物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)中高職院校教學(xué)課程實(shí)驗(yàn)體系研究

引言

隨著高職職業(yè)教育與市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，全國(guó)適齡入學(xué)人數(shù)的相對(duì)減弱，提前就業(yè)的分流，出國(guó)就讀人數(shù)的增加，全國(guó)招生市場(chǎng)的無序，全國(guó)高職學(xué)校招生難度日益顯現(xiàn)以及生存壓力日漸加重。面對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家的優(yōu)質(zhì)教育資源對(duì)國(guó)內(nèi)生源市場(chǎng)的爭(zhēng)奪與分流,大力推進(jìn)國(guó)際高職學(xué)校的合作與交流成為全國(guó)高職教育開闊視野、增加人才培養(yǎng)途徑等應(yīng)勢(shì)之舉。我國(guó)高職教育教師專業(yè)體系結(jié)構(gòu)優(yōu)化的實(shí)現(xiàn)需要立足于我國(guó)的國(guó)情和高職教育現(xiàn)狀,借鑒國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家高職教育教師專業(yè)體系結(jié)構(gòu)優(yōu)化發(fā)展的教育教學(xué)模式經(jīng)驗(yàn),促進(jìn)我國(guó)高職教育的可持續(xù)發(fā)展。在“十二五”期間，我國(guó)將全面推進(jìn)信息化與工業(yè)化的結(jié)構(gòu)體系融合。物聯(lián)網(wǎng)工程是在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用射頻標(biāo)簽RFID算法與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)等多層融合技術(shù)，覆蓋世界上所有人與物的網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)。而物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)面向現(xiàn)代信息處理技術(shù),培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)優(yōu)化分析與科技開發(fā)及研究方面的工程技術(shù)人才。

1物聯(lián)網(wǎng)綜合性原理

物聯(lián)網(wǎng)最早由美國(guó)的麻省理工學(xué)院于1999年提出，但是對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)一詞究竟是什么概念，到目前還沒有任何定論。然而，物聯(lián)網(wǎng)自從其誕生開始也產(chǎn)生了較大的變化，從最初的主要是依托于射頻識(shí)別關(guān)鍵技術(shù)的物流網(wǎng)絡(luò)到目前已經(jīng)發(fā)展成通過依托于互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)、感知關(guān)鍵技術(shù)以及計(jì)算機(jī)關(guān)鍵技術(shù)的各種信息傳感設(shè)備，通過互聯(lián)網(wǎng)設(shè)施實(shí)現(xiàn)信息傳輸、協(xié)同以及處理，從而在廣域或者大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)人與物或者物與物之間的信息交換需求的一種互聯(lián)。根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的功能實(shí)現(xiàn)的層次,可以將物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)劃分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層以及應(yīng)用層。其中，感知層的主要作用在于實(shí)現(xiàn)整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)的智能感知功能,通過運(yùn)用射頻關(guān)鍵技術(shù)、感應(yīng)器關(guān)鍵技術(shù)、自組織網(wǎng)絡(luò)以及短距離的無線通信關(guān)鍵技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)信息的采集、捕獲以及物體的識(shí)別。

2物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的課程建設(shè)

2.1高校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的特點(diǎn)

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是多專業(yè)的融合與提升,需要多專業(yè)課程的匯聚，建立基礎(chǔ)教學(xué)；各院校根據(jù)自身行業(yè)應(yīng)用背景優(yōu)勢(shì)建立各自的應(yīng)用方向的課程和實(shí)訓(xùn)。

2.2物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)面向現(xiàn)代信息處理技術(shù),培養(yǎng)從事物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)分析與科技開發(fā)及研究方面的高職工程技術(shù)人才田。本學(xué)科專業(yè)培養(yǎng)的學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)合理,具備扎實(shí)的電子技術(shù)、現(xiàn)代傳感器和無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)高頻和微波技術(shù)、有線和無線網(wǎng)絡(luò)通信理論、信息處理、計(jì)算機(jī)技術(shù)、系統(tǒng)工程等基礎(chǔ)理論,掌握物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的感知層以及感知層與應(yīng)用層關(guān)鍵設(shè)計(jì)等專門知識(shí)和技能，并且具備在本專業(yè)領(lǐng)域跟蹤新理論、新知識(shí)、新技術(shù)的能力以及較強(qiáng)的創(chuàng)新實(shí)踐能力。

3物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的人才培養(yǎng)

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的人才能力

具有熟練地運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)和評(píng)估技能,制定系統(tǒng)計(jì)劃并對(duì)不同應(yīng)用對(duì)象實(shí)施整體規(guī)劃和維護(hù)的基本能力；掌握基礎(chǔ)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)、高頻微波技術(shù)、嵌入式無線和有線系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)、無線通信組網(wǎng)技術(shù)等，了解物聯(lián)網(wǎng)主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，具有物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)能力；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)展的需求。

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的知識(shí)結(jié)構(gòu)

掌握與物聯(lián)網(wǎng)學(xué)科相關(guān)的理工知識(shí)和基本理論與方法以及物聯(lián)網(wǎng)基本知識(shí)和基本技能，了解物聯(lián)網(wǎng)科技發(fā)展動(dòng)態(tài)和物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn);掌握必需的傳感器、電子、通信、單片機(jī)、高頻微波、RFID、計(jì)算機(jī)技術(shù)等知識(shí)和專業(yè)技能；同時(shí)掌握信息釆集、處理和融合、通信和傳輸?shù)然纠碚撆c方法，以及物聯(lián)網(wǎng)工程應(yīng)用和管理方面的基本知識(shí)。

4物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)

4.1專業(yè)基礎(chǔ)課/專業(yè)方向課

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)應(yīng)用的多樣性，要求我們必須培養(yǎng)寬口徑人才，重視加強(qiáng)基礎(chǔ)訓(xùn)練。學(xué)生在掌握專業(yè)技能的同時(shí),要求盡可能多地跨學(xué)科學(xué)習(xí)，打破課程、學(xué)科間的壁壘，從而獲得可持續(xù)發(fā)展的能力。在一、二年級(jí)時(shí),要淡化專業(yè)方向界限，構(gòu)建普通教育課和學(xué)科基礎(chǔ)課公共平臺(tái)；在高年級(jí)時(shí)，設(shè)置專業(yè)方向課程群，以加強(qiáng)基礎(chǔ)，增強(qiáng)適應(yīng)性，形成寬口徑專業(yè)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)。增加選修課課時(shí)和門數(shù),增大學(xué)生自主選擇的機(jī)會(huì),激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力和創(chuàng)新精神。

物聯(lián)網(wǎng)工程人才的創(chuàng)新能力培養(yǎng)

在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力方面,培養(yǎng)的途徑總體上講有科研訓(xùn)練、競(jìng)賽活動(dòng)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、社會(huì)實(shí)踐、畢業(yè)設(shè)計(jì)等。針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)特點(diǎn)，增強(qiáng)學(xué)生科研訓(xùn)練與應(yīng)用導(dǎo)向的培訓(xùn)。

5物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的課程結(jié)構(gòu)

5.1物聯(lián)網(wǎng)工程的專業(yè)基礎(chǔ)課程

物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)與技術(shù)導(dǎo)論、電路分析、模擬電路、數(shù)字電路、高頻電路、信號(hào)與系統(tǒng)、通信原理、C語言、算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、單片機(jī)基礎(chǔ)、電磁場(chǎng)與電磁波、傳感器原理及應(yīng)用、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)、通信網(wǎng)技術(shù)、移動(dòng)通信、無線傳感網(wǎng)絡(luò)概論、嵌入式系統(tǒng)、C++語言、RFID技術(shù)導(dǎo)論。

5.2物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的方向課程

根據(jù)側(cè)重點(diǎn)不同，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)可以分為傳感層專業(yè)方向、通信層專業(yè)方向和網(wǎng)絡(luò)層專業(yè)方向等。具體將包括微波與天線、可編程邏輯設(shè)計(jì)、信號(hào)檢測(cè)與估計(jì)技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理、Java程序設(shè)計(jì)、大規(guī)模數(shù)據(jù)云計(jì)算、工業(yè)信息化及現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)、光纖理論及技術(shù)、光纖傳感器技術(shù)、軟件無線電、電信網(wǎng)與交換技術(shù)應(yīng)用等行業(yè)特色課程。

6物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的綜合實(shí)驗(yàn)與應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)研究應(yīng)基于物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀，經(jīng)過前期對(duì)物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的探研，結(jié)合目前的教育形態(tài)，總結(jié)出對(duì)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(duì)學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)研究中心給出了具體解決實(shí)驗(yàn)，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(jì)專門知識(shí)和技能,并具備在本專業(yè)領(lǐng)域跟蹤新理論、新知識(shí)、新技術(shù)的能力以及較強(qiáng)的創(chuàng)新實(shí)踐能力。同時(shí)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。

6.1傳感器技術(shù)教學(xué)實(shí)驗(yàn)

物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)針對(duì)目前學(xué)院所開設(shè)的傳感器課程、嵌入式技術(shù)課程及物聯(lián)網(wǎng)感知層的相應(yīng)課程，學(xué)生可以通過對(duì)傳感器原理的學(xué)習(xí)及通過嵌入式編程來學(xué)習(xí)傳感器知識(shí)，通過各種無線組網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)感知的目的，同時(shí)可以通過不同的傳感器和不同的CPU處理器來組合不同的感知環(huán)境，學(xué)生可以通過自主組網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生真正做到學(xué)以致用，讓學(xué)生動(dòng)起來，真正讓學(xué)生參

與到整個(gè)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)中，培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用型人才。

6.2物聯(lián)網(wǎng)接入技術(shù)實(shí)驗(yàn)

物聯(lián)網(wǎng)接入技術(shù)教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)模塊提供了多種射頻識(shí)別和傳感器節(jié)點(diǎn)以及路由器網(wǎng)絡(luò)等硬件，提供網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和數(shù)據(jù)釆集控制軟件等資源。對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)接入層教學(xué)，平臺(tái)提供了功能強(qiáng)大的以ARM處理器為內(nèi)核的網(wǎng)關(guān)硬件和自主研究的網(wǎng)關(guān)核心軟件，同時(shí)能夠完成多種無線網(wǎng)絡(luò)管理，傳感器和射頻識(shí)別信息處理,可以通過不同無線和有線網(wǎng)絡(luò)路徑，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)轿锫?lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中心服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)和互聯(lián)網(wǎng);平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控軟件可以在PC上直觀方便地完成對(duì)各種網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、網(wǎng)絡(luò)維護(hù)和拓?fù)淝€顯示，并具有無線網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)控等多種高級(jí)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控功能。

6.3網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)驗(yàn)

物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)教學(xué)系統(tǒng)模塊主要是對(duì)兩大關(guān)鍵性技術(shù)進(jìn)行教學(xué)，即軟交換技術(shù)和IPv6技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)模塊融入了能體現(xiàn)和代表最新的交換技術(shù)發(fā)展方向的軟交換技術(shù)，以解決物聯(lián)網(wǎng)物物相連地址分配不足的問題。通過兩方面的教學(xué),力求讓學(xué)生在此學(xué)會(huì)IPv6與軟交換技術(shù)，并將兩種技術(shù)應(yīng)用到物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層中去。

6.4科研項(xiàng)目的教學(xué)實(shí)驗(yàn)

物聯(lián)網(wǎng)科研項(xiàng)目教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)模塊由物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)備、虛擬演示終端及多個(gè)功能子模塊組成，集成了多種傳感器模塊及多種無線組網(wǎng)方式，可組合成多種物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)。針對(duì)學(xué)院的專業(yè)教學(xué)及創(chuàng)新和競(jìng)賽，提供了許多實(shí)例。集成以太、GPRS、無線射頻等多種通信技術(shù)，便于學(xué)習(xí)者熟悉和掌握物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)成及實(shí)際應(yīng)用。該系統(tǒng)具有高度模塊化、體積小、自由組合以及軟件硬件結(jié)合等特點(diǎn)，同時(shí)配備了PC配套軟件,客戶在系統(tǒng)中可以獨(dú)立完成所需方式的本地局域物聯(lián)網(wǎng)或通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)大型物聯(lián)網(wǎng)。

6.5物聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù)實(shí)驗(yàn)

物聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù)教學(xué)系統(tǒng)模塊是針對(duì)學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)安全所開展的教學(xué)。它能夠?yàn)閷W(xué)院建立完善的物聯(lián)網(wǎng)安全實(shí)驗(yàn)體系，包括四大方向性實(shí)驗(yàn)，涉及無線安全、網(wǎng)絡(luò)安全、中間件安全、應(yīng)用安全四大方面。物聯(lián)網(wǎng)安全教學(xué)體系釆用“層階式”教學(xué)方式，按照物聯(lián)網(wǎng)層結(jié)構(gòu)劃分，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的設(shè)計(jì)、創(chuàng)新及實(shí)踐能力，著力培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)物聯(lián)網(wǎng)安全方面的高級(jí)人才。6.6物聯(lián)網(wǎng)程序應(yīng)用開發(fā)實(shí)驗(yàn)

物聯(lián)網(wǎng)程序應(yīng)用開發(fā)實(shí)驗(yàn)體系的設(shè)計(jì)主要是按照以實(shí)驗(yàn)為主線，知識(shí)體系服務(wù)于實(shí)驗(yàn)的原則，實(shí)驗(yàn)覆蓋完整的C和C++高級(jí)開發(fā)語言知識(shí)面，實(shí)驗(yàn)程序編寫符合C99CC)和ISO2003CC十十)標(biāo)準(zhǔn)。然后通過通信系統(tǒng)的傳輸程序設(shè)計(jì)，由通信原理引入移動(dòng)通信優(yōu)化學(xué)習(xí)曲線技術(shù)。

7結(jié)語

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是面向國(guó)家戰(zhàn)略性發(fā)展的需要而設(shè)置的，我們需要用國(guó)家發(fā)展來看待專業(yè)建設(shè)，著眼于未來，前瞻性地人才。

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