物聯網工程研究匯總十篇

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篇（1）

關鍵詞：

計算思維；物聯網工程；教育；實現能力

2005年，國際電信聯盟(ITU)了一份題為《TheInternetofthings》的年度報告，將物聯網的發展定位為任何時刻、任何地點、任意物體之間互聯和無所不在的網絡以及無所不在的計算[1]。此后，世界各國先后將物聯網作為一項戰略性新興產業大力發展，并將物聯網技術的培養需求滲透到高等院校等教育領域。據統計，我國教育部2010年批設的新增高等學校戰略新興產業本科專業中，物聯網產業相關專業數量高達37個，占新增設總專業數量的26.4%[2]。物聯網工程是我國高校現階段開設的主要物聯網專業之一，覆蓋了計算機、通信、電子、控制技術、信息網絡等多個學科領域，因其廣泛的社會需求和強勁的發展勢頭受到高校和企業的重點關注[3-5]。計算思維(ComputationalThinking)最早是由美國卡內基•梅隆大學的周以真(JeannetteM.Wing)教授于2006年提出，在國內外引起了強烈反響。不僅催生了美國CPARH計劃和CDI計劃，也使得國內高等教育界“九校聯盟(C9)”倡議在高校計算機基礎教學中培養計算思維[6]。在我國，計算思維是當前高校教育界廣為關注的熱點并正在被推進到多種計算機相關學科的教學活動中。本文認為計算思維應該是高等院校所有課堂教學都應該廣泛采用的工具，將計算思維的理念引入物聯網工程專業的教學中將具有顯著的現實意義。綜合社會經濟、文化、科技以及國家發展定位，物聯網工程專業強調注重工程實踐性與應用創新性，計算思維助推物聯網工程教育面臨著兩大挑戰：(1)如何把計算思維真正融入物聯網教學活動并形成整體，將它作為一個問題解決的有效工具切實發揮作用，指導物聯網工程專業的課程內容設置和教學方案設計；(2)如何確定引入計算思維的物聯網工程專業的實踐教學體系與理論技術體系的關系，在確保物聯網工程學科理論體系完整厚實的前提下，探索有效的實踐教學途徑，以增強物聯網學科的工程應用性。本文主要探討如何利用計算思維來指導物聯網工程專業的人才培養教育問題。

一、高校物聯網工程教育現狀及分析

物聯網工程專業是計算機科學與技術、網絡工程、電子技術、信息工程、通信工程及其它邊緣科學交叉滲透、相互融合的基礎上發展起來的一門新型應用型學科。相對于一些傳統的工程學科專業，高校對于新增設的物聯網工程專業在教育培養方面存在很多的不足，具體表現在課程體系不夠健全、師資力量比較匱乏、實驗條件建設不完善，各項教育尚處于探索階段，并因此導致物聯網工程的畢業生實踐動手能力弱、行業應用背景知識缺乏、工程能力不夠、項目經驗不足等問題，嚴重地制約了我國高等院校的物聯網專業的建設發展。經過調查統計，現階段高等院校物聯網工程專業的教育問題集中體現在以下幾點：(1)物聯網屬于跨專業學科，知識體系邊界難以界定，課程主要教學內容是物聯網交叉學科知識的一個“壓縮餅干”，大量教材基本上是有關領域的濃縮版；(2)缺乏科學的思維方式作指導，對于物聯網工程專業的課程總體定位和教學方法設計不甚明確，盲目開展教學活動；(3)實踐環節過多地強調工具的使用，導致“狹義工具論”。過分依賴現有的教學實驗平臺和教學實踐體系，缺乏跨學科、融合性的實踐教學方案。針對上述存在的問題，本文將其原因概括為以下幾個方面：(1)高等院校長期積淀的傳統教育理念和教育體制；(2)課程內容的總體設計和教學方案設計缺乏針對性；(3)工程應用背景知識和行業項目知識匱乏；(4)教學實踐環節以及實訓平臺建設相對薄弱等等。其根本原因是教育定位及教學設計出現了偏差，缺乏類似“計算思維”等先進理念的指導。本文認為，我國高等院校在開展物聯網工程教育的同時，要深入理解并貫徹計算思維的理念，充分發揮它科學指導工程教育的思維優勢，培育具有扎實的理論知識、過硬的工程技術的高信息素養型的物聯網專業人才。

二、計算思維

國際上廣泛認同的計算思維定義來自周以真教授：“計算思維是運用計算機科學的基礎概念進行問題求解、系統設計，以及人類行為理解的涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動[7]”。抽象和自動化是計算思維的本質內容，這一觀點與當前國際上物聯網工程的教育特點是一致的。因此本文認為，面向國內高校的物聯網工程專業教育尤為需要引入計算思維這一科學思維理念來指導教學。計算思維包含“建模方法”、“關注點分離方(SeparationofConcerns,SoC)法”、“遞歸方法”、“啟發式推理”等多種內容，它能夠以“發現問題、尋求解決問題的思路、分析比較不同方案到最后驗證方案”的主線方式，讓學生主動地、實踐地去學習物聯網工程的理論、技術和經驗，培養學生的問題求解能力。在文獻[8]的基礎上，本文將計算思維的定義進行了分析并加以歸納總結。

三、計算思維與物聯網工程教育

將計算思維融入物聯網工程教育旨在助力我國高等院校物聯網專業的建設，并有望解決當前物聯網專業教學活動中存在的問題，因此探索建立有效的基于計算思維的物聯網工程專業人才培養教育策略意義重大。本文從物聯網工程專業“計算思維能力”的特色需求著手，研究以計算思維理念為指導的物聯網工程教育的培養關鍵。

（一）有物聯網工程專業“計算思維能力”的特色需求

依托計算機科學與技術學科建設物聯網工程專業，物聯網工程專業人才應該具備《高等學校計算機科學與技術專業人才專業能力構成與培養》[9]定義的計算機專業人才的專業基本能力，同時還應該從物聯網工程專業的特色出發，深刻認識計算思維能力、算法設計與分析能力、程序設計與實現能力以及系統能力在本專業的特色需求。物聯網計算模式的變革在于物理空間與信息空間的一體化，物理世界與信息世界的整合統一。從計算思維培養的角色要求物聯網工程專業人才的教育過程中應該注意使學生充分理解物理空間與信息空間的一體化，并在利用這樣的無縫連接方面具有足夠的“想象力”與“實現能力”。

（二）培養物聯網工程“實現能力”的方法

(1)專業理論與技術體系

物聯網工程教育在引入計算思維理念后，應該在物聯網工程課程原有的培養目標上增加兩個方面的內容：一是培養學生計算思維的意識與能力；二是掌握計算思維解決問題的一般步驟和方法。所以物聯網工程專業的教育在傳統定位的基礎上要進一步擴展，不僅要讓學生掌握相關的學科知識和專業理論，還要強調培養學生具有一定的專業領域跟蹤新理論、新知識、新技術的能力以及較強的工程應用和創新實踐能力。CDIO(ConceiveDesignImplementOperate)工程教育模式[10]是近年來國際工程教育改革的最新成果，它涵蓋了從研發到運行的整個產品生命周期，是一種主動的、實踐的、課程之間有機聯系的工程學習方式。本文認為，計算思維驅動的高校物聯網工程專業建設應該結合CDIO教育理念，綜合考慮物聯網工程專業所涉及的學科領域和知識范圍，設置該專業的理論與技術體系。與物聯網各層理論與技術對應，物聯網工程專業的實踐教學體系設計也應該配合加強學生對于感知層、傳輸層、數據處理層和應用層理論和技術的認識、理解和應用。

(2)設計“思考”型課堂

計算思維強調問題求解能力。根據計算思維求解角度的定義[11]，物聯網工程的學習、規劃和調度問題可以利用啟發式推理方法尋求解答。設計具有啟發性和探索性的教學課堂是計算思維對于當前物聯網工程教育的新要求。本文提倡在高等院校的日常教學活動中，摒棄傳統老套的知識講述方法，嘗試融入新的理論講授形式，如利用思維導圖對知識進行歸納和演繹、利用框架流程圖對知識進行總結和概括，尤其要突顯出對于計算思維能力的引導。善于采用啟發誘導式教學方式培養學生的主動思考能力和擴散思維能力。例如驗證碼的教學，課堂可以設計為：Yahoo公司免費郵箱面臨的垃圾郵件問題→人機辨識問題→學生討論解決方法→解決方案：驗證碼(CAPTCHA)→LuisVonAhn設計思想→問題延伸：未來的驗證碼和發展趨勢。這種基于計算思維的引導教學方法不僅適用于理論課程的課堂教學，也可以設計用于實驗教學之中。以基于FPGA的嵌入式設計實驗為例，學生首先要在PC機上利用可編程芯片設計工具EDA進行功能仿真，然后利用物理芯片進行功能測試。這類實驗設計過程可以完整地體現芯片的設計、制造、調試、運行以及維護的全部工程流程。因此，物聯網工程的教學設計要充分體現理論聯系應用的“思考”型課堂，進一步激發學生的興趣和主動性，培養具有良好問題求解能力的物聯網人才。

(3)強化物聯網企業的作用

物聯網工程專業的工程教育環境需要采用新的視角加以構建。在傳統教育策略，如加大實驗室經費投入、強化教師實踐考核指標的基礎上，現今高等院校要尋求依托企業搭建物聯網工程專業的教育環境。一條完整的物聯網產業鏈條包括：感知和控制器件(如RFID、各類傳感器、執行器等)提供商，感知層末端設備(傳感節點、網關等底層組網/自組網設備)提供商，網絡(固網和移動網等通信網、互聯網、廣電網、PLC等電力通信網、專網等)提供商，軟件與系統解決方案(包括從底層微操作系統、微中間件和處理層的操作系統、數據庫、中間件以及應用軟件)提供商，系統集成商以及專業運營和服務提供商?？梢酝ㄟ^吸引和鼓勵上述各種類型的物聯網企業參與到物聯網實踐教學體系建設過程，高?？梢耘c企業合作，共同構建物聯網CDIO實驗培訓基地，簽單定點培養并輸送優秀畢業生進企業，切實在物聯網工程專業人才培養和物聯網產業人才需求之間搭建橋梁。

四、結束語

計算思維是目前國際教育界廣為關注的熱點，已經被推進到許多計算學科的教學過程中。物聯網工程專業是近年來國內高校新增設的本科專業，其人才培養教育體系尚未健全。為此，本文研究了借助計算思維的定義理念推動物聯網工程教育問題。通過分析計算思維的定義和特點，提出引入計算思維的物聯網工程教育關鍵在于提高學生關于物理空間與信息空間一體化的“想象力”和“實現能力”。最后具體闡述了如何強化物聯網工程“實現能力”的幾點方法。

作者：蔡婷 陳昌志 單位：重慶郵電大學移通學院計算機系 重慶郵電大學軟件學院

參考文獻

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[5]　孫其博,劉杰.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.

[6]　董榮勝.《九校聯盟(c9)計算機基礎教學發展戰略聯合聲明》呼喚教育的轉型[J].中國大學教學,2010(10):14-15.

[9]　教育部高等學校計算機科學與技術教學指導委員會.高等學校計算機科學與技術專業人才專業能力構成與培養[M].北京:機械工業出版社,2010.

[10]　林藝真.CDIO高等工程教育模式探析[J].哈爾濱學院學報,2008,4(4):137-140.

[11]　董榮勝.計算思維與大學計算機基礎教育[J].中國大學教學,2011,(1):7-11.

篇（2）

    1.物聯網技術內涵

    物聯網技術在信息工程安全監理系統中發揮了重要的應用價值,為系統網絡化的重要核心。該項技術借助網絡平臺,應用統一一致物品編碼手段、射頻識別處理技術以及無線通信手段,可對廣闊范疇之中,甚至是全球范圍中的各類單件產品進行追溯以及有效跟蹤。應用物聯網技術手段,可由工程項目的招標環節開始直至工程管理驗收環節,對各類應用設施器具設置EPC標志,并應用無線射頻手段,傳輸信息工程各個階段的價值化咨詢信息至網絡系統中,進而令監理人員僅依據EPC標簽,便可獲取產品各階段包含的信息,進而判定其生產加工直至成品的流程階段中包含的潛在威脅以及不安全因素。由此可見借助射頻識別技術,進行有用信息數據的全面采集分析與匯總,科學應用移動計算手段以及數據庫系統設計便可有效對信息工程進行安全管控監理,并做好數據判斷辨析,提升綜合安全水平,強化實踐工作效率。

    2.信息工程安全監理科學創建物聯網架構體系

    信息工程安全監理主要負責信息化工程建設服務、運行升級與優化改造階段中從事的信息安全有關監督管理活動。

    目前,我國信息工程監理框架體系的創建基于IT市場構成了獨立體系中的兩個層次。應用物聯網現代化技術可令信息工程發展建設中包含的安全隱患問題以及存在的風險事項快速的傳達至業主,并有效的疏導業主方以及承建方的相關爭議與矛盾問題。核心工作內容便是對包含的信息安全相關問題實施風險分析并做好優化管控。信息工程安全監理創建物聯網體系架構應涵蓋四類組成內容。具體包括物聯網系統架構、安全監理平臺、監督管理系統以及中間結構體系。信息工程安全監督管理物聯網體系架構主體就信息化應用發展過程中安全監督管理涉及范疇廣泛、管控指標內容豐富、需連續性實踐等具體特征,采用物聯網手段技術完成對信息化項目工程的優化改造、建設調節,并實施安全問題管理監視。具體工作內容則涵蓋對生產實踐場景、環境做好檢測監督、進行生產員工安全行為測試管控,并就特定生產物品的整體安全性進行管理監督,重點監視控制人流相對密集的方位,同時做好重要生產設施、以及設備的管理,完善安全事故應急管理階段中各類場景資訊、人員與物品綜合信息的匯總搜集等。

    3.物聯網技術信息交互安全問題

    伴隨物聯網技術應用服務范疇的持續拓寬,感知網絡應對處理的信息呈現出更為多元化的態勢,甚至涵蓋政府管理、國防建設、軍事服務以及金融市場等較多領域。

    由此引發的信息安全問題則需要我們重點關注,有效解決。基于網絡以及節點有限資源的總量限制,相對來講較為成熟應用的安全監理措施方案常常不能直接用在物聯網感知系統中。為此,研究人員探討了更為豐富的安全管理方案。例如應用加密技術、安全路由管理協議、管控存取以及數據融合技術等,提升物聯網技術應用安全水平。數據加密應用階段中,基于網絡節點存儲、分析以及能量的有限,較多手段應用相對簡單加密算法。數據加密應用技術中密鑰管理尤為重要,其擔負著密鑰的形成、分發以及保管、更新與處理等任務,在全局預制應用方案的基礎上,我們可依據無線感知系統網絡結構體系、節點規劃以及安全管理需求,創建更為豐富的密鑰管理策略。

    例如應用預分布處理方案,可在脫機狀態下形成一定容量密鑰池,各個節點則可隨機由其中獲取密鑰成為密鑰環,完成網絡系統的規劃部署之后,則只需節點包含同對密鑰便可應用其組建安全通道。為優化提升物聯網架構體系安全能力水平,可進一步優化更新技術方案?？蓪⒐濣c公鑰數量擴充,進而令網絡攻擊影響變得更為困難,進而確保信息安全,優化監理管控。另外,可配設安全路由,科學應對節點、匯聚方位安全問題,確保高效準確的實現信息數據的傳輸應用?；跓o線感知系統網絡體現了節點對等以及多跳傳輸的實踐特征,倘若攻擊方進行惡意節點布設,便較易形成路由篡改、選擇轉發影響,導致黑洞以及蠕蟲病毒感染問題。為此,應依據無線感知體系網絡特征以及物聯網技術應用需要,分析制定合理的安全路由應用協議,可應用冗余路由同相關認證機制預防網絡不良攻擊影響,提升物聯網系統技術綜合安全水平。

    數據融合為物聯網交互以及信息感知的核心手段,倘若其中節點被不良俘獲,便較易導致融合節點無法分清正常信息以及惡意數據的問題。尤其對融合節點影響攻擊,不僅會對下游節點信息形成不良破壞,還會對發送至匯聚節點信息形成負面影響。為此,物聯網數據融合階段中應全面考量信息安全應用問題?？蓜摻己玫娜诤瞎芾頇C制,通過隨機抽樣以及數據信息的互相驗證,令用戶位于節點遭遇捕獲狀況,仍舊可判定匯聚節點信息數據安全有效性。

篇（3）

Study on Curriculum Reform of Network Engineering in Internet of Things Professional Direction

JIANG Lalin, WANG Jing, XU Weihong

篇（4）

一、引言

自2009年8月同志提出“感知中國”以來，物聯網已成為國家戰略新興產業的重要組成內容。2013 年2 月，國務院提出了關于推進物聯網有序健康發展的指導意見。物聯網是繼互聯網之后的又一次信息技術浪潮，具有廣闊的應用前景和難得的發展機遇。在教育領域，自2010年7月教育部批準30余所高校院系建設物聯網工程專業以來，2011年，教育部又批準了27所高等院校設立物聯網工程的申請；2013年4月，我校物聯網工程專業獲得教育部批準。在學科發展方面，中國電子學會物聯網專家委員會、教育部電子信息與電氣學教育部高等學校計算機科學與技術教學指導委員會一直高度關注物聯網及相關專業建設。全國高校物聯網及相關專業教學指導小組組織高校在物聯網專業的知識體系、課程體系、工程實踐和人才培養等方面進行了一系列的探索，國內高校也根據自身的情況對物聯網工程專業的課程體系進行了探索。作為國家倡導的新興戰略性產業，物聯網備受各界重視，并成為就業前景廣闊的熱門領域，該專業主要就業于與物聯網相關的企業、行業，從事物聯網的通信架構、網絡協議和標準、信息安全等的設計、開發、管理與維護，就業口徑廣，需求量十分大。但是，在眾多高校積極申報的專業的同時也面臨一個十分嚴峻的問題，物聯網目前屬于新興產業，中國高校剛剛開始開設物聯網工程專業，沒有成熟的經驗可以借鑒。本文通過分析物聯網工程專業的知識體系、主要知識領域，提出了物聯網工程專業課程體系的基本思路，以期為兄弟院校物聯網相關專業課程規劃拋磚引玉。[1]

二、物聯網專業涉及的關鍵技術

物聯網是互聯網的拓展應用和網絡延伸，它利用多種不同的感知技術對現實物理世界進行感知后，通過網絡完成對數據的傳輸，然后進行數據挖掘、分析、決策，最終實現人與人、人與物、物與物之間的信息交流，最終達到對物理世界進行管控、決策的目的。因此，常規意義上物聯網可以分為三個層次：感知層、網絡層和應用層。[2]

1、感知層關鍵技術

感知層是物聯網發展和應用的基礎，RFID技術、傳感和控制技術、 短距離無線通訊技術是感知層涉及的主要技術，主要負責物品的標識、信息感知采集。該層的關鍵技術包括：傳感器網絡、射頻技術、傳感器技術。

2、網絡層關鍵技術

網絡層將建立在現有的移動通訊網和互聯網基礎上，其主要功能是直接通過現有的互聯網或移動通信網（如GSM、CDMA）、 無線接入網（WiMAX）、無線局域網（WiFi）、衛星網等基礎網絡設施，負責物聯網感知層感知信息的接入、融合、交換與傳遞，是實現數據交互、物物相連的關鍵，在物聯網三層架構中起到承上啟下的作用。物聯網最終將實現異質網絡互聯互通，因此通信技術將是網絡層的核心技術，包括藍牙、ZigBee、WiFi、GSM、CDMA、GPRS 等相關技術。

3、應用層關鍵技術

應用層對網絡層傳輸過來的信息進行處理，主要由業務支撐平臺、服務支撐平臺、網絡管理和信息處理等平臺構成，共同完成對信息的分析、計算、存儲、挖掘等處理操作，供決策者使用和決策。應用層核心技術包括中間件技術、云計算、海量數據存儲、挖掘、檢索以及虛擬技術等。

三、物聯網工程專業核心課程構成

物聯網是典型的交叉學科，涉及到網絡工程、自動化、電子工程、計算機、通信工程、信息安全等多個學科。由于物聯網產業涵蓋面寬，應用廣泛，所以物聯網工程專業包含的知識點較多，課程涉及基礎課模塊、感知類課程模塊、網絡與通信類課程模塊與數據處理與領域應用類課程模塊。

基礎類課程為：數理類課程，如高等數學、概率論與數理統計、線性代數、離散數學、大學物理等；電路類課程，如數字邏輯、電路與電子技術、高頻電子線路等；程序算法類課程，如C語言程序設計、Java語言程序設計、數據結構與算法等。

感知類課程為：RFID原理及應用、傳感器原理及應用、模式識別與狀態監控、微機原理與接口技術、數據獲取與信息處理系統等。

網絡與通信類課程為：計算機網絡、通信原理、物聯網通信技術、無線傳感器網絡、短距離無線與移動通信網絡、物聯網數據庫技術等。[3]

數據處理與領域應用類課程為：物聯網工程導論、操作系統、嵌入式系統設計、物聯網信息安全、海量數據存儲、物聯網工程設計與實施、物聯網系統綜合設計、移動應用開發、智能物流等。

四、物聯網工程專業課程體系構建

物聯網工程專業是以應用為驅動的專業，專業人才的培養根據專業共性和我校其他相關優勢專業的特點，以達到能服務區域經濟發展為目的。因此我校物聯網工程專業確立了以智能物流和智能家居兩個應用方向，在后期應用類課程突出物聯網技術在這兩個方向的工程應用，且物聯網專業建設要緊密聯系社會、學生、專業發展的需求，統籌兼顧其“專業新、對應產業鏈長、相關技術門類差異大”的特點，深入研究，準確定位，根據計算機類專業工程教育關于課程體系的總體要求和專業的目標定位設置科學的課程體系，注重課程體系的交叉融合。本專業將相關主干學科的核心課程和專業課程統籌結合，與物聯網專業知識體系相對應，將專業課程按照以上不同類型進行了梳理，制定出了初步的課程體系，具體層次關系如圖1所示。

圖1 物聯網工程專業課程體系結構圖

五、結束語

物聯網工程專業是面向國家戰略性新興產業發展的需要而設置的，作為為國家培養人才的高校，應站在國家發展戰略的視野來看待專業建設。根據本文提出的物聯網的技術體系、培養目標和課程體系，我校在物聯網工程專業的建設過程中，高度凝煉專業特色，認真把握本專業綜合性強，學科交叉等特點，加強師資隊伍和實驗室等建設，改革人才培養方案，強化實踐教學，以推進物聯網工程專業建設與人才培養。

參考文獻

[1]吳國民.地方工科院校物聯網工程專業人才培養的研究[J].現代計算機.2011（07）：35～37

[2]馬忠梅，孫娟，李奇.物聯網工程專業課程體系與實踐探討[J].單片機與嵌入式系統應用，2011，（10）：1～4.

篇（5）

物聯網是繼計算機、互聯網和移動通信之后的又一次信息產業浪潮，物聯網產業已被正式列為國家重點發展的戰略性新興產業之一。面對國家戰略性新興產業發展的需要，教育部于2010年批準設置了物聯網工程專業，到2015年為止，全國已有200多所本科高等學校開設了該專業，辦學規模不斷擴大[1]。中國石油大學（華東）自2011年起依托計算機專業設置物聯網培養方向，并于2014年4月獲批物聯網工程新專業，在物聯網專業人才的培養上積累了一定的經驗。物聯網工程作為工程應用型專業，如何科學的構建物聯網專業實踐教學體系是專業建設的核心內容之一[2]，我校在這方面也做了很多探索與實踐，取得較好的效果，為培養滿足社會需求的高素質創新型物聯網專業人才奠定了基礎。

一、物聯網專業實踐教學體系現狀

在物聯網專業申請的籌備階段，學校先后到北航、西交、武大、華中科技等十余所開設物聯網專業的高校調研，并參加了2013年和2014年中國物聯網大會等多個研討會，與產業界和教育界相關人員做了較深入的交流。通過調研和交流發現，實踐教學體系改革是物聯網專業建設和教學改革中最關注的領域，由于是新設專業，很多高校都在摸索。目前，大多高校延續傳統的“實踐內容=實驗+實習+畢業設計”實踐教學體系，但構建時由于物聯網專業新、對應產業鏈長、相關技術門類差異大，往往將實踐環節分成零散的單元，各個實踐環節在具體實施過程中目標偏向單一、手段缺乏創新，各個環節彼此獨立，缺乏統一的協調和管理，不利于系統的培養學生實踐能力和創新能力。

二、工程教育背景下的物聯網專業實踐教學體系

1．現代工程教育理念

現代工程教育理念起源于美國，它是伴隨美國工程教育的變革歷程而生成的一套完整的指導工程教育改革的理論體系[3]?，F代工程教育理念非常強調工程實踐訓練在教育中的作用，是對工程教育從“科學模式”回歸“工程模式”的重大變革。我國在《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》和《國家中長期人才發展規劃綱要（2010-2020年）》中明確提出促進我國由工程教育大國邁向工程教育強國，以現代工程教育理論為指導，培養造就創新能力強、適應社會經濟發展需要的高質量各類型工程技術人才，為國家走新型工業化發展道路、建設創新型國家和人才強國戰略服務[4]。因此，在工程教育背景下，進行物聯網專業實踐教學體系構建是非常有必要和有意義的。本文針對現代工程教育的要求和物聯網工程專業特點，結合專業培養目標要求，以強化綜合能力和提高工程素質及創新能力為培養核心，探索物聯網工程專業實踐教學體系的構建。

2．物聯網實踐教學體系構建

實踐教學涉及課程實驗、課程設計、專業實習、創新訓練、畢業設計等多個環節。這些環節按照層次又可劃分為基本技能訓練、綜合實踐和創新訓練等，構成一個多維的整體。因此，在設計各實踐環節內容時，應避免孤立存在，需整體規劃，并明確各環節在人才培養目標中的作用，同時結合課外學科競賽、學生創新團隊等多種形式，構建一個系統性強的實踐教學體系。要實現以上目標，關鍵是如何選擇主線將各環節串聯起來。在工程教育背景下，工程實訓項目的實施在人才培養中起到關鍵作用，讓學生在項目實施中加深對專業理論的學習，同時培養學生的創新精神和團隊合作等方面的綜合能力。因此，我校在建設物聯網實踐教學體系時，采用如下思路：構建實踐教學體系首先結合專業特點，密切聯系物聯網產業，以工程實訓項目為驅動，將項目實施作為主線，貫穿于課內外實踐教學的全過程，各實踐環節要為項目實施服務，這也符合國際工程教育界工程教育模式的特點。具體實施時，主要包含專業課程的課內實踐體系頂層設計、課外學生競賽和導師指導下的創新團隊建設三個方面：

（1）重視專業課程的課內實踐體系頂層設計，以實際工程項目的實施為主線，打破各課程實踐環節界限，重組課程實驗及課程設計內容，以項目為驅動設計課內實踐環節。課內的實踐環節是實踐教學體系中的基礎，也是關鍵的一環。課內實踐環節包括專業課程實驗、課程設計、實習等，在設計時，每門課程的實踐環節不單純為本課程服務，而是要站在項目實施的角度進行組織，重視各課程實踐環節之間的貫通和融合。根據學生的認知特點和規律，依托物聯網產業中完整的實際工程項目，以工程實訓項目為主線，把項目實施過程中涉及的知識模塊分解到各課程實踐環節中。物聯網技術具有鮮明的行業特征，可選擇幾個典型應用領域，如：智能家居、物流、智能交通、智慧油田等，結合現在實驗條件，設計若干個大型綜合性工程實訓項目案例，把每個工程項目案例的實施按照物聯網感知識別層、網絡構建層（傳輸層）和應用層（管理服務和創新應用層）的知識體系結構劃分成易于課程實踐實施的多個模塊，把這些模塊分解到專業課程的實踐環節中去，找到各模塊與專業課程知識點之間的對應關系。這樣學生能直接感受到所學知識在實際工作中的作用和地位，提高學生綜合利用學習知識解決實際問題的能力，同時激發學習興趣。

（2）依托各種課外科技競賽，以工程實訓項目為紐帶，培養學生的自主創新能力。學科競賽是在課堂教學的基礎上，通過競賽的形式對學生的綜合素質和能力進行多方位考察的課外實踐教學活動。倡導、組織學生參加各類課外學術科技競賽，是物聯網工程專業實踐教學體系的重要組成部分。目前我校在這方面有比較好的氛圍，但物聯網工程專業作為新辦專業，在具體實施中，可能會存在學生無成熟經驗借鑒、對本專業內的學科競賽不了解等問題，因此，在學院層次，搭建一個課外實踐活動網絡平臺，并嘗試通過社交網絡、課外實踐活動與課內綜合實踐類課程的融合等方式提高學生參與的積極性。針對學生普遍存在的課程負擔重、對競賽積極性不夠等問題，可將課外競賽與課內實踐課融合。

（3）強化導師團隊指導下的學生創新團隊建設，鼓勵學生參加教師科研項目。為培養學生創新能力、開闊學科視野，鼓勵學生參加教師科研項目或科研項目轉化的創新項目。由于本科學生知識水平有限、工程能力不強，他們的科技創新活動尤其是活動初期需要指導教師提供較多幫助。但在實際過程中，如果是一個學生創新團隊只有一位教師指導，會在時間和精力上無法保證，挫傷學生的積極性，同時單個指導教師掌握的知識也存在局限性。因此，我們采用由多位教師和研究生組建導師團隊，學生在自愿的前提下，結合興趣點選擇加入相應的導師團隊，并按項目組建學生創新團隊。創新團隊的學生可直接參與到教師的科研課題中去，以科研項目為依托，將科研項目轉化為學生實踐項目，培養學生發現問題、提出問題、解決問題的能力，提高學生理論與實際相結合的實踐能力和創新能力。參與科研課題，還能讓學生及時了解學科的最新研究動向，并根據興趣愛好盡早確定自己的研究方向。

三、實踐效果

基于現代工程教育理念，中國石油大學（華東）在物聯網方向的計算機專業學生以及物聯網專業學生中進行了實踐教學體系的構建探索，取得了明顯的實踐效果。比如物聯網方向的計算機專業學生普遍具有較強的動手實踐能力，參加各種學科競賽及創新項目的積極性高漲。2011年至2014年期間，每年均有二十多名學生積極參加物聯網設計、智能車和嵌入式設計大賽等各類競賽，獲國家級一、二等獎及山東省一等獎等十多項獎項。物聯網新專業的學生雖然只處在低年級階段，但專業興趣濃厚，對新專業的認同感非常高，很多已提前進入專業課程的學習，為參與各自實踐活動及課內外競賽做準備。因此，基于現代工程教育理念探索物聯網專業實踐教學體系的構建是可行和有意義的。

參考文獻

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[2]馬忠梅，孫娟，李奇.物聯網工程專業課程體系與實踐探討[J].單片機與嵌入式系統應用.2011.18(11):1-4

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1.引言

物聯網是在計算機互聯網的基礎上，利用RFID無線通信、傳感器與接口技術等把物品接入互聯網的網絡。1995年，比爾蓋茨在未來之路中提出了物聯網的雛形，2002年，麻省理工學院成立了Auto-ID Labs，聯合世界著名大學共同研究了RFID的關鍵技術，2005年，國際電信聯盟ITU正式提出了物聯網的概念，2009年，國家在無錫成立了物聯網的國家級基地，2010年，工信部和發展改革委員會出臺了一系列政策支持物聯網的發展。2011年，工信部了物聯網的十二五發展規劃。在此背景下，無論是珠三角地區還是長三角地區，都出臺了相應的政策支持物聯網的發展。

隨著新一代信息技術的發展，除了傳統的互聯網之外，移動互聯網逐步與物聯網融合，為地區實現產業轉型升級戰略提供了活力。與此相對應的是，隨著物聯網產業的逐步發展壯大，對物聯網工程的應用型本科人才培養提出了新的要求。在人才培養方面，人才的應用能力培養能否適應服務經濟轉型和信息技術的融合與升級換代成為本科院校教學和實踐能力培養的挑戰。

2.人才培養目標

物聯網工程是一門交叉學科，內容廣泛，覆蓋了電子、通信、計算機等多個學科，物聯網專業人才培養體系的建設，需要多學科相互合作，合理配置教學資源，組建多學科復合型的師資團隊，從產學研各個方面合作，共同制定物聯網工程的人才培養目標。在制定人才培養目標方面，堅持從工程中來、到工程中去的原則，人才培養與企業密切配合。深圳市三木通信技術有限公司是一家以研發和銷售新一代移動通信設備的企業，研發的項目是把新一代移動通信技術、RFID，物聯網有機結合在一起。在硬件方面，傳統的3G通信手機結合RFID通信技術從而構成移動互聯網與物聯網的有機結合。在軟件方面，則有RFID中間件，信息的獲取與編碼，信號傳輸與接收等方面，在更高層次上，則需要云計算技術，并且保證數據安全性。企業的這些項目主要運用于RFID手機錢包和物流管理，為高校的人才培養提供了實踐基礎。

物聯網工程人才培養目標要結合企業的用人標準，并與國內的產業結構相適應。因此，物聯網專門技術人才的培養目標為：掌握物聯網的基礎知識，熟悉各類物聯網專用的傳感器，掌握無線和有限傳感技術，熟悉電子技術，信息與網絡通信技術和計算機技術。具備物聯網的相關產品開發技術能力，具備構建物聯網子網絡與應用平臺的開發維護能力和應用推廣能力，具備物聯網技術支持和云計算技術的維護能力，具備物聯網平臺運營能力。

3.物聯網工程人才培養

物聯網的技術體系結構可以分為感知層、網絡層和應用層三大層次。其中，感知層的硬件可以分為各類傳感器、RFID技術、條碼和攝像頭等動作執行部件，并且包括數據采集和執行器控制等功能，在通信方式上，可以采用紅外、藍牙、WiFi、Zigbee及其他無線通信方式等短距離無線通信。在網絡層，采用PSTN、2G/3G移動網絡、互聯網、廣電網絡、專網等廣域網通信方式。在應用層，主要采用云計算、數據挖掘、數據安全等數據分析處理技術；在具體應用上，可以應用在移動支付的手機錢包、智能物流管理、智能醫療、智能農業、智能家居、智能電網、工業監控、城市管理、環境監測等方面。

通過對物聯網技術體系結構的分析，從這三個層次需要的核心能力是有所不同的。感知層偏重于硬件研發與設計，網絡層偏重于通信技術，而應用層則偏重于應用和運營維護。從學科來說，物聯網工程專業覆蓋了電子科學與技術、通信工程、計算機工程等學科，專業學科多，知識面廣，一方面反映了物聯網工程這個專業是一個多學科交叉融合的專業，另一方面，反映培養人才面臨門類太多的困難。通常情況下，由于科研基礎的不同和研發投入與力量的不同，研究型大學偏重于解決物聯網中的關鍵技術，應用型本科院校偏重于具體技術的研發和設計，高職類院校偏重于物聯網應用和運營維護。

結合應用型本科院校的實際情況，在人才培養方面，理論教學和實踐能力培養需要做到科學合理，突出口徑寬和有側重點的原則。專業基礎課程教學方面，除了傳統的包含電子技術基礎、信號與系統等電類通識的課程之外，突出物聯網基礎、傳感器與檢測技術、RFID技術和嵌入系系統等課程，重點講授物聯網的硬件基礎和軟件基礎，是物聯網工程人才具備物聯網感知層的設計開發和應用實踐能力。在專業課程方面，主要開設物聯網應用軟件技術、短距離無線通信技術、計算機網絡技術和現代通信網絡技術等課程，重點培養物聯網應用層的設計開發和應用實踐能力。在選修課方面，主要開設嵌入式操作系統、移動終端開發、IPv6、數據安全、云計算技術等課程，并開設物聯網項目工程管理等管理維護課程，拓寬知識面，培養物聯網的應用管理能力。在實踐能力培養方面，主要開設電子技術、嵌入式系統、RFID技術等與物聯網相關的實訓項目，突出學以致用的動手能力。在感性認識方面，開設RFID具體應用如HFRFID的門禁管理系統、UHFRFID的物流管理系統等課程實踐項目，加強對RFID和物聯網的感性認識。在校企結合方面，通過校企聯盟，參與RFID手機錢包和3G移動物聯網的物流園建設等項目，更加貼近工程實際項目，提高物聯網工程人才能力培養的針對性。

通過以上課程設置與能力培養，應用型本科院校培養的人才既有開發設計能力，又有物聯網工程應用能力，能夠滿足地區物聯網基礎發展的需要。

4.結語

物聯網是一個新興的產業，有著良好的市場前景，對人才的需求非常迫切。物聯網本身是一個多學科交叉的產業，在人才培養方面，應用型本科院校需要結合實際情況，不可能做到面面俱到，應有所側重，著重于有一定研究開發能力并有工程應用能力的人才培養。

參考文獻：

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中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1672-8181.2013.17.098

2005年11月17日，國際電信聯盟正式提出了“物聯網”（Internet of Things，IoT）概念[1]?！拔锫摼W”顛覆了人類之前將物理基礎設施和IT基礎設施截然分開的傳統思維，將具有自我標識、感知和智能的各種物理實體基于通信技術連接在一起，并使政府管理、生產制造、社會管理以及個人生活等實現互聯互通，被稱為繼計算機、互聯網之后，世界信息產業的第三次浪潮。考慮到物聯網技術對社會發展的重要影響，世界各科技強國都將物聯網放在未來發展戰略中的重要位置。我國“十二五”規劃中也將物聯網作為戰略性新興產業予以重點關注和推進。

為滿足國家戰略性新興產業對高素質人才的迫切需求，自2010年我國教育部首次批準30余所高校設立“物聯網工程”本科專業以來，發展至今全國共有100多所高校獲批開設“物聯網工程”本科專業，并開始陸續招生。目前，“物聯網工程”專業在我國各高校的開設處于剛剛起步的階段，有關“物聯網工程”專業的知識體系、課程體系、工程實踐、師資建設和人才培養等方面都還是一片空白。一些高校在“物聯網工程”專業的建設上也存在著專業定位不明確、學科知識體系認識模糊、專業特色不突出、實踐教學體系缺乏層次性和系統性等問題。如何依據物聯網技術的發展規律和特征，建立科學的專業人才培養體系，并使之能夠快速適應戰略性新興產業的發展對人才培養的需要，是近期教學研究任務中一個重要的課題。本文通過分析物聯網工程專業的知識體系及核心知識領域，力求歸納物聯網工程專業建設的專業共性基礎，提出構建物聯網工程專業課程體系的主體思路，以期為兄弟高校物聯網相關專業課程規劃拋磚引玉。

1 物聯網體系結構

物聯網涉及的關鍵技術很多，包括自動控制、通信、計算機、電子、測控等不同領域，是跨學科綜合應用的典型代表。理解物聯網的體系結構是搞清楚物聯網知識體系的基礎，也是建設物聯網工程專業的基礎。

物聯網作為一種形式多樣的聚合性復雜系統，涉及了信息技術的每一個層面。目前世界上還沒有形成統一的物聯網規范和標準。從物聯網工程教學角度分析，本文更傾向于采取物聯網四層結構模型[2]。如圖1所示，物聯網的體系結構自下而上依次包括感知控制層、信息傳輸層、服務支撐層和應用服務層四部分，此外還有物聯網的安全隱私保護以及網絡管理兩大方面。

1.1 感知控制層

感知控制層包括數據采集子層、短距離通信技術和協同信息處理子層。數據采集子層通過各種傳感器實現對物理對象的感知和數據獲取，其中涉及傳感器、射頻識別（RFID）、多媒體信息采集、二維碼和實時定位等技術。短距離通信技術和協同信息處理子層將采集到的數據在局部范圍內進行協同處理，并通過具有自組織能力的短距離傳感網接入廣域承載網絡。在有些應用中還需要通過執行器或其他智能終端對感知結果做出響應，實現智能控制。

1.2 信息傳輸層

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

1.3 服務支撐層

在高性能計算和海量存儲技術的支持下，服務支撐層對網絡獲取的大量不確定信息進行重組、清洗、融合等處理，整合為相對準確的結論，并為上層行業應用提供智能的支撐平臺。本層的主要特點是智慧處理，運用概率論、機器學習、數據挖掘、模式識別等理論，對多點網元感知信息高效綜合，從而使物聯網能夠提供更加多樣化、人性化的服務。

1.4 應用服務層

應用服務層主要將物聯網技術與行業專業系統相結合，將信息轉化為內容，實現廣泛的物物互聯的應用解決方案。

簡單概括，物聯網就是傳感網、互聯網、智能服務的綜合體。與傳統的互聯網相比，物聯網加進了感知控制層以降低互聯門檻，實現非智能、弱智能設備的互聯，同時這也給數據傳輸、信息處理、信息服務帶來了新的挑戰，使網絡體系結構變得更加復雜。

2 物聯網工程專業知識體系

物聯網工程專業是學科交叉度高、理論體系尚未完全成型、市場應用又發展迅速的新興專業，因此通過知識體系來梳理和指導課程體系的建設是非常必要的。按照一般工程專業劃分，物聯網工程專業可分為三大知識領域：通識基礎類知識領域、綜合管理類知識領域和專業技術類知識領域，本文主要討論物聯網工程的專業技術類知識領域所涉及的知識模塊、知識單元和知識點。依據物聯網技術及產業發展對人才培養的需求，物聯網工程知識結構中的專業技術知識部分應能夠覆蓋物聯網整體的結構框架并體現其關鍵技術，因此對應于物聯網的體系結構，物聯網工程專業的專業技術類知識領域主要涵蓋感知識別、網絡構建、智能信息處理和創新應用等四個知識模塊[3]。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。

物聯網工程專業知識模塊涵蓋的知識單元較多，其中感知識別模塊主要包括傳感與控制技術、短距離無線通訊技術、射頻識別技術、閱讀器技術和智能終端設備等知識單元，涉及的關鍵知識點有EPC編碼技術、標簽技術、RFID技術、傳感器技術、無線傳感器網絡、嵌入式系統應用等；網絡構建知識模塊主要包括網絡結構框架、通信協議、技術標準、信息安全等知識單元，涉及的關鍵知識點有數據通信網與路由交換技術、無線通信技術、組網技術、網絡融合技術、網絡管理與安全技術等；智能信息處理模塊主要包括云計算系統、人工智能系統、分布智能系統等知識單元，涉及的關鍵知識點有數據融合技術、數據庫技術、云計算技術、智能中間件技術等；創新應用模塊主要包括工業物聯網、智能電網、智能交通、智能家居、環境監測等知識單元，涉及的關鍵知識點有物聯網應用系統設計、物聯網工程規劃與設計等。

3 物聯網工程專業課程體系

物聯網工程專業課程體系的設置需要綜合考慮相關學科的交叉融合，盡可能多地覆蓋本專業的知識體系，并將相關主干學科的核心課程和專業課程進行通盤考慮。圍繞物聯網工程專業涉及的學科知識領域和知識點，物聯網工程專業課程體系可由通識教育模塊、自然科學公共基礎模塊、專業基礎模塊、專業必修模塊、專業選修模塊等五部分構成。

3.1 通識教育模塊

通識教育是高等教育的組成部分，它是“非專業、非職業性”的教育， 是關注人的生活、道德、情感和理智和諧發展的教育。通過學習這部分知識可增強學生接觸知識的廣度與深度，拓展學生視野，培養學生的政治思想素質和職業道德，以使學生兼備人文素養與科學精神，從而把學生培養成為全面發展的人。各高校的通識教育課程通常會貫穿第一至第四學期，主要涉及思想、政治、心理健康、英語、體育、經濟與管理等方面。

3.2 自然科學公共基礎模塊

自然科學公共基礎課是高等學校各專業學生共同必修的課程，通過學習這部分知識學生可以掌握作為一名大學生所要學習的源于中學又高于中學的理論性知識，從而為進一步學習專業知識提供方法論的基礎支持。作為工科專業，物聯網工程專業的自然科學公共基礎模塊主要包括大學物理、高等數學、復變函數與積分變換、概率論與數理統計、線性代數、計算機文化基礎、C/C++語言程序設計基礎等課程。

3.3 專業基礎模塊

專業基礎課是高等學校中設置的一種為專業課學習奠定必要基礎的課程，是學生掌握專業知識技能必修的重要課程。作為隸屬計算機科學與技術一級學科下的工科專業，物聯網工程專業的專業基礎課主要包括電路分析、工程制圖、電子技術、離散數學、C語言程序設計、面向對象程序設計、信號與系統概論、通信原理、數據結構、操作系統、計算機組成原理、微機原理與接口技術、計算機網絡、數據庫原理、軟件工程、物聯網工程導論、傳感器原理與應用等。

3.4 專業必修模塊

物聯網工程專業的專業必修課是在專業基礎課程之上對物聯網的體系框架以及主要原理技術進行深入研究探討，為進一步學習和發展打下基礎。物聯網工程專業的專業必修課程主要包括[4]物聯網體系結構、無線傳感器網絡、射頻識別技術、Zigbee原理與應用、嵌入式系統原理、數據通信網及交換技術原理、物聯網信息安全、大型數據庫應用技術、物聯網技術與應用等課程。

3.5 專業選修模塊

專業選修課程的設置體現了學科發展的專業特點，同時也指明了物聯網工程專業學生的職業之路。作為新設專業，物聯網工程專業的學生培養走向一直引人注意；作為一門學科，物聯網工程專業可以從學科發展角度劃分為三個方向：感知與控制方向、傳輸與網絡方向、軟件與服務方向；作為一門工程實踐，物聯網工程又可以從崗位需求角度劃分為三種工作：系統綜合工程師、產品研發工程師、設計規劃工程師。各個學?？梢愿鶕拘５膶W科優勢、特色及所處行業背景，構建有自己特色的可選專業課程，并將其融入到核心課程體系中。下面給出按照學科發展的方向設置的專業選修課參考內容。

感知與控制方向主要設置單片機原理及應用、DSP處理器及應用、數字信號處理、計算機控制技術、ARM結構與編程等選修課程；傳輸與網絡方向主要設置下一代互聯網技術、短距離無線與移動通信網絡、網絡融合技術、網絡規劃與設計、網絡管理與安全、網絡編程等選修課程；軟件與服務方向主要設置云計算與服務計算、模式識別、數據挖掘與融合技術、Web應用開發技術、物聯網應用系統設計等選修課程。

在具體設計課程體系時，各高校可根據本校的專業背景和學科優勢，充分考慮物聯網工程知識體系各領域、各模塊、各單元的內容，依照不同的學科方向靈活調整課程開設時間和授課學時，增加或刪減具體課程。

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[5]，這就決定了其課程體系具有發展變化的動態特性。因此，在制定專業教學計劃時，要以時刻服務于社會發展需要為根本依據，緊密結合當前物聯網新技術及行業應用的時代需求，依托學校自身的學科優勢和行業背景，設計出與時俱進的、科學合理的、可持續發展的專業課程體系，只有這樣才能為國家戰略性新興產業發展所需高素質專門人才的培養做出更多貢獻。

參考文獻：

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中圖分類號：G642.0？搖 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）36-0211-02

教育部實施“卓越工程師教育培養計劃”，為創新工程教育本科人才培養質量提出了全新的要求，引領工科高校向工程教育的本質理性回歸。本文就教育生態理念在江南大學物聯網工程專業卓越工程師培養計劃方案中的運用進行了初步的探索。

一、教育生態理念及專業建設的生態性分析

教育生態學是教育學和生態學相互滲透的結果，教育生態學研究教育與其周圍生態環境（包括自然的、社會的、規范的、生理信息的）之間相互作用的規律和機理。教育生態系統以教育及其結構層次作為主體，以開發者（轉換者）、被開發者（被轉換者）和服務者（管理者）三種功能為紐帶，以出人才、出成果為中心。教育生態環境可分類為社會生態環境、規范生態環境和自然生態環境三種環境圈層。教育生態環境以教育為中心，圍繞幾種生態環境圈層，形成多因子綜合影響和相互作用，對教育的產生、存在和發展起著制約和調控作用，是一多維空間和多元環境體系。

江南大學物聯網工程專業實施2年厚基礎教育、1年物聯網工程專業教育和1年工程實踐教育的人才培養方案。具體采用能力遞進的“2.5+0.5+0.5+0.5”本科生卓越工程師培養模式，物聯網工程專業卓越工程師培養計劃實施方案可參照一年級（校內一學年）、二年級（校內一學年）、三年級（校內0.5學年）、四年級（校內0.5學年）。

二、卓越工程師培養的內部生態發展體系

（一）創新優化工程能力培養課程體系

規范環境強調教育是科學技術的基礎，科學技術是教育的內容，科學技術促進教育內容、方法和手段的更新。為適應物聯網科學技術革命的挑戰，培養物聯網工程專業卓越工程師，對物聯網專業建設提出了培養創新工程素養的質量要求。在課程體系設置方面，強調知識的應用和知識的生產，而不局限于知識的持有和追求。課程體系設置以學生工程實踐能力、創新能力的培養為核心，以工程實踐與科研訓練為主線，以自然科學、人文社會科學及工程技術三類基礎課程構筑教育平臺，劃分為通識教育、學科基礎教育、工程專業教育、工程實踐教育四個層次。課程體系強調工程創新能力要求導向，強化知識結構的設計與建設，課程涵蓋物聯網支撐技術和物聯網應用共性關鍵技術。四層次課程體系體現了教學從傳授知識為主轉變為開發智力為主，強調學科的本質和知識結構，形成連貫、順序和整合的“螺旋狀課程”結構，以求實現知識的遷移。

（二）創新教學團隊建設

高校教師隊伍是教育生態學的重要因子，物聯網專業教育與教師隊伍的密切關系具有生態學的意義。依據教育生態的平衡規律，教師隊伍是專業建設成敗的關鍵因素。教育生態因子教師隊伍的花盆效應，揭示高校教師不能在土產的環境中一直生產，封閉和半封閉的教育系統會導致教師從書本到書本產生局部生態環境效應[9]。物聯網專業師資隊伍建設以組建創新工程教育師資隊伍為目標，培養具有創新性工程教育理念和實踐工程教育能力的師資隊伍，形成一支具有國際視野的高水平教學團隊，重點抓好“雙精型”、“雙語型”和“雙導師”隊伍建設。

三、卓越工程師培養的外部生態發展體系

物聯網科學技術促進專業培養形態的改變，教育的基本形態呈現出向企業形態發展態勢?；谧吭焦こ處熍囵B目標，強調知識培養的創新工程意識和創新工程能力。培養方案強調學校-科研院所、學校-高新企業的深度聯合，將高層次創造性人才提升計劃與創新工程教育有機結合，強調在更高水平的工程科學知識傳授層面，體現學術要求的知識結構和行業要求的工程能力之間的結合。學生從2年級開始實施導師制：校內實踐環節由校內導師指導，科研院所或企業實踐環節由雙導師共同指導。從以下幾個方面加強外部生態環境對專業建設的良性作用。

1.構建校企聯盟兩階段人才培養模式。依托物聯網產業發展需求，借助江蘇物聯網產業優勢，充分利用物聯網技術教育部工程研究中心、物聯網工程與技術江蘇省優勢學科、物聯網工程訓練綜合訓練中心江蘇省高等學校實驗教學示范中心等科研、教學平臺，結合無錫及周邊地區物聯網高新企業，開展與科研院所、高新企業的多元合作，提出由學校和科研院所或企業兩階段、雙導師培養的卓越工程師培養手段，提高學生工程實踐能力的創新工程教育理念。

2.校企聯合和企業實訓課程設置。物聯網工程專業實踐教學培養方案的制定突出校企合作機制。加強產學研合作和教學科研結合，促進交叉融合和資源整合，優化實驗教學體系結構，突出平臺建設；改革實驗教學內容，突出實踐教學技術和方法，拓展和優化專業課程內涵和功能，形成工程實踐性強的實驗課程體系。實踐教學培養方案重點考慮與地方物聯網企業的合作，在企業建立實習基地，通過校企合作方式作為實踐能力提升培養的重要手段。企業基地的實踐教學分為四個層次：專業認知實習、物聯網應用系統分析與設計、物聯網工程實踐、畢業設計，總學習時間為43周。

認知生產實習目標定位于了解專業涉及的產品設計、生產、測試等流程，建立起物聯網系統的整體概念和感性認識，進一步了解課程在微電子、通信與集成電路、傳感網等領域的基本應用。物聯網應用系統分析與設計通過現場考察和實際操作的形式完成學習過程。在校企聯合培養基地開設與企業研發過程、生產過程、管理環節、市場營銷、工程概算、工程施工、系統維護等方面的相關課程，其主要教學目標是使學生驗證、理解并掌握課程理論內容，提高學生應用理論解決工程實際問題的能力。物聯網工程實踐要求學生到企業現場參與體驗設計、開發、測試、工程實施的流程。通過專業實習使學生具體地感受和了解物聯網行業新技術發展的現狀和趨勢，了解專業領域的主要技術和經驗，培養初步的實際工作能力和專業技術能力，培養學生應用理論知識解決工程規劃、設計、施工、生產、維修和管理的能力。

畢業設計是實現培養目標的重要環節，由企業提供合適的崗位供學生頂崗實習，結合現場工程問題進行有針對性的研究與實踐。通過聯合培養使學生了解企業的全部生產運營流程，了解行業的基本規范和發展需求。

四、結語

本文從教育生態的視角，分析了物聯網工程專業建設的教育生態特性，同時，基于教育生態理論，構建和分析我校物聯網工程專業卓越工程師培養計劃，在培養計劃的方案實施中，強調專業建設與環境的適應性、環境對專業建設的反作用，尤其引入了校企聯盟和雙導師機制，加強物聯網工程專業建設的企業生態環境的建設。

參考文獻：

[1]李繼懷，王力軍.工程教育的理性回歸與卓越工程師培養[J].2011，（3）：140-142.

[2]高雪梅，潘豐.卓越工程師培養模式初探[J].貴州社會科學，2011，63（11）：108-110.

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中圖分類號：G642；TP39 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2017）01-0-02

0 引 言

根據《中國物聯網行業應用領域市場需求與投資預測分析報告》《國家中長期人才發展規劃綱要2010-2020》《國務院關于推進物聯網有序健康發展的指導意見》等相關報告和政策性文件，物聯網被譽為信息技術的第三次革命，有著廣闊的發展前景[1]。自2012年起，全球物聯網市場規模已經超過1 700億美元，2015年接近3 500億美元，年增長率接近25%。美國市場研究公司Forrester預測，到2020年，世界上“物物互聯”的業務跟人與人通信的業務相比，將達到30：1，僅在智能電網和機場防入侵系統方面的市場就有上千億美元。因此物聯網被稱為下一個萬億美元級的信息技術產業，未來10年，物聯網將實現大規模的普及與發展[2，3]。物聯網作為新增本科專業，在國家大力推進物聯網的發展過程中，如何能更好地貫徹教育精神，把握市場動態，提高教學質量，培養適合市場需求的物聯網工程人才就顯得尤為重要。

1 物聯網工程專業建設思考

1.1 物聯網概述

物聯網在維基百科中的解釋是：The Internet of Things （IoT） is the network of physical objects or "things" embedded with electronics， software， sensors， and network connectivity， which enables these objects to collect and exchange data“…all about physical items talking to each other”。

根據國家教育部相關規定及《普通高等學校物聯網工程專業知識體系和課程規劃》，明確了物聯網工程專業屬于計算機類學科[4]，在市場需求的引導下，分析了全國物聯網工程專業的開設情況，尤其是西北地區的開設情況后，結合物聯網產業體系及我院現有專業布局情況，明確我院的發展戰略，確定物聯網工程專業定位。我們將物聯網分為感知層，傳輸層，智能層，應用層共四櫻而分院其他四個專業包括電子信息工程、通信工程、網絡工程、軟件工程將圍繞這四層進行服務和支持。物聯網體系結構如圖1所示。

傳感層主要通過傳感技術、辨識技術實時獲取關鍵的特征值和數據。

傳輸層通過有線、無線，公網等連接，支持IPv6，通過防火墻等技術進行網絡安全處理。

智能層借助云計算、數據挖掘等機器處理技術進行信息處理和決策。

1.2 校企合作聯合培養

通過對分院現有成熟專業建設的經驗來看，培養應用型人才的重要途徑是與企業合作，而且是與明星企業合作。如何在物聯網工程建設中加強與企業的合作，可以借助其他專業的做法，首先進行學生實習、實驗室建設，包括設備、師資培養等，隨后可以在課程置入、學生就業等方面進行深度合作。通過與企業合作，在人才培養過程中構建多元化的培養模式，在結合市場，考慮學生就業、創業和繼續深造等不同要求后，努力形成特色鮮明、層次清晰、模式多元、制度配套、保障有力的本科人才培養體系。

1.3 職業素養體系設置

在對學生專業進行能力調研的過程中，多數企業均指出學生職業素養培養的重要性，因此在物聯網工程專業培養方案修訂過程中，增加了基于學生企業文化、職業安全、時間管理、專業工具使用等方面的職業素養培養，在具體執行過程中主要由合作企業工程師、部門經理進行內容講授和實踐，讓學生在學校期間就與企業零距離接觸，這樣可有效節約企業二次培養的成本。

2 課程建設

2.1 課程地圖建設

專業課程地圖是學生大學四年的學習導航[5]，主要為學生提供有效的學習引導，按照培養方案中課程體系從大一到大四課程之間的關聯，前續、后續課程之間的關系及課程之間的能力支撐給予了學生明確的學習目標，讓學生能夠更有效的學習并規劃自己的生活。

通過對大、中、小型10多家企業進行深度訪談與招聘網站90多家企業能力的調研，及國內外標桿院校的調研分析，根據物聯網的體系結構，明確我院物聯網培養目標，并設置兩個方向，分別為智能信息處理與應用方向和傳感技術與控制方向，同時設置了專業選修課，以滿足學生多元化能力培養。通過建立專業課程地圖，協助學生以職業生涯發展為導向進行學習規劃。

2.2 實踐課程設置

對于應用型人才的培養，更要重視實踐應用能力的培養，如何更好地完成學生工程應用能力的培養呢？

首先要學習CDIO工程理念培養的大綱，重視學生做中學，學中做的過程，通過設置課程設計環節讓學生從構思、設計、執行、操作等方面培養技術、團隊協作、領導能力，之后加大實踐環節的具體實施，在大一階段，通過認知實習，讓學生參觀企業，對企業文化、辦公場所等有了感官認識；在大二階段讓學生利用所學的電路、傳感等知識進行電子小產品設計與制作，為后續的系統設計打下基礎。同時利用寒暑假進行市場調研，了解專業動態，清楚市場需求，明確自己的就業方向；從大三開始利用無線傳感網絡實驗室，結合老師的項目進行實踐，通過開放實驗室、第二課堂等科技活動，聘請企業人員進行指導實踐，增強學生的學習興趣，重視畢業設計的過程控制及真題真做的題目，而更多的題目則來源于學生的創新思維、競賽等，采用企業和校內導師共同指導的方式完成課題，保證設計質量，通過答辯提升學生的溝通、表達能力。

3 結 語

物聯網作為戰略新興產業和信息時代的發展趨勢，勢必會對未來社會發展、人們生活等方面帶來很大的影響。如何在國家政策及計算機、通信、控制等技術高速發展的情況下進行物聯網工程專業人才的培養是一項與時俱進的任務。對于應用型人才的培養需要實時關注市場動態，加大企業合作的力度和深度，而這也將是我們下一步研究的重點。

參考文獻

[1]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.

[2]彭力，謝林柏，吳治海，等.物聯網工程新專業本科人才培養方案研討[J].計算機教育，2013（15）：77-81.

[3]肖賢建，李曉芳，莊燕濱，等.物聯網工程專業應用型人才培養模式探析[J].計算機教育，2015（10）： 5-9.

[4]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，2011：38-56.

[5]燕麗紅.基于CDIO的電子信息工程專業課程地圖建設[J].課程教育研究，2015（30）：170-171.

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一、建設現狀

實驗教學示范中心是衡量高校實驗教學水平和學生實踐動手能力的重要標志，是實驗教學改革與創新的重大成果。實踐教學是培養學生科學精神、科學素養和實踐能力的重要環節，在學生綜合能力、素質和創新能力培養方面具有極其重要的作用。

物聯網是以感知為目的，實現人與人、人與物、物與物全面互聯的網絡。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。自2010年教育部進行物聯網相關專業審批開始，目前國內已有近300所高校開設了物聯網工程專業。物聯網工程專業是為國家戰略性新興產業――物聯網產業的發展培養高素質專門人才而設置的新專業。物聯網的建設與發展離不開人才，而人才的培養離不開實踐教育，物聯網工程實驗教學示范中心的建設就顯得尤為重要和意義重大。

盡管物聯網工程專業剛剛成立短短幾年，國內各高校物聯網工程實驗教學中心的建設工作不僅早已開始，更在近幾年內長足、迅猛發展。具有突出影響的是南京航空航天大學，該校高度重視物聯網工程實驗教學示范中心建設，將將原有的計算機技術實驗室、信息安全實驗室、嵌入式實驗室、單片機實驗室、計算機網絡實驗室以及與企業聯辦的實驗室納入到物聯網工程實驗教學中心，并在2011年新建物聯網感知實驗室、物聯網接入實驗室等新型實驗室。

江南大學、西安電子科技大學、南京郵電大學等高校近年來成立了物聯網工程實驗教學中心，為物聯網工程專業人才培養奠定堅實基礎。與我校同時獲批的哈爾濱工業大學、哈爾濱工程大學也正在進行物聯網工程實驗教學中心的建設中。

我校物聯網工程實驗中心成立于2011年，總面積約1000m2，下設5個實驗分室，分別為傳感器網絡分室、嵌入式系統開發分室、射頻識別技術分室、移動計算分室、實踐創新分室，全部配備多媒體教學設備及視頻監控系統，可容納120人同時進行實驗。

二、不足之處

在各級部門的關心和支持下，經過近6年的建設，實驗中心已初具規模，在實驗教學、科研項目、課外開放等方面發揮了很大作用。但是，和國內一流高校相比實驗中心還存在一些不足，主要體現在以下幾點。

⑴ 實驗中心規模尚需擴大。據測算，物聯網的產業規模比互聯網產業大20倍以上，物聯網技術領域需要的人才每年也將在百萬人的量級。隨著人才培養的需求規模不斷增加，現有實驗中心的規模已經遠遠不能滿足人才培養需求。

⑵ 實驗中心科研水平有待提高。物聯網工程是一個圍繞“戰略新興產業”設立的新專業，具有鮮明的綜合性、交叉性和應用性特點，設計電子、計算機、測控與通信等多領域相關專業知識，具有厚基礎、重理論、強實踐、求創新、促應用的專業特點。這就要求實驗中心有較高的科研水平。

⑶ 實驗室開放能力有待提高。實驗室是一個學生自我實驗、提高實踐動手能力的場所，需要有大量時間面向學生開放，給學生創造更多的實踐機會和時間。

⑷ 實驗室管理水平有待提高。由于歷史原因，實驗室管理隊伍普遍年齡偏大，學歷層次不高，技術水平偏低，對新技術、新知識的掌握不夠好，造成實驗室管理水平在一定程度上難以提高。

⑸ 實驗室架構有待完善，急需建設實驗中心網上平臺。現代化的實驗中心需要有網絡平臺的支持，這樣才能最大限度地發揮實驗教學中心的作用。

三、研究與探索

基于以上不足，我們在以下幾方面加強了實驗中心的建設：

1.以科研項目帶動和促進實驗室建設。

以物聯網工程教研室為主體，以物聯網實驗中心為依托，申報和實施了多項科研項目，其中國家自然科學基金一項，省級項目三項，校級項目（含教改項目）十余項。這些科研和教改項目以項促教、以項促學，濃厚了實驗中心的科研氛圍，推動科研型實驗中心的建設和形成。

2.加大實驗室開放力度，提高學生參與的積極性。

實驗中心的建設與實驗的主體――學生息息相關。我們加大實驗中心的開放力度，每周保證20學時的開放時間（每學年開放600學時），為學生進入實驗室創造有利條件，目前已形成一年級了解實驗、二三年級自我實驗、四年級畢業設計實驗的完整的實驗室開放體系。此外，實驗中心吸收有參與愿望的學生進入實驗室，在指導老師的指導下開展實驗開放項目研究，目前已開展30余項實驗室開放項目的研究，提高了學生參與科研活動的積極性，努力建設成開放型實驗中心。

3.加強實驗教師和管理人員培訓，提高專業素質。

做好實驗室隊伍建設的長遠規劃，要按課程組織教學隊伍，實現理論課教學、實驗課教學的有機結合，從未實現理論課教師、實驗教師和實驗技術人員的相互融通，建立一支業務水平高、服務意識強的實驗教學隊伍。為提高實驗中心的整體水平，我們注重實驗教師和管理人員的培訓，多次邀請設備廠家技術人員現場培訓，并鼓勵教師們外出學習，先后到博創、遠望谷、清華大學、上海交大、吉林大學等物聯網公司和高校學習，取人之長補己之短，提高教學和技術水平，促進技術型實驗中心的建設。

4.積極探索新模式，開拓實驗教學新領域。

固步自封是沒有前途的。為拓寬領域、提高層次，實驗中心關注物聯網領域新技術，先后引進遠程醫療、大屏幕、遠程監控、網絡服務器等實驗系統，并投入到科研項目和實驗室開放中，形成了以項目為驅動、以學生為主體、以教師為指導的項目式實驗教學模式，開發了30余個新實驗項目，極大地豐富了實驗內容。中心注重實驗教學改革，以省、校兩級教改項目為切入點，以實驗課堂為重點，以青年教師為主體，積極探索實驗教學改革，創新實驗模式、改良實驗形式、優化實驗資源，打造創新型實驗中心。

5.實驗中心網絡平臺的建設。

當今社會隨著互聯網+迅猛發展，虛擬實驗室和仿真實驗室十分盛行，實驗中心的建設也需要有一個數字化管理平臺作為支撐才能更有效地提高實驗室的管理水平，提高實踐教學效率。因此，我們號召青年教師，吸收學生科研骨干，以學生畢業設計為契機，建立了網上實驗中心。網上平臺集虛擬仿真實驗室、實驗分室介紹、實驗項目介紹、實驗室開放預約于一身，極大的方便了學生自主學習，改善實驗環境，進一步提高了實驗室管理和設備管理的科學化、規范化和信息化程度，提高了實踐教學效率，有利于學生個性化發展，加強實踐能力和動手能力，培養學生的創新意識與創新思維，建設網絡型實驗教學中心。

四、未來展望

實驗教學示范中心的建設任重道遠，需要多方面協調努力、共同建設才能有所成就。我們會在觀念、資源、方法、手段、形式等方面繼續努力，建設科研型、開放型、技術型、創新型、網絡型的實驗中心，為打造國內一流的物聯網實驗教學示范中心不斷努力。

參考文獻：

[1]李斯杰.示范性建設后高職院校建設發展策略的思考[J].中國高教研究，2010（11）：76-78.

[2]張偉偉，趙忠君.省級實驗教學示范中心建設中的問題與對策[J].實驗室科學，2014.17（6）：142-144.