著國家在物聯網領域支持力度的不斷加大和市場人才需求的急劇增長，高職院校肯定將對物聯網相關專業不斷加大投資力度。

筆者以物聯網體系結構為依據，認為高職院校應對以下三類物聯網人才進行重點培養：一是電子設備技術和芯片設計技術人才，滿足傳感器制造企業的人才需求，以及從事物聯網產品銷售和技術咨詢工作；二是計算機網絡和通信人才，以擔任物聯網的系統設計、施工、調試及維護等工作；三是物聯網應用人才和系統集成人才，主要擔任網絡系統開發和調試等工作。物聯網專業的主要崗位群和工作內容見表1。

四、高職院校物聯網專業的人才培養方案

高職教育是我國高等教育的重要組成部分，堅持以服務為宗旨、以就業為導向的辦學方針，以提高職業能力為教學目標，這是高職教育的根本生命力所在。物聯網人才的技能要求主要是指能夠運用計算機平臺、傳感器、RFID、網絡等媒介，以及使用、設計、開發物聯網應用系統和搭建物聯網運行平臺的人員。筆者在此依據技能要求，制定物聯網專業人才培養方案。

1.明確專業培養目標。構建合理課程體系的前提是專業人才培養目標的準確定位。高職教育的人才培養目標必須與社會經濟發展對人才的要求一致，這樣高職教育才能滿足社會經濟發展的需求。物聯網專業的知識體系覆蓋廣泛，專業方向多元化，在這種情況下高職院校應當將如何讓學生理解物聯網的運行方法和原理，掌握良好的計算機基礎知識和基礎技能，以及傳感技術、通信、網絡等領域的專業知識作為培養目標。物聯網專業畢業生應是擁有較強理論知識和較豐富的工程實踐能力、具備一定技術創新能力和團隊協作精神的應用型高級人才。

2.根據工作需要設置專業課程。物聯網專業課程體系由專業核心課程和專業基礎課組成。專業課程設置見表2，通過這些課程的學習，使學生具備物聯網的基本知識，為將來從事相關工作打下良好的基礎。

3.設計仿真的實訓教學環節。根據物聯網專業課程體系，模擬在現實工作環境中涉及的無線傳感器網絡設計、RFID系統設計和電子技術設計及程序設計，等等。在實踐教學環節中，教師應以工作過程為導向，充分發揮學生學習的積極性，堅持不斷創新實踐教學課程體系，具體實訓內容如下：①感知層實訓模塊，主要涉及智能感知和傳感標識等相關技術，包括多種傳感技術的應用，如溫濕度傳感應用、運動傳感應用、信息采集應用、電機控制應用等各種頻段傳感實驗；②網絡層實訓模塊，主要涉及無線通信、網絡協議、網關設計等內容，包括短距離無線通信應用（如433MHz、2.4GHz）、無線自組網應用、IEEE802.15.4協議及Zigbee網絡應用、WIFI應用、NFC應用及REID標簽應用應用（如高頻、超高頻無源RFID）等；③應用層實訓模塊，主要涉及網絡應用接人和智能終端信息處理技術等，包括公網接入應用、安全網絡通信應用、實時定位應用、自組網時間同步應用、環境監測應用等。

4.靈活多樣的考核方式。對于在物聯網專業的考核方式，筆者認為，應當在考核教學效果的基礎上，堅持把學生掌握的技能作為評價內容。物聯網的專業特點決定了它應該采用靈活多樣的評價方式，不能單純以期末考試成績作為唯一論斷。例如，考核學生是否具有完成實踐項目的能力、是否能獨立完成課程設計、是否能綜合運用專業知識解決問題，等等。

五、培養物聯網專業人才應該具備的條件

1.培養具有專業素質的師資隊伍。多學科交叉的物聯網專業，決定了物聯網工作崗位需要高級應用型人才，其不僅要有扎實的基礎和較強的實踐能力，還需要掌握不同應用領域的知識，成為掌握多學科知識、實踐能力強的復合型專業人才。那么，高職院校如何構建物聯網專業教師隊伍呢？筆者認為，應從以下兩方面入手：一是多渠道引進，改善師資力量薄弱的現狀。通過招聘引進物聯網專業的高層次人才，或通過校企合作來提高師資隊伍的工程實踐水平；二是制度化的內部培訓，提高現有教師的專業素質和水平。物聯網行業的頂尖人才和專家目前比較稀缺，短時間內大量引入相對困難，因而需要在創建優越環境吸引人才的同時培養、改善現有的師資力量。

2.建設高水平的實驗室。從表2可以看出，物聯網專業的主要實訓模塊包括計算機、傳感控制、通信、電子、網絡等，為了充分利用教學資源，一方面要利用學校現有的專業如計算機網絡與應用、應用電子、通信、電氣自動化、嵌入式系統、軟件技術等專業已有的實訓基地；另一方面，學校要爭取投資建設物聯網綜合應用實訓室，該實驗室要涵蓋“感知層、傳輸層、應用層”關鍵技術的實訓，一般應包括運行Windows CE、Linux、Android等主流嵌入式操作系統的實訓模塊；具有RFID各種頻段的實訓模塊；具備各種移動通信技術的實訓模塊；配備單片機應用的各種傳感技術模塊等綜合實訓系統；同時具備物聯網綜合應用實訓功能，以保障專業實訓教學計劃的順利實施。

3.選擇、開發合適的教材。教學離不開教材，物聯網專業教學與適應物聯網技術發展水平的教材密不可分。合適的教材可以提升教師的教學水平，取得理想的教學效果。當然，教材也要適當超前，不僅要考慮專業教學的實際需求，還要兼顧物聯網產業的發展趨勢，讓學生站在專業發展的前沿思考問題。此外，高職院校應加強校企合作，嘗試與企業共同開發教材，使之更具有實用性和實踐性。

4.開展多種渠道的校企合作。培養企業滿意的人才是高職院校的第一使命，高職院校應與企業深入溝通，充分了解企業對學生職業素質及專業能力的要求，據此制定明確的培養目標與教學計劃。加強校企合作，與企業共同培養學生，將企業一線骨干的專業技能與工作經驗傳授給學生，使培養的畢業生更快適應企業的工作環境，更符合企業需求。

參考文獻：

[1]張偉.物聯網發展與應用[J].信息與電腦，2011，（4）.

[2]邊金良等.高職院校物聯網專業人才培養方案的研究[J].重慶電子工程職業學院學報，2011，（1）.

[3]胡忠望.“物聯網工程”新專業課程體系的設計[J].中國電力教育，2010，（22）.

[4]桑瀟.物聯網專業師資隊伍構建研究[J].中國電力教育，2013，（13）.

（編輯：易繼斌）