時間:2024-04-03 11:52:14
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇物聯網工程發展,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
目前,全球物聯網還處于起步階段。我國物聯網產業的發展幾乎與國外發達國家水平相當。經過近幾年發展,已初步具備了一定的技術、產業和應用基礎,呈現出良好的發展態勢。
1 物聯網產業發展狀況
2011年11月28日國家工信部出臺了物聯網“十二五”發展規劃,對物聯網產業的發展現狀和形勢做出了詳細的分析,提出和制定了前瞻性的指導思想、詳細的發展規劃和明確的發展目標,同時闡明了物聯網產業后續發展的重點工作、著重建設的重點工程,規范了物聯網產業發展的保障措施。從規劃中可以看出,物聯網產業被定位為戰略性新興產業的重要組成部分,物聯網產業的發展將對加快轉變經濟發展方式具有重要推動作用。
物聯網產業的蓬勃發展,與它廣泛的應用密不可分。有研究機構預計十年內物聯網應用就可能大規模普及,物聯網將會發展成為一個上萬億元規模的高科技市場,其產業要比互聯網大30倍。從某種程度上講,“物聯網”時代的到臨將使人們的日常生活發生翻天覆地的變化。物聯網產業應用可遍及食品溯源、工業監測、智能家居、智能醫療、安全防范、智能交通、環境監控、災害預警、老人護理、物流管理、花卉栽培、水系監測、情報搜集和敵情偵查等諸多領域。
2 物聯網發展對高校的影響
2.1 物聯網發展對高校人才培養的影響
2.1.1 物聯網工程專業增設的熱潮。雖然物聯網技術和產業發展迅速,但是目前的物聯網專業人才卻非常奇缺。據初步統計,物聯網專業人才的缺口幾乎達到每年百萬人的數量級。為促進物聯網產業健康、持續的發展,加快物聯網專業人才的培養刻不容緩。為此,教育部于2010年將物聯網工程專業確定為高等學校戰略性新興產業相關本科專業之一,在新增的140個本科專業名單中,“物聯網”成為最大熱門。同年,37所高校首次獲批物聯網工程專業,并于2011年開始招生。
2.1.2 物聯網工程人才培養的問題。針對物聯網發展熱潮,全國六成以上的高校都申辦了物聯網工程專業。雖然,物聯網工程專業屬于“戰略性新型產業”相關專業,作為新增設的熱門專業勢必會吸引眾多考生和家長,但是這種一窩蜂的做法卻忽略一個關鍵問題,即物聯網工程專業人才應該如何培養?由于物聯網工程是一個涉及電子信息、網絡工程、通信工程、控制理論與控制工程以及計算機與信息等專業的復合專業,在具有產業鏈長,涉及產業群多,覆蓋應用領域廣等特點的物聯網產業環境下,在技術繁雜,發展迅速,行業和應用模式千差萬別的特征下,如何制定物聯網工程專業的人才培養方案,讓學生能夠適應專業學習,并符合物聯網行業和領域對專業人才的需求,在畢業后能夠快速就業,彌補物聯網專業人才的匱乏。
①物聯網實訓和實驗平臺建設。在物聯網專業人才培養的過程中,必須要高度重視與理論教學相輔相成的實訓和實驗平臺及教學環境的建設。一方面,這不僅可以符合專業人才培養的需求,另一方面,也可以強化高校的自身建設發展的需要,提高教學科研水平,提升高校的核心競爭力,從而使學生、教師、高校以及整個物聯網行業共同受益。
②物聯網核心課程體系確定。目前,對于物聯網工程專業的定位仍比較模糊。現有已開設物聯網工程專業的高校,對于物聯網核心課程體系的確定也各有不同。對于整合多個領域的新興專業,為了培養跨專業的復合型創新人才,各高校如何根據自身現有的優勢和基礎,進行物聯網核心課程體系的確定,以滿足新興行業對專業人才的需求,這是物聯網人才培養建設過程中首當其沖的關鍵問題。
③物聯網專業產業對接。只有充分實現物聯網專業與產業的無縫對接,才能有效解決人才培養目標制定問題。人才培養目標的制定,必須充分了解物聯網產業對專業人才能力需求,必須從物聯網專業的就業崗位和就業的能力需求來確定培養目標。確定了培養目標,也就是確定了學生畢業后的就業領域和未來從事的主要工作的范疇。在此基礎上,可以依據市場的需要,同時結合就業崗位的要求,保證學生學有所長,業有所專。
④師資培養。物聯網專業師資力量匱乏。由于物聯網是一個典型的交叉學科,所以能夠涉獵物聯網所涉及的諸多學科的專業教師十分缺少。因此,培養一批能夠勝任物聯網工程專業任教的專業教師成為當務之急。
2.1.3 物聯網工程人才培養的建議。隨著物聯網產業的快速發展,物聯網及相關專業人才也存在較大缺口。目前,全國諸多高校均成功增設了物聯網工程專業。為了能與行業人口缺口較好的對接,物聯網工程專業培養的人才應具備良好的計算機基礎知識和基本技能,掌握物聯網系統的運行原理及相關理論、方法和技能,掌握傳感、物聯網、網絡和通信等領域的專業知識,具備物聯網應用開發的基本方法和技能,能夠從事物聯網系統設計與實施、物聯網應用軟硬件開發等相關工作,具有較強的理論與工程實踐能力、良好的外語應用能力以及較強的團隊協作和技術創新能力。
在進行物聯網專業人才培養的同時,高校應積極與企業資深工程師合作,在本科的課程教學中循序漸進地開展實踐項目,如:物聯網網關、RFID和ZigBee等方面。另外,為了能實現人才與企業的無縫對接,高校還應依據真實的物聯網項目,專門設置專業項目實訓,綜合鍛煉學生動手實踐能力。最后,還需通過畢業設計實踐環節來提升學生綜合運用所學專業知識、解決實際問題的能力。
2.2 物聯網在高校中的應用
2.2.1 教學技術應用。物聯網技術在教學技術中的應用使得教學信息化得以實現,校園教學資源得以共享,通過多元化教學的開展引導學生提高學習的主動性。利用互聯網技術的支持,可以實現新型的教學方式,摒棄了傳統教學中不能顧及全部學生學習狀態、工作量大且反饋不及時等問題。例如,可以通過網絡在網絡課堂運用中,將教材、參考書輔之以聲音、圖像和影像,并利用數據庫的有效管理,構建成網絡媒體,使其具有瀏覽、檢索和下載等交互功能。
2.2.2 學生管理應用。物聯網在學生管理上的應用主要包括學生上課考勤管理和學生安全管理,利用傳感技術感知學生信息,并將采集到的數字化信息通過網絡發送到學生管理服務器系統,在服務器管理系統上進行用戶身份的識別、驗證及數據統計等處理,從而實現高效合理的信息化管理。
2.2.3 后勤服務應用。高校后勤服務覆蓋面廣,涉及物業、車輛、電力、房管、膳食、醫療等領域,特別是與各個部門打交道尤為繁瑣。物聯網應用于后勤是物聯網技術的一個重大拓展和必然趨勢,節省了大量人力、物力等資源。
3 高校對物聯網發展產生的促動
在物聯網人才供給方面,高校是物聯網產業長期發展的人才搖籃。物聯網產業長期穩定的發展,離不開大批優秀的物聯網專業人才的支撐。高校是專業人才培養的基地,依托自身的學科平臺、教學經驗和師資隊伍,高校可以為物聯網產業的發展提供專業人才的保障。
關鍵詞: 物聯網 物聯網工程專業 實驗環節
1.引言
2010年3月,物聯網被正式列為國家五大新興戰略性產業之一[1],作為地方經濟的源動力的地方本科院校,急需開始培養物聯網工程專業人才。
物聯網的定義是:具有自我標示、感知和智能的物理實體基于標準的通信協議進行連接,構成物理世界和信息空間之間融合的信息系統。圖1是物聯網技術體系示意圖。
從圖1可見,物聯網的技術體系涵蓋面極廣,物聯網工程專業可選擇的基礎、專業課程眾多,所涉及的應用更是無處不在,在教學上無法面面俱到,地方本科院校該如何做好前期積累、如何根據具體情況做出取舍等具體細節,是一個值得探討的課題。
2.知識體系
根據《高等學校物聯網工程專業發展戰略研究報告暨專業規范》,物聯網工程專業的知識單元可分成核心知識、基礎知識和領域應用知識三大類,其中第一大類——核心知識的具體細化見表1。
第三大類——領域應用知識各學校可根據自己的特色選定,針對諸如智慧城市、智慧醫療、環境監測、智能物流等典型應用設置相應的知識單元。
在具體教學活動中,前述知識體系的載體是一組適當課程組成的課程體系,這樣的課程體系并不唯一。這種不唯一適應了物聯網無處不在的發展空間,同時也為各學校構筑具有學校特色的課程體系提供了依據。
3.專業建設
在覆蓋面極寬的知識體系和百花齊放、層出不窮的物聯業行業發展背景下,物聯網工程專業宜以“課程精,實驗強”為建設目標。
3.1提前建設相關專業,實現專業積累。
依據物聯網工程所包含的學科,與其相關的專業可界定為以下幾個:計算機科學與技術、電子信息工程、通信工程、電子科學與技術、網絡工程。這些專業都開有可納入物聯網工程專業的課程,都能為進一步創建物聯網工程專業在課程設置、實驗室建設、師資貯備等方面打下一定的基礎。
3.2理論課程設置。
物聯網工程專業的課程分為專業基礎課、專業核心課和領域應用課。為力求“課程精”,下文是一種可供參考的規劃課程體系的步驟。
第一步,由于物聯網很難做到大一統,各大學的物聯網工程專業的課程設置不統一,需充分參考周邊已開辦物聯網工程專業的大學的課程設置。前面幾批獲準開辦物聯網工程專業的大學,尤其是第一批被授權的大學,全是擁有博碩士點的大學,這些大學將成為后續開辦物聯網工程專業的地方本科院校學生就讀研究生的去向,因此,參考這些大學的教學計劃,在規定的課程外增開針對性的選修課,有利于畢業學生進一步求學。
第二步,在選定專業基礎課和專業核心課等后,列表分解各課程對物聯網的各知識單元的覆蓋情況,確保課程體系有效承載知識體系。表3是一個專業核心課程覆蓋物聯網工程知識單元的分解示意。
第三步做分類整理,理清所開課程間的前趨后繼關系,剃除重復內容,確保教學具體實施時時間上的層層推進。
第四步,分配課時,計算學分,引入選修課,進一步強化課程體系的特色。選修課的確定原則如下:以物聯網的技術體系為框架,以服務地方經濟為目標,以行業為特征,以地方相關企事業及學校實驗環境為依靠,以強化學生的工程技術與創新意識為目標,參考學校的師資構成、學生的接受能力等因素加以確定。
第五步,根據前面確定的課程體系,確定相應的教材,做好無現成教材或者現有教材不能滿足需要的課程的教材編寫工作。
3.3實踐教學。
圖1的技術體系可直接映射到眾多的行業,如何在眾多的可選行業背景下做到“實驗強”,這是一個復雜的課題,也是一個發展的課題,需要不斷地摸索改進。
一般地,除了一些培養學生社會素質的實訓項目外,物聯網工程專業還應包括核心課程實驗、綜合課程設計、專業實習和畢業設計等環節。為確保實踐內容的體系,專業核心課程實驗應包括傳感器原理及應用、RFID原理及應用、傳感網原理及應用、物聯網通信技術、數據處理與智能決策、物聯網控制、物聯網信息安全技術,綜合課程設計應包括嵌入式系統綜合課程設計、物聯網感知綜合課程設計、物聯網傳輸綜合課程設計、物聯網數據處理綜合課程設計、物聯網應用系統綜合課程設計。專業實習應安排在實習基地、物聯網企業、相關研究機構等單位進行。畢業設計是綜合性、創造性、理論聯系實踐最緊密的實踐教學環節,時間安排一般不少于12周。表4是與專業相關的集中實踐環節安排示例。
進一步要解決的問題是實驗設備的選取。首先看培養目標,地方本科院期望將學生培養成“高級工程技術人才”,因此,實驗設備宜重視與工程實用掛鉤,消化課程內容,培養工程興趣。其次,還需考慮部分有志于升造進入研究領域的學生,引入一些可不斷研化提升的實驗設備。由于實驗設備涉及面極廣,難以在此一一列舉,不妨以無線傳感網絡為例作簡要說明。無線傳感網絡主要涉及網絡協議棧。網絡協議棧有兩種可選方案,一種是固化協議棧,相應有XBee系列、Jennic系列、SNAP系列、Ember系列、STM32W系列等,網絡協議棧完全固化在無線傳感網絡模塊中,對使用者透明,有利于減少實驗復雜性,幫助學生鞏固課程知識和培養工程興趣。另一種是開源協議棧,相應有TinyOS、Z-Stack、MsstatePAN、GOS、ZigBee精簡協議棧等,這些協議棧開放源碼,為學生深入研究提供了機會。
3.4師資建設。
物聯網工程專業的第一批授權時間為2010年,地方本科院校直接引進對口專業人才是不可能的,因此,只能整合相關專業的人才,形成物聯網工程專業的師資。具體實施途徑:前期開辦相關專業,積累師資;引進相關專業的各種層次的畢業生,充實師資;學校間聯合辦學,共享師資;通過培訓獲得專業師資;與企事業聯合辦學,吸納其中的優秀人才補充師資。
4.結語
物聯網有“技術高度集成,學科復雜交叉,綜合應用廣泛,發展日新月異”等特征,物聯網工程專業設置時必須面對海量知識、無盡應用,物聯網工程專業也因此將進入無止境的發展中。為了反映紛繁復雜的物聯網技術體系,地方本科院校一方面要以“課程精,實驗強”為出發點,選定課程,設計實驗,達到培養“高級工程技術人才”的目的。此外,還要以發展的眼光看物聯網工程專業,不斷更新改進相應的課程、實驗,激發學生的創新熱情,讓部分拔尖的學生有機會以更高的層次投入物聯網研發的大潮中。
參考文獻:
[關鍵詞]物聯網工程 實踐教學體系 平臺建設
[中圖分類號] G642;TN929.5-4 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437(2015)03-0037-02
實踐教學培養是本科院校高等工程教育體系中不可或缺的重要環節,是影響物聯網工程專業人才創新實踐能力的主要因素。福州大學物聯網工程專業是全國首家校企聯盟的物聯網教學單位。本文結合福州大學物聯網工程專業辦學實踐情況,分析物聯網工程專業實踐教學培養準備,以物聯網工程人才的素質培養為基礎,構筑高層次物聯網工程技術人才培養新體系。
一、物聯網工程人才實踐教學培養體系研究
(一)物聯網工程人才實踐能力培養標準
物聯網不但可以提高經濟效益,節約生產成本,培育新興產業,而且還可以推動傳統產業升級,促進信息化和工業化深度融合。因此,綜合工程實踐素質培養是物聯網工程專業人才培育的重點。根據國家教指委出臺的相關文件精神,一般認為物聯網人才實踐能力主要包含三個方面:1.具有綜合運用掌握的物聯網知識、方法和技術解決實際問題的能力;2.具有運用掌握的現代信息技術學習新技術、新知識的能力;3.具有技術創新和產品創新的初步能力。
(二)物聯網工程專業實踐教學培養現狀
福州大學的物聯網工程專業于2011年開始籌建,并于2012年開始正式招生。在近四年的發展過程中,福州大學陸續投入了大量的人力、物力、財力,根據物聯網人才實踐教學培養的標準,建設物聯網專業實驗室,完善實踐教學體系。然而,任何的一個學科建設都不是一蹴而就的,對于物聯網工程專業來說更是如此。在目前的教育環境下,福州大學的物聯網工程專業的實踐教學培養既存在其他高等院校的共性問題,也存在一些個性問題。這些問題主要包括以下幾個方面。
1.課程之間缺乏整合,專業實驗課程銜接不暢。而初生的物聯網工程專業無法在短期內融合電子、通信、計算機、自動化控制等相關傳統學科所示內容,因此在物聯網工程專業課程群建設缺乏規劃的情況下,專業實踐課程銜接不夠,相對孤立。最終導致實踐教學知識跨度大,學生接受程度低。
2.教學模式封閉單一,教學課程與學生動手實踐活動銜接不暢。福州大學的物聯網工程專業依托于物理與信息工程學院,實踐教學培養主要參照傳統的電子信息類專業,也承接了現有電子信息類專業實踐教學的共性問題,其中專業實踐教學環節的學時比重不足30%。造成這一現象的原因,一方面是物聯網技術第二課堂還未完善,另一方面是與合作企業的銜接還不流暢。
3.師資隊伍工程經驗不足,培養過程與工程實際的銜接不暢。作為福建省211重點院校,在經過多年的發展后,福州大學基本已形成了知名教授領導,海外知名院校、重點985院校畢業優秀博士為主力的師資隊伍。然而,本科院校多年普遍重理論研究,輕工程實踐,教師普遍工程經驗較少,因此在培養過程中不可避免地出現實踐環節與工程實踐銜接不暢的問題。
二、物聯網工程專業實踐教學體系建設思路
為了加強物聯網工程教師隊伍的工程實踐經驗,加快在校學生融入物聯網企業的腳步,福州大學在籌建物聯網工程專業的初期就與物聯網龍頭企業新大陸科技集團、三鑫隆、欣創摩爾等福建省內物聯網新興企業開始了緊密的合作。根據福州大學的實際辦學情況,福州大學確立了以下建設思路。
1.充分發揮校企合作協同創新在學生實踐能力與綜合素質培養中的關鍵作用,構建“合作重實質、功能重實用、培養重實效”的物聯網工程專業培養新模式。
2.密切與行業和企業的聯系,建立穩定的校外實踐基地,加強和推進校外實踐的力度。在與企業簽訂協議的基礎上,進一步加強內涵建設,邀請其工程技術人員全程參與人才培養過程,共同開展項目課程開發和實踐,保證學生實踐質量。
3.建立健全長效機制,完善管理制度和考核辦法,使企業、學校、學生三方受益,使校企合作、工學結合具有可持續發展能力。
4.加強實踐教學、實踐基地與大學生“預就業”相結合的建設,推廣大學生在實踐基地“預就業”,以獲得實際工作的機會,了解用人單位的用工需求,提高自身能力和素質,讓學生充分發揮“預就業”的優勢找到理想的工作。
三、實踐教學體系構建
福州大學物聯網工程專業課題組在經過三年多的探索后,初步構建了多層次的物聯網實踐教學體系。高等工程教學體系是由工程教學設施、工程教育教師隊伍兩大部分組成。福州大學物信學院根據高等工程教學體系的基本組成部分,著眼于物聯網工程校企合作辦學特色專業建設,以提高電子類、信息類、通信類本科生、研究生的工程實踐能力、科研創新能力為目標,構建一個包含軟硬件的高等工程教育交叉學科“校企合作”實踐教學體系,培養復合型、創新型的多元人才。
(一)數字化多層次物聯網工程創新實踐教學平臺建設
物聯網是通信網絡和計算機網絡的拓展應用和網絡延伸,是感知技術、傳輸技術、智能信息處理和控制技術等方面的有機融合。物聯網工程專業是一個典型的交叉學科,教學內容覆蓋電路分析、傳感器與檢測、信號與系統、通信原理等方面的基本知識,科研創新包含低功耗微小器件、綠色能源、智能信息處理、3D立體顯示等研究方向。項目建設擬堅持優化組合、資源共享、高效運轉的原則,圍繞理論教學、實踐教學、科學研究三位一體的教學模式,分層次建成面向全院電子與科學技術、信息與通信信息系統學科的特色實驗室、適應高素質創新人才培養的綜合技術實驗室、本研共享的學科研究實驗平臺。
1.以“提升學生創新能力”為指導,建設物聯網感知與控制創新能力培養平臺。物聯網工程是一個典型的交叉學科。它與電子科學與技術、計算機科學與技術、通信與信息系統、電子信息工程等學科均有交叉,是一個既涵蓋基礎元器件又包括應用系統和信息互聯等眾多應用的平臺。在該平臺上,我們將整合福州大學物信學院光電信息顯示、電子科學技術等專業的實驗教學資源,充分發揮學生的創新能力,建設信息傳感、傳輸、顯示、存儲、分析識別及智能互動的物聯網信息處理綜合實驗平臺,不斷提高學生創業創新能力。
2.以“學以致用、協作創新”為指導,建設物聯網軟件與服務應用工程能力培養平臺。服務區域經濟,建設物聯網工程專業是本項目的建設目標之一。物信學院通過與先進的物聯網企業合作,根據行業發展的主要特色,在實踐基地為電子類、信息類、通信類、計算機類、物流類、電氣工程類等相關專業本科生、研究生提供各種真實情景的工程教學科研實訓環境,建設物聯網軟件與服務應用工程能力培養實踐平臺。以“校科合作”為平臺,通過“專業課程認識實習專業課程實驗專業課程項目實訓專業綜合實訓專業科研畢業實習”的系統化實踐教學體系建設,進一步深化人才培養模式改革、構建突出職業崗位能力的課程體系,建立規范的課程標準,提升師資水平。
(二)高層次工程教育教師隊伍建設
為了確保教師隊伍能滿足高校發展的現實需求,匯聚、培養優秀創新人才,促進物聯網工程專業的內涵式發展,項目建設擬從以下方面開展教師隊伍建設――校企合作“內外雙修”教師培訓計劃。具體的建設計劃如下所述。
1.采用進修深造和項目培養兩種模式,提高現任在職教師的業務水平。在學校和學院的支持下,繼續支持教師通過短期職業培訓、校外進修、研修結合等形式逐步提高自己的綜合素質。此外,在項目建設中,還將依托實踐基地與新大陸、欣創摩爾等企業開展深入的科研合作,融技術研究、工程開發、技術轉移和人才培養為一體,通過合作立項,促進教師由理論走向實際,逐步加強實踐創新的能力。
2.積極聘任企業高級工程技術人才為專職教師。根據專業設置、課程安排、學生實訓等方面的需求,有計劃地面向企事業單位,擇優選聘工程人才,擔任專業課或實習指導兼職教師。定期或不定期為學生系統講授課程、開展專業知識講座。2012年12月,學院就積極邀請新大陸科技集團總裁王晶在物聯網工程專業的學科導論課程中為大學生講授物聯網的產業發展狀況,該次課程收到了良好的效果。在今后的專業建設中,學院將積極探索校企合作兼職教師交流制度,建立教師交流平臺。
總之,物聯網工程專業是一個全新的專業,且跨多種專業門類,具有很強的實踐性,福州大學物信學院多層次的物聯網實踐教學體系是否能為地方經濟發展培養優秀的物聯網工程專業人才,還要繼續探索和完善。
[ 參 考 文 獻 ]
(1.桂林電子科技大學計算機科學與工程學院,廣西桂林541001;2.桂林電子科技大學電子工程與自動化學院,廣西桂林541001)
摘要:基于大數據和云計算背景,從物聯網智能服務應用的角度建立對物聯網工程專業的深入認識,進而確定人才培養目標,對物聯網工程專業的課程體系提出建議。
關鍵詞 :物聯網;大數據;云計算;課程體系
基金項目:廣西高等教育本科教學改革工程項目( 2015JGB209);桂林電子科技大學教育教學改革項目(桂電教[2013]20號、[2015]23號)。
第一作者簡介:張敬偉,男,副教授,研究方向為海量數據管理,gtzjw@guet.edu.cn。
1 背景
物聯網的雛形是采用射頻識別等技術將物與互聯網連接形成的網絡,進而實現智能化感知識別和管理。2005年,國際電信聯盟的《ITU互聯網報告2005:物聯網》正式提出了物聯網,促進了網絡的進一步發展,形成了新的信息產業發展浪潮。為了支持國家物聯網這一戰略性新興產業發展,2010年教育部批準在本科階段開設物聯網工程專業,致力于為物聯網及相關產業培養高素質的工程型人才。
物聯網本質上是物物、人物互聯的系統,其延伸內涵是借助網絡基礎設施提供多樣化的智能服務。物聯網的目標即借助傳感、通信等基礎核心技術,建立網絡基礎設施;借助軟件系統,提供頂層多樣化服務。因此,物聯網技術屬于“集成創新型”技術,物聯網工程專業的人才應該屬于“工程應用型”人才。
由于物聯網是個寬范疇的概念,具有技術綜合性和跨學科特征,因此,不同高校的物聯網工程專業建設模式和人才培養目標存在較大差異。例如,南京郵電大學借助其學科和技術優勢,較早開設了物聯網專業并建立了研究院,從管理學、社會學等多角度對物聯網展開研究,致力于新的商業應用探索。杭州電子科技大學以科研和競賽來鍛煉學生學以致用的能力,突出物聯網工程人才培養特點。遼寧工業大學、安徽理工大學、長江大學、江南大學等也分別對物聯網工程專業的課程體系建設進行了不同的探索。桂林電子科技大學于2011年設立物聯網工程專業并招生,也在物聯網工程專業的建設方面不斷進行探索。
在不同的應用領域,物聯網具有不同的表現形態,如車聯網、船聯網等,這決定了物聯網工程是一個龐大的工程,其人才培養也不是單一領域的。現實生活中物聯網快速發展的訴求,也要求我們盡可能地借助現有的學科優勢來培養綜合型的物聯網工程人才。
從宏觀角度看,物聯網的體系結構可分為4層:感知層、網絡層、數據管理層和服務層。這個層次結構從某種程度上決定了物聯網工程專業人才培養的格局,且很大程度上能夠在現有專業布局的基礎上進行升華。例如感知層和網絡層與通信類和電子類專業有較多交集,而數據管理層和服務層的相關技術則與計算機類專業有較多重疊。正是這種綜合性的培養需求,使各高校不斷探索求證物聯網工程的人才培養模式。
物聯網的核心是基于萬物互聯提供新型智能化服務,其數據管理層和服務層是體現物聯網核心價值之所在,這實際上與大數據概念不謀而合。未來,來自物聯網的數據將是大數據的主要組成部分和云計算的主要處理對象。從提供服務的角度看,物聯網與大數據、云計算緊密相關。在物聯網應用域,大數據和云計算可以看作物聯網的外延。圖1展示了物聯網、大數據和云計算三者之間的關系。其中,物聯網的核心是實現實體感知和互聯,是大數據的主要數據源;大數據研究則側重知識發現,幫助物聯網拓展創新型智能應用,深度挖掘物聯網內在價值;云計算則利用其強大的計算平臺和充分的存儲設施,滿足物聯網域不同應用的實時需求。三者之間的辨析關系有助于我們明確物聯網工程專業人才的培養目標,進而擬定有特色的專業課程體系。
2 面向物聯網智能服務的相關課程植入
基于對物聯網的宏觀認知,其具有兩項基本功能:實體感知互聯和智能服務。這將引導我們設置合理的課程體系,并根據高校自有的學科優勢來優化配置,彰顯課程體系特色。桂林電子科技大學的物聯網工程專業由計算機科學與工程學院負責建設,鑒于在計算機領域具有豐富的人才培養經驗和深厚底蘊,在充分借鑒了第一批物聯網專業建設單位的經驗后,學院確定了物聯網實體感知互聯和物聯網智能服務平衡發展的模式。該專業的課程設置在兼顧服務感知互聯人才培養的基礎上,植入了面向數據處理和智能服務的相關課程,充分利用計算機大學科的優勢,進一步完善物聯網工程的課程體系,以突出自己的專業特色。
面向物聯網智能服務的課程主要包含兩類:一類是面向數據管理及數據挖掘的課程;一類是面向物聯網軟件開發的課程。面向數據管理及數據挖掘的課程主要包括:數據庫系統原理、物聯網數據處理、數據挖掘與知識發現等,主要目標是讓學生更好地理解物聯網的內涵,提升學生對物聯網數據的認識,幫助學生認知并拓展物聯網的外延。面向物聯網軟件開發的課程主要包括數據結構與算法、Web應用開發、QT程序設計及相關實踐類課程等,主要目標是幫助學生在掌握物聯網體系結構的基礎上,培養其開發物聯網軟件和建立智能應用的能力。這些課程在物聯網工程專業人才培養過程中起到了很好的承上啟下作用,讓學生在具備好的物聯網大局觀的基礎上,更好地拓展物聯網的外延。基于自身的學科優勢,融入面向物聯網智能服務的相關課程,建設有特色的物聯網工程專業課程體系,將很好地滿足物聯網發展的進程中對工程型人才的需求。
3 結語
物聯網驅動的實體感知互聯和智能服務,正在與大數據和云計算倡導的創新應用產生交集,物聯網工程作為一個新專業,需要不斷探索實踐專業建設和人才培養模式。基于學校在建設物聯網工程專業的過程中對物聯網本質的認識,我們討論了大數據和云計算等相關技術驅動物聯網工程專業建設的思路,進而提出了物聯網工程專業的課程體系建設方案。當然,由于物聯網工程專業的跨學科特征以及面對問題域的寬泛性,其發展還存在諸多挑戰,專業建設和人才培養模式仍有待時日進行驗證,但相信隨著物聯網產業的不斷成熟,基于物聯網智能服務的應用將成為物聯網人才需求的重點領域。
參考文獻:
[1]孫其博,劉杰,黎羴.物聯網:概念架構與關鍵技術研究綜述[J]北京郵電大學學報,2010,33(3): 1-9.
[2]楊震.物聯網發展研究[J]南京郵電大學學報:社會科學版,2010,12(2): 1-10.
[3]劉鵬,物聯網工程專業人才創新人才培養探索[J]計算機教育,2012(21): 9-12.
[4]賈旭.高校物聯網工程專業建設研究與探索[J]遼寧工業大學學報:社會科學版,2015,17(2): 108-109.
[5]陳輝,李敬兆,詹林,物聯網工程專業人才培養和專業建設探索(J],計算機教育,2014(4):13 -17.
[6]崔艷榮,陳勇.物聯網工程專業課程體系設計探究[J].長江大學學報:自然科學版,2010,7(2): 373-374.
關鍵詞:物聯網;工程機械;監控
1物聯網
1998年KevinAshton第一次提出物聯網這一概念,在2005年信息社會世界峰會正式確定了這一概念,并對這一概念的特征、技術、發展前景等進行了相關闡述,之后歐美各國均提出了本國發展物聯網技術的規劃,我國物聯網技術發展起步與2009年總理提出的“感知中國”。物聯網技術是以各種信息傳感技術為基礎,對需要監控、連接、互動的物體進行信息采集,最終形成一個巨大的網絡,實現物與物、人與人、物與人之間的網絡連接,極大的方便管理和控制。該技術是對互聯網技術和通信網技術的外延,是將多項技術與應用結合的產物。物聯網技術具有實現全面感知、信息傳送、智能處理的特征。所謂全面感知就是利用各種信息傳感器和識別工具對物體進行相關的信息收集;信息傳送就是通過互聯網和通信網絡對信息進行傳遞和共享;智能處理就是將這些信息進行自動化的分析處理,最終實現智能化的控制和決策。
2工程機械物聯網體系與技術
工程機械領域的發展受到各國的重視,因為該領域的發展水平代表著國家制造業的發展水平,尤其是物聯網技術提出后對機械智能化的要求越來越高。當前物聯網技術已經進行了小范圍的應用,例如智能交通、智能家居等。工程機械物聯網體系的構建和相關的技術如下。
2.1工程機械物聯網體系構建
工程機械物聯網體系分為三個層次:感知、傳輸、應用。感知層是工程機械物聯網中網絡和現實的樞紐;傳輸層就是對數據進行傳輸和交換,使信息能夠進行相關的傳送和共享;應用是核心,對已經收集和傳輸的信息進行相應的處理,最終發揮物聯網的作用。工程機械物聯網有自己的特點,這些特點和工程機械領域的特性有關。工程機械物聯網感知層主要有壓力傳感器、液體傳感器、RFID標簽與讀寫設備,運動控制器、IO控制器、工業遙控器等核心驅動部件和負責機械設備定位和數據傳輸的移動終端,并且需要信息采集、信息融合、短距離傳輸等核心技術的支撐。傳輸層不僅包含互聯網和通信網結合的長距傳輸網絡,還有包括藍牙、WiFi等短距傳輸網絡,實現企業內部、企業與客戶、客戶與客戶之間的信息傳輸。應用層中包含高性能的服務器和處理軟件,實現海量信息的處理,為工程機械企業打造智能化的決策處理平臺。
2.2工程機械物聯網技術
工程機械物聯網技術與工程機械物聯網體系相關,也是分為三個方面,及感知層、傳輸層、應用層都有各自需要的技術。感知層需要的技術主要是感知識別技術,工程機械物聯網需要通過感知層獲取機械設備自身的狀態和機械設備工作的環境的信息。要提高工程機械設備的利用率、使用壽命,并對工程機械設備進行有針對性的保養,這些都需要獲取精準的工程機械設備的工作環境。工程機械使用的環境差別很大,這也就要求工程機械設備需要更為精確的傳感器進行信息的采集。感知層傳感器主要分為采集機械設備位移、角度、速度的運動傳感器;采集能耗、運行等工作狀態的檢測傳感器;采集機械設備工作位置、環境因素的工作環境類傳感器。采用相對靈敏、全面的傳感器,才能較好的利用感知設別技術將工程機械物聯網所需要的信息進行收集。傳輸層需要即插即用的標準化通信協議,建立工程機械物聯網會涉及到很多的通信網絡,同樣也會有較多的接入方式,缺少統一的標準化通信協議會導致這些通信網絡無法進行交互工作,影響數據信息的傳輸。因此在傳輸層需有一個統一的能滿足這些通信協議的標準化通信協議。工程機械設備作業時會被較為復雜的因素影響,這就需要機械設備物聯網要有即插即用的快速識別和通信協議,便于在復雜條件下進行工程機械設備的準確識別。工程機械物聯網在應用方面要有企業控制中心,通過該控制中心對各種工程機械進行監管、故障排除、快速服務。這種控制中心需要有兩方面的職能,一種是面向企業研發的,可以通過收集和傳輸的各種信息對機械設備的設計進行改進,研發更多的新型設備;一種是面向客戶服務的,可以建立相應的租賃、故障維修、設備分析等服務。
3物聯網在工程機械領域的應用及展望
物聯網在工程機械領域的應用主要是通過GPS、GPRS、互聯網等技術,將工程機械的工作狀態、工作位置、工作環境、運行情況等進行信息的收集,并通過智能處理系統對這些機械設備進行管控和服務、研發。物聯網運用于工程機械領域可以實現對工程機械的全壽命周期智能化管控。物聯網在工程機械領域的應用及展望如下:
3.1利用物聯網進行工程機械遠程監測
利用物聯網可以對工程機械的工作運行狀態進行實時監測,一旦工程機械發生故障還可以進行遠程的診斷。對機械進行遠程監測需要車載終端、數據傳輸、遠程監控平臺三個部分發揮作用。車載終端包括GPS、GPRS、RFID、GPRS,可以完成對機械運行的數據收集和上傳。數據傳輸主要由互聯網和GPRS組合而成,將車載終端上傳的機械運行數據傳送至遠程監控平臺,同時也可以傳輸遠程監控平臺指令。遠程監控平臺包含地理信息系統、設備信息系統、遠程故障診斷和維護保養系統。遠程監控平臺通過這些信息系統完成對工程機械的運行狀態查詢、故障預警、故障診斷、故障日志、維修保養日志等內容。如果單純的通過智能化的物聯網系統無法將故障排除,那么遠程監控平臺還可以推送相關的地理信息使工程技術人員盡快達到。
3.2物聯網應用于工程機械租賃
工程機械設備租賃與按揭付款在該市場較為流行,但是資金回收困難、用戶騙車逃跑等問題會給承租方帶來較大的損失。利用物聯網技術可以對工程機械安裝相關終端,一旦發生不償還資金、騙車逃跑等問題,可以直接實現工程機械的定位、鎖車等功能。物聯網技術應用于機械租賃可以較好的保護承租方的利益。
3.3利用物聯網技術建立手機服務平臺
目前智能手機的普及率越來越高,利用物聯網技術和手機軟件開發等手段,開發智能手機客戶端,為客戶建立手機監控平臺。采用這樣的方式可以讓客戶通過手機就能夠掌握其機械設備狀況,同時也便于機械設備制造商聯系用戶進行相關服務和技術指導。
3.4大數據利用
通過物聯網技術可以搜集大量工程機械相關信息數據,這些基礎數據有較大的利用價值。企業通過對這些數據的分析和挖掘有助于找出工程機械的不足加以改進,進而提高工程機械的品質;同時根據機械設備的使用狀況制定相應的制造和銷售計劃,更好的貼合市場;最后可以根據機械設備位置分析,在機械設備集中的區域有針對的設立服務網點。
4結束語
我國的物聯網技術和工程機械智能化的起步均較晚,物聯網技術在工程機械領域的運用還較少。物聯網技術在我國工程機械領域具有非常廣闊的應用前景。遠程監控、檢測和診斷是工程機械走向全面服務型制造的重要一步。
參考文獻:
[1]孫其博,劉杰,黎羴,等.物聯網:概念、架構與關鍵技術研究綜述[J].北京郵電大學學報,2014,33(3):2-9.
[2]李瑚,雷蕾.開啟工程機械智能時代[J].發明與創新,2013,(3):20-21.
關鍵詞:物聯網;人才培養;改革創新
中圖分類號:G424 文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(2015)24-0181-03
1人才培養模式改革綜述
隨著我國科技的快速發展以及智能信息一體化進程的不斷推進,物聯網行業如雨后春筍,成為新型信息技術行業中的一支主力軍,造成物聯網工程方向的人才嚴重缺乏。如今無論是高職院校,還是本科院校,都開設了物聯網工程方向的專業,主要為物聯網行業培養和輸送高素質的技能型人才與應用型人才,為推動科技發展打造物聯網精英。然而,就我國目前情況來看,還尚未形成高等院校、企業、畢業生三方共贏的良好局面,具體表現在兩個方面:一方面,很多物聯網企業通過招聘,但很難招到適合企業崗位需求的畢業生;另一方面,許多高校物聯網專業的畢業生沒有意識到企業崗位的用人需求,畢業生沒有動手能力,也無實踐經驗,最終導致就業率非常低。那么高校物聯網工程方向人才的培養效果,和物聯網企業需求之間的差距越來越大,其根本原因就是人才培養模式和培養方法的守舊與落后,缺少專業與課程的改革與創新。如今,大多數高校物聯網工程類專業還主要以理論教學和實驗室為中心的傳統的人才培養模式,這使學生的實踐能力和職業技能的培養大大受到限制,最終對該專業人才培養的質量與特色產生很大的影響,無法適合物聯網企業的需求。針對物聯網企業招人難以及物聯網專業畢業生就業難的問題,可以看出很多高校的高等教育與企業實際出現了嚴重的脫節。鑒于此,本人針對此問題,以我校為例,依托校企合作,進行共建專業,共建實驗室,對物聯網專業人才培養模式進行創新與改革,培養出“素能本位,理實一體”的專業人才,既有利于為物聯網企業培養高素質應用型與技能型人才,也拓寬了物聯網專業畢業生的就業渠道。
2物聯網專業建設
物聯網專業經過多年建設,現已成為我校的品牌專業之一,建有“電工電子實驗實訓中心”、“現代通信實驗實訓中心”以及“中央財政支持樓宇智能化專業實訓基地”等。另外,學校還擁有多個校內外實習實訓基地。其中“現代物聯網實驗實訓中心”和“軟件實訓中心”是我院與多個物聯網設備有限公司合作建成了實驗實訓中心,并科大訊飛等知名企業簽訂了合作辦學協議。該中心引進了目前社會上先進的物聯網設備(福建新大陸產品),及教學用軟件(青島東信科技產品),從而做到了“學生在校所學內容和實踐環節與社會使用同步”,開創了教學(理論+實驗)—實踐(實訓+實習)—就業零距離的教學模式。目前物聯網技術尤其是互聯網+技術已經成為當前物聯網技術的主流,物聯網技術的應用也在緊鑼密鼓地進行。我國發展物聯網技術還存在巨大的市場潛力,目前物聯網技術企業嚴重缺乏產品技術支持,產品技術維護維修等一線崗位應用型人才,隨著物聯網技術的更新發展,網絡設備的使用量逐年增多,社會急需大量的網絡設備維護人員以及物聯網方向的技術人員,這為物聯網專業的畢業生提供了更加廣闊的就業空間。為適應市場需求,我院抓住此契機,在2011年,物聯網專業與多個物聯網設備有限公司共同申報并獲批專業人才培養計劃,2012年開始招生,實現校企合作,共同培養人才,旨在培養物聯網應用及其設備維護方向技術人才。
2.1前期調研等情況
我校物聯網專業先后派出三批骨干教師赴南京、無錫、北京進行物聯網行業情況的學習和調研,并參加中國物聯網行業協會舉辦的會議。并且在2012年12月,由專業帶頭人帶隊,先后去無錫貝浮特通信有限公司考察,就無線通信產品的研發等問題達成合作意向,隨后赴江蘇經貿職業學院和南京郵電大學參觀物聯網實驗室與實訓基地的建設,學習并交流經驗,為我校與相關物聯網設備有限公司合作辦學、合作共建實驗室打下堅實的基礎。
2.2實驗室建設
在已建設的實驗室中,其中包含網絡實驗室、軟件實驗室、物聯網實驗室、樓宇智能化實驗室以及與物聯網相關的一些實驗室,其中網絡實驗室能實現網絡系統的仿真、設計,為物聯網專業學生提供了一個演示平臺,提高動手能力與設計能力;軟件實驗室與物聯網實驗室為我校與多個物聯網設備有限公司合作共建,專為我院開設物聯網方向提供服務,學生在此實驗室可開展物聯網設備的維護及優化實習實訓,提高動手實踐能力,為學生走上工作崗位實現無縫對接;另外,目前已具備的單片機實驗室、PLC實驗室等也為現有專業包括后期物聯網方向的發展提供了一個平臺。學校以中央財政支持專業——樓宇智能化實訓基地為平臺。2012年以來,經過與多個物聯網相關公司的反復溝通和深入交流,現已就共建專業、共建實習實訓基地(實驗室)、合作就業等達成共識,建立了長期合作關系,簽訂了框架協議。同時,合作就業工作穩步推進,其中有已有物聯網以及相關公司已決定在2015屆畢業生中招收學員進行培訓,并在我校開始開班授課,對學生進行專業培訓,為該公司物聯網技術儲備人才,并計劃在以后每屆接收物聯網專業畢業生約幾十人左右。
2.3師資隊伍
目前電子、計算機等專業方向擁有一支專業基礎扎實、愛崗敬業、具有豐富實踐經驗的教師隊伍,專兼職教師共五十多人,具有高級職稱的教師十幾人。物聯網技術作為綜合型專業方向可整合我系師資資源進行課程教育。2013年,先后派出多批教師去多家物聯網設備有限公司參加技術培訓與暑期社會實踐與企業掛職鍛煉,物聯網專業教育的核心團隊已初步形成。同時,結合物聯網工程人才培養計劃,利用合作關系,聘請企業技術人員進行物聯網一些專業課程教育,這也符合應用型或技能型人才培養的需求。同時,建立“校企互聘互管”的制度,一線專業教師進入企業鍛煉,承擔企業的項目與產品的研發以及社會服務項目,必須到學校科研處簽訂相關的協議備案,作為后期晉升高一級職稱評審以及評先評優的條件之一。兼職教師的考核管理納入企業管理機制,完善教師的獎勵制度、考核制度與評聘制度等。物聯網方向的設立將為地方及周邊省市培養高級應用人才。本專業的學生,不僅可以滿足合肥市及安徽省物聯網人才需求,而且可以覆蓋長三角經濟圈甚至全國乃至全球。
3物聯網專業人才培養模式改革的具體措施
3.1校企深度合作機制的建設
全力發揮物聯網行業(中國物聯網行業協會)、物聯網企業(多家物聯網設備有限公司)優勢,同時,將學校的人才輸出、技能培訓、研發、技術服務等功能充分挖掘以滿足企業的需求,實現共贏局面,形成行業、企業、學校“三位一體”的合作教學模式,搭建校企合作組織機制,制定并完善校企合作管理制度,建設良好的校企合作運作機制,為物聯網專業人才的培養模式的改革與創新打下堅實的基礎。
3.2創新人才培養模式
物聯網的人才培養模式分為本科四年制和高職三年制兩類,三年制是在四年制的基礎之上,縮減部分公共課課程與專業選修課程。下面以本科四年制為例,重點講述人才培養模式的創新之處,四年制采用“3+1”的培養方式,其中3年在校集中學習,主要學習基礎科學知識、核心工程基礎知識以及專業工程基礎知識三方面的知識、鍛煉工程技術能力以及培養綜合素質。另外,累計1年的時間在企業實習并做畢業設計,重點培養、鍛煉和應用個人素質和發展能力、協作能力和在企業與社會環境下的綜合工程能力。前四學期“重基礎”,完成對學生專業基礎知識和基本技能的培養。通過強化數理基礎模塊和注重專業基礎模塊教學,促進學生創新思維的形成和創新方法、創新工具的掌握;讓學生更早了解工程背景,為專業后續模塊學習和工程能力培養打好基礎。第五、六學期開始進行“工程應用能力”的培養,即一方面使學生深入學習專業課程、專業方向課程;另一方面加強與企業的合作,通過讓學生在企業進行專業課程設計、項目訓練、專業實習等環節,將物聯網行業所需要的專業能力融入人才培養體系;培養學生綜合運用多學科知識、各種專業技能和現代工程工具解決工程實際問題的能力和綜合素質;培養學生的自主學習能力、創新意識和探索未知領域的興趣。第七、八學期“強工程”,學生利用一年時間到企業進行實踐實訓、畢業實習和做畢業設計(論文),通過上述工程實踐環節,強化學生從事工程實踐所需的專業技術能力,進一步鍛煉學生的工程實踐能力和獨立工作能力。畢業設計(論文)的選題要求來源于企業。
3.3校企合作,進行項目課程的開發與改革
要想實現人才培養模式的創新,歸根結底要在課程中去落實,要在教材中去落實,要在教學過程中去落實。根據我校物聯網專業教師于2014年去南京參加全國物聯網專業課程體系研究論文發現,很多高校的物聯網專業的都沒有一個合適的課程體系,體系的建立沒有依據;針對這種課程體系建設出現的問題,我校以課程項目開發與改革作為突破口,實施教學內涵的建設。在進行物聯網行業市場需求調研時,組織企業的專家、課程專家、專業教師進行多方位的課程項目的開發。以工作就業為主線貫穿整個課程的設置,以職業能力發展、工作任務的完成為出發點編寫課程內容,以物聯網服務為載體進行教學項目的設計,將理論與實踐進行整合,完成理論與實踐的一體化教學,體現“理實一體”的教學原則,另外,學生一邊完成教學項目一邊構建理論知識,以提高學生的學習興趣以及其職業能力。最后讓學生在學校的最后一年,進入相關物聯網企業各項目組,進行項目訓練,實地鍛煉。
3.4校企合作建設實訓基地
實踐教學可以提高學生的技能水平、實踐能力和創新能力,水平和能力的提高在很大程度上要依賴于實訓基地。而物聯網設備的投入非常大,僅僅依靠學校自身是遠遠不夠的,因此,通過校企合作進行物聯網類專業實訓基地的建設是一種重要的解決辦法。我院物聯網專業與廣州粵嵌、福建新大陸等多家物聯網企業共同建設校內實訓基地——物聯網實驗室,在該實驗室,學生可完成初步技能訓練、技術理論知識與技術實踐知識整合、特殊訓練等功能。
3.5通過校企合作打造一支“雙師型”師資隊伍
學校制定了相關措施,建設“雙師型”師資隊伍,鼓勵專業教師通過企業實踐、社會服務、培訓考證等相關途徑往“雙師型”教師轉型,提高教學水平與教學效果。物聯網方向的師資隊伍由本校“雙師型”教師與企業聘請的兼職教師組成。另外,學校制定了企業兼職教師管理方法,做到有章可循;制定了企業兼職教師的任職條件、聘用程序、管理要求及教學工作規范等相關文件;并采取相應的激勵措施,充分調動了企業兼職教師的積極性,為學校的專業建設與課程建設出謀劃策。
4總結
校企合作是人才培養的重要途徑,校企合作能否深入、長效的開展,要依據良好的合作機制與科學的管理模式。以各種平臺為基礎,不斷創新,與外部企業搭建各類校企合作平臺,引進多家大型物聯網企業加入校內實訓基地的合作共建,通過學院院長、系主任、教研室主任、企業管理與技術人員等多方共同制訂實踐教學計劃,以企業產品發展設計實訓項目,充分顯示實訓基地的應用功能,積極培養“卓越物聯網工程師”,大力發展各項教學的內涵建設,最終打造出以物聯網專業為核心的特色辦學模式,并向其他專業輻射,實現與物聯網企業進行零距離接軌的培養模式。
參考文獻:
[1]王秋華.我校電子信息類專業課程體系改革的探討[J].中國科技信息,2008(8).
[2]李如平.高職物聯網專業建設研究[J].電腦知識與技術,2013,9(32):7267-7270.
[3]張雷霆.對高職通信工程類專業人才培養模式改革的思考[J].教育與職業,2009(9).
[4]李如平,張玉榮,吳房勝.高職物聯網專業群建設研究[J].職業時空,201(5):15-18.
[5]樓一峰.關于人才培養模式改革和高職教育發展的深入思考[J].職教論壇,2005(10).
[6]彭洋.后信息化時代信息技術人才培養理論與實踐研究——以郵電高校本科通信類人才培養為例[D].南京大學,2012.
[7]邵玉斌,龍華,劉增力,等.通信工程教學實踐環節中仿真技術的應用[J].現代教育技術,2009(20).
[8]褚麗莉.新形勢下通信工程專業課程體系改革的思考[J].中國電力教育,2010(33):125-127.
[9]李俊杰.面向企業需求的高校人才培養模式改革研究[D].華僑大學,2009.
[10]黃忠國,彭熙,賀建民,等.轉變教育思想觀念深化人才培養模式改革[J].重慶工學院學報,2004(2).
關鍵詞:多學科;物聯網工程;課程體系;技術體系
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:2095-1302(2016)04-0-03
0 引 言
物聯網的概念由美國麻省理工學院的Kevin Ash-ton教授于1991年首次提出,2005年在突尼斯舉行的信息社會世界峰會(WSIS)上進一步確定了物聯網的定義和范圍,自此在美國、歐盟、日本、韓國和中國掀起一次新的信息發展浪潮[1]。物聯網被認為是繼計算機、互聯網之后的第三次信息時代大革命,物聯網作為一項戰略性新興信息產業,越來越多的企業把目光投向先進的物聯網技術。
國家把物聯網作為重點發展的戰略性新興產業之一,物聯網的發展離不開人才的需要。從2010年起,在高校設立了物聯網工程本科專業,到2015年全國共有340多所高校設立,已成為一個規模較大的本科專業[2]。物聯網工程專業肩負了高層次人才的培養使命,但其高度綜合交叉的專業特征決定了專業人才培養具有挑戰性的特點,專業建設需要綜合考慮IT技術發展、現實需求及已有基礎等多個因素,以建立清晰的預期目標。但是各個學校設立專業的學科來源和基礎各不相同,有電子科學與技術的,有通信工程的,有計算機科學與技術等,同時也說明物聯網自身的學科體系還沒建立起來。
一般地,任何新出現的專業學科都離不開相關成熟學科的支撐,通過學科交叉及其知識集成構成新專業新學科[3]。作為學科交叉極強的物聯網工程新興專業,如何構建其科學合理的課程體系成為該專業建設面臨的首要課題[4]。因此,本文從物聯網產業與技術體系的構成進行剖析,結合本校實際情況,分析其學科交叉內涵,從中抽取相應的支撐課程構建物聯網工程專業的課程體系,為制定符合規范的培養計劃奠定基礎。
1 物聯網產業與技術體系剖析
物聯網是近幾年出現的信息產業發展戰略的新興行業,目前還沒形成體系完備的行業規模,處于發展初期。但受各國戰略引領和市場推動,全球物聯網應用呈現加速發展態勢,物聯網所帶動的新型信息化與傳統領域走向深度融合,物聯網對行業和市場所帶來的沖擊與影響已經廣受關注。物聯網行業表現出以下兩個基本特征:
(1)納入物聯網行業的產業龐雜,面廣量大。涉及到芯片 (傳感器、RFID、無線通信模塊等)、終端設備(PC機、TV、手機等)、網絡設備、系統集成、軟件與應用、網絡服務商(移動、聯通等)、運營及服務提供商等。
(2)帶動物聯網應用的領域多、規模大。有智能電網、智能交通、智能物流、智能家居、環境與安全檢測、工業智能制造、醫療健康、精細農牧業、金融與服務業、國防軍事十大重點領域。
目前,國內總共有超過2 000家相關物聯網公司或者研究機構成立。其中,研究機構以研究設計、示范引導應用為主業,許多省市、行業都成立了一些研究機構,一些知名企業如華為、格力電器、聯想、海爾、移動、聯通等也將物聯網作為新的增長點。國外主要集中在美、歐、日、韓等少數國家,IBM、英特爾、西門子、霍尼韋爾等大牌公司也在進軍物聯網產業。企業對從事物聯網人才的要求主要有重點發展物聯網技術,從事物聯網相關產品的研發、設計和制造;大力培育物聯網產業,在傳統產業中通過物聯網技術促進產品智能化水平,提高產品的市場競爭力;在新興信息產業中,創新開發適應物聯網市場需求的智能化產品,開拓新產品;全力推廣物聯網應用,在一些應用領域推動物聯網技術的融合,帶動物聯網技術的應用,提高智慧化水平;努力搭建物聯網平臺,在網絡平臺嵌入物聯網服務功能,拓展新業務。
由于物聯網工程專業是新建立的,所以其知識結構和課程的學科體系還沒有獨立建立起來。但從技術和產業角度來看,其技術體系結構已經基本確定下來,物聯網系統的構成很長,其體系構架大致可分為感知層、網絡層、應用層三個層面,每個層面又涉及諸多細分領域[5],圖1所示為物聯網技術的體系構架示意圖。
感知層的功能主要是識別與獲取信息,負責采集物理世界中發生的物理事件和數據,實現外部世界信息的感知和識別。包括傳統的無線傳感器網絡、全球定位系統、射頻識別、條碼識讀器等。這一層主要涉及兩大類關鍵技術:傳感技術和標識技術。傳感器網絡的感知主要通過各種類型的傳感器對物體的物質屬性(如溫度、濕度、壓力等)、環境狀態、行為態勢等信息進行大規模、分布式的信息獲取與狀態識別,它可用于環境監測、遠程醫療、智能家居等領域。標識技術通過給每個物體分配一個唯一的識別編碼,實現物聯網中任何物體的互聯。感知層的主要技術方向為新型傳感器及其感知節點的研發技術。實現感知節點中的感知單元、處理單元、傳輸單元和電源單元的高度集成、高度智能,結合節點節能技術,數據融合技術,開發新結構、新原理、新工藝的傳感器技術。
網絡層主要是完成感知信息高可靠性、高安全性的傳送和處理。從具體實現的角度,本層由下而上又分為接入網、核心網和業務網三層。
(1)接入網:主要完成各類設備的網絡接入,強調各類接入方式,比如現有的蜂窩移動通信網、無線局域/城域網、衛星通信網、各類有線網絡等。
(2)核心網:主要完成信息的遠距離傳輸,目前依靠現有的互聯網、電信網或電視網。隨著三網融合的推進,核心網將朝全IP網絡發展。
(3)業務網:是實現物聯網業務能力和運營支撐能力的核心組成部分。
網絡層的主要技術方向是感知節點組網與協同處理技術,多應用監測區域下的感知節點通信與組網技術,異構網融合技術,網絡管理與安全技術。
應用層主要利用經過分析處理的感知數據,將物聯網技術與個人、家庭和行業信息化需求相結合,可向用戶提供豐富的服務內容,大大提高生產和生活的智能化程度,應用前景十分廣闊。其應用可分為監控型(物流監控、污染監控、災害監控)、查詢型(智能檢索、遠程抄表)、控制型(智能交通、智能家居、路燈控制、遠程醫療、綠色農業)、掃描型(手機錢包、ETC)等。應用層的主要技術方向是服務用戶的應用軟件及系統集成技術。滿足用戶的操作系統技術,存儲和處理大數據的數據庫技術、數據挖掘技術,適應物聯網數據處理與使用的中間件軟件技術,物聯網系統設計與實現技術等。
由此可知,廣義傳感器在監測區域獲取和采集各種信息后轉化為數據形式,通過數據傳輸協議構成了從感知層、網絡層到應用層的“數據流”。與物聯網三層技術結構對應的知識結構支撐學科分別是電子信息類(電子科學與技術、儀器科學與技術等)、通信類(通信工程等)和計算機類(計算機科學與技術、軟件工程、網絡工程等)。因此,在制定物聯網工程專業的人才培養計劃時,需要考慮以下兩個問題:
(1)物聯網工程專業尚未建立起自身的學科體系,需要在多學科支撐下,逐步從各學科體系中收取相關內容,在工程實踐中不斷融合,才可形成自身的學科體系。因此制定計劃時,需要從電子信息類、通信類和計算機類三大學科中提取與物聯網直接相關的內容,確定主干和核心課程;
(2)物聯網技術涉及的知識鏈較長、內容繁多,在大學4年中,很難做到“面面俱到、樣樣學到”。同時,如果所有物聯網知識點都涉及的話,也會出現“樣樣了解樣樣松”的問題,無法做到“扎實掌握”的目的。而且在現代企業實際工作中,都是團隊合作的模式,也不需要樣樣松的“全才式”畢業生。所以制定計劃時,各校可以依據各自的基礎,選擇一部分課程,達到掌握程度;另一部分課程,達到了解程度即可。
從物聯網產業群可知,其產業不僅長,而且龐大,將是下一個萬億級規模的產業。與之對應的人才能力要求也會因企業不同而各有不同,而且4年的大學教育也難以覆蓋其全部內涵。因此,在物聯網產業中,不同的崗位對畢業生的要求不同。
各學校應結合各自的條件和基礎,制定出具有自身特色和自我優勢的培養計劃,以培養工程師工程設計和技術開發的能力為出發點,構筑工程師必備的知識體系、能力結構,重點加強工程技術等工程科學基礎課程、信息大類專業基礎課程、物聯網專業技術課程群等工程應用類課程。實現相同專業的錯位培養,滿足物聯網產業對各類人才的需求。
2 相關學科對物聯網知識構建的支撐作用
雖然物聯網工程專業是新出現的電子信息領域專業,可以認為是一個數據流過程,但本專業也是在其相關學科的技術積累集成而形成的。在物聯網產生和發展的過程中,與之密切相關的支撐學科主要有儀器科學與技術、信息與通信工程和計算機科學與技術,從中抽取與物聯網有關的知識點分別支撐著物聯網技術體系的感知層、網絡層和應用層。
從儀器科學與技術學科抽取“電子技術”、“微機原理”、“信號與系統”、“測控電路”、“傳感技術”、“計算機控制技術與系統”、“數字信號分析與處理”、“誤差理論與數據處理”等課程的部分內容,提供智能感知和控制儀器的知識和能力,解決物聯網數據“測的準”的問題。從信息與通信工程學科抽取 “通信電子線路”、“通信原理”、“計算機通信網絡”等課程的部分內容,提供數據接入、傳輸和下載的主干網(如互聯網)的知識和能力,解決物聯網數據“傳的遠”的問題。從計算機科學與技術學科抽取“計算機C語言”、“數據結構”、“計算機組成原理”、“軟件工程”、“操作系統”、“算法設計與分析”、“Java語言”、“Linux系統應用”、“數據庫技術與應用”等課程的部分內容,提供數據應用軟硬件平臺與數據算法的知識和能力,解決物聯網數據“用的好”的問題。
由上述分析可知,3個支撐學科在構成物聯網的三層技術結構的知識內容時,各層之間的關聯性知識點還沒有考慮進去,難以集成在一起。因此,必須結合與物聯網有關的當今新出現的先進技術,在感知層與網絡層之間構建無線通信、區域組網、融合、網關協議等知識,在網絡層與應用層之間構建異構網絡互聯、數據挖掘、移動操作系統、物聯網系統設計、應用管理等知識。
3 對課程體系構建的思考
綜上所述,物聯網工程專業的課程體系與產業對物聯網技術的需求、三層物聯網技術架構及支撐學科的作用是一致的。那么,如何解決在四年的大學本科教育活動中,既要讓學生掌握專業知識,又讓其知識體系符合認證標準呢?本文認為需要從以下兩點考慮:
(1)物聯網的最終目標是應用數據來提高社會的智慧信息化水平。因此可以認為,在物聯網三層技術體系中,感知層技術是數據提供者,是專業建設的基礎;應用層技術是數據的應用者,是專業建設的引領和推動者;這兩層是專業建設的重點。
(2)網絡層技術是數據通信的傳輸通道,可以認為網絡層在專業建設中起橋梁作用,特別是核心網絡中通信設備專用的、協議軟件固化好的,因此網絡層的知識了解即可。
綜上所述,該學科應重點掌握物聯網數據流中的數據采集與控制、數據的區域(短距離)傳輸與通信、數據的接入與異構互聯、數據的存儲與建倉、數據的計算、挖掘與應用等知識,基本掌握數據的公用網絡傳輸、通信與管理知識等。所以,專業合理的定位為啞鈴式線性課程結構,即重點掌握物聯網兩端的感知層和應用層知識,基本了解中段的網絡層知識。圖2所示為本文構建的課程體系。
從圖2可見,該課程體系涵蓋了物聯網知識點,做到了與儀器科學與技術、信息與通信工程兩大支撐學科的緊密融合,與計算機科學與技術支撐學科的深度交叉,突出了物聯網“數據測量的準確”、“數據傳送的遙遠”、“數據應用”的專業能力和工程素養。
4 結 語
本文剖析了物聯網產業對技術的要求,探討了其體系構架的感知層、網絡層、應用層三個層面的技術內容。分析了與物聯網工程密切相關的儀器科學與技術、信息與通信工程和計算機科學與技術的支撐學科作用,從中與物聯網有關的知識點分別支撐著物聯網技術體系的感知層、網絡層和應用層,為構建規范培養計劃的課程體系奠定基礎。
參考文獻
[1]Kevin Ashton.That ‘Internet of Things’ hing In the real world, things matter more than ideas[J].RFID Journal, 2009(6).
[2]張敬偉,張青,張會兵,等.物聯網工程專業建設和人才培養模式探索[J].中國電力教育,2014(32):111-112.
[3]馬廷奇.高等教育如何適應新常態[J].高等教育研究,2015,3(36):6-10.
關鍵詞:物聯網專業;課程體系;CDIO;教學管理
中圖分類號:TP391 文獻標識碼:A 文章編號:2095—1302(2012)10—0077—03
0 引 言
物聯網被稱為繼計算機和互聯網之后,世界信息產業的第三次浪潮,代表著當前和今后相當一段時間內信息網絡的發展方向。但是,產業快速發展的需求與人才短缺的矛盾將成為制約我國物聯網持續高速發展的重要因素。為了滿足產業對人才培養的急切需求,教育部自2010年起,相繼批準了70多所本科院校開設物聯網工程及相關專業,同時也批準了首批22所高職院校開設物聯網應用技術專業[1]。盡管高等院校開設物聯網相關專業的熱情高漲,但是,由于物聯網專業是新興專業,在課程體系、師資隊伍、實訓條件等專業建設核心內容上,還面臨著諸多問題,相關標準也需要進一步規范。
平頂山工業職業技術學院作為國家示范性高職院校,依托學院舉辦方中國平煤神馬集團,以國家級重點建設專業(計算機應用技術專業)為基礎,申報了物聯網應用技術專業并獲省廳批準。在專業籌建過程中,面向物聯網行業,重點針對煤礦安全物聯網應用、智能物流領域,引入國際先進的CDIO(Conceive構思,Design設計,Implement實現,Opera運作)工程教育理念,構建設計了該專業的課程體系。本文即以此為研究基礎,論述了目前高職物聯網專業課程體系的現狀,以及CDIO一體化課程體系的設計思路、過程及保障措施。
1 高職物聯網專業課程體系的現狀分析
在中國知網學術文獻網絡出版總庫中,以“物聯網專業”為關鍵詞通過主題檢索,共有66條記錄,以“物聯網”和“課程體系”為關鍵詞通過主題檢索,共有31條記錄(截至2012年4月10日)。由此可見,物聯網專業及課程體系構建將成為研究的熱點。有文獻指出[1]:“物聯網在我國發展的速度很快,但時間不長,大量高等院校開設了物聯網工程專業,而一部分院校對該專業的開設較為盲目。” “高職院校在構建課程體系時,要對物聯網技術應用人才的崗位進行調研與分析,以就業為導向,構建課程體系時,要考慮應用方向與應用領域,與典型企業進行合作,根據企業實際的物聯網工程項目的實施過程來構建課程體系。”也有文獻指出[2]:“應當通過專業調研與專家訪談,了解物聯網工程項目的工作過程, 通過對工作過程的分析,歸納出典型工作任務,由典型工作任務引導出專業學習課程, 根據專業學習課程的需求制定出專業基礎學習課程, 構建物聯網應用技術專業的課程體系。”
綜合分析相關文獻,目前高職物聯網專業課程體系構建能夠正確處理專業教學體系與社會對專業人才需求的關系[3],能夠及早規劃和設計,整合課程教學內容,融入物聯網技術應用行業標準,建設相關核心課程[4],并能夠借鑒已有專業的建設成果。但是,也應該清醒地看到,物聯網專業課程體系構建還存在以下不足:
(1) 物聯網產業剛剛起步,產業鏈尚未形成,從事物聯網技術應用的企業也正在轉型,物聯網技術標準未統一,區域、行業、企業對物聯網技術應用人才的需求量大,但崗位不清晰,高職院校也只能根據行業、企業的預測信息培養物聯網技術應用人才,因此,高職物聯網專業的定位還比較模糊,缺乏就業崗位的保障[1],部分高職院校不能根據區域經濟發展和自身院校特色進行科學定位。
(2) 一些高職院校開設的物聯網應用技術專業,照搬本科物聯網工程專業的課程體系,然后加入一些實訓課程,對高職教育培養“高端技能型人才”的理解有偏差,其根本是對高職物聯網專業人才培養目標在整個物聯網產業鏈中的定位認識不清。
(3) 一些高職院校開設的物聯網應用技術專業,沒有處理好與成熟的計算機專業課程體系的關系,要么另起爐灶,重設課程體系,開設十幾門的新課[3],要么完全照搬原有計算機網絡專業課程體系,只是添加幾門冠以“物聯網”字樣的新課,存在由于師資不足而因人設課的現象。
2 CDIO一體化課程體系的構建思路
CDIO 工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果,分別代表構思(Conceive)、設計(Design)、實現(Implement)和運作(Operate),以產品研發到產品運行的生命周期為載體,讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習工程。CDIO 培養大綱將工程畢業生的能力分為工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統能力四個層面,大綱要求以綜合培養的方式使學生在這四個層面達到預定目標,更重要的是系統地提出了具有可操作性的能力培養、全面實施以及檢驗測評的12 條標準[5]。
2.1 CDIO教學改革的特點和設計流程
CDIO教學大綱建立在對工程實踐理解的基礎上,經主要利益相關者(企業、教師、學生、校友、家長等)確認,符合國際工程教育的發展方向。CDIO教學改革的特點包括:互相支撐的課程設置,能夠將個人能力、人際交往能力以及產品、過程和系統構建的能力培養整合起來,明確體現在一體化課程體系中;教學場地根據項目實際需要進行設計和安排,能夠滿足項目設計、實現和學生動手學習的需要;學生主動學習和經驗學習能夠與專業課程的學習結合起來,并有完整的、系統的、綜合的考核評估過程等。
此外,必須提高教學團隊的執教能力,能夠整合現有的教學資源(項目資源),充分并且正確理解CDIO工程教育理念。基于上述特點分析, 本文給出圖1所示的CDIO一體化課程體系設計的流程圖。
物聯網被稱為繼計算機、互聯網之后世界信息產業的第三次浪潮,物聯網技術被譽為全球一個新的經濟增長點。我國也非常重視物聯網產業的發展,據新華社報道,在各省啟動的“十二五”規劃中,有23個省份將物聯網作為重要發展目標。2013年農業部啟動農業物聯網區域試驗工程,并出臺了《農業物聯網區域試驗工程工作方案》,選擇天津、上海、安徽三省市率先開展試點試驗工作,要求要切實促進工業化、信息化、城鎮化和農業現代化的同步發展,充分利用現代信息技術改造傳統農業,不斷提高農業資源利用率和勞動生產率,推動農業發展向集約型、規模化轉變,提升農業現代化水平。
天津毗鄰北京,經濟和交通條件好,區位優勢明顯,近年來大力發展高效設施農業等現代農業,持續加大對設施農業建設的扶持力度,先后出臺了對種植業設施、現代農業示范園、濱海農業科技園區和養殖園區的補貼政策。據天津市農委統計,天津市目前擁有高標準設施農業面積4萬hm2,與傳統農業相比,設施農業的土地產出率、勞動生產率分別提高3倍以上,單位面積種植效益提高5~10倍。正是基于如此的規模和良好的效益,物聯網試驗將重點放在現代農業示范基地、龍頭企業、農民專業合作社和水產養殖小區,開展設施農業與養殖物聯網技術應用示范,探索不同種類農產品、不同類型農業生產經營主體的農業物聯網應用模式;開展農產品批發市場物流管理,探索利用信息技術構建農產品新型流通格局。物聯網示范區建設內容主要包括“信息獲取中心”、“云計算中心”、“云數據中心”、“云服務中心”等4個“全要素資源集成中心”,以及“農業生產決策控制”、“加工倉儲物流實時監控”、“農資農產品電子商務”、“農資農產品質量追溯”、“監測與會商指揮”等5個全系統專業支撐平臺。
同時,圍繞天津都市型現代農業發展需求,結合天津種植業、畜牧業、漁業、農機、農資等行業管理的分布與職能,在“支撐平臺”下,建設6個行業示范平臺,主要包括:
1 大田作物物聯網示范平臺
針對天津大田主導種植種類小麥、玉米、水稻,建立“天津大田作物物聯網示范平臺”,包括:大田土壤肥力快速感知、測土配方施肥、大田作物病蟲草害自動識別與測報、糧食加工環境監控與色選、糧油電子交易、糧油質量安全追溯等系統,覆蓋糧食生產、加工、流通、消費全過程。
2 設施大棚物聯網示范平臺
針對天津設施大棚主栽品種黃瓜、番茄、辣椒等,結合“天津放心菜基地建設工程”,建立“天津設施大棚瓜菜物聯網示范平臺”,包括:大棚環境快速感知、水肥調控模型、瓜菜病蟲草害自動識別與測報、瓜菜農超對接、瓜菜質量安全追溯等系統,覆蓋設施大棚瓜菜生產、加工、流通、消費全過程。
3 畜牧獸醫物聯網示范平臺
針對天津特色養殖品種肉牛、奶牛、豬、雞等,結合“畜禽健康養殖智能化遠程監控與管理關鍵技術示范”項目,建立“天津畜牧獸醫物聯網示范平臺”,包括:畜禽舍環境實時監控、畜禽本體無接觸檢測、畜禽疫病遠程診斷、畜禽疫病的防控、畜禽場生產信息管理(飼養管理模式、飼料科學配制)等系統,實現天津畜禽的規模化、智能化健康養殖。
4 漁業物聯網示范平臺
針對天津海水、淡水養殖具體需求,建立“天津漁業物聯網示范平臺”,包括:淡水、海水環境實施監控,缺氧浮頭紅外自動監測(晝夜),魚病遠程顯微檢測與專家會診,水產養殖病害預警與防治,魚飼料配方與精細飼喂等系統,形成室內與室外健康養殖模式,實現天津水產養殖的自動化、智能化與生態安全。
5 農機物聯網示范平臺
針對農機具作業的組織化、規模化、產業化發展需要,集成農機具定位、作業和工況信息的自動采集,農機具服務與需求的智能對接,以及面向廣大農村路況的農機具優化調度等關鍵技術,建立“天津農機物聯網示范平臺”,解決農機具服務的社會化與有序化問題,實現農機具資源的充分共享,節約成本,提高生產效率,促進農機具作業服務市場的逐步完善和健康發展。
6 農資物聯網示范平臺
突破農資質量追溯、交易、服務低成本、智能化、普適性等技術瓶頸,建立農資產品質量追溯、團購直銷、技術服務完整的技術體系,構建“天津農資物聯網示范平臺”,為農資企業、農業合作社、農業大戶等用戶提供農資產品質量追溯與防偽服務、農資供應鏈商務智能服務以及農資技術知識個性化服務,解決農資供應鏈中商品供需矛盾、質量安全與服務有效延伸的行業難題。
通過上述專業平臺及行業平臺建設,依賴RFID(射頻識別)、傳感器、全球定位系統、二維碼等信息感知設備,按約定的協議連接,通過有線或無線網絡進行信息交換和通信,并通過云存儲、云計算實現智能識別、采集、處理,智能控制、定位、跟蹤、監控和管理,最后依賴云服務平臺,向農業主管部門、生產基地、農民專業合作社、基層農技人員、農戶等提供多渠道、內容豐富的設施農業物聯網應用服務,可有效提升傳統農業生產經營管理能力,提高動植物病害防控能力,確保農產品質量安全,引領現代農業發展。
新 聞 鏈 接
物聯網促進農業更好發展
2011年,農業部了《全國農業農村信息化發展“十二五”規劃》,并與發改委、財政部組織實施了北京市設施農業、江蘇無錫養殖業等三大國家級物聯網應用示范工程,我國農業物聯網發展駛入快車道。2013年,農業部啟動了天津、上海、安徽等三個農業物聯網區域試點,并認定了40家農業農村信息化示范基地。在示范區外,各地農業物聯網發展也方興未艾。
關鍵詞:物聯網;高職院校;人才培養;思路
中圖分類號:TP393 文獻標識碼:A 文章編號:2095-1302(2013)09-0081-02
0 引 言
物聯網的英文名稱叫“the Internet of things”,就是“物物相連的互聯網”。有兩層意思:第一,物聯網的核心和基礎仍然是互聯網,是在互聯網基礎上的延伸和擴展的網絡;第二,其用戶端延伸和擴展到了任何物體與物體之間,進行信息交換和通信。
自2009年8月總理在無錫考察期間提出“感知中國”以來,物聯網被正式列為國家五大新興戰略性產業之一。物聯網把新一代IT技術充分運用在各行各業之中,即把感應器嵌入和裝備到電網、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統、大壩、油氣管道等各種物體中,然后將物聯網與現有的互聯網整合起來,實現人類社會與物理系統的整合。物聯網技術將會發展成為一個上萬億元規模的高科技市場。
1 高職院校物聯網人才培養之路
科技發展,人才是基石,物聯網這個信息化社會發展的重要引擎也需要方方面面的人才去為它創造和服務。2010年年初,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。目前有100多所高校院系獲批了包括物聯網工程、傳感網技術和智能電網三個物聯網相關的專業。全國物聯網相關人才缺口量在18萬以上,所以物聯網工程、傳感信息工程專業的畢業生就業前景廣闊。
1.1 物聯網企業人才需求分析
按照圖1所示的物聯網三層體系結構,可以將感知、傳輸、應用按物聯網產業分為感知產品制造業、傳輸產品制造業、應用產品制造業和系統集成四大類。
對應的具體企業大致有如下四個子產業:一是傳感器與RFID 的生產制造與測試;二是傳感器節點與嵌入式軟硬件無線網關設計、生產與測試;三是物聯網應用軟件設計與測試;四是物聯網系統集成與網絡服務。
圖1 物聯網的三層體系結構
支撐企業的崗位需求大致有以下五類:
(1)集成電路制造業,包括物聯網電子產品集成電路的PCB板的輔助設計、電子產品的生產、工藝、封裝、測試與管理和生產設備的管理維護等崗位;
(2)電子產品制造業,包括電子元器件的輔助設計、生產、工藝、封裝、測試與管理、貼片機等設備的管理維護;
(3)網絡通信產品的生產和服務,包括3G和4G通信服務、無線通信技術服務(WiFi、GPRS、Zigbee等)、有線網絡通信服務、GPS或北斗衛星通信服務;
(4)數據庫/中間件服務業,包括物聯網數據庫/中間件的安裝、調試、維護與管理工作;
(5)軟件服務外包業,包括物聯網傳輸層通信軟件開發、物聯網應用層軟件開發等。
1.2 物聯網企業對高職院畢業生的要求
根據無錫職業技術學院周志德教授的物聯網企業調研分析數據可以看出,物聯網企業在大專高職院校的學生需求主要集中在產品生產、測試、運維、銷售和項目管理等崗位。表1所列是物聯網企業工作崗位與人才需求分析表。
2 物聯網專業群建設
物聯網技術不是一個全新的技術,它是計算機、通信和網絡技術的綜合體。所以物聯網技術專業也不是一種專業技術所能覆蓋,而必定是一個專業群才能支撐。物聯網技術是現有計算機應用技術、應用電子技術、電子信息工程技術、通信技術和軟件技術等專業的交叉結合技術。筆者考查了無錫職業技術學院物聯網學院的專業建設和機構設置,覺得很有創新價值和指導意義。表2所列是無錫職業技術學院的物聯網專業機構設置。
這種設置通過將計算機技術系和電子信息系合并,從而實現了教師、實驗實訓室的共享,打破了教師資源、硬件資源的分割,解決了硬件資源重復建設的浪費問題。集中力量打造出拿得出、叫得響的拳頭專業。
3 以項目為導向、實踐為綱的培養模型
高職辦學的生命就是職業技能教育,培養物聯網技術人才就是要培養為物聯網企業和行業服務的技術型或技能型人才。這兩樣人才的培養需要進行大量的項目實踐鍛煉,所以高職院校不可能走脫離實際、只講書本理論的老路,必須在基本理論夠用、適用的情況下有大量的實訓實踐項目做支撐。
以物聯網市場需求為導向,因此,實訓實踐項目的開展就要圍繞以下幾個方面:
(1)物聯網設備安裝、調試、維護,工程項目施工管理;
(2)傳感器等感知元件輔助設計、生產工藝、封裝、測試、維護和管理;
(3)嵌入式應用網關等產品輔助設計、生產制造、封裝、測試、維護和管理;
(4)物聯網應用軟件編寫、文檔書寫、軟件測試、軟件維護與數據庫管理;
(5)智能樓宇弱電項目施工管理,弱電設備與自控設備的安裝、調試、檢測、驗收與維護。
所以,開展的實訓可以分為基礎模塊實訓和綜合模塊實訓。基礎模塊實訓如電子工藝實訓、PCB實訓、電子產品制作實訓、物聯網項目綜合布線實訓、傳感節點實訓、數據通信實訓、應用程序實訓等。綜合模塊實訓如物聯網項目綜合實訓、物聯網項目規劃實施實訓等。
在基礎模塊實訓注重一步步圍繞專業技能打下良好的動手基礎,并且進一步鞏固所學基礎知識點。在綜合模塊要模擬工廠環境或者研發企業環境,從熟悉工程項目招投標、預決算、設備采購到編制項目實施計劃,協調資源并按計劃推進項目實施。這些角色由項目經理負責協調指揮。硬件小組負責硬件原理圖繪制、PCB圖設計、元器件選型、焊接測試。軟件小組負責底層開發、應用層開發等。最后,項目所有成員進行統調測試,編寫項目技術要求書、需求規格說明書等技術性文檔。
4 結 語
在校企合作上,最好是企業能夠向學生提供實習崗位,提供企業中的實際問題作為論文研究的題目或設計任務完成畢業論文或設計,教師參與企業的科技攻關項目等。這樣,教師通過合作科研、提供咨詢、參與產品或解決方案的開發,服務于企業;學生通過實習、實踐項目,完成畢業論文。通過多形式、全方位、立體式的校企合作,使物聯網這樣的朝陽產業在人才培養上不斷檔、不斷層,最終學校和企業都能夠良性互動,可持續發展。
參 考 文 獻
[1]鄭小發. 物聯網工程專業中高職院校教學課程實驗體系研究[J]. 物聯網技術, 2012,2(2): 83-85.
[2]陳志峰,施連敏. 高職院校物聯網技術專業特色資源庫建設實踐[J] 中國教育信息化,2011(9):31-33.
[3]程遠東 . 物聯網發展趨勢與高職院校人才培養思考[J]. 物聯網技術, 2012,1(2): 47-49.
【關鍵字】物聯網,卓越,創新創業,方案
0物聯網發展的背景
物聯網(Internet of Things)是通過在物品上內嵌電子標簽、條形碼等能夠存儲物體信息的標識,通過無線網絡的方式將其即時信息發送到后臺信息處理系統,而各大信息系統可互聯形成一個龐大的網絡。從而可達到對物品進行實施跟蹤、監控等智能化管理的目的。物聯網可實現物與人之間的信息溝通。
能否掀起如當年互聯網革命一樣的科技和經濟浪潮,不僅為美國關注,更為世界所關注。物聯網前景非常廣闊,它將極大地改變我們目前的生活方式。它把我們的生活擬人化了,萬物成了人的同類。在這個物物相聯的世界中,物品(商品)能夠彼此進行“交流”,而無需人的干預。物聯網利用射頻自動識別(RFID)技術,通過計算機互聯網實現物品(商品)的自動識別和信息的互聯與共享。
1卓越計劃及創新創業型人才需求
國家教育部于2009年決定實施的“卓越工程師教育計劃”,是為順應國際發展趨勢;適應國家工業、企業需求;增強我國核心競爭力、建設創新型國家、走新型工業化道路;培養各類型工程師的重要決策。作為民辦應用型本科院校也應順應這種發展趨勢,提升自己的核心競力。
創新創業人才教育以培養學生創業意識和創業精神為核心,以培養創業素質和能力為目標,以開展創業實踐活動和實施創業項目為載體,把創業教育貫穿于人才培養的全過程。這個過程可以說是一個系統教育體系,包括:更新創新創業教育理念、創新創業教育與專業教育的有機融合、創新創業教育課程體系與教材建設、創新創業教育師資隊伍建設、創新創業教育實踐活動、創新創業教育管理機制和教學組織形式等方面。
高校創新創業人才的培養目前還處于起步階段,分析高校的特點,創新性的提出采用有別于研究型大學以學術帶動創新創業人才培養的模式和高職高專以技能帶動的創新創業人才培養的模式,獨辟蹊徑,培養適應社會需要的人才。具體包括科學定位創新創業人才培養目標,建立多維度的創新創業教育課程體系,健全創新創業人才培養機制,全面推進創新創業人才培養的方案。
2物聯網卓越工程師人才培養目標及規格
2.1人才培養目標
物聯網工程專業人才需求隨著物聯網的發展和完善,物聯網將遍及智能交通、環境保護、公共安全、平安家居、工業監測、高效農業、健康護理等諸多領域,且應用不斷延伸,未來將成為一個無孔不入的網絡,成為一個具有上萬億市場規模的龐大產業。面對規模宏大的產業變革,對從事物聯網工程與技術的專業型人才的需求將與日俱增,這些需求總的來說主要體現在研發和應用兩個領域。
在研發領域,目前,我國物聯網技術的研發水平已位于世界前列, 在一些關鍵技術上已處于國際領先地位,成為國際標準制定的主要國家。因此物聯網專業要為社會培養研究型人才,以便在產業鏈上游形成創新型的研發團隊,使我國在新興產業和自主知識產權方面掌握主動權。
在應用領域, 整個物聯網產業鏈中涉及的環節眾多, 包括RFID 和傳感器網絡硬件平臺的生產制造者、各種應用平臺的開發者、解決方案的提供者、運營商、終端客戶服務等。眾多的環節需要大量掌握物聯網專業知識的從業人員。
本專業培養的學生要知識結構合理,具備扎實的電子技術、現代傳感器和無線網絡技術、物聯網相關高頻和微波技術、有線和無線網絡通信理論、信息處理等基礎理論,掌握物聯網系統的感知層、傳輸層與應用層關鍵設計等專門知識和技能,并且具備在本專業領域跟蹤新理論、新知識、新技能的能力以及較強的創新實踐能力。
2.2人才培養規格
1)具有良好的思想品德、社會公德和職業道德,具有勤奮好學、勇于創新的精神。
2)具有基本的工程技術基礎理論,系統地掌握相關領域技術基礎理論知識;具有知識更新能力。
3)掌握信息獲取、處理的基本理論和方法,具有設計、集成、應用及計算機模擬信息系統的基本能力。
4)具有物聯網領域所需要的繪圖、運算、實驗、測試、表達及工藝設計技能及較強的計算機應用能力和自學能力。
2.3物聯網卓越人才培養形式
1)本科教育
① 新專業培養:四年制物聯網/傳感網新專業,基礎扎實,培養周期4 年;
② 新方向培養:在現有課程基礎上新建物聯網、傳感網專業方向,在大二、大三學生基礎上補充特色課程,培養周期2-3 年。
2) 研究生教育成立物聯網/傳感網研究生新專業,培養人才層次高,培養周期3 年。
3) 社會培訓/就業培訓針對傳統培養的長時間及社會需求的急迫性的矛盾,社會培訓在近期內是最好的暫時緩解人才需求的培養方式,電子信息類畢業生通過半年到一年的社會培訓,或高校大四學生的就業培訓,可以在1 年左右時間實現人才培養。
2.4課程體系
課程體系建設學科基礎平臺:高等數學、線性代數、概率論與數理統計、場論與復變函數、電路分析基礎、模擬電子技術、數字電子技術、高頻電子技術、C 語言程序設計。高數和工程數學是后續課程的基礎,必須開足,其中,場論與復變函數是為學習電磁場與電磁波、微波技術與天線做鋪墊。電路分析及模擬、數字電子技術為電路設計奠定了基礎,系統底層設計需要C 語言做支撐。
專業基礎平臺:數據結構、微機原理與接口技術、計算機網絡、Java 程序設計、操作系統、信號與系統、數字信號處理、通信原理,這些課程是計算機和通信專業的核心課程。例如計算機專業考研的專業統考科目就有數據結構、操作系統和計算機網絡,Java 程序設計則是當前流行的面向對象網絡編程語言等。
方向模塊:電磁場與電磁波、微波技術與天線、傳感器技術、RFID 系統應用、嵌入式系統。
3 物聯網卓越工程師人才規格培養條件
3.1實驗室建設
(1) 充分利用已有的資源,立足于自主開發建設,以降低建設成本。通過專業教師直接參與實驗室建設可以增強教師的實踐水平,還可以增強教師對實踐教學環節的掌控能力;
(2) 物聯網專業實驗室不僅有先進的設備,還要提供現代技術氛圍和最先進的管理軟件。在建設過程中,企業將全程參與溝通,選擇使用率高、起點高、能體現物聯網應用前景的項目建立實訓環境,建立符合市場需求的物聯網應用技術實訓室,使學生在學習過程中不知不覺中地積累到最先進的物聯網應用技術工程和開發經驗;
(3) 物聯網專業實驗室采用校企合作的模式,邀請技術公司一線工程師課堂授課,支持骨干教師參與企業項目合作開發,做到教學信息和市場同步;
(4) 物聯網專業實驗室可以為學生提供綜合實訓,也可以開展對外技術培訓和未來的職業技能鑒定工作。
3.2專業建設保障措施
(1) 教學內容、教學方式以及評價體系改革。物聯網工程專業建設以應用為主,理論教學與實踐教學有機結合,走產學研道路,培養學生創新能力,重視實驗室與實踐教學,加強實踐環節動手能力。利用教育信息化技術,采取多媒體授課,學生“學會學習”、“學會思考”。
(2) 整合資源,逐步形成特色的專業學科群,學科群的建設與形成有利于發揮學科間的綜合優勢,并加強學科間的交叉與滲透。在學科群建設過程中,學科建設應注意發展相關基礎學科和新興交叉學科,以科研項目為紐帶、以技術滲透為前提,組建跨系、跨學科的學術團隊,建設以科研攻關為任務的跨系、跨學科的研究中心,積極引進優秀教育資源、科研資源,整合學校現有資源,并形成相關學科群的師資隊伍與學術團隊。
(3) 加強師資隊伍建設。高素質、實踐能力強的師資隊伍是提高物聯網專業人才培養質量的保證。學校應該加強物聯網專業具有豐富工程經驗的“雙師型”教師的引進,努力提高師資隊伍的業務水平和工程能力,不斷更新和拓展物聯網專業知識,提高專業素養。
(4) 擴大交流,走開放辦學之路。高校進行物聯工程專業建設應加強與地方政府、大中企業以及兄弟院校的合作,積極參與國際交流,走開放辦學之路。
物聯網工程專業培養適應社會主義現代化建設需要、德智體全面發展,具有良好的科學與工程素養,系統地掌握物聯網技術及相關學科的基本理論、基本知識、基本技能與方法研究,能在工程及實際應用中從事物聯網技術的規劃設計與開發工作, 富有創新精神和創新能力、掌握多學科交叉知識的復合型工程應用人才。
參考文獻:
[1]李坡,吳彤,匡興華.物聯網技術及其應用[J].國防科技,2011,(01):18-22.
[2]黃孝斌.物聯網應用實踐[J].信息化建設.2012:104-120
聯網之后的又一次技術革命而備受關注,開展物聯網研究和進行物聯網建設已經成為政府和社會的共識。從美國總統奧巴馬的“智慧地球”到國家總理的“感知中國”,作為新興高技術產業重要組成部分的物聯網已成為全球矚目的熱門話題。環保部作為最早開展物聯網探索和實踐并大力推進的部門之一,在物聯網的探索與應用方面已完成了兩個梯次的推進。“十二五”期間,我國將進行環保物聯網第三梯次的推進,通過投資、考核和創新,按照物聯網的體系結構,把物聯網最新技術用到環境在線監控中,建立運維體系,實現三級數據貫通。據統計,目前我國已建成343個省市兩級污染源監控中心,對1.5萬多家重點污染源實施了自動監控。
重慶轄區主要分布在長江沿線,是環保的敏感地帶,亟需構建和完善物聯網在環保領域的應用。重慶環保物聯網應用示范工程建設旨在綜合考慮重慶市環保工作面臨的主要問題及物聯網產業發展的相關政策,以構筑完善的三峽流域水環境物聯網監控預警和綜合管理體系為突破,實施重慶環保物聯網“123工程”。
1個平臺,2個體系
重慶的三峽庫區面臨著較為嚴重的環保問題。由于三峽庫區上游流域水環境安全狀況日益嚴峻,突發性水污染事件風險概率不斷增加,庫區流域水污染控制亟待加強,水文水動力條件變化使庫區水環境問題更趨復雜,適合庫區流域水污染防治需求的高效適用關鍵技術尚待突破,水庫調度中的水質改善和水華控制理論與實踐尚待探索等,迫切需要在重慶大力開展環保物聯網建設。因此,重慶環保物聯網應用示范工程建設被提上議程,將以構建三峽流域水環境物聯網監控預警和綜合管理體系為突破,基于感知互動層、網絡傳輸層、服務支撐層和智慧應用四個邏輯層次,實施重慶環保物聯網“123工程”。其中,“1”是指構建1個環保物聯網數據資源云計算平臺,“2”是指開展2項物聯網創新體系研究。
環保物聯網數據資源云計算平臺,包括水與生態環境質量評價、預測預警監測、總量減排與排污權交易、環境影響評價、環境信用和環保公共服務、GIS支撐平臺服務等內容。在重慶市環保局多年來環境信息化工作的基礎上,針對物聯網時代環保業務的海量數據,充分利用云計算和數據挖掘等先進技術,建立綜合的環保業務數據支撐平臺和智能應用服務平臺,實現環保數據的充分應用。
同時,要積極開展2個創新體系研究,建立兩給體系,即運維創新體系和技術創新體系。通過建立一種環保數據運維模式,確保環保物聯網工程建設、運行、維護、管理等的順利連續實施;通過建立標準規范體系,突破環保物聯網關鍵技術,特別是關鍵設備上的自主創新,帶動環保物聯網產業發展,從而為貫徹“環保為民”、促進重慶社會經濟可持續發展提供重要科技支撐。
3大物聯網工程
重慶環保物聯網應用示范工程中的“3”是指建設3大環保物聯網應用工程,即環境質量物聯網監測工程、庫區環境安全物聯網監管工程和污染源在線物聯網監控工程。
環境質量物聯網監測工程主要是建立動態的三峽庫區“面源污染動態監控系統”,以便在線持續地監控面源污染狀況,并把不斷改變的現狀因素傳輸到系統,使系統處于跟蹤變化的狀態。該系統由六個相聯系的工作模塊組成,包括流域劃定和細分模塊、流域調查和植被土地利用類型區劃模塊、流域地理信息模塊、檢測工作模塊、模型計算模塊、決策和管理模塊六大板塊。
由于庫區環境安全情況復雜,既要做好對傳統空氣、水、噪聲等安全保障,還需要能夠對移動危險污染源、重金屬、輻射源等平時能預防,出現突發事件能夠進行應急處理。為此,亟需建立庫區環境安全物聯網監管工程,利用環境應急監測車實時定位、環境應急處置實時視頻監控、環境應急管理實時監測建立全方位的環境應急管理處置體系,同時建立基于GIS的應急管理系統,實現移動指揮車的定位、查詢功能,實現環境事故的視頻監控功能、應急監測數據的實時顯示功能和應急指揮調度功能。
污染源監控和防治是重慶環保物聯網建設的關鍵,需要建立一個完善的污染源在線物聯網監控工程,通過在全市范圍內布置大氣、水體、固體廢棄物、特征污染物、輻射等監管物聯網,多方位、全時段地對各種可能的污染源進行在線監控,實現事故早發現、早預警,為環境事故及時、有效的管理提供有力保障。這個污染源在線物聯網監控工程至少要包含以下幾個系統:
一是流域內城鎮排水系統及水污染治理設施物聯網監控系統:通過在生產環節和污染治理環節電氣控制設備上安裝監控傳感器,對各環節生產設備或污染治理設備是否開啟、生產或污染治理規模等進行監控,判斷企業污染治理設施是否正常運行,不僅監管了城鎮排水系統向流域河道內排放的水質是否達標,還對污水治理設施的運行狀況進行了監控。
二是河道運輸污染物排放物聯網監管系統:對在長江水域范圍內注冊的危險品運輸船舶和途經該水域的危險品船舶實施全過程的監控跟蹤,同時,規范港航管理部門、海事部門對危險品運輸船舶的監控, 實現監控資源的共享, 使危險品船舶水上運輸過程和在港口區域時監控的無縫對接。
三是大氣環境質量物聯網監測系統:在重慶市已有的污染源在線監測系統基礎上,增設常規大氣污染物和特征大氣污染物傳感器,采用地面、近地、高空感知等方式對大氣溫度、濕度、硫氧化物、氮氧化物、一氧化碳、二氧化碳、臭氧、PM10、PM2.5等參數進行測量,形成高低空立體空氣質量環境自動監測體系,從而更加全面地了解固定污染源的污染物排放情況。
四是機動車尾氣排放物聯網監控系統:為機動車排放污染物檢測機構和機動車污染防治管理部門提供的一整套系統,對尾氣污染狀況、空氣質量、超排車輛捕獲以及特定車輛排放檢測場、檢測設備、檢測數據進行管理、存儲和加工,且系統提供雙向的數據傳輸,不僅能采集車輛檢測過程、結果數據,更能實現對檢測場、檢測設備、檢測人員、運動中的車輛及低空空氣質量的監控與管理。