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篇（1）

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A DOI：10.16400/ki.kjdkx.2015.11.028

Introduction to Networking Technology Process

and Practice-oriented Reform

WANG Juan， ZHANG Luqiao

（College of Information Security Engineering， Chengdu University of Information Technology， Chengdu， Sichuan 610225）

Abstract Things technology introduction course as the first basic course of things engineering students contact with， and it is important for students to build things technical framework and application process， it is the necessary foundation for subsequent courses undertaken. But found in the actual teaching traditional teaching methods can not meet Things interdisciplinary technical point complex features. Based on the study of the domestic counterparts reform experience， we propose a process and practice of Things technology introductory courses reform program， the practice of data to prove that the method operability achieved the desired results.

Key words Introduction of Things; course reform; process assessment; practice teaching

1 問題與研究現狀

1.1 研究對象

作為“智慧中國”的重要組成部分，物聯網技術受到越來越廣泛的關注。為適應這種發展趨勢，培養社會所需的具有綜合能力的物聯網工程人才，教育部在2010年將“物聯網工程”設置為獨立的一個專業。

物聯網技術導論作為物聯網工程專業的核心課程，是物聯網專業學生接觸的第一門專業課程。主要講授物聯網從感知層，傳輸層，數據處理層到應用層的整體技術流程，以及每層的關鍵核心技術，對學生建立正確的專業概念，整體的專業技術框架有重要意義。

1.2 實踐教學中的現有問題

目前對物聯網技術導論課程的教學方法主要是以講授為主，平時留有課后作業，課程考核方式以期末閉卷考試為主，期末卷面成績占總評成績的70%。該教學模式在教學實踐中出現以下問題：（1）單一講授的教學模式不能適應物聯網多學科交叉、密切聯系行業的特點。學生反映物聯網涉及學科非常多，僅每個學科簡單理論概念的講解，就已經非常龐雜，學生很難把握其脈絡。且現有技術的應用與行業背景密切聯系，單純的理論講授效果不佳。反映在課堂提問中學生往往答非所問，或者完全無法理解題目意思。（2）一考定論，平時不學，考前突擊現象突出。但是由于知識點繁雜，突擊背誦效率不高，且不及格率較高。（3）死記硬背現象突出，對技術理解不深。對于物聯網產業環境和應用流程的理解和技術在應用中的創新上，有的教學方法和教材均不能提供有效的支撐。在平時的考查中，我們發現學生對死記硬背的技術點掌握得尚可，但是碰到綜合應用題，大部分同學就不知所措。

面對以上主要問題，現有的物聯網技術導論課程教學方法和思想必須改變。否則，不光是導論課應有的目的不能達到，還直接影響后續物聯網專業課程的教學。

1.3 國內研究現狀

目前對物聯網技術導論課程的改革成果總體來說并不多，公開文獻較少，這與物聯網工程本身是新專業，物聯網導論課程本身涉及技術較多，知識體系復雜都有關系。已有的一些改革方案如下：

文獻[1]提出物聯網導論的課堂要引入啟發式教學法，即將課程內容歸納提煉，提出問題啟發學生思考。其次，采用案例式教學法，把生活中物聯網的實際應用案例滲透到整個教學內容中。還強調應用交互式教學法，運用多媒體教學環境輔助教學，例如播放物聯網相關理論與技術相關視頻和短片，加強互動，提高學習興趣，拓展知識面。

文獻[2]提出適當增刪教學內容，講授內容忌深、忌細，引導學生轉變學習方法，促進良好學習習慣的養成，注重培養學生的綜合能力。

文獻[3]提出改進課程大綱設計、提升教師能力、改進教學資源等多個方面，以提升物聯網導論課的教學質量。

文獻[2]與文獻[3]所提措施，對物聯網技術導論課和其他課程都適用。實際上，在已進行的幾屆學生的教學中，我們已經使用過上述方法，事實證明，此類廣泛適用于一般課程的方法并不能解決物聯網技術導論課程中的具體問題。而文獻[2]所提改進課程大綱、教學資源等，其實是涉及到物聯網技術體系架構的問題，已經有教育部牽頭的教學指導組在負責梳理，本文暫不討論。

文獻[1]提出了一些比較具有操作性的課程教學方法，總結起來就是提問啟發，案例講解，多媒體互動教學。實際上我們在授課的時候已經使用了這些方法，但是教學效果仍然不夠理想。例如：提問啟發，如果問題簡單，學生還基本能夠回答，如果問題真的是啟發式問題，而且是書上和網上都查不到現成答案的問題，則大部分學生表現出完全沒有思路，更不要說回答問題。案例和多媒體互動在本校理工類課程中的使用也已十分廣泛，物聯網技術導論課程也不例外。上課過程中也給同學們播放了相關視頻短片，行業應用短片，對比沒有播放這些案例的情況，學生的理解程度確實有所提高，但是提高幅度也比較有限。如果是跟播放視頻直接相關的設計類問題，學生根據視頻還能回答部分內容，但是要求學生從該視頻的技術方案做延伸，更換應用場景，則大部分學生又非常茫然。例如：課程中有播放精細化農業的相關技術解決方案，從感知、傳輸到最后數據處理與反饋服務都做了說明。學生觀看后，如果問該應用領域問題，比如前端要用什么傳感器，部署在哪里，學生還能回答。但是，要學生變化技術的應用場景，將技術應用在另一森林防火場景中時，部分學生還能把類似要用的傳感器列舉出來，但是不知如何部署。這說明要加深學生對物聯網知識體系的理解程度，僅靠觀看案例、提問啟發是不夠的，物聯網技術導論課程的教學改革還需要進一步深入。

2 過程與實踐化的課程改革方法

2.1 原因分析

根據課下座談，統計課程出勤率，考試通過率等方式獲取的信息，我們認為影響學習效果的主要原因有二：其一，理論和實踐相脫節，雖然已經用案例視頻，多媒體互動等教學方式，但明顯還不足以讓學生理論聯系實際。其二，雖然有課程作業，平時提問和抽查，但是平時努力學習的學生仍然只占少數，大部分學生的學習積極性不高。針對這兩個主要問題，我們提出過程與實踐化課程教學改革方法。

2.2 方法的具體內容

對學習自覺性強的學生，提供多種課外實踐參觀機會，幫助學生理解技術在實際中的應用，理論與實踐融合;對學習自覺性差的同學，采用過程化考試方法，督促其平時努力學習。

（1）實踐化教學：物聯網是多交叉學科，知識點非常多，光靠課堂教學肯定不能盡善盡美，所以要加入實踐教學環節。

①在課外布置思考與設計題目，指導學生自學，并自主解答問題、動手設計簡單的物聯網應用。如果有較為優秀的學生，讓其在課堂上講解自己的設計方案。

②建立完善的課程考核體系，增加實踐能力考核環節。將作業、演講、課外參加的比賽情況等都當作考核方式，按合理比例計入總評成績。改變以往期末卷面考試這種單一的考核方式。

③在條件允許的情況下，可建立物聯網實訓實驗室，并配備相應的器材等。我們與四川省成都市物聯網產業聯盟形成良好合作關系，借他們的物聯網技術展示廳讓學生實地了解物聯網技術及其應用。

（2）過程化考核：以上考核方式加上學院的過程化考試系統，分階段進行上機考試，最大程度避免一考定論、突擊應付等不合理現象。目前的具體操作是：當講完一階段（感知，傳輸，處理）即上機考試本階段技術要點，成績以比例計入總分，最后課程完結還有一次總體性考試，4次考試成績的加權總和才是本門課程的考試成績，并算上平時作業、提問等平時成績作為最后總評成績。這樣一來，12周課程，每隔三周就有一次階段考試，加上平時的抽查與作業，有效督促了學生的平時學習。

2.3 方法實施的效果

2011年本學院設定物聯網專業，2012年開始開設物聯網技術導論課程，2013年進入實踐化教學，14年引入過程化考核，圖1顯示了歷年課程的考試情況，以60分以下為不及格，80分以上為良好。圖1很清楚的顯示，剛開始時物聯網技術課程的不及格率高達約30%，后來引入實踐化教學后下降至12%，到最后引入過程化考核后直接下降到7%左右，而良好率逐年上升，連續2年保持在70%左右，達到了改革的目的。

3 總結與展望

經過四年物聯網技術導論課程的教學實踐，提出了物聯網技術導論課的過程與實踐化改革方案，從理論聯系實踐的角度，幫助學生從整體上理解單個技術在物聯網應用流程中的作用與在技術框架內的位置。并用作業、抽查、過程化考核，督促了學生的平時學習。實際的考試成績反映該方案取得了比較理想的效果。最后，在和后繼課程老師的交流中，發現導論課對技術框架的講解和物聯網應用解決方案的設計要強加，否則學生在學習后繼課程中會陷入具體技術問題，而忽略整體應用，導致技術路線不清，不知道自己應該深入學習哪些知識。

參考文獻

篇（2）

近些年來計算機專業畢業生存在“就業難”的現象，很大一部分畢業生就業不是在自己的專業方向，另一方面相關的企業招不足需要的人才，存在著供需結構性失衡。國內外各類涉計算機專業的高校和學術團體都在積極探索計算機專業人才培養模式的改革，但由于受傳統教育思想以及教學計劃和本專業理論體系的影響，制訂的專業教學計劃仍然沒有脫離原課程體系的框架，既要培養學生較強的實踐能力，又要有完整的知識體系，使得一些理論深、難度大的課程在教學計劃中仍占有較大的比重，一些應用性較強新興發展的課程難以全面進入教學計劃。這樣一來造成了既沒有達到讓學生理論扎實又沒有培養好熟練的實踐能力，從而出現了一方面社會對計算機專業人才的大量需求，而另一方面大量的計算機專業的畢業生無法找到在本專業工作的機會。同時大學的各個專業都把計算機課程列為基礎課程，計算機專業畢業生不再具有多大的專業優勢。這些都對計算機專業的發展構成了挑戰。

一、計算機專業面臨的挑戰

隨著我國高等院校的數量逐年增加，在校生總數達到前所未有的數量，設有計算機專業的學校已經從20世紀60年代的50余所發展到今天的近千所，建立軟件專業的學校600多所。除了計算機系（學院）外，很多學校還建立了軟件職業學院、網絡學院、信息工程學院等院系。隨著信息技術在各行業的應用，極大地推動了人們學習計算機技術的熱情，同時也給計算機專業帶來巨大的挑戰，信息技術的全球化，使得各國紛紛在信息產業的各個方面搶占技術制高點，謀劃布局新的技術創新點。挑戰催生動力，創新獲得優勢。在此形勢下，迫使我們努力思考：計算機專業如何改變以適應發展帶來的挑戰？

二、物聯網技術給計算機專業發展帶來的新機遇

物聯網的概念是在1999年提出的。IOT（The Internet Things）也就是“物物相連的網絡”?！拔锫摼W”是在“互聯網”的基礎上，將其用戶端延伸和擴展到任何物品和物品之間，進行信息交換和通信的一種網絡。通過射頻識別、紅外感應、全球定位系統、激光掃描、各種傳感器等信息感知設備，按照設定的協議，把任何物品與互聯網相連接，進行信息傳輸、計算、處理、知識挖掘，以實現智能識別、定位、跟蹤、監控和管理，達到對物理世界實時感知控制、實時管理和科學決策的目的，實現人與人、人與物、物與物之間的信息交互和無縫連接。

物聯網技術作為我國國家新型戰略產業的一項支撐技術，相關的研究活動和產業應用已經成為企業研究應用的一個熱點。各高校也積極設置、建設相關的專業，“物聯網工程”、“物聯網技術”、“物聯網應用”、“傳感網技術”、“智能電網”等涉物聯網的相關專業應運而生，同時還有很多的院校正在積極籌備和申請進入這個行列。

物聯網技術涉及的原有專業非常多，有計算機，電子、傳感器，自動化，自動控制、通信等等，還有相關的行業應用特點，使得物聯網技術成為一個涵蓋面廣，應用廣泛的一個大領域。而計算機專業20多年的發展使得其變成了一個常規專業，基本上90%以上的院校都有計算機相關專業，99%以上的院校都有計算機課程。計算機專業的畢業生風光不再了，生源萎縮了，計算機專業如何在物聯網大發展的形勢下，進行創新獲得新的生機與活力。需要將計算機專業特點和物聯網的知識體系聯系起來，找準自身定位，立足學生的長遠發展，進行課程創新，教學計劃更新。物聯網工程導論是一門物聯網技術的導入課，以宏觀的應用視角對物聯網技術的特點、發展、應用、展望進行論述，可以作為計算機專業的一個擴展，為進入物聯網研究作導入。

三、物聯網工程導論的課程特色

物聯網工程導論課程的綜合性強。作為典型的交叉學科，物聯網工程導論涉及的概念、原理、技術眾多，涉及計算機、通訊、電子、自動化的多個學科，具有很強的綜合性。其理論體系中很多應用原理都牽涉到復雜的學科聯系，很多概念也較宏觀 ，這在教學上對教師的知識面要求很高。

但在強調物聯網工程導論的融合背景的同時，應該看到它又是一門理論和應用關系十分密切的綜合性很強的課程 ， 與計算機技術有著密不可分的聯系，具有較強的實踐性。要求學生不僅應該知道課程所涉及內容的來源和背景 ， 掌握該課程的基礎知識和基本技能 ， 同時還要求學生能夠應用所學理論通過設計編程實現，比如在課程中學習的多種編碼方法，都需要編程實現。

于此同時，物聯網工程導論課程內容與很多計算機專業課有著緊密的聯系，如互聯網絡、傳感器、自動控制、數據挖掘等內容，它的發展具有深厚的信息技術基礎，廣泛應用于工業、農業、安保、智能家居、軍事等領域。物聯網不是互聯網的簡單接入和應用，它將催生很多具有“計算、通信、控制、協同和自治”特征的智能設備和應用，必將引發計算機、網絡與信息技術在更大范圍更多領域更深層次的應用，帶動廣泛的學科交叉與融合，為計算機與信息技術的研究與發展提供更大的空間。

四、教學方法研究與設計

（一）強調學科背景，激發學習興趣

物聯網工程導論課程中運用了大量的計算機知識以及廣泛的應用前景，有眾多現實的應用例子，接受起來比較容易。很容易通過現實例子和應用展望激起學生的學習興趣。此外，由于物聯網工程導論所闡述的內容基本都是宏觀概念，部分學生在學習的過程中，會下意識地覺得物聯網太大，是搞科學研究人員學習的內容，對就業沒有什么太大的作用。這勢必會影響到學生正常的學習態度，從而影響整個課程的學習效果。

因此，我們設計在第一次課時，結合物聯網的學科特點以及與計算機的聯系，強調隨著通信和網絡技術的發展 ， 人類已進入了信息化的社會， 大學生需要具有全面信息觀念和較好的信息處理能力，物聯網工程導論正是信息技術發展的前言。因此 ， 學好這門課程就顯得尤為必要和重要，從而讓學好這門課程成為大學生自覺的行動。

（二）因材施教，打通學科聯系

物聯網工程導論目前主要是針對計算機相關專業大三的學生開設，此時的學生電路、數據結構等課程已于大二上全部學習結束，與物聯網工程導論同時開設的是一些專業課程，如網絡工程、信息系統等。如果這時過于強調物聯網工程導論中的理論知識，一方面，由于學生對理論課程的學習早已結束，部分知識已經淡忘，另一方面，剛開始接觸計算機的專業課程，興趣難免轉移。為此，針對學生特點，對授課內容做了如下調整：

首先由于物聯網工程導論涉及的內容很多、邏輯性很強，必須合理地篩選授課內容。在側重基本概念、基本原理和基本方法原則指導下，重點講授基礎的或者帶有普遍意義的知識點。在教學的過程中注意將授課內容與計算機學科聯系，如算法對程序設計的作用，施工技術對網絡性能的影響等。

其次強調概念、理論的物理意義，聯系應用以培養學習興趣。由于本課程的理論是通過多門學科交叉而來的，過度關注理論往往會使得學生感覺抽象、枯燥，漸漸造成學習興趣的下降。針對這種情況，應在保證基本概念以及簡單理論說明的前提下，淡化學科區分和界限，強調融合應用。同時增加課堂演示性實驗和課后實驗環節來保證學生對課程知識的理解。

（三）創新教學手段，培養學生職業技能

著名《學會生存》一書中指出：教育既有培養創造精神的力量，也有壓抑創造精神的力量，這就說明了教學方法，對學生的學習效果的重要性。為此在物聯網工程導論的授課過程中，除了采用傳統的老師講，學生聽的授課方式，更注重發揮學生的主體作用，采用了自主學習、課堂討論、小組研究、企業參觀等手段。

如：對于RFID模塊開發，首先由授課老師開發一個案例進行演示講解，進行學生分組，布置開發作業在課后進行分析開發，然后再在課堂上分組上臺進行展示解說 ， 并讓下面的同學提出問題 ， 在互動的過程中加深對該RFID模塊開發的理解，最后布置課后實踐，要求學生全部會簡單開發。通過自學、討論、實踐三個環節，使得學生們的學習熱情很高， 紛紛花大力氣查閱相關資料，積極討論，學生的積極性得到空前激發，對所學內容有了較深的理解。

五、結束語

物聯網工程導論是物聯網專業的一門基礎課程，也是最近幾年快速發展的一個課程，筆者從計算機專業的特點以及物聯網的快速發展的現狀，分析了該課程的特點，從教學內容，教學方法、教學手段、學生職業能力培養、學生創業能力等方面闡述了自己的思考體會，期望能對計算機專業的發展做一些專業擴展，使計算機專業的學科建設適應社會對信息化的需求。

參考文獻：

篇（3）

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[7]EPC：http：///epcglobal.

篇（4）

1 研究背景和相關概念

公安海警學院的前身是公安海警高等?？茖W校。公安海警高等?？茖W校原名為“武警水面船艇學?！?，始建于1983年7月（國務院[1983]149號文件），當時隸屬于武警總部，1985年9月開始招生開學。1993年8月，學院移 交公安部領導，歸口公安部邊防局管理，更名“公安邊防水面船艇學?！?。1996年開始組織申辦專科的籌備工作，1997年9月終止中專招生、依托武警學院（廊坊）實施大專教學。1997年下半年，由教育部組織的在長沙召開的會議上，順利通過全國高校設置評議委員會評審。1998年3月教育部下發《關于同意建立公安海警高等專科學校的通知》（教發[1998]18號文件），學校更名為“公安海警高等?？茖W?！保蔀楣膊恐睂俚囊凰胀▽W校。近年來，物聯網技術的海警學院網上自助訂餐系統在海警學院正式運行。

1.1 物聯網的概念

隨著信息領域及相關學科的發展，不同領域的研究者對物聯網思考所基于的起點各異，對物聯網的描述側重于不同的方面，短期內還沒有一個權威、完整和精確的物聯網定義。

大多數比較偏向的物聯網定義是信息空間與物理空間的融合，將一切事物數字化、網絡化，在物品之間、物品與人之間、人與現實環境之間實現高效信息交互方式，并通過新的服務模式使各種信息技術融入社會行為，是信息化在人類社會綜合應用達到的更高境界。

1.2 物聯網技術體系

物聯網的技術體系框架包括感知層技術、網絡層技術、應用層技術和公共技術，這也體現出了物聯網的三個基本特征，即全面感知、可靠傳輸和智能處理。

2 基于物聯網技術的海警學院網上自助訂餐系統物理基礎

訂餐系統采用了160×98點陣的顯示屏和超小的輸入鍵盤，整個機身小巧美觀，重量只有70克。無線數據下載功能，無需使用連接線即可進行系統數據的下載，真正實現了無線雙向通信。采用了國際先進的信號放大技術，使其空曠通信距離可達1000多米室內可達200米以上。采用了國際通用的ISM頻段，不需要申請無線頻率、無需支付信道使用費，具有通信穩定可靠、費用低廉等優點。實現了餐飲業向規范化、智能化、現代化的飛躍，具有高可靠性、穩定性、無線集成等特點，利用RFID射頻技術，在每一個餐具底部植入RFID射頻芯片，餐具進入結算區后（射頻天線感應區），通過對餐具底部RFID射頻芯片進行讀寫操作，借助于計算機及其通訊技術，實現對餐具底部RFID射頻芯片的通信和管理，實現快速結算。主要為學校食堂、企事業單位餐廳、快餐連鎖店等提供自選式快速結算服務，通過在餐盤底部植入射頻芯片的方式，實現快速結算，與傳統的結算方式相比，智盤系統具有速度快、核算準、體驗佳、無人值守等特點。

該方案采用物聯網、云計算等先進技術，涵蓋用戶自助開臺、自助選菜、自助結算、自助服務功能，通過智慧餐臺對餐廳進行智能化布控，全方位升級改造，有效降低餐廳運營成本、提升顧客用餐感受，打造智能化、現代化的餐廳。

2.1 方案介紹

基于RFID物聯網技術及云計算技術的智慧餐臺智能結算綜合解決方案。主要通過讀取智慧餐具中RFID標簽的方式，進行統一計價，并通過一卡通賬戶中的卡片進行支付。數據信息交予一卡通系統進行匯總管理，智慧餐臺通過液晶顯示屏將各類圖文信息直觀形象的展示給客戶。

集成一系列智能化、自主化的應用設備，并應用在充值、結算、就餐等各環節，對餐廳實施智能化布控，實現自動結算、自助充值等功能，節省餐廳人工，降低運營成本，打造智能化、現代化的餐廳，可廣泛應用在學校食堂、企事業單位餐廳及快餐連鎖店。

系統能夠7×24小時不間斷運行，故障率低，并且能確保在發生故障時，交易流水等重要數據不丟失。系統具備快速支付、安全高效等特點。

2.2 系統結構――分為兩大部分

智慧餐具：智慧餐臺系統的重要組成部分，有各種色彩的碗碟，每一種色彩對應一個價格，內置RFID標簽，供智慧餐臺讀取菜品和價格信息進行結算。

智慧餐臺結算系統：在每一個餐具底部植入RFID射頻芯片，餐具進入餐臺結算區后（射頻天線感應區），通過對餐具底部RFID射頻芯片進行讀寫操作，借助于計算機及其通訊技術，實現對餐具底部RFID射頻芯片的通信和管理，實現快速結算。

3 基于物聯網技術的海警學院網上自助訂餐系統特點

由于打印系統所使用的串口通訊線路較長，很容易受外界電磁脈沖的干擾（如大型用電設備開啟與關閉的瞬間都會產生高壓脈沖），會導致信號傳輸失敗或燒壞打印機和電腦設備，針對此問題特別自行設計制作了光電隔離器（打印長線驅動器）。系統特點為：

3.1 人機交互

系統界面通過色塊對各類信息進行區分，重要信息將在界面上突出顯示，我們為您呈現更多精彩；觸控操作靈動流暢，強大功能，一觸即發；可自定義的語音提示，伴隨整個流程。

3.2 安全穩定

工業級的系統環境，8mm厚度的鋼化玻璃臺面，臺身采用高強度冷軋鋼板靜電噴塑，輕松應對高溫、潮濕、油污，為您全天候待命；數據本地存儲并自動上傳服務器，支持脫機使用，數據安全雙重保障；內置工業級讀頭天線，信息讀取更穩定，更靈敏！

3.3 操作簡單

智慧餐臺使用全中文觸控操作，具有良好的人機交互界面，功能操作簡單，前端操作員數量少，員工只需經過簡單快速的培訓就能立刻上崗，整套系統運作不會因員工流動和缺乏培訓受到影響。

3.4 安裝方便

智慧餐臺由于采用工業級硬件配置，具有良好的環境適應性和大容量數據存儲等優點，只要接通電源，連接網線，智慧餐臺就能正常工作。

參考文獻

[1]瞿中，熊安萍，蔣溢.計算機科學導論（第3版）[M].北京：清華大學出版社，2010（03）.

[2]Peter Norton著；楊繼萍，錢偉等譯.計算機導論（第6版）[M].北京：清華大學出版社，2009（01）.

[3]郭衛斌，楊建國.計算機導論[M].上海：華東理工大學出版社，2012（08）。

[4]吳功宜，吳英.物聯網工程導論[M].北京：高等教育出版社，2012（07）.

[5]劉云浩.物聯網導論[M].北京：科學出版社，2011（03）.

[6]張凱，張雯婷.物聯網導論[M].北京：清華大學出版社，2012（04）.

作者簡介

篇（5）

中圖分類號：G642 文獻標識碼：B 文章編號：2095-1302（2014）01-0077-03

0 引 言

物聯網是繼計算機、互聯網、移動通信網之后的又一次信息產業浪潮。代表了未來網絡的發展趨勢與方向，政府大力支持物聯網的發展，企業和教育界、科技界共同推動，物聯網產業已經成為國家戰略性新興產業，需要大量熟悉和精通物聯網的專業人才[1，2]。在此背景下，北京聯合大學自動化學院對2011版自動化專業培養計劃進行了修訂，在 “智能測控技術”專業方向的基礎上建立了“信息處理與物聯網技術”方向[3]。

1 專業現狀與背景分析

原“智能測控技術”專業方向以信息的采集和處理為主，課程主要包括檢測技術、傳感器原理及應用、智能儀器、計算機控制技術以及LabVIEW技術等，是傳統的專業方向，課程的覆蓋面較窄，偏重于系統前端的硬件采集原理，系統的概念較為薄弱；從人才培養的角度來看，已經滿足不了厚基礎、寬口徑的人才需求，學生掌握知識的集成度不高。為了既保持傳統的經典知識內容，又要為課程體系增加新的特色和先進內容，將傳統的專業方向賦予時代意義，使學生們真正學以致用，“信息處理與物聯網技術”專業方向應運而生。

“智能測控技術”和“信息處理與物聯網技術”并不是割裂的，前者是后者的基礎，后者是前者的延續和拓展。從技術的角度上講，物聯網分成三個層次[4，5]，即感知層、網絡層、應用層，形成了物聯網的體系架構。物聯網的感知層涉及到傳感網技術，會有多種傳感器應用其中，正是“智能測控技術”方向的核心內容；物聯網的應用層是多種信息的智能處理技術，也是“智能測控技術”方向的主要內容，它們被物聯網網絡層連接，即新的專業方向加入無線傳感網等新知識、新技術，形成物聯網系統體系的概念。

我們的教學理念在于從一個大系統的角度看待物聯網，利用物聯網實現系統的集成創新應用和信息化服務。以物聯網體系框架為依托，實現信息的采集、傳輸、有用信息的提取和整理、以及完成相應的控制和信息應用，重點突出無線傳感網和應用層設計，及物聯網的行業應用和信息化服務。因此本課程體系的設置將突出系統網絡架構、選擇物聯網關鍵技術，并將物聯網技術與經典的檢測及控制方法相結合，實現物聯網的多領域應用[6，7]。以物聯網為載體，培養學生的創新意識，增強學生的實踐動手能力，提高學生專業綜合素質。

2 課程體系設置

“信息處理與物聯網技術”專業方向設置在自動化學院，因此它的應用特色非常鮮明。課程體系的設置如圖1所示，加強了實驗/實踐環節的內容設置。其中，理論教學是基礎，對物聯網的體系結構、關鍵技術和相關領域的典型應用形成完整的闡述，實驗教學作為理論課程的延伸，是抽象到具體的過程，試驗環節的設置按照物聯網的體系結構，完成由下而上的知識獲取和驗證；物聯網作為一種實用技術，讓學生去感受、去體驗、去親自動手設計和實現一個系統更是至關重要的。通過實踐環節中的認識實踐，學生去企業參觀感受，體會知識的力量和企業文化，培養對專業的認知和信心；工作實踐則更近了一步，利用假期時間到相關企業中從事基礎和簡單的專業工作，深化所學知識的專業應用技能；請工程師或行業企業從業者走進學校的課堂，結合實際的應用案例，為學生出題和指導，進行專業綜合訓練，為學生的實際設計能力和實際動手能力培養打造了平臺，提供了方向。理論教學、實驗教學、案例教學和各個實踐環節相結合，增加課程的實用性。為應用型人才的培養奠定了基礎。

2.1 理論課程

集成了多種新知識和新技術的應用，涉及的知識點眾多，作為系統的學習和設計，理論教學中課程內容的銜接、承上啟下的課程安排非常重要；理論課程包括基礎課程（也稱為學科大類課程）和專業課程[1]。

本專業方向偏重于傳感檢測、無線網絡的設計以及行業應用，尤其是工業物聯網的兩化（信息化、自動化）融合，因此在限選課中還有相關行業技術應用課程：虛擬儀器技術、現場總線技術等。任選課作為專業限選課的補充，完善物聯網的設計和應用。

通過理論課的學習，學生將會對知識融會貫通，對信息處理和物聯網的應用體系和架構充分了解，具有物聯網系統的理念和基本的組網設計能力。但是在實際應用中，需要將多門課程、甚至多學科的知識融為一體，去設計、安裝、調試、運行一套系統。這種靈活運用所學知識于實際系統的能力，是真正的學以致用的體現。因此實驗室建設、實驗基地建設和實驗項目開發，對于學生消化、理解理論知識和培養實際動手能力至關重要。

2.2 實驗室建設

圖2所示是物聯網專業方向的實驗室建設框架，實驗室建設與課程設置緊密相連，并考慮到學生的分層教學以及科研平臺的擴展性。利用已申請的中央財政支持地方高校專項資金，正在籌建支撐“物聯網技術及應用”、“無線通信和無線網絡基礎”及“物聯網應用層系統設計”等課程的課內實驗平臺，包括三個模塊：第一是物聯網技術基礎實驗模塊； 第二是無線傳感網開發設計模塊；第三是物聯網技術沉浸式體驗模塊。其中第一和第二模塊在教學上采用學生熟悉的C或C++語言實現節點和無線網的設計，網關采用Linux、andor兩種操作系統，學生可以根據自己的基礎和喜好選擇；第三模塊是智能家居（體驗）實驗室，根據家居實景建立的物聯網系統，可以實現燈光、安防、煙感、窗簾、空調等家居設備的遠程控制。此系統采用最適合無線傳感網絡的Tiny OS操作系統，可以作為學生初識物聯網系統的感性認識體驗模塊，也可以作為教師、學生進行科研開發的平臺。目前在建實驗室物流綜合實驗室和未來超市都是物聯網在行業中的具體應用，提供學生進行專業綜合訓練。

課程的實驗內容全部以實際系統為主，綜合訓練學生的系統設計、軟件編程和系統調試能力，包括對傳感/變送器的選取、信號的采集與處理方法、無線傳感網組網技術、物聯網應用層設計、針對不同領域執行器的選擇等；并將先進的虛擬儀器技術與物聯網應用相結合作為物聯網的信息處理方式，培養學生設計智能儀器的開放性創新能力。通過實際項目訓練，學生可以完成從了解任務的需求、根據需求制定系統方案、在最佳性價比的基礎上選型系統的硬件配置、組網，到應用所學知識編制合理的軟件程序，并具有系統調試、通過系統運行結果分析問題、定位問題、以及解決問題的專業核心能力。

2.3 實踐基地建設

物聯網工程技術是集成的信息/控制服務系統，可以應用于不同的行業和領域。據報道目前物聯網專業的人才缺口近20萬，因此培養適合于企業的應用型人才就是物聯網專業的人才培養目標。產學研的辦學模式是企業和學?？焖贉贤ā⒐步ü糙A的很好方法。在課程建設、實驗室建設的同時，積極與企業聯系，建設校外實踐教學基地是專業方向建設的重要環節。同時在我們的教學計劃中還有工作實踐的內容，建設實踐基地也為學生的工作實踐提供了場所和條件。利用北京市高新企業多，許多區縣建立數字北京、智慧北京的物聯網項目的機會，與企業和公司合作，進行橫向項目的開發和實踐基地的建設。選派學生到相應的公司企業進行畢業設計，不但使學生掌握了物聯網技術、熟悉了企業的運行模式，還可以為企業提供專業的人才，實現企業與學生的雙向選擇。

3 教學模式的探索

物聯網教學涉及的知識點眾多，學生直接進行理論課的學習難免感覺枯燥和凌亂；但物聯網的應用可以無所不在、生動有趣，這樣的特點決定了我們在教學時可以先引起學生的興趣，讓他們明白所學可以如何用。因此在課程的安排上首先是導論和浸入式體驗的認識實踐，然后才是相關專業課的學習和實驗，并在第六個學期進行工作實踐，加深專業知識的應用，第七學期開設專業綜合訓練，學生進行設計性、應用性訓練，形成物聯網系統。圖3所示是學校物聯網方向的教學進程圖。

4 結 語

物聯網技術的課程設置應當具有以下特色：

第一是先進。課程設置針對目前最熱門的集成技術應用—物聯網系統的設計及應用，是傳感技術、計算機技術、網絡技術和信息控制技術的發展方向，體現了先進技術的特質；

其次就是實用。課程設置和內容將重點突出實用性，理論是基礎，實用是根本。強調實驗環節，以增強學生的實踐動手能力和畢業后對崗位的適應能力為宗旨，突出重點，強調實用。

第三是靈活。不但體現在課堂上課程設置的靈活性，也顯示了物聯網學習的靈活性。以物聯網體系框架為依托，重點突出無線傳感網和應用層設計及工業物聯網的應用。學生可以根據實際系統的需要靈活配置。強調培養學生靈活思維，突出創造性和創新意識，是學生綜合素質的體現。

最后是深入。課程的工程性、實用性、設計性很強，也有許多公司會舉辦大型的物聯網設計大賽，因此可以為有興趣的同學開辟第二課堂，通過指導學生參加相關專業的科技競賽帶動大家的學習熱情，深入理解本門課的內容。

參 考 文 獻

[1] 王志良，閆紀錚.普通高等學校物聯網工程專業知識體系和課程規劃[M].西安：西安電子科技大學出版社，2011.

[2] 王志良，石志國.物聯網工程導論[M].西安：西安電子科技大學出版社，2011.

[3] 教育部高等學校計算機科學與技術專業教學指導委員會.高等學校物聯網工程專業實踐教學體系與規范[M].北京：機械工業出版社，2011.

[4] 張光會，余晃晶.試論物聯網工程專業的人才素質和培養目標[J].科技信息，20ll（11）： 216-217.

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中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）19-0067-02

一、研究背景

物聯網通過感知識別技術與普適計算等通信感知技術，廣泛應用于網絡的融合中，能實現人、設備與系統間的信息交換和通信，被稱為繼計算機、互聯網和移動通信之后世界信息產業發展的新一次浪潮，在未來將被廣泛地應用于物流、交通、電網、環境監測以及軍事等領域，形成一個巨大的產業鏈[1，2]。隨著物聯網技術的發展，2013年德國推出了工業4.0戰略，2015年中國提出了中國制造2025規劃，都要求充分發揮物聯網技術在工業化革命中的優勢。

2011年，南京市重點打造一谷兩園，高標準建設中國軟件名城，向世界軟件名城邁進。金陵科技學院積極落實南京科技九條，配合政府努力向南京軟件科技大學邁進。金陵科技學院目前信息技術學院以良好的辦學條件及優良的教學質量贏得南京地區的贊賞，培養了大批應用型人才。在物聯網產業大力發展的背景下，密切結合物聯網技術特點和南京經濟發展戰略，整合校內外的優質資源，從物聯網人才需求角度出發，明確專業發展方向，推進教學改革，探討科學合理的人才培養模式，提高人才培養質量。2012年，物聯網專業正式進入金陵科技學院人才培養體系中，足以說明地方對物聯網經濟的重視和新興產業人才培養的迫切性。市屬高校的辦學力量相對薄弱，學科設置還不夠完善，這對于綜合性極強的物聯網專業建設和人才培養來說無疑是巨大的挑戰。金陵科技學院物聯網專業目前尚無本科畢業生，其師資隊伍、人才培養方案、課程教材、實驗室、校企合作平臺建設尚處于前期建設階段。因此，金陵科技學院物聯網專業人才培養方案研究勢在必行，必須結合交叉學科特點進行理論研究和實踐構建。

二、地方物聯網人才需求現狀分析

2012年，物聯網技術與應用協同創新中心在南京成立，總部設在南京郵電大學物聯網科技園。中心下設智慧農業、智慧交通物流、智慧節能環保、智慧礦山、智慧醫藥護理、智慧家居安防等六個分中心，包括物聯網共性技術、應用標準、信息安全等三個支撐平臺。該中心的建立，加速了南京地區對物聯網人才的需求，據教育部信息中心相關數據顯示，目前物聯網產業人才需求不僅缺口大，其專業人才在各個行業上分布不均衡。

南京軟件谷下一步將大力發展下一代移動通信、云計算、物聯網、移動互聯網、大數據、智慧城市、信息安全等新一代信息技術產業，加快建設下一代移動通信產業園、互聯網產業園、移動互聯網產業園、物聯網產業園、大數據產業園、信息安全產業園等一批特色園區，努力建成中國第一軟件產業基地，建成名副其實的中國軟件名城，逐步打造成世界軟件名城。

面對國家發展戰略和地方經濟發展需要，物聯網產業面臨著良好的發展機遇，對物聯網專業人才培養提出了巨大的挑戰。金陵科技學院在人才培養上，要重視對地方產業人才需求的調研和分析，積極調整專業方向和培養模式，充分利用現有的信息技術學院多年辦學經驗，使培養出來的學生能夠掌握物聯網領域的基本理論與實踐技能，具有創新意識、自主學習能力和突出的實踐應用能力，能進行物聯網設計、開發、管理與應用服務工作、成為服務于地方經濟和社會發展需要的應用型高級工程人才。

三、物聯網專業人才培養方案

物聯網是近年興起的新一代信息技術，跨越多個一級學科，具有創新型、應用型和復合型等鮮明的特點[3]。金陵科技學院物聯網專業旨在培養了解物聯網技術發展的前沿動態，熟練掌握物聯網基本理論、系統設計與集成、軟硬件設計與開發，具有良好的傳感器技術、通信技術和網絡技術等基本理論，具有工程基礎厚、自主學習能力強、創新性突出的高級工程人才。

（一）依托學科優勢，明確專業方向

物聯網系統技術內容復雜、形式多樣，根據信息生成、傳輸、處理和應用的原則，可將物聯網系統劃分為四個邏輯層：①感知識別層，即以射頻識別技術、傳感器、二維碼等智能終端設備為主，實現物的識別；②網絡構建層，即通過互聯網、無線廣域網、無線局域網等，實現數據的傳輸；③管理服務層，即通過高性能計算和大數據存儲技術，實現數據的高效管理和處理；④技術應用層，即利用現有的智能終端設備實現各種應用。由于每個層次內容都比較豐富，知識面范圍覆蓋廣，讓學生在本科階段深入學習所有內容是比較困難的。因此，合理的人才培養方案應該是在讓學生全面了解物聯網專業所涉及的技術、標準、應用、安全與商業模式等整體知識體系，同時選擇一個專業方向來深入展開學習與實踐。根據上述分析結論，可以從四個專業方向上來對物聯網專業進行劃分。

1.物聯網信息感知方向。這個方向對應物聯網技術架構中的感知識別層，掌握的知識范圍包括：計算機技術、測量技術、信號處理技術、微電子機械技術、視頻識別技術和嵌入式系統技術。

2.物聯網傳輸網絡方向。這個方向對應物聯網技術架構中的網絡構建層，掌握的知識范圍包括：網絡管理、無線通信、無線網絡標準、無線傳感網、網絡管理、多種網絡通信技術等。

3.物聯網信息處理方向。這個方向對應物聯網技術架構中的管理服務層，掌握的知識范圍包括：大規模異構數據處理、多源異構數據庫設計、物聯網網絡監視、并行計算技術、分布式計算技術以及數據挖掘技術等。

4.物聯網技術應用方向。這個方向對應物聯網技術架構中的技術應用層，掌握的知識范圍包括：物聯網應用軟件開發關鍵、應用數據結構與數據流設計關鍵、應用系統設計關鍵技術以及新型服務模式等。

以上四個專業的建設上既相互獨立又相互聯系。其獨立性體現在專業課程設置上根據各自方向來確定，其聯系性體現在共用同樣的基礎課程平臺。

（二）構建專業課程

目前，國內高校物聯網專業建設時間還比較短，專業建設具有探索性和不確定性，其技術與應用也在蓬勃發展。因此，一方面應該保障教學體系具有相對的穩定性，另一方面在教學內容上需要不斷動態地更新，必須跟隨物聯網技術的應用發展與時俱進。將專業課程分四大部分，包括：公共基礎課程、學科基礎課程、專業基礎課程和專業方向課程。

1.公共基礎課程可設置為思想政治、大學英語、高等數學、線性代數、概率統計、大學物理、大學計算機信息技術、體育和通識教育方面的課程等。

2.學科基礎課程可設置為微機原理、程序設計、算法與數據結構、數字電路與模擬電路、計算機網絡與通信和電工與電子學等。

3.專業基礎課程可設置為物聯網導論、與應用、物聯網M2M開發技術、物聯網控制技術、物聯網通信技術等。

4.專業方向課程根據上述四個專業方向來確定。信息感知方向專業課程可設置為：二維碼、視頻識別技術原理與技術、信息安全、無線定位技術、傳感器與檢測技術、嵌入式系統等；傳輸網絡方向專業課程可設置為：無線傳感網絡、衛星導航原理與應用、TCP/IP網絡與協議、網絡安全技術、無線通信技術、Zigbee技術與應用、網絡協議分析等；信息處理方向專業課程可設置為：操作系統、數據倉庫與數據挖掘導論、云計算與大數據、高級程序語言設計、軟件工程等；技術應用方向專業課程可設置為：高級語言程序設計、算法分析與設計、面向對象程序設計、終端開發技術與應用、軟件質量保證與測試、人工智能、操作系統以及多媒體技術等。

上述課程的設置僅僅是目前的物聯網專業課程構建的建議，其教學內容必須跟隨物聯網產業同步發展，這樣培養出來的學生知識體系才能跟上時代的步伐。

（三）開展教學實踐環節

地方本科院校的物聯網實驗室建設不多，投入的資金不足，現代化水平較低，為此需加強物聯網專業的實驗室建設。一方面利用學校信息技術學院實驗室資源，依托現有師資力量自主開發相關實驗項目，投入專項資金提升實驗室現代化水平，以增強教師對實踐教學環節的掌控力，滿足教學和科研的需要；另一方面，積極建立同物聯網校企合作，共建實踐教學基地，企業提供技術和設備等，負責教師相關課程培訓和部分實踐類課程的教學、實訓，而學校提供場地，比如與新大陸、遠望谷、中興等簽訂合作議，促進雙方之間人才、設備、資金、技術的資源共享，達到校企互利雙贏的目的。

四、研究展望

物聯網作為一個新興的專業正式進入金陵科技學院的人才培養方案中，不但是國家發展物聯網產業的巨大體現，也是南京市政府的迫切需求，同時更是國家在人才培養策略上做出及時反映的重大舉措。為培養適應戰略型新興產業發展的應用型人才，本文從物聯網信息感知、傳輸網絡、信息處理以及技術應用四個方向上探討了物聯網人才課程體系與實踐教學體系改革方面的內容。通過金陵科技學院相關專業多年辦學經驗和良好的辦學條件，探索人才培養策略，構建產學研協同教學環境，強化工程實踐，突顯自身的辦學優勢，推進高校物聯網人才培養與專業建設，為其他同類高校的相關專業建設和改革提供經驗借鑒。

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中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A文章編號：1007-9599 (2011) 19-0000-01

Professional Building Talking on Internet of Things in Colleges

Li Gang1,Li Yang1,Hou Xia2

(puter Science and Information Engineering College,Anyang Institute of Technology,Anyang455000,China;2.High School of Anyang Development Zone,Anyang455000,China)

Abstract:In today's technological advances,computer network professional is faced with the maturity of networking technology and development to bring new and expanded it.This paper analyzes the status of networking technology,and made things in the colleges and universities for professional development and curriculum design of the program.

Keywords:Computer network;Internet of Things;Professional development;Curriculum design

一、引言

物聯網（Internet of Things）[1]是一個基于互聯網、傳統電信網等信息承載體，讓所有能夠被獨立尋址的普通物理對象實現互聯互通的網絡。它具有普通對象設備化、自治終端互聯化和普適服務智能化3個重要特征。

物聯網的定義是：通過射頻識別、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物品與互聯網相連接，進行信息交換和通信，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡概念。在2005年國際電信聯盟的報告中，物聯網的定義和范圍已經發生了變化，覆蓋范圍有了較大的拓展，不再只是指基于RFID技術的物聯網。

二、物聯網專業的分析

（一）專業建設的背景分析

物聯網改變了人類之前物理基礎設施和IT基礎設施截然分開的傳統思維，將具有自我標識、感知和智能的物理實體基于通信技術有效連接在一起，使得政府管理、生產制造、社會管理，以及個人生活實現互聯互通，被成為繼計算機、互聯網之后，世界信息產業的第三次浪潮。

自2009年8月總理提出“感知中國”[2]以來，物聯網被正式列為國家五大新興戰略性產業之一，寫入“政府工作報告”，目前物聯網被正式列為國家重點發展的戰略性新興產業之一。物聯網產業具有產業鏈長、涉及多個產業群的特點，其應用范圍幾乎覆蓋了各行各業。物聯網在中國受到了全社會極大的關注，其受關注程度遠超美國、歐盟、等其他各國，因此，我國迫切需要培養大批物聯網專業的人才。

（二）申報專業的院系分析

2010年初教育部下達了高校設置物聯網專業申報通知，眾多高校爭相申報。由于物聯網涉及的領域非常廣泛，從技術角度，主要涉及的現有高校院系與專業有：計算機科學與工程，電子與電氣工程，電子信息與通訊，自動控制，遙感與遙測，精密儀器，電子商務等等。物聯網專業可能會在上述這些院系中開設。

（三）專業課程的選擇

物聯網技術的快速發展和廣闊使用促使高校進行該專業的建設，在進行學生培養的時候，不同的高校應該明確自身的培養目標，一是結合物聯網技術的應用；另一是結合物聯網技術的理論研究。

在進行物聯網建設時，選擇的專業基礎課程包括：物聯網產業與技術導論；Java程序設計；無線傳感網絡概論；TCP/IP網絡與協議；嵌入式系統技術；傳感器技術概論；RFID技術概論等。

（四）專業課程的實驗設計

物聯網專業的實驗設計要從物聯網的網絡層次結構，物聯網關鍵技術，以及物聯網所注重的關鍵性問題出發，結合目前的產業現狀和高校教學環境，力求讓學生掌握物聯網系統的感知層、接入層、網絡層、支持層與應用層，設計出具體的實驗內容使學生獲得自主學習、自我發展的創新實踐能力，以適應不斷變化的未來。

開設的實驗課程可以按照方向來進行劃分：嵌入式方向有有藍牙嵌入式編程、3G嵌入式編程等；傳感器方向有光敏傳感器實驗、壓力傳感器實驗、溫度傳感器實驗等；RFID技術方向有：RFID介紹及讀卡器設計實驗、串口讀卡實驗、以太網讀卡實驗等；ZigBee技術方向有：ZigBee介紹、IAR使用介紹、無線傳感網實驗等。

三、總結

本文介紹了在目前物聯網技術快速發展的環境下，高校通過對該專業的申報、院系安排、課程選擇及課程實驗內容設計等方面的工作，積極開展物聯網專業學生的教育培養，適應了目前我國對該專業學生急切需要的需求。通過認真系統的專業建設能夠培養學生具有物聯網技術實際應用能力，并且具備在本專業領域跟蹤新理論、新知識、新技術的能力。

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一、物聯網的由來

物聯網的概念最早于1995年出現在比爾蓋茨的《未來之路》書中，在該書中比爾蓋茨已經提及了Internet of Things的概念，只是當時并沒有引起人們的重視。1998年，美國麻省理工學院創造性地提出了當時稱為EPC系統的“物聯網”的構想；1999年，美國麻省理工學院首先明確提出了“物聯網”的概念，提出了物聯網就是將所有物品通過射頻識別（RFID）等信息傳感設備與互聯網相連，能實現智能化識別和管理的網絡。2005年11月，國際電信聯盟在突尼斯舉行的信息社會峰會上了《ITU互聯網報告2005：物聯網》，正式提出了物聯網的概念。

2009年11月，總理發表了《讓科技引領中國可持續發展》的重要講話，“我國要著力突破傳感網、物聯網關鍵技術，及早部署后IP時代相關技術研發，使信息網絡產業成為推動產業升級、邁向信息社會的‘發動機’”，從而物聯網作為我國的新興戰略產業。

物聯網就是在計算機互聯網的基礎上，利用射頻識別、傳感設備和無線通信等技術，構造一個覆蓋世界上萬事萬物的“Internet of Things”； 即英文名稱為“Internet of Things”，簡稱IOT。在這個網絡中，物品能夠彼此進行“交流”，而無需人的干預。其實質是利用RFID等技術，通過計算機互聯網實現物品的自動識別和信息的互聯和共享。

二、物聯網的特征

（1）網絡化：網絡化是物聯網的基礎。不論是有線、無線還是專網來傳輸信息，都必須依靠網絡，而且必須與互聯網相連，這樣才能形成完全意義上的物聯網。（2）互聯化：物聯網是一個包含多種網絡、接入、應用技術的大集成，也是一個讓人與人、人與物、物與物之間進行交流的平臺；與互聯網相比，物聯網具備更強的開放性，應能夠隨時接納新設備、提供新的服務與應用，即物聯網具備自組織、自適應能力。（3）物聯化：計算機和計算機連接成互聯網，實現人與人之間交流。而物聯網是實現人物相連、物物相連，通過在物體上安裝傳感器或微型感應芯片，借助計算機網絡，讓人和物體進行“對話”和“交流”。（4）感知化：物聯網離不開傳感設備。射頻識別、紅外感應器、激光掃描器等信息傳感設備，正如視覺、聽覺和嗅覺器官對于人的重要性一樣，它們是物聯網必不可少的關鍵設備。（5）自動化：物聯網通過傳感器設備自動采集數據；根據事先設定的處理規則，利用軟件自動處理采集到的數據；自動地進行數據交換和通信；對物體實行自動監控和自動管理。一般無需人為的干預。（6）智能化：物聯網融合了計算機網絡技術、無線通信技術，微處理技術和傳感器技術等，從它的“自動化”、“感知化”等特點，已能說明它能代表人、代替人“對客觀事物進行合理分析、判斷及有目的地行動和有效地處理周圍環境事宜”，智能化是其綜合能力的表現。

三、物聯網的組成

物聯網主要包括以下幾個子系統，有些物聯網可能只包括了這些子系統中的一部分。

（1）電信網絡：物聯網的信息傳送與日常使用的文字、語音、圖片、圖像傳輸相比，有其獨特的地方，物聯網中的信息傳輸大多是小數據量和特大數據量的傳輸。小到每月只發送幾bit，如電力抄表；大到持續發送大幅圖像，如交通監控，而中等數據量的信息傳送卻不多見。這就對通信網絡提出了新的要求，需要推出新的通信標準和新的接入技術，以適應物聯網各種通信的需要，實現物聯網的高效通信。現有的通信網絡主要有電纜、光纖、無線電、微波、衛星、藍牙、紅外、WiFi、移動通信等。（2）傳感器：傳感器可以把一些物理量的變化變為電信號的變化，收集信息，做出響應。例如麥克風和喇叭就是一對語音傳感器。傳感器可以是聲、光、電、重量、密度、硬度、濕度、溫度、壓力、震動、速度、圖像、語音等。（3）電子標簽：電子標簽用來標識物聯網中的各物體。現有的電子標簽主要有RFID、條形碼、二維碼、IC卡、磁卡等。（4）數據處理：物聯網通過傳感設備所采集到的數據，必須經過計算機軟件進行處理，才能滿足用戶不同的需求，實現各種目的。這些數據處理往往包括匯總求和、統計分析、閥值判斷、數據挖掘和各種專業計算等。（5）報警系統：傳感設備所采集到的數據信息可能需要直接報警或者經過計算機軟件處理后報警，報警形式主要有聲、光、電（電話、短信）等。（6）顯示系統：傳感設備所采集到的數據信息可能需要直接顯示或是經過計算機軟件處理后顯示出來，常見的顯示形式有文字、數字、圖形、表格等。

四、物聯網的關鍵技術

（1）感知與標識技術

感知和標識技術，負責采集現實中發生的事件和數據，實現外部信息的感知和識別，是物聯網的基礎，如傳感器、無線定位、射頻識別（高頻、超高頻）、二維碼等。

（2）網絡與通信技術

網絡是物聯網數據傳遞和服務支撐的最重要基礎設施，通過人物互聯、物物互聯，實現感知信息高可靠性、高速度、高安全地傳送。物聯網的實現涉及到近通信技術和遠程通信技術。近距離通信技術主要涉及RFID，藍牙等，遠程通信技術主要涉及互聯網的組網、網關等技術。包括短距離無線通訊（zigbee、藍牙、WiFi等）， 低功耗無線網絡技術，遠程網絡、多網絡融合等。

（3）計算與服務技術

海量感知信息的計算與處理是物聯網的最重要支撐，服務和應用則是物聯網的最終價值體現。

海量感知信息的計算與處理技術是物聯網應用大規模發展后，面臨的重大問題之一。需要攻克海量感知信息的數據挖掘、、數據融合、高效存儲、并行處理、知識發現等關鍵技術，研究物聯網“云計算”中的虛擬化、智能化、分布式計算和網格計算等技術。其核心是采用云計算技術實現信息存儲和計算能力的分布式處理和共享，為海量信息的高效利用提供技術支撐和保障。

服務計算。物聯網的發展必須以應用為導向，在“物聯網”中，服務的內涵得到了革命性的擴展，不斷涌現出大量的新型應用將導致物聯網的服務模式與應用開發受到巨大挑戰，面臨著許多機遇，如果仍然沿用傳統的技術路線勢必制約物聯網應用的創新。為了適應未來應用環境的變化和服務模式的變化，必須研究針對不同應用需求的標準化、開放式的應用支撐環境和服務體系結構以及面向服務的計算技術等。

（4）管理與支撐技術

隨著物聯網應用以及網絡規模的擴大、支撐業務的多化化復雜化和服務質量的高要求，影響物聯網正常穩定高效運行因素的越來越多，管理與支撐技術是保證物聯網“安全高效可控”的關鍵，包括測量分析、網絡管理、物聯網標準和安全保障等方面。必須研究新的高效的物聯網管理模型與關鍵技術，用來保證網絡系統正常高效穩定的運行。

參考文獻：

[1]物聯網導論（第二版），劉云浩主編，2013年8月，科學出版社

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中圖分類號：TP391.44-4

1 物聯網工程專業設置的必要性和可行性

“物聯網”[1]的概念于1999年提出，本意是“物與物相連的互聯網”，物聯網是通過紅外感應器、射頻識別（RFID）、全球定位系統、無線傳感器網絡、激光掃描器等傳感技術，依據通信協議，把任何物品與互聯網連接起來，進行信息交換和處理，以實現智能識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。

根據教育部辦公廳關于戰略性新興產業相關專業申報和審批工作的通知[2]的精神，為了加大新興產業人才培養力度，加快課程體系、教學內容、教學方法、管理體制與運行機制的創新，大力培養新興產業相關專業的人才，滿足國家戰略性新興產業對高素質人才的迫切需求，北京交通大學海濱學院計算機科學與技術專業以良好的辦學條件和過硬的教學質量贏得了社會信譽，培養了大批合格的信息技術人才。這些專業均具有強大的師資力量和完善的實驗設備，為開辦“物聯網工程”新專業打下了良好基礎。

2 物聯網工程專業知識體系架構

物聯網與傳統網絡的主要區別在于，物聯網擴大了傳統網絡的通信范圍，即物聯網不僅僅局限于人與人之間的通信，還擴展到人與物、物與物之間的通信。物聯網網絡架構由感知層、網絡層、應用層組成。

2.1 感知層

感知層，也常稱為感知控制層，解決了從物理世界到人類世界的數據獲取問題[3]，包括各種物理量、標識、音頻、視頻等數據。感知層位于三層架構體系中的底層，是物聯網應用的基礎，是物聯網全面感知的核心。作為物聯網的最基礎一層，感知層具有十分重要的作用。

感知控制層包括數據采集、短距離通信技術和協同信息處理。數據采集是通過相關傳感器對物理對象的感知和數據收集，其中涉及射頻識別（RFID）、傳感器、多媒體信息采集、實時定位和二維碼等技術。短距離通信技術和協同信息處理將采集到的數據在局部范圍內進行處理，并通過具有自組織能力的短距離傳感網接入廣域網。

2.2 網絡層

物聯網網絡層將來自感知層的各類信息通過基礎網絡傳輸給上層，并提供透明的數據傳輸能力。其中，基礎網主要包括移動通信網、廣電網、衛星網、行業專網、互聯網及形成的融合網等。

2.3 應用層

應用層主要將物聯網技術與行業系統結合，將信息轉化為內容，實現物物互聯的應用解決方案。概括起來，物聯網就是傳感網、互聯網和智能服務的綜合體[4]。與傳統的互聯網相比，物聯網加進了感知層，降低互聯門檻，實現非智能、弱智能設備能夠接入互聯[5]。

在高性能計算和海量存儲技術支持下，應用層還對網絡獲取的大量不確定信息進行清洗、融合、重組等處理，整合為相對準確的結論，并為行業應用提供智能的支撐平臺。

3 物聯網工程專業課課程體系設置

3.1 專業定位

本專業依托北京交通大學計算機與信息技術學院的優勢學科，面向京、津、冀和環渤海區域經濟、社會、生態的發展需要，突出計算機應用技術與現代信息處理技術交叉與融合的特點。培養學生具備良好的自然科學、人文社會科學和工程技術基礎知識。使學生具有物聯網工程專業技術的扎實理論基礎，面向物聯網應用系統的程序設計技術，各種信息處理網絡應用系統的工程實踐能力，以及培養學生具有較強的自主學習意識和工程意識，能夠從事物聯網工程技術及其應用方面相關應用設計、開發與應用工作。

3.2 培養目標

物聯網專業需要培養適應國家科技化和現代化建設需求，建設創新型國家發展戰略的需要，具有雄厚的基礎，強大的綜合實力和專業適應能力，具有社會責任感，具有信息采集和檢索、分析和處理能力的，具備良好的動手實踐能力和創新能力，能勝任通信，傳感器網絡及電子信息處理技術領域的研究，設計、開發、系統集成及管理與教學，并具有創新能力，能夠在計算機和通信等領域起領軍作用，具有國際化視野的高素質的高層次專門人才。

3.3 課程體系結構設置

物聯網工程專業是新興專業，由于整個行業在我國都處于發展階段，因此對人才培養提出了更高的要求。由于物聯網方面的信息相對較少，學生有可能對于專業的認知度不高，應當加強專業認知方面的教育，同時，通過實驗演示等方式，讓學生來親身體驗物聯網技術帶來的技術革新，是學生們對于專業有一個全方面的認知，從而培養學生的學習興趣和鉆研精神。物聯網工程課程體系的原則是覆蓋必要的學科背景和專業知識。

我院物聯網工程專業依托計算機科學與技術專業進行發展，物聯網專業需要計算機科學與技術方面知識的學習，同時，重點加強與“物”相關的傳感器、RDIF等技術的學習。在教學過程中注重學科背景知識體系，力求學生考研和后期發展有明確的學科目標。

物聯網技術專業的設置需要綜合考慮相關交叉學科的特點，注重課程體系的交叉融合，將相關主干學科的核心課程和專業課程進行統籌考慮。在總學分180學分的情況下，將課程分為基礎教育、專業教育和素質拓展和自主實踐。

3.3.1 基礎教育

在基礎課程的教學中，尤其是對于整個專業學習和發展至關重要的數學和物理等課程的學習，使學生充分意識到學習這些知識的重要性，物聯網專業在國內屬于新興專業，國內起步較晚，需要查閱大量的外文資料，因此，需要良好的英語水平，尤其是專業英語水平，在教學中，適當引入專業英語教學。同時，在基礎課程的學習中，應該加強學生對于政策法規的學習，避免學生學習技術知識之后通過技術手段進行違法犯罪活動。

3.3.2 專業教育

專業教育包含專業基礎課程和專業課程以及各自的實踐環節，共114學分。專業基礎教育是整個課程體系中較為重要的環節，高素質的人才需要有過硬的專業基礎知識，通過全方位學習物聯網以及計算機、通訊、自動化等相關學科的知識，能夠使學生培養對于知識的跨學科應用能力。

（1）專業基礎課課程結構設置及分析

專業基礎教育主要包括計算機基礎與專業導論、程序設計基礎、C語言程序設計、面向對象程序設計與C++、離散數學、數據結構、模擬與數字電路、Java語言程序設計、Web應用、物聯網導論、圖論與算法設計、計算機組成原理、信號與系統、專業英語等課程，突出專業定位和特色，擁有一定的廣度和深度，多起點同時推進，學生在全方位的學習中，找到適合自己的發展方向。

在專業基礎課程的教學中，起步難度要適當，既不能難度過大而嚇退學生，打消學習積極性，也不能過于容易而什么都學不到。將盡可能多的課程安排在實驗室進行，理論知識通過實驗現象和結論更容易理解和掌握，學生能通過現象看到本質，有利于學生興趣的養成和動手實踐能力的培養?？紤]到學生的實際情況，專業基礎課程計劃安排一定的課外上機學時，使學生鞏固課堂學習的內容。

（2）專業課課程結構設置及分析

專業課程包括Web程序設計、Linux程序設計、嵌入式系統原理、數字信號處理、數據庫系統原理、操作系統、編譯原理、匯編語言、微機系統與接口技術、物聯網架構與技術、RFID原理與應用、VHDL設計實踐、移動互聯網技術、空間信息技術、計算機網絡原理、無線傳感網與通訊技術、人機交互技術、傳感器件與編程技術等科目，學生可根據自己的興趣與自身發展進行選擇學習。

專業課程的考核不能以考試成績作為唯一標準提高實踐和實訓在考核中所占比重，嚴格實訓內容的考試。在專業課程的學習中，增加項目實訓，適當引入企業項目，在學習中就能體驗到未來工作中的實際感受，通過親身體驗，尋找差距，彌補不足。學生在畢業之后，能夠迅速適應工作崗位，擁有較高的起點。

（3）專業主干課課程

具體包括：物聯網技術導論、電路、模擬電子技術、電子技術基礎實驗、數據結構與算法、信號與系統、數字邏輯與數字系統、傳感與檢測技術、軟件工程、計算機網絡原理、通信原理、嵌入式系統與接口技術、數據庫與數據挖掘。

（4）專業選修課課程

無線傳感網與自組織網絡、天線原理、物聯網信息安全、物流管理概論、RFID技術、計算機系統結構、智能交通概論、GPS技術、環境工程概論、電子商務等。

3.4.3 實踐教育

實踐教育主要包括程序設計專題訓練Ⅰ、程序設計專題訓練Ⅱ、硬件系統課程設計、軟件系統課程設計、就業指導、物聯網綜合實踐、多媒體技術、Linux應用系統開發、信息系統集成與開發、軟件工程與實踐、計算機系統課程設計、畢業實習、畢業設計（論文）。其中部分科目為選修，學生可以根據自身發展進行選擇。

3.4.4 素質拓展與自主實踐

素質拓展與自主實踐方面，鼓勵學生參與學科競賽、科研項目、創新創業項目、非本專業的公共選修課、各類職業、執業資格證書，總學分不得低于10學分。

4 結束語

物聯網工程是一個戰略性新興本科專業，它不是以理論為主導，重點在于工程應用，這就決定了該課程體系所特有的發展變化的動態特性。因此，在制定專業教學計劃時，要時刻以服務于社會發展需要為根本依據，把當前物聯網新技術及行業應用的時代需求緊密結合起來，依托學校自身的行業背景和學科優勢，設計出科學合理的、與時俱進的、可持續發展的專業課程體系，為國家戰略性新興產業發展，培養高素質專門人才多做貢獻，爭取使我院物聯網工程專業在同類學校的同類專業中起到示范和帶頭作用。

參考文獻：

[1]ITU Internet report 2005：The Internet of Things[DB/OL].

[2]教高廳函[2010]13號[Z].

[3]屈偉平.物聯網掀起新的信息技術革命浪潮[J].物流技術與應用，2010（11）：23-25.

[4]馬忠梅，孫娟.李奇.物聯網工程專業課程體系與實踐探討[J].單片機與嵌八式系統應用，2011（11）：46-47.

[5]范曲立.物聯網的體系結構與相關技術研究[J].南京大學學報，2009（06）：13-14.

篇（10）

張映鋒教授于1995年9月考入西安交通大學機械工程專業，直至2005年博士畢業，在“計算機集成制造”研究領域具有扎實的學科功底。隨著科技的發展，物聯網作為公認的繼計算機和互聯網后的第三次世界浪潮的始作俑者，應用前景非常巨大，我國中長期發展規劃中把物聯網作為國家發展戰略放在非常重要的位置。對此，張映鋒教授結合自己的研究方向，針對我國大多數企業在生產管理中普遍存在的上層管理系統與底層執行資源間信息獲取與實時傳輸難問題，在國內率先開展“物聯制造系統”基礎理論與關鍵技術的研究。

“物聯制造系統就是希望通過應用最新的物聯技術與傳統的制造資源，使得每個制造資源具有‘實時感知與交互’的能力，有‘眼睛、耳朵、嘴巴’。這樣，上層生產系統可以隨時感知各類制造資源上正發生的制造活動，以更好地組織制造資源”張映鋒教授說，他們的研究正是結合物聯技術使得生產過程中各類制造資源可以將自身的狀態主動地傳輸至生產制造系統，以及時地發現異常和確保制造任務的高效、高質生產。

讓制造執行系統更“智能”

依托于國家自然基金、863等項目，張映鋒教授近幾年在“制造執行過程的主動感知與動態優化”方向進行了較深入地探索，提出了融合物聯網技術的底層加工設備動態制造建模方法和復雜生產任務優化策略與方法，構建了基于自動識別技術的車間級制造執行過程監控與優化系統的體系構架，建立了一種底層制造設備的服務化建模方法與使能技術，形成了一套基于實時信息的生產任務調度與JIT式物料優化配送方法和在制品信息動態跟蹤與監控技術，為制造企業上層管理系統、車間層、底層執行層面信息的“實時”、“無縫”集成和“互用協作”提供了重要的學術和應用價值。

張映鋒教授的科研成果具有十分重要的科學意義，在“數字化制造設備建模”和“實時制造信息驅動的制造執行過程優化管理”的研究成果屬先進制造領域――制造系統智能化研究的前沿；在理論、方法方面所獲得的研究成果對于“物聯制造系統”的應用和實施提供重要的理論依據和技術上的借鑒價值；為當前“先進制造系統建模與優化”方面提供共性方法、技術、實施上的指南，也為我國由制造大國邁向制造強國提供重要的理論和技術儲備；此外，通過將與本課題相關的研究成果直接用于具體的生產實踐活動中，必將為制造企業更有效地生產、經營、管理提供一條新的途徑，為制造系統從現有數字化、網絡化向智能化發展奠定重要基礎。

“站在別人肩膀往上跳”

篇（11）

一、設置面向機械裝備制造業的物聯網專業課程體系的必要性

所謂物聯網，就是基于物物相連的互聯網。物聯網具備以下兩大特色：一是在物聯網中，互聯網既是它的基礎又是它的核心，物聯網是通過互聯網生出的新事物，也可以說是互聯網的細分;二是物聯網的用戶端延伸和擴展的深度與范圍非常大，可以不夸張地說，它覆蓋了所有的物品，任何物品之間都是相互聯系的。

當下，機械裝備制造業發展快速，技術不斷升級，信息化與智能化成為了其顯著的特點。物聯網技術向工程機械領域逐漸滲透，應用也越來越廣泛，使得械裝備制造業變得更加智能與節能，基于物聯網的機械裝備成為機械設備制造業發展的趨勢。然而，當前基于機械裝備制造業的物聯網專業課程教學體系還不成熟，無法滿足社會對于該專業人才的需求。因此，加強基于機械裝備制造業的物聯網專業課程教學體系研究十分重要。

二、物聯網工程專業知識體系

物聯網工程專業是一門學科交叉度較高的專業，目前由于發展時間尚短，它的理論體系還不成熟。但是市場需求大，要求其盡快建立完善的教學體系。按照正常的工程專業標準對物聯網工程專業知識體系開展劃分，基本可以將其分成三大領域：通識基礎類知識模塊、綜合管理類知識模塊與專業技術類知識領域。隨著市場的發展，相關的企業對于物聯網專業人才的需求越來越大，學校面對這樣的形勢，應當根據市場的需求建設物聯網教學體系。就當前的市場與技術發展來看，物聯網工程專業知識體系應當包括感知識別、網絡構建、智能信息處理和創新應用等四個知識模塊。其中，感知識別、網絡構建知識模塊屬于物理基礎層次，偏重于硬件技術;智能信息處理、創新應用模塊則偏重軟件技術。

三、物聯網專業課程體系建設需考慮的因素

從已出版的物聯網工程教學課本來看，當前的課本內容比較高深，其中深奧的算法甚至連碩士和博士研究生都無法讀懂。大學課程教學的目標是教學生學會學習，而不是教學生掌握死的知識。如果只是“授之以魚”，學生雖然學會了卻不明白其中的道理，久而久之就會失去學習的興趣。因此，物聯網專業課程體系建設需要簡化教學內容。

物聯網工程專業要圍繞能力培養實施教育教學，專業的課程教學和實踐教學應該形成一個完整的體系，需要按照專業基本能力培養的要求組織課程教學和實踐教學的內容。探討如何將專業能力的培養落實到課程教學體系和實踐教學體系中，是提高物聯網工程專業教育水平的重要方面。

四、面向機械裝備制造業的物聯網專業課程體系的設置

1.專業基礎教育

專業基礎教育主要包括計算機基礎與專業導論、程序設計基礎、C語言程序設計、面向對象程序設計與C++、離散數學、數據結構、模擬與數字電路、Java語言程序設計、Web應用、物聯網導論、圖論與算法設計、計算機組成原理、信號與系統、專業英語等課程，突出專業定位和特色，擁有一定的廣度和深度，多起點同時推進，利于學生在全方位的學習中，找到適合自己的發展方向。

建設專業基礎課程體系，不能難度過大，過大的難度會降低學生的學習興趣;設計難度也不宜過于簡單，過于簡單可能會使一些核心內容無法傳授給學生。如果條件允許，課程都應當安排在實驗室，這樣有利于理論知識與實驗實踐的有機結合，從而使學生在實驗過程中更容易掌握理論知識，提高動手能力。

2.專業課課程結構設置

專業課程包括Web程序設計、Linux程序設計、嵌入式系統原理、數字信號處理、數據庫系統原理、操作系統、編譯原理、匯編語言、微機系統與接口技術、物聯網架構與技術、RFID原理與應用、VHDL設計實踐、移動互聯網技術、空間信息技術、計算機網絡原理、無線傳感網與通訊技術、人機交互技術、傳感器件與編程技術等科目，學生可根據自己的興趣與發展方向進行選擇學習。

3.實踐課程設置

物聯網機械制造課程內容繁多，不僅包含計算機、電子、通信、控制等知識，還包括機械的生產、制造、設計知識。對于剛剛接觸這一專業的學生而言，如果只從書中汲取知識養分，難以把抽象的書面知識與實際應用聯系在一起。所以，教師要重視實踐課程的開展，利用實驗室、物聯網應用樣板間、與企業合作等方式使學生接觸到真實的物聯網技術，明白自己研究的是什么?？傊?，開展實踐與實驗室教學可以提升學生的學習興趣，幫助學生掌握技術發展的最新動態，保證學生在技術層面全面了解物聯網，掌握物聯網應用技術。