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

徐會彬

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)和科研的一個新方向。為此，針對物聯(lián)網(wǎng)飛速發(fā)展的背景，并依據(jù)物聯(lián)網(wǎng)知識體系框架，本文分析物聯(lián)網(wǎng)實驗系統(tǒng)的建設(shè)要求和實驗內(nèi)容，進(jìn)而對實驗室整體框架進(jìn)行研究，同時將研究工作服務(wù)于物聯(lián)網(wǎng)實驗教學(xué)。根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)實驗教學(xué)的需求，構(gòu)建以智能家居為依托的物聯(lián)網(wǎng)實驗教學(xué)系統(tǒng)框架，并借助于ZigBee無線通信技術(shù)，實現(xiàn)軟件、手動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；實驗教學(xué)；智能家電

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：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)，實現(xiàn)對監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的物體、人等對象進(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)申請的通知，超過百家高校申請了“物聯(lián)網(wǎng)工程”專業(yè)。這種井噴式的新專業(yè)申請，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)。從另一個角度講，物聯(lián)網(wǎng)給相關(guān)產(chǎn)生帶來了新的發(fā)展機遇。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)展視為國家戰(zhàn)略，在不久的將來，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，教育部啟動了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)人才的培養(yǎng)，并開始組織認(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)，滿足社會需求。

然而，由于國內(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；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、實驗設(shè)備稀缺。這些問題對培養(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)的特點及物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)和企業(yè)對物聯(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)知識是以通信技術(shù)、電子技術(shù)為平臺。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)知識基本上可以支撐物聯(lián)網(wǎng)的感知層、網(wǎng)絡(luò)層知識體系。

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，以快速滿足市場的需求，并擬對高校物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)人才的實驗教學(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，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)的實驗系統(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)，從簡單的認(rèn)知到技能的掌握，并設(shè)計簡易的智能家居系統(tǒng)；同時，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)用型人才的實驗教學(xué)體系探索與構(gòu)建

本文以智能家居為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景，并以通信/電子基礎(chǔ)框架為平臺，對于高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的實驗教學(xué)課程體系以實驗室構(gòu)建展開研究。

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)鍵性問題，對學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實驗研究中心給出了具體解決實驗，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)計專門知識和技能，并具備在本專業(yè)領(lǐng)域跟蹤新理論、新知識、新技術(shù)的能力以同時具有自主學(xué)習(xí)、自我發(fā)展的基本能力，能夠適應(yīng)不斷變化的未來物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的適應(yīng)能力。

（一）關(guān)鍵問題

1.依據(jù)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的知識體系，制定物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的實驗課程。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)知識體系。在設(shè)置的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程體系時，應(yīng)盡可能地將本專業(yè)的知識融入其中，并采用模塊化機制，同時保持課程體系的連貫性、相關(guān)性、階段性和實踐性。

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)的實驗教學(xué)體系。遵照《國家中長期教育改革和發(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)人才時更需注重實踐教學(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)知識體系分析開始，并結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)，對物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實驗課程體系的設(shè)置、物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實驗教學(xué)體系進(jìn)行了系統(tǒng)、深入的分析。本項目擬采取的解決方案以及它們與本項目的目標(biāo)之間的關(guān)系如圖3所示。

四、結(jié)語

本文在現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)知識體系的基礎(chǔ)上，依托通信/電子類知識框架，以培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)，展開以物聯(lián)網(wǎng)實驗課程體系建設(shè)為龍頭、以智能家居系統(tǒng)設(shè)計為實踐教學(xué)目標(biāo)、以改革實驗教學(xué)環(huán)節(jié)為抓手的研究，大力發(fā)展實踐教學(xué)，豐富實踐教學(xué)內(nèi)容，使物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才快速滿足市場的需要；開拓物聯(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，同時能夠運用自己所學(xué)的專業(yè)特長來創(chuàng)造新的工作崗位，為經(jīng)濟(jì)建設(shè)貢獻(xiàn)力量。

針對實踐教學(xué)體系研究，為建立一個適應(yīng)于工業(yè)化道路，依靠科教興國的實踐教學(xué)體系，來培養(yǎng)數(shù)以千萬計的具有高技能的勞動者，解決我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展中遇到的“技工荒”和“技師荒”的問題，充分開發(fā)人力資源，培養(yǎng)出適應(yīng)社會發(fā)展需要的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用型人才。

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