多學科視角下智能物聯網應用創新人才培養

徐國慶

（武漢工程大學計算機科學與工程學院 湖北·武漢 430205）

0 引言

隨著物聯網技術的深入應用，智能設備向著微型化、智能化方向發展，物聯網與人工智能出現了技術融合，基于大數據分析的物聯網數據的智能應用成為智能物聯網的研究熱點。智能物聯網是互聯網技術、無線傳感器技術、大數據技術、人工智能、深度學習等諸多學科的融合，其顯著的特點是將多學科知識進行融合，是一次跨越式的發展。在多學科視角下，加強智能物聯網創新人才的培養，應重點突出創新性、前瞻性、融合性的思路，在教學實踐中積極探索多學科融合教學的思路方法。

1 智能物聯網教學模式及面臨的問題

現代技術的蓬勃發展，使多學科之間出現了融合、交叉，學科之間的界限不再如以前那樣明晰、絕對，而是出現了相互促進、相互匯通的趨勢，這種學科之間的交叉使知識的覆蓋面更加寬廣、涉及的知識點更加多樣化、知識的獨立性減弱而綜合性增強，這種交叉學科的特點使智能物聯網課程的教學方式面臨一系列的新問題，主要體現在：

（1）知識點多且結構復雜。早期無線傳感網的功能比較單一，知識點集中，主要完成對物品的感知，一般應用在物流、倉儲、銷售領域，對數據的傳輸速率要求不高，實時性要求也不太嚴格。隨著物聯網接入方式及傳感器類型的擴展，接入物聯網的設備呈現多樣性、復雜性、異構性，對數據的處理能力要求加強，所產生的數據也呈現級數增長。尤其在生產和流通領域，對數據的實時性和智能性處理的要求逐漸被重視。物聯網也逐漸向智能化方向過渡，從而使物聯網人才的需求呈現多學科、智能化的趨勢，將物聯網與人工智能、數據分析等方向的結合成為創新型人才培養的重點任務。

（2）理論和實踐融合，強化應用型知識。智能物聯網是理論和實踐結合的新形態，基本理論包括無線傳感器網絡、大數據挖掘、深度學習、人工智能，特別是以大數據學習為特點的數據挖掘算法，是經典算法在物聯網數據處理中的新應用。智能物聯網特別強調對知識的工程應用，與行業結合是智能物聯網的一大創新點，在應用的過程中，如何有效地實現多學科交叉知識的融合滲透、將理論與實踐緊密結合是智能物聯網所需解決的現實問題。

（3）知識更新迅速，時效性和迭代性增強。在智能物聯網時代，新的理論和技術層出不窮，各種傳感器技術及其行業拓展應用日新月異。這些都為智能物聯網自身的知識更新和技術升級提供了機遇，同時也為智能網聯網從業人員提出了更高的要求，在知識不斷更新迭代的新形勢下，如何有效地組織教學和研究，是提升智能物聯網人才培養、加快行業應用向縱深和更寬領域拓展的新渠道。知識的獲取途徑得到拓寬，教育者必須做到緊跟技術發展的方向，不斷擴充知識面，增強自身的業務水平。

智能物聯網的內在特點和要求，為專業人才培養提出了更高的目標和挑戰。相比于其他傳統學科，技術的更新換代的速度遠遠沒有智能物聯網這樣迅速，如何在快速變化的技術潮流中緊隨發展方向，不斷提升教學內容的充實度和理論深度，緊緊把握行業在智能物聯網領域的最新技術，并及時進行教學模式和課程架構調整，是提高人才培養質量的關鍵。

2 智能物聯網復合型人才的培養途徑

2.1 智能物聯網多學科課程體系設置

智能物聯網專業的學科交叉性和知識復合性要求在人才培養的課程設置上需要充分考慮基本知識點和技能與相關學科的交叉和相互滲透。按照物聯網的4層結構模型，相應的課程體系參考設置如圖1。

圖1 智能物聯網的課程體系設置

在課程設置上，根據物聯網的感知識別、網絡構建、管理服務、創新應用4層結構，分別圍繞各層的具體知識需求和培養要求進行課程設置，在感知識別層，主要涉及硬件的基礎課程，包括傳感器技術、嵌入式系統、電子技術、無限導航基本原理等，在網絡構件層，包括計算機網絡、現代通信技術、信號與系統、無線傳感器網絡、數據通信網與交換技術，管理服務層主要針對業務需求，設置數據結構、云計算、網絡編程應用技術，在創新應用層，包括人工智能、智能電網、車聯網、石油物聯網、健康物聯網等課程，這些課程圍繞智能物聯網的基本要求，實現了硬件、軟件、數據處理、智能應用等多學科的交叉應用。

2.2 智能物聯網應用課程模塊體系

智能物聯網是一門實踐型強的應用型學科，對學生的實際動手能力和解決問題分析問題的能力有較高的要求。在課程體系中，應當加大對實踐類課程和設計類學時的投入，同時加大這方面的硬件設施配置，確保將理論知識與實踐項目結合，實現人才培養的目標。

在實驗學時設置中，充分考慮到對實際項目的引入，特別是智能物聯網與行業的具體應用相結合，促進實際應用的學科知識和綜合處理。可以采用項目介入的模式，依托行業的實際項目案例，或者直接與行業對接，采用現場教學指導的模式，增強學生的直觀感受，提升對理論知識和多學科應用的掌握與理解。

智能物聯網的實踐課程體系設置應當遵循知識點覆蓋完整、行業應用前沿、設計過程監控，形成完善的實踐指導課程體系，并在實踐中加強對行業前沿知識的引入與應用指導，確保實踐與理論教學的統一（表1）。

表1 智能物聯網的實踐課程體系設置

3 結束語

智能物聯網是物聯網與智能處理技術相結合的多學科交叉融合的結果，是物聯網發展的方向與前沿。在對傳統行業的智能化改造升級、強化智能技術在數據處理和物聯網感知中的應用、提升現代行業的智能化、自動化水平中具有重要的商業價值和廣闊的應用前景。在多學科交叉的融合中，增強智能物聯網的理論教學與實踐應用，是保證智能物聯網人才培養質量的主要途徑。