基于智能終端應(yīng)用的計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)課程建設(shè)探討

引言

智能終端從應(yīng)用領(lǐng)域上講，可劃分為移動(dòng)智能終端和通用智能終端兩個(gè)方向的應(yīng)用。

移動(dòng)智能終端以智能手機(jī)為代表，另外還包含平板電腦、筆記本、智能電視等。移動(dòng)智能終端內(nèi)嵌嵌入式操作系統(tǒng)，目前被廣泛推崇和得到迅速發(fā)展的是開(kāi)放的、自由的Android系統(tǒng),主要應(yīng)用在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)方面，而移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)則是將移動(dòng)通信和互聯(lián)網(wǎng)二者結(jié)合起來(lái)的、融為一體的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。在最近幾年里，移動(dòng)通信和互聯(lián)網(wǎng)是當(dāng)今世界發(fā)展最快、市場(chǎng)潛力最大、前景最誘人的兩大業(yè)務(wù)，它們的增長(zhǎng)速度是任何預(yù)測(cè)家未曾預(yù)料到的，所以移動(dòng)智能終端技術(shù)應(yīng)用將會(huì)創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

通用智能終端主要有智能電網(wǎng)終端、智能家居終端、工業(yè)自動(dòng)化終端、環(huán)境監(jiān)測(cè)終端等，其應(yīng)用嵌入式物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，而物聯(lián)網(wǎng)是將各種信息傳感設(shè)備，如射頻識(shí)別、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等裝置與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來(lái)而形成的一個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò)。物體通過(guò)智能感應(yīng)裝置，經(jīng)過(guò)傳輸網(wǎng)絡(luò)到達(dá)指定的信息載體，再經(jīng)過(guò)全面感知、可靠傳送和智能處理,最終實(shí)現(xiàn)物與物、人與物之間的自動(dòng)化信息交互與智能處理。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)之后，掀起的第三次世界信息產(chǎn)業(yè)浪潮孔

1智能終端應(yīng)用專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)

圖1所示是按應(yīng)用劃分的智能終端的應(yīng)用分類(lèi)。實(shí)際上,智能終端的應(yīng)用是基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)兩大網(wǎng)絡(luò)，主要涉及Android技術(shù)和嵌入式物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。作為基于智能終端應(yīng)用的計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)建設(shè)，應(yīng)主要考慮Android技術(shù)和嵌入式物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的特點(diǎn)和體系結(jié)構(gòu)，而這兩大技術(shù)是當(dāng)今發(fā)展比較快、應(yīng)用比較廣泛的技術(shù)，所以,在高校開(kāi)設(shè)基于智能終端應(yīng)用的計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)是時(shí)代和社會(huì)的迫切需求。

據(jù)職酷網(wǎng)2011年6月的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示：目前熱招的Android技術(shù)相關(guān)崗位約有3882個(gè)，而一個(gè)月內(nèi)的有效崗位量在2298個(gè)。主要熱招職位包括Android開(kāi)發(fā)工程師、Android軟件工程師、Android應(yīng)用開(kāi)發(fā)工程師、系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)工程師，Android手機(jī)游戲開(kāi)發(fā)、Android系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)、Android程序員、Android游戲應(yīng)用版本管理、人機(jī)交互分析工程師、Android中間層開(kāi)發(fā)工程師等。隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展，社會(huì)對(duì)移動(dòng)智能終端的需求和業(yè)務(wù)在不斷增加,然而，有關(guān)移動(dòng)智能終端專(zhuān)業(yè)或方向的知識(shí)體系、課程體系、工程實(shí)踐和人才培養(yǎng)等，目前還較為薄弱，專(zhuān)業(yè)課程有待建設(shè)。

圖1智能終端主要分類(lèi)

2009年8月，溫家寶總理視察無(wú)錫物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)研究院，并做出重要指示：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是未來(lái)科技的制高點(diǎn)，是我國(guó)新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)未來(lái)發(fā)展的方向之一！在國(guó)家出臺(tái)的“十二五”規(guī)劃中，物聯(lián)網(wǎng)將重點(diǎn)投資智能電網(wǎng)、智能交通、智能物流、智能家居、環(huán)境與安全檢測(cè)、工業(yè)與自動(dòng)化控制、醫(yī)療健康、精細(xì)農(nóng)牧業(yè)、金融與服務(wù)業(yè)、國(guó)防軍事等十大領(lǐng)域。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展，社會(huì)對(duì)智能終端的需求和業(yè)務(wù)在不斷增加，然而，有關(guān)物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)或方向的知識(shí)體系、課程體系、工程實(shí)踐和人才培養(yǎng)等，目前還較為薄弱，專(zhuān)業(yè)課程建設(shè)任重道遠(yuǎn)。

2智能終端技術(shù)層次結(jié)構(gòu)

智能終端技術(shù)主要分為兩個(gè)方向：Android技術(shù)和嵌入式物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，這兩個(gè)方向相互聯(lián)系、相互滲透，但又有各自的特點(diǎn)和體系結(jié)構(gòu)。

2.1Android技術(shù)的層次結(jié)構(gòu)

Android是Google公司針對(duì)智能終端開(kāi)發(fā)的一個(gè)平臺(tái),該平臺(tái)基于Linux內(nèi)核，是開(kāi)放、開(kāi)源的系統(tǒng)，其大部分應(yīng)用主要是用JAVA開(kāi)發(fā)，Android體系結(jié)構(gòu)如圖2所示。

Android的系統(tǒng)架構(gòu)和其它操作系統(tǒng)一樣，采用了分層的架構(gòu)。從架構(gòu)圖看，Android分為四個(gè)層，從高層到低層分別是應(yīng)用程序?qū)?、?yīng)用程序框架層、系統(tǒng)運(yùn)行庫(kù)層和Linux核心層。

第一層:應(yīng)用程序?qū)?。Android會(huì)同一系列核心應(yīng)用程序包一起發(fā)布，該應(yīng)用程序包包括email客戶(hù)端、SMS短消息程序、日歷、地圖、瀏覽器、聯(lián)系人管理程序等。所有的應(yīng)用程序都是使用JAVA語(yǔ)言編寫(xiě)的。

第二層：應(yīng)用程序框架。開(kāi)發(fā)人員也可以完全訪(fǎng)問(wèn)核心應(yīng)用程序所使用的API框架。該應(yīng)用程序的架構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化了組件的重用；任何一個(gè)應(yīng)用程序都可以發(fā)布它的功能塊并且任何其它的應(yīng)用程序也都可以使用其所發(fā)布的功能塊(不過(guò)得遵循框架的安全性限制)。同樣，該應(yīng)用程序重用機(jī)制也使用戶(hù)可以方便地替換程序組件。

圖2Android系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)

第三層：系統(tǒng)運(yùn)行庫(kù)。系統(tǒng)運(yùn)行庫(kù)包含兩部分：第一部分是程序庫(kù)，Android包含一些C/C++庫(kù)，這些庫(kù)能被Android系統(tǒng)中不同的組件使用，它們通過(guò)Android應(yīng)用程序框架為開(kāi)發(fā)者提供服務(wù)。第二部分是運(yùn)行庫(kù)，該核心庫(kù)提供了JAVA編程語(yǔ)言核心庫(kù)的大多數(shù)功能，每一個(gè)Android應(yīng)用程序都在它自己的進(jìn)程中運(yùn)行，且都擁有一個(gè)獨(dú)立的Dalvik虛擬機(jī)實(shí)例。Dalvik被設(shè)計(jì)成一個(gè)設(shè)備可以同時(shí)高效地運(yùn)行多個(gè)虛擬系統(tǒng)，Dalvik虛擬機(jī)執(zhí)行(.dex)的Dalvik可執(zhí)行文件，該格式文件針對(duì)小內(nèi)存使用做了優(yōu)化。同時(shí)虛擬機(jī)是基于寄存器的，所有的類(lèi)都經(jīng)由JAVA編譯器編譯，然后通過(guò)SDK中的dx工具轉(zhuǎn)化成.dex格式并由虛擬機(jī)執(zhí)行。

第四層：Linux內(nèi)核。Android的核心系統(tǒng)服務(wù)依賴(lài)于Linux2.6內(nèi)核，如安全性、內(nèi)存管理、進(jìn)程管理、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧和驅(qū)動(dòng)模型等。Linux內(nèi)核也同時(shí)作為硬件和軟件棧之間的抽象層。

2.2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的層次結(jié)構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)是由M2M(MachinetoMachine)概念發(fā)展而來(lái)的，是機(jī)器與機(jī)器的對(duì)話(huà)，其關(guān)鍵在于數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)。目前數(shù)據(jù)采集技術(shù)包括各種傳感器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描、射頻識(shí)別技術(shù)等。射頻識(shí)別技術(shù)可通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別物體并獲取數(shù)據(jù)信息，是當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)的主流應(yīng)用形式。物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)層次由感知層、傳輸層和應(yīng)用層組成，圖3所示給出了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的層次結(jié)構(gòu)。

第一層：感知層。以EPC、RFID、傳感器等傳感技術(shù)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)信息采集和“物”的識(shí)別。

第二層：傳輸層。通過(guò)現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)、通信網(wǎng)、廣電網(wǎng)以及各種接入網(wǎng)和專(zhuān)用網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸與計(jì)算。

第三層：應(yīng)用層。由個(gè)人計(jì)算機(jī)、手機(jī)、輸入輸出控制終端等終端設(shè)備以及數(shù)據(jù)中心所構(gòu)成的系統(tǒng)或?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)所感知信息的應(yīng)用服務(wù)。

圖3物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的層次結(jié)構(gòu)

3基于智能終端應(yīng)用的計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)課程建設(shè)

基于智能終端應(yīng)用的計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)是多個(gè)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的融合和提升，主要涉及電子、嵌入式系統(tǒng)、嵌入式開(kāi)發(fā)、自動(dòng)化控制、網(wǎng)絡(luò)通信、計(jì)算機(jī)等專(zhuān)業(yè)知識(shí)，需要多專(zhuān)業(yè)的匯聚，并取其共性，建立基礎(chǔ)教學(xué)體系；各院?？筛鶕?jù)行業(yè)應(yīng)用背景優(yōu)勢(shì)建立具有各自應(yīng)用方向和特點(diǎn)的課程實(shí)訓(xùn)。

3.1專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)

基于智能終端應(yīng)用的計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)主要面向現(xiàn)代信息處理技術(shù)，各高等院?？筛鶕?jù)特點(diǎn)和師資隊(duì)伍，培養(yǎng)從事移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域兩個(gè)方向的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)分析、科技開(kāi)發(fā)及研究方面的高等技術(shù)人才。

首先，在Android技術(shù)方向，以培養(yǎng)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用型人才為主。從人才需求類(lèi)型來(lái)看，目前對(duì)Android人才需求有兩類(lèi)：一類(lèi)是偏向硬件驅(qū)動(dòng)的Android人才需求；一類(lèi)是偏向軟件應(yīng)用的Android人才需求。其中后者的需求最大，包括手機(jī)游戲、手機(jī)終端應(yīng)用軟件和其他手機(jī)應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)。

由于目前Android技術(shù)較新，無(wú)論是相關(guān)書(shū)籍、培訓(xùn)還是大學(xué)教育，都處于初級(jí)階段，因此，Android人才短期將供不應(yīng)求。而從長(zhǎng)期來(lái)看，隨著各種移動(dòng)應(yīng)用和手機(jī)游戲等內(nèi)容需求的日益增加，也將激勵(lì)大中小型手機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)商加大對(duì)Android應(yīng)用的開(kāi)發(fā)力度，因此，Android人才需求量也非常巨大。

其次，在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)方向，應(yīng)以培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用人才為主。目前國(guó)內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)“井噴”式增長(zhǎng)，物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)如今已從電力、交通、安保等公共服務(wù)領(lǐng)域逐步走入民用市場(chǎng),并已初步形成產(chǎn)業(yè)鏈。此外，各地政府對(duì)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的熱衷態(tài)勢(shì)無(wú)不透露著未來(lái)該產(chǎn)業(yè)的誘人前景。據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)每年會(huì)有10萬(wàn)以上人才缺口，而且未來(lái)10年，每年會(huì)以20%的缺口遞增。

基于智能終端應(yīng)用的計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)的學(xué)生，還應(yīng)該德智體全面發(fā)展，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(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、嵌入式技術(shù)、Android技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)工程技術(shù)和相關(guān)的理論基礎(chǔ)，具備在智能終端應(yīng)用領(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。3.2專(zhuān)業(yè)課程體系與結(jié)構(gòu)

基于智能終端應(yīng)用的計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)應(yīng)建立以提升工程素質(zhì)為根本、以培養(yǎng)智能終端應(yīng)用工程能力為核心、以掌握智能終端應(yīng)用工程學(xué)科知識(shí)要求為目標(biāo)的課程體系，專(zhuān)業(yè)課程體系涉及三大知識(shí)領(lǐng)域：通用基礎(chǔ)類(lèi)知識(shí)領(lǐng)域、專(zhuān)業(yè)技術(shù)類(lèi)知識(shí)領(lǐng)域和綜合管理類(lèi)知識(shí)領(lǐng)域，各院校應(yīng)根據(jù)自身情況選擇合適的方向來(lái)建立相應(yīng)的課程體系。其中，通用基礎(chǔ)類(lèi)知識(shí)領(lǐng)域和綜合類(lèi)知識(shí)領(lǐng)域?qū)Ω髟盒Ｏ鄬?duì)來(lái)說(shuō)都具有一定的共性，課程體系結(jié)構(gòu)比較接近，因此，本文著重討論專(zhuān)業(yè)技術(shù)類(lèi)知識(shí)領(lǐng)域的課程體系建設(shè)，根據(jù)智能終端應(yīng)用計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的兩個(gè)主要方向的各自層次結(jié)構(gòu)來(lái)給出相對(duì)應(yīng)的知識(shí)領(lǐng)域與課程結(jié)構(gòu)。

根據(jù)Android技術(shù)的四個(gè)層次結(jié)構(gòu)（即圖2所示的Linux內(nèi)核、系統(tǒng)運(yùn)行庫(kù)、應(yīng)用程序框架、應(yīng)用程序?qū)樱?，高校課程結(jié)構(gòu)可由公共基礎(chǔ)課程、學(xué)科基礎(chǔ)課程、Android基礎(chǔ)課程、Android專(zhuān)業(yè)課程、Android實(shí)踐實(shí)訓(xùn)課程等五個(gè)部分組成。其中，公共基礎(chǔ)課程和學(xué)科基礎(chǔ)課程可以參照現(xiàn)有的理工科專(zhuān)業(yè)設(shè)置,Android基礎(chǔ)課程一般包括JAVA編程、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、ARM嵌入式系統(tǒng)、Linux系統(tǒng)，Android專(zhuān)業(yè)課程一般包括Android應(yīng)用程序設(shè)計(jì)、Android硬件抽象層設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)等。

根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的三個(gè)層次結(jié)構(gòu)（即圖3中的感知層、傳輸層、應(yīng)用層），要按照感知識(shí)別、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建、管理服務(wù)和創(chuàng)新應(yīng)用等方面給出相對(duì)應(yīng)的知識(shí)領(lǐng)域與知識(shí)點(diǎn)。課程結(jié)構(gòu)可以由公共基礎(chǔ)課程、學(xué)科基礎(chǔ)課程、物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)課程、物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)課程、實(shí)踐實(shí)訓(xùn)課程等五個(gè)部分組成。其中，公共基礎(chǔ)課程和學(xué)科基礎(chǔ)課程可以參照現(xiàn)有的理工科專(zhuān)業(yè)設(shè)置,物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)課程一般包括物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論、物聯(lián)網(wǎng)工程概論以及模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、電路分析基礎(chǔ)與實(shí)驗(yàn)、信號(hào)與系統(tǒng)等其它基礎(chǔ)課程等，物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)課程一般包括物聯(lián)網(wǎng)控制基礎(chǔ)、嵌入式系統(tǒng)、無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)、RFID技術(shù)等課程等。

實(shí)踐實(shí)訓(xùn)課程的設(shè)置可兼顧Android技術(shù)和嵌入式物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)兩個(gè)方向，相互聯(lián)系、相互滲透。首先要求學(xué)生學(xué)習(xí)掌握基礎(chǔ)課程與專(zhuān)業(yè)課程所對(duì)應(yīng)的電子電工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、計(jì)算機(jī)軟件編程設(shè)計(jì)與嵌入式硬件設(shè)計(jì)應(yīng)用等一系列實(shí)驗(yàn)課程。在此基礎(chǔ)上，再結(jié)合院校自身的行業(yè)優(yōu)勢(shì)，通過(guò)建設(shè)Android手機(jī)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室、校企合作等方式開(kāi)展手機(jī)游戲、手機(jī)應(yīng)用軟件 ( 如 GPS 定位 )、智能交通、智能電網(wǎng)、智能家居、環(huán)境檢測(cè)以及車(chē)聯(lián)網(wǎng)、健康物聯(lián)網(wǎng)、石油物聯(lián)網(wǎng)、礦山物聯(lián)網(wǎng)等行業(yè)的相關(guān)應(yīng)用課程設(shè)置。

4 結(jié) 語(yǔ)

大力發(fā)展智能終端技術(shù)是我國(guó)新興戰(zhàn)略型產(chǎn)業(yè)未來(lái)發(fā)展的方向之一，將對(duì)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)發(fā)揮巨大的推動(dòng)和輻射作用。隨之誕生的基于智能終端應(yīng)用的計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)這一新興的專(zhuān)業(yè)學(xué)科，其專(zhuān)業(yè)的課程建設(shè)必須適應(yīng)社會(huì)對(duì)智能終端行業(yè)應(yīng)用的需求，并且還應(yīng)具有發(fā)展變化的動(dòng)態(tài)性。本文根據(jù)基于智能終端應(yīng)用的計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的課程信息體系與結(jié)構(gòu)，并針對(duì)不同技術(shù)方向(重點(diǎn)是兩個(gè)方向：Android技術(shù)方向和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)方向)，給出了相關(guān)課程設(shè)置的建議，以期對(duì)智能終端技術(shù)的發(fā)展和課程體系的建設(shè)起到一定的促進(jìn)作用。

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