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時(shí)間:2023-07-17 16:22:10
序論:寫(xiě)作是一種深度的自我表達(dá)。它要求我們深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隱藏在內(nèi)心深處的真相,好投稿為您帶來(lái)了七篇物聯(lián)網(wǎng)工程的應(yīng)用范文,愿它們成為您寫(xiě)作過(guò)程中的靈感催化劑,助力您的創(chuàng)作。
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是一項(xiàng)具有巨大影響力的新技術(shù),各個(gè)國(guó)家都在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研究上進(jìn)行了巨大的投入。就信息業(yè)技術(shù)來(lái)說(shuō),物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)屬于信息業(yè)的第三次革命性的發(fā)展,這會(huì)極大的加快信息產(chǎn)業(yè)的更新?lián)Q代,同時(shí)也帶動(dòng)很多的新興產(chǎn)業(yè)。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,信息業(yè)與工業(yè)化的結(jié)合也日益緊密,工程機(jī)械智能化也逐漸成為行業(yè)的主流。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將會(huì)是未來(lái)推動(dòng)機(jī)械智能化,實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械產(chǎn)業(yè)升級(jí)的關(guān)鍵技術(shù)。
關(guān)鍵詞:
物聯(lián)網(wǎng);工程機(jī)械;監(jiān)控
1物聯(lián)網(wǎng)
1998年KevinAshton第一次提出物聯(lián)網(wǎng)這一概念,在2005年信息社會(huì)世界峰會(huì)正式確定了這一概念,并對(duì)這一概念的特征、技術(shù)、發(fā)展前景等進(jìn)行了相關(guān)闡述,之后歐美各國(guó)均提出了本國(guó)發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的規(guī)劃,我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展起步與2009年總理提出的“感知中國(guó)”。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是以各種信息傳感技術(shù)為基礎(chǔ),對(duì)需要監(jiān)控、連接、互動(dòng)的物體進(jìn)行信息采集,最終形成一個(gè)巨大的網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)物與物、人與人、物與人之間的網(wǎng)絡(luò)連接,極大的方便管理和控制。該技術(shù)是對(duì)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和通信網(wǎng)技術(shù)的外延,是將多項(xiàng)技術(shù)與應(yīng)用結(jié)合的產(chǎn)物。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具有實(shí)現(xiàn)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(shí)別工具對(duì)物體進(jìn)行相關(guān)的信息收集;信息傳送就是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)和通信網(wǎng)絡(luò)對(duì)信息進(jìn)行傳遞和共享;智能處理就是將這些信息進(jìn)行自動(dòng)化的分析處理,最終實(shí)現(xiàn)智能化的控制和決策。
2工程機(jī)械物聯(lián)網(wǎng)體系與技術(shù)
工程機(jī)械領(lǐng)域的發(fā)展受到各國(guó)的重視,因?yàn)樵擃I(lǐng)域的發(fā)展水平代表著國(guó)家制造業(yè)的發(fā)展水平,尤其是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提出后對(duì)機(jī)械智能化的要求越來(lái)越高。當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)進(jìn)行了小范圍的應(yīng)用,例如智能交通、智能家居等。工程機(jī)械物聯(lián)網(wǎng)體系的構(gòu)建和相關(guān)的技術(shù)如下。
2.1工程機(jī)械物聯(lián)網(wǎng)體系
構(gòu)建工程機(jī)械物聯(lián)網(wǎng)體系分為三個(gè)層次:感知、傳輸、應(yīng)用。感知層是工程機(jī)械物聯(lián)網(wǎng)中網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)實(shí)的樞紐;傳輸層就是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸和交換,使信息能夠進(jìn)行相關(guān)的傳送和共享;應(yīng)用是核心,對(duì)已經(jīng)收集和傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行相應(yīng)的處理,最終發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)的作用。工程機(jī)械物聯(lián)網(wǎng)有自己的特點(diǎn),這些特點(diǎn)和工程機(jī)械領(lǐng)域的特性有關(guān)。工程機(jī)械物聯(lián)網(wǎng)感知層主要有壓力傳感器、液體傳感器、RFID標(biāo)簽與讀寫(xiě)設(shè)備,運(yùn)動(dòng)控制器、IO控制器、工業(yè)遙控器等核心驅(qū)動(dòng)部件和負(fù)責(zé)機(jī)械設(shè)備定位和數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊苿?dòng)終端,并且需要信息采集、信息融合、短距離傳輸?shù)群诵募夹g(shù)的支撐。傳輸層不僅包含互聯(lián)網(wǎng)和通信網(wǎng)結(jié)合的長(zhǎng)距傳輸網(wǎng)絡(luò),還有包括藍(lán)牙、WiFi等短距傳輸網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部、企業(yè)與客戶、客戶與客戶之間的信息傳輸。應(yīng)用層中包含高性能的服務(wù)器和處理軟件,實(shí)現(xiàn)海量信息的處理,為工程機(jī)械企業(yè)打造智能化的決策處理平臺(tái)。
2.2工程機(jī)械物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)
工程機(jī)械物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與工程機(jī)械物聯(lián)網(wǎng)體系相關(guān),也是分為三個(gè)方面,及感知層、傳輸層、應(yīng)用層都有各自需要的技術(shù)。感知層需要的技術(shù)主要是感知識(shí)別技術(shù),工程機(jī)械物聯(lián)網(wǎng)需要通過(guò)感知層獲取機(jī)械設(shè)備自身的狀態(tài)和機(jī)械設(shè)備工作的環(huán)境的信息。要提高工程機(jī)械設(shè)備的利用率、使用壽命,并對(duì)工程機(jī)械設(shè)備進(jìn)行有針對(duì)性的保養(yǎng),這些都需要獲取精準(zhǔn)的工程機(jī)械設(shè)備的工作環(huán)境。工程機(jī)械使用的環(huán)境差別很大,這也就要求工程機(jī)械設(shè)備需要更為精確的傳感器進(jìn)行信息的采集。感知層傳感器主要分為采集機(jī)械設(shè)備位移、角度、速度的運(yùn)動(dòng)傳感器;采集能耗、運(yùn)行等工作狀態(tài)的檢測(cè)傳感器;采集機(jī)械設(shè)備工作位置、環(huán)境因素的工作環(huán)境類傳感器。采用相對(duì)靈敏、全面的傳感器,才能較好的利用感知設(shè)別技術(shù)將工程機(jī)械物聯(lián)網(wǎng)所需要的信息進(jìn)行收集。傳輸層需要即插即用的標(biāo)準(zhǔn)化通信協(xié)議,建立工程機(jī)械物聯(lián)網(wǎng)會(huì)涉及到很多的通信網(wǎng)絡(luò),同樣也會(huì)有較多的接入方式,缺少統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化通信協(xié)議會(huì)導(dǎo)致這些通信網(wǎng)絡(luò)無(wú)法進(jìn)行交互工作,影響數(shù)據(jù)信息的傳輸。因此在傳輸層需有一個(gè)統(tǒng)一的能滿足這些通信協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化通信協(xié)議。工程機(jī)械設(shè)備作業(yè)時(shí)會(huì)被較為復(fù)雜的因素影響,這就需要機(jī)械設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)要有即插即用的快速識(shí)別和通信協(xié)議,便于在復(fù)雜條件下進(jìn)行工程機(jī)械設(shè)備的準(zhǔn)確識(shí)別。工程機(jī)械物聯(lián)網(wǎng)在應(yīng)用方面要有企業(yè)控制中心,通過(guò)該控制中心對(duì)各種工程機(jī)械進(jìn)行監(jiān)管、故障排除、快速服務(wù)。這種控制中心需要有兩方面的職能,一種是面向企業(yè)研發(fā)的,可以通過(guò)收集和傳輸?shù)母鞣N信息對(duì)機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn),研發(fā)更多的新型設(shè)備;一種是面向客戶服務(wù)的,可以建立相應(yīng)的租賃、故障維修、設(shè)備分析等服務(wù)。
3物聯(lián)網(wǎng)在工程機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用及展望
物聯(lián)網(wǎng)在工程機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用主要是通過(guò)GPS、GPRS、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù),將工程機(jī)械的工作狀態(tài)、工作位置、工作環(huán)境、運(yùn)行情況等進(jìn)行信息的收集,并通過(guò)智能處理系統(tǒng)對(duì)這些機(jī)械設(shè)備進(jìn)行管控和服務(wù)、研發(fā)。物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)用于工程機(jī)械領(lǐng)域可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工程機(jī)械的全壽命周期智能化管控。物聯(lián)網(wǎng)在工程機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用及展望如下:
3.1利用物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行工程機(jī)械遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)
利用物聯(lián)網(wǎng)可以對(duì)工程機(jī)械的工作運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),一旦工程機(jī)械發(fā)生故障還可以進(jìn)行遠(yuǎn)程的診斷。對(duì)機(jī)械進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)需要車(chē)載終端、數(shù)據(jù)傳輸、遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)三個(gè)部分發(fā)揮作用。車(chē)載終端包括GPS、GPRS、RFID、GPRS,可以完成對(duì)機(jī)械運(yùn)行的數(shù)據(jù)收集和上傳。數(shù)據(jù)傳輸主要由互聯(lián)網(wǎng)和GPRS組合而成,將車(chē)載終端上傳的機(jī)械運(yùn)行數(shù)據(jù)傳送至遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái),同時(shí)也可以傳輸遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)指令。遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)包含地理信息系統(tǒng)、設(shè)備信息系統(tǒng)、遠(yuǎn)程故障診斷和維護(hù)保養(yǎng)系統(tǒng)。遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)通過(guò)這些信息系統(tǒng)完成對(duì)工程機(jī)械的運(yùn)行狀態(tài)查詢、故障預(yù)警、故障診斷、故障日志、維修保養(yǎng)日志等內(nèi)容。如果單純的通過(guò)智能化的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)無(wú)法將故障排除,那么遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)還可以推送相關(guān)的地理信息使工程技術(shù)人員盡快達(dá)到。
3.2物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于工程機(jī)械租賃
工程機(jī)械設(shè)備租賃與按揭付款在該市場(chǎng)較為流行,但是資金回收困難、用戶騙車(chē)逃跑等問(wèn)題會(huì)給承租方帶來(lái)較大的損失。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以對(duì)工程機(jī)械安裝相關(guān)終端,一旦發(fā)生不償還資金、騙車(chē)逃跑等問(wèn)題,可以直接實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械的定位、鎖車(chē)等功能。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械租賃可以較好的保護(hù)承租方的利益。
3.3利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建立手機(jī)服務(wù)平臺(tái)
目前智能手機(jī)的普及率越來(lái)越高,利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和手機(jī)軟件開(kāi)發(fā)等手段,開(kāi)發(fā)智能手機(jī)客戶端,為客戶建立手機(jī)監(jiān)控平臺(tái)。采用這樣的方式可以讓客戶通過(guò)手機(jī)就能夠掌握其機(jī)械設(shè)備狀況,同時(shí)也便于機(jī)械設(shè)備制造商聯(lián)系用戶進(jìn)行相關(guān)服務(wù)和技術(shù)指導(dǎo)。
3.4大數(shù)據(jù)利用
通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以搜集大量工程機(jī)械相關(guān)信息數(shù)據(jù),這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)有較大的利用價(jià)值。企業(yè)通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)的分析和挖掘有助于找出工程機(jī)械的不足加以改進(jìn),進(jìn)而提高工程機(jī)械的品質(zhì);同時(shí)根據(jù)機(jī)械設(shè)備的使用狀況制定相應(yīng)的制造和銷(xiāo)售計(jì)劃,更好的貼合市場(chǎng);最后可以根據(jù)機(jī)械設(shè)備位置分析,在機(jī)械設(shè)備集中的區(qū)域有針對(duì)的設(shè)立服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)。
4結(jié)束語(yǔ)
我國(guó)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和工程機(jī)械智能化的起步均較晚,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在工程機(jī)械領(lǐng)域的運(yùn)用還較少。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在我國(guó)工程機(jī)械領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用前景。遠(yuǎn)程監(jiān)控、檢測(cè)和診斷是工程機(jī)械走向全面服務(wù)型制造的重要一步。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng)工程;翻轉(zhuǎn)課堂;教學(xué)改革
電路基礎(chǔ)課程是應(yīng)用型本科專業(yè)物聯(lián)網(wǎng)工程的一門(mén)專業(yè)基礎(chǔ)課,是該專業(yè)一系列后續(xù)課程的前導(dǎo)。目前,應(yīng)用型本科學(xué)生普遍有理論基礎(chǔ)較薄弱,不喜歡枯燥的理論,不能主動(dòng)進(jìn)行思考等缺點(diǎn),使得教學(xué)效果收效甚微。為了解決以上問(wèn)題,學(xué)校課程組進(jìn)行了一些教學(xué)改革,在一定程度上提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和動(dòng)手探索的能力。
一、明確課程學(xué)習(xí)目標(biāo)
學(xué)期初,從學(xué)生的角度出發(fā)明確課程學(xué)習(xí)的目標(biāo)。學(xué)生最感興趣的是一門(mén)課程能學(xué)會(huì)什么,如果只是記住一個(gè)公式、一個(gè)定律,到期末考試的時(shí)候突擊就可以過(guò)關(guān),那么根本就不需要平時(shí)認(rèn)真聽(tīng)講課、做作業(yè),學(xué)生也就沒(méi)有了持續(xù)學(xué)習(xí)的積極性。所以,本課程組成員在學(xué)期初第一節(jié)課就給以“四會(huì)”概括該課程的教學(xué)目標(biāo),即一會(huì)應(yīng)用理論進(jìn)行簡(jiǎn)單電路原理分析;二會(huì)使用常用儀器、儀表進(jìn)行電路參數(shù)測(cè)量;三會(huì)使用焊接工具進(jìn)行電子制作;四會(huì)與同學(xué)、教師一起解決問(wèn)題。
二、多種教學(xué)方法的融合
筆者從事職業(yè)教育十多年,教育教學(xué)時(shí)有新法,但就某一門(mén)課程,對(duì)特定的學(xué)生究竟用什么方法最有效,要根據(jù)學(xué)及時(shí)調(diào)整,以適應(yīng)學(xué)生不同學(xué)習(xí)階段的特點(diǎn)。
本課程組主要采用“半翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)方法實(shí)施教學(xué),“半翻轉(zhuǎn)課堂”的實(shí)施過(guò)程參見(jiàn)圖1(以“節(jié)點(diǎn)電位法”教學(xué)內(nèi)容為例)。
<E:\ZCM\理論版\10上\TP\t6.tif>
圖1 節(jié)點(diǎn)電位法半翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)施流程圖
任何一種教學(xué)方法的實(shí)施都是以學(xué)生主動(dòng)參與學(xué)習(xí)為目的,所以及時(shí)、積極的肯定學(xué)生的表現(xiàn)是每一種方法能夠獲得較好效果的保證。
三、多種實(shí)驗(yàn)條件的有效利用
目前,輔助教學(xué)的工具非常豐富,教師既能用動(dòng)畫(huà)軟件制作一些電路的信號(hào)流向,也可以用仿真軟件驗(yàn)證理論分析結(jié)果。本課程組在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中除了教師用動(dòng)畫(huà)軟件制作內(nèi)容豐富的課件以增強(qiáng)課堂教學(xué)的吸引力外,在實(shí)驗(yàn)課時(shí)還要求學(xué)生應(yīng)用multisim軟件進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),一方面學(xué)習(xí)如何應(yīng)用計(jì)算機(jī)手段輔助解決專業(yè)問(wèn)題,另一方面通過(guò)電路設(shè)計(jì)建立實(shí)際工作規(guī)范。
四、調(diào)動(dòng)課外制作的積極性
為了調(diào)動(dòng)學(xué)生課后應(yīng)用理論知識(shí)解決問(wèn)題的積極性,本課程組除了給學(xué)生隨堂布置適量的理論練習(xí)題以外,學(xué)期初還給學(xué)生布置了與課程內(nèi)容相關(guān)的課外小制作。該制作在課程結(jié)束前三周驗(yàn)收評(píng)分,制作過(guò)程分制作項(xiàng)目選擇、項(xiàng)目申報(bào)、項(xiàng)目中期檢查和項(xiàng)目作品展示四個(gè)階段。四階段主要幫助學(xué)生選擇合理的制作項(xiàng)目,及時(shí)解決制作過(guò)程中學(xué)生出現(xiàn)的問(wèn)題,督促學(xué)生進(jìn)行成果匯報(bào),引導(dǎo)學(xué)生課后鉆研專業(yè)理論知識(shí),訓(xùn)練職業(yè)技能。特別是在作品展示環(huán)節(jié),充分肯定學(xué)生在實(shí)踐過(guò)程中所取得的成績(jī),激勵(lì)他們克服困難的決心,為后續(xù)課程教學(xué)起到了很好的啟蒙作用。
表1 電路基礎(chǔ)課程考核說(shuō)明簡(jiǎn)表
[考核項(xiàng)目\&考核目的\&考核形式\&考核比例\&備 注\&理論知識(shí)考核\&以教學(xué)大綱為基礎(chǔ),對(duì)該課程的理論知識(shí)掌握情況進(jìn)行考核\&理論試卷\&60%\&期末集中考核\&實(shí)踐性考核\&要求學(xué)生掌握基本實(shí)驗(yàn)方法和簡(jiǎn)單電子電路制作方法\&實(shí)驗(yàn)操作;作品展示\&20%\&實(shí)驗(yàn)操作及時(shí)考核;作品展示在學(xué)院集中進(jìn)行\&課堂表現(xiàn)及作業(yè)\&促進(jìn)學(xué)生按時(shí)、積極參與課堂內(nèi)外作業(yè)活動(dòng),提高知識(shí)總結(jié)歸納能力\&出勤、作業(yè)、相關(guān)文檔等\&20%\&隨堂即時(shí)考核\&]
五、科學(xué)、及時(shí)地進(jìn)行考核評(píng)價(jià),促進(jìn)學(xué)生規(guī)范化發(fā)展
考核的目的是促進(jìn)學(xué)生掌握課程的重要知識(shí)點(diǎn)。電路基礎(chǔ)課程是傳統(tǒng)的專業(yè)理論課程,采用理論考核方法能夠反映學(xué)生理論知識(shí)掌握情況。但是,純粹的理論考核給學(xué)生學(xué)習(xí)帶來(lái)了很大心理負(fù)擔(dān),特別是應(yīng)用型本科院校的學(xué)生具有理論基礎(chǔ)較差、動(dòng)手能力強(qiáng)的特點(diǎn),所以,平衡的考核比例能夠給學(xué)生在心理上帶來(lái)積極的暗示,促進(jìn)學(xué)生通過(guò)動(dòng)手制作中的問(wèn)題來(lái)理解理論知識(shí)。因此,該課程組教師在制定電路基礎(chǔ)考核體系時(shí)主要按照表1說(shuō)明實(shí)施考核。
結(jié)合以上幾個(gè)方面,經(jīng)過(guò)一學(xué)期的教學(xué),無(wú)論是理論分析和實(shí)踐能力,對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō),都有了較大提升。隨著實(shí)際情況發(fā)生變化,教學(xué)改革也應(yīng)該隨之而變化,在后續(xù)課程教學(xué)中,我們將不斷探索、不斷前進(jìn)。
基金項(xiàng)目:重慶工程學(xué)院創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)建設(shè)項(xiàng)目,項(xiàng)目編號(hào):2014x
關(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng)專業(yè);知識(shí)體系;培養(yǎng)方案;高校教育
中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):2095-1302(2014)10-00-03
0 引 言
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)目前成為全球各行業(yè)各領(lǐng)域研究和應(yīng)用的熱點(diǎn),它能給我們的經(jīng)濟(jì)、生活帶來(lái)巨大的變革。隨著物聯(lián)網(wǎng)的興起,對(duì)人才的需求必然會(huì)有一個(gè)飛躍性的增長(zhǎng)。專家預(yù)測(cè)10年內(nèi)就可能會(huì)大規(guī)模普及,產(chǎn)生一個(gè)上萬(wàn)億元規(guī)模的高科技市場(chǎng),因此社會(huì)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)方面的人才需求巨大[1]。國(guó)家教育部從2010年3月,了《關(guān)于戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)相關(guān)專業(yè)申報(bào)和審批工作的通知》,隨后我國(guó)有數(shù)百所大學(xué)申報(bào)和準(zhǔn)備申報(bào)物聯(lián)網(wǎng)或傳感網(wǎng)專業(yè)。
信息獲取、信息傳輸和信息處理,這三個(gè)部分構(gòu)成了信息產(chǎn)業(yè)的三大支柱,他們也是物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的三個(gè)組成部分。電子、通信、計(jì)算機(jī)是物聯(lián)網(wǎng)三大支柱中的必備學(xué)科。其中每一個(gè)學(xué)科都有一套人才培養(yǎng)的知識(shí)體系,而每一個(gè)學(xué)科又有多個(gè)方向。而物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)需要這三個(gè)學(xué)科知識(shí)的支撐,所以物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)可選擇的基礎(chǔ)、專業(yè)課程眾多,所涉及的應(yīng)用更是無(wú)處不在,在教學(xué)上往往會(huì)希望面面俱到但是又無(wú)所適從[2]。如何根據(jù)具體情況做出取舍是一個(gè)值得探討的課題。
各院校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的課程體系設(shè)計(jì)不盡相同,有的甚至差異很大[3-6]。絕大部分院校的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課課程體系只是對(duì)物聯(lián)網(wǎng)工程涉及的多學(xué)科領(lǐng)域現(xiàn)有課程進(jìn)修簡(jiǎn)單的裁剪和疊加,再增加物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論等專業(yè)核心課程,這類課程體系沒(méi)有體現(xiàn)出物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的特色。因此有必要從物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)自身發(fā)展、物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)企業(yè)人才需求和學(xué)生自身素質(zhì)全面發(fā)展三個(gè)角度,對(duì)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案進(jìn)行分析探討[7]。
許昌學(xué)院2013年通過(guò)國(guó)家教育部審批通過(guò),開(kāi)始招收物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的學(xué)生,在探索物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)培養(yǎng)方案的過(guò)程中,我們也借鑒了許多高校的經(jīng)驗(yàn)和做法,也尋求了多家企業(yè)的合作,目前對(duì)該專業(yè)的課程設(shè)置也有了自己的看法和思考。我們可以從物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系架構(gòu)和人才就業(yè)方向入手,探究不同人才培養(yǎng)就業(yè)方向在體系架構(gòu)中所需要的核心技術(shù)和課程,從而理清思路,為物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)培養(yǎng)方案和課程體系的設(shè)置提供參考。
1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系框架
圖1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系框圖
物聯(lián)網(wǎng)的整體架構(gòu)如圖1所示,從圖中可以看出,物聯(lián)網(wǎng)按照網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)可以分為應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層和感知層。圍繞著這三層,可以探討其中所需要的核心知識(shí),從而得出物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)學(xué)生所需的知識(shí)體系。
2.1 感知層
感知層的主要作用是信息的感知和采集,主要由感知器件來(lái)實(shí)現(xiàn)各類信息的采集,如各種傳感器、RFID、各種二維碼、紅外和智能裝置等。
在這一層中,需要具備的知識(shí)主要包括:
各種傳感器的功能、性能、結(jié)構(gòu)、特性和工作原理等內(nèi)容;
RFID、條形碼等的相關(guān)知識(shí);
各種智能終端的特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)、工作原理等。
根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的特點(diǎn),不需要對(duì)傳感器的具體細(xì)節(jié)做過(guò)多的認(rèn)識(shí)和學(xué)習(xí),只需要簡(jiǎn)單了解和使用即可,所以不需要開(kāi)始相關(guān)的傳感器原理等課程。但是傳感器所采集到的信息需要有相應(yīng)的硬件進(jìn)行收集處理并上傳至網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行發(fā)送,可以說(shuō)嵌入式是整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)部分,所以有必要開(kāi)設(shè)嵌入式相關(guān)的課程。
與嵌入式相關(guān)的硬件主要包括:?jiǎn)纹瑱C(jī)、ARM和FPGA三種。
2.1.1 單片機(jī)
單片機(jī)的使用非常廣泛,而且在后續(xù)網(wǎng)絡(luò)層中所使用的CC2530 ZigBee模塊中也包括單片機(jī)模塊,因此,單片機(jī)課程應(yīng)成為物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)所必開(kāi)的課程。與之相配套的課程包括:C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、電路和電子學(xué)和數(shù)字電路。有些學(xué)校還開(kāi)設(shè)有計(jì)算機(jī)組成原理和微機(jī)原理與接口技術(shù),筆者認(rèn)為,這兩門(mén)課程可以選擇一門(mén)進(jìn)行開(kāi)設(shè)。
計(jì)算機(jī)組成原理主要面向計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生進(jìn)行考取研究生需要,并且它可以讓學(xué)生從計(jì)算機(jī)整體的結(jié)構(gòu)、功能和組成角度認(rèn)識(shí)和理解整個(gè)處理器、存儲(chǔ)器和輸入輸出系統(tǒng)之間是如何協(xié)同工作的。微機(jī)原理與接口技術(shù)主要面向接口,但是其中接口的內(nèi)容可以放到單片機(jī)課程中進(jìn)行講解和實(shí)踐,而匯編語(yǔ)言的相關(guān)內(nèi)容在計(jì)算機(jī)組成原理課程中也可以進(jìn)行補(bǔ)充和加強(qiáng),所以筆者建議只需選用計(jì)算機(jī)組成原理課程進(jìn)行開(kāi)設(shè)即可。
2.1.2 ARM
ARM是一個(gè)總稱,其中也包含系列產(chǎn)品,對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō),ARM也是其知識(shí)體系中必備的一項(xiàng)內(nèi)容。單片機(jī)無(wú)法運(yùn)行操作系統(tǒng),因此在有些情況下需要用到更高級(jí)的處理器。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)和許多高級(jí)的電子產(chǎn)品都需要用到它。開(kāi)設(shè)與嵌入式相關(guān)的課程還需要開(kāi)設(shè)Linux操作系統(tǒng),有必要對(duì)Linux的使用和主要組成有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)和掌握。另外還有嵌入式應(yīng)用層開(kāi)發(fā)的高級(jí)語(yǔ)言,如C++等。
2.1.3 FPGA
FPGA是一個(gè)提高性的內(nèi)容,如果偏電子設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)的學(xué)校可以考慮開(kāi)設(shè),或者可以為學(xué)生開(kāi)設(shè)相關(guān)的選修課程,增加學(xué)生的知識(shí)面和視野。但是由于這門(mén)課程的難度要高于前兩部分,所以筆者認(rèn)為可以根據(jù)學(xué)校的特點(diǎn)和學(xué)生接受能力進(jìn)行取舍,它可以不算作物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)學(xué)生所必備的知識(shí)體系成員。
2.1.4 RFID技術(shù)和條形碼技術(shù)
對(duì)于RFID而言,是目前應(yīng)用最為普遍的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù),所以它理所當(dāng)然成為物聯(lián)網(wǎng)學(xué)生知識(shí)體系中不可或缺的部分,因此建議開(kāi)設(shè)RFID技術(shù)與應(yīng)用課程,除了講解RFID原理之外,還要針對(duì)RFID的應(yīng)用進(jìn)行相應(yīng)的開(kāi)發(fā)和實(shí)踐。
2.2 網(wǎng)絡(luò)層
網(wǎng)絡(luò)層主要負(fù)責(zé)將感知層采集到的信息進(jìn)行傳輸。目前常用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議包括:ZigBee、藍(lán)牙、Wi-Fi和433等,所使用的通信網(wǎng)絡(luò)主要有2G/3G/4G電信網(wǎng)和傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)。所以在這一層次上,需要學(xué)習(xí)的內(nèi)容主要包括ZigBee技術(shù)、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信原理、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等內(nèi)容。
針對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò),除了ZigBee之外,還有Wi-Fi、藍(lán)牙和其他無(wú)線傳輸技術(shù),如300 MHz、433 MHz、915 MHz無(wú)線通信技術(shù),對(duì)它們的特點(diǎn)和應(yīng)用也應(yīng)當(dāng)給予適當(dāng)?shù)闹v解。尤其目前藍(lán)牙4.0技術(shù)已經(jīng)得到了比較大的改進(jìn),蘋(píng)果新推廣的ibeacon技術(shù)有可能會(huì)對(duì)藍(lán)牙技術(shù)起到大力推廣的作用,所以對(duì)這幾種技術(shù)應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生都有所接觸和認(rèn)識(shí)。在課程中可以體現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行講解。另外在課程設(shè)計(jì)和實(shí)踐活動(dòng)中,可以對(duì)這些技術(shù)予以應(yīng)用加深學(xué)生的理解和掌握。
2.3 應(yīng)用層
物聯(lián)網(wǎng)目前的應(yīng)用非常廣泛,但是就應(yīng)用層技術(shù)而言主要是應(yīng)用層軟件的開(kāi)發(fā),所以物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)生應(yīng)該掌握的主要技術(shù)應(yīng)該包括Java技術(shù)和移動(dòng)平臺(tái)應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)技術(shù),但是偏硬件和體系構(gòu)成的學(xué)生可以淡化這兩個(gè)內(nèi)容的學(xué)習(xí),偏軟件的學(xué)生應(yīng)該加強(qiáng)這兩項(xiàng)技術(shù)的訓(xùn)練。
另外,目前提得比較多的云計(jì)算和大數(shù)據(jù)的內(nèi)容,也應(yīng)體現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)學(xué)生的知識(shí)體系之中。云計(jì)算其實(shí)應(yīng)該是云服務(wù),它主要包括三個(gè)方面的內(nèi)容,即IaaS、PaaS和SaaS。在這三個(gè)內(nèi)容中,PaaS是目前云服務(wù)所用到最多的技術(shù),所以要讓物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的學(xué)生對(duì)這項(xiàng)技術(shù)有所了解,從而為后續(xù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)開(kāi)發(fā)開(kāi)拓更寬廣的思路。
就目前物聯(lián)網(wǎng)的主要應(yīng)用案例來(lái)看,每個(gè)案例往往是這三層的綜合,所以物聯(lián)網(wǎng)工程的學(xué)生的知識(shí)體系在這三層中離開(kāi)了哪一層都不完整。我們從這三層出發(fā),梳理出了大致的脈絡(luò),有了比較清晰的思路,再根據(jù)所定位的學(xué)生的就業(yè)方向予以加入相關(guān)的專業(yè)知識(shí)或者根據(jù)學(xué)生的培養(yǎng)定位增刪一些相關(guān)的內(nèi)容,即可確定相應(yīng)的培養(yǎng)方案。
3 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才就業(yè)方向分析
在人才需求方面,各地政府紛紛上馬物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目,急需大量的物聯(lián)網(wǎng)人才。由于物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的一些課程涵蓋了電子、通信和計(jì)算機(jī)三個(gè)學(xué)科領(lǐng)域,所以學(xué)生的就業(yè)范圍比較廣泛,但是也有有人提出質(zhì)疑,認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)三個(gè)學(xué)科都有所涉及但是哪一個(gè)學(xué)科都沒(méi)有學(xué)精,所以就給物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)學(xué)生的就業(yè)規(guī)劃提出了問(wèn)題。
目前許多高校往往會(huì)結(jié)合自身的原有學(xué)科特點(diǎn),對(duì)某一方面有所側(cè)重,關(guān)鍵是看學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo),并且要和當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)特點(diǎn)相結(jié)合,有所側(cè)重,也就是要瞄準(zhǔn)行業(yè)應(yīng)用而開(kāi)展,這樣才能做到有的放矢。
也有專家提出來(lái)了相應(yīng)的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)學(xué)生就業(yè)可從事的行業(yè)主要有[8]:
物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)架構(gòu)師、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)管理員、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)管理員等核心職業(yè)崗位以及物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備技術(shù)支持與營(yíng)銷(xiāo)等相關(guān)職業(yè)崗位;
物聯(lián)網(wǎng)終端系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā);
物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工程師,進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā);
無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和管理;
物聯(lián)網(wǎng)在智能系統(tǒng)、普適計(jì)算、工業(yè)控制、信息處理、通訊和管理等領(lǐng)域的應(yīng)用開(kāi)發(fā)和工程實(shí)現(xiàn);
高等院校和科研院所與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的教學(xué)科研工作。
從以上專家所列出的就業(yè)方向來(lái)看,可以將就業(yè)方向也歸納為硬件、網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用三個(gè)大類,這和以上根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)基本架構(gòu)所描述的知識(shí)體系基本吻合。
物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的人才有自身特有的素質(zhì)構(gòu)成,與計(jì)算機(jī)、通信和自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生比較起來(lái),主要有以下特點(diǎn)[9]:
計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生要么側(cè)重于計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的研究與應(yīng)用,要么側(cè)重于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組網(wǎng)、管理或者開(kāi)發(fā),但缺少物聯(lián)網(wǎng)工程應(yīng)用中所必須的傳感、控制、通信等領(lǐng)域的知識(shí)。
通信專業(yè)側(cè)重于使學(xué)生掌握基本的通信原理,但對(duì)物聯(lián)網(wǎng)中所涉及的傳感、嵌入式和應(yīng)用開(kāi)發(fā)涉及較少。
自動(dòng)化專業(yè)雖然對(duì)物聯(lián)網(wǎng)中必須的傳感和控制技術(shù)等有所側(cè)重,但是對(duì)于計(jì)算機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)領(lǐng)域涉及較少。
由此可見(jiàn),對(duì)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的人才而言,是適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的特點(diǎn)而具備更綜合的專業(yè)素質(zhì)。
4 知識(shí)體系基本構(gòu)成
通過(guò)以上的分析,綜合物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)和人才就業(yè)方向的定位,另外與二本層次學(xué)生的特點(diǎn)相結(jié)合,可以歸納出物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)學(xué)生的知識(shí)架構(gòu),歸納總結(jié)如下:
基礎(chǔ)知識(shí)相關(guān)課程:數(shù)學(xué)(高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì))、英語(yǔ)、電工與電子學(xué)(在這門(mén)課中包含有電路分析和模擬電路)、數(shù)字電路、C語(yǔ)言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)組成原理。
專業(yè)必備知識(shí):物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論、Linux操作系統(tǒng)、Java語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、RFID技術(shù)與應(yīng)用、傳感器原理與應(yīng)用、單片機(jī)、嵌入式技術(shù)、通信原理、無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)、云計(jì)算和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)。
專業(yè)實(shí)訓(xùn)課程:安卓系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、ZigBee課程設(shè)計(jì)、RFID課程設(shè)計(jì)、無(wú)線傳感網(wǎng)課程設(shè)計(jì)。
另外可增加:印制電路板設(shè)計(jì)、數(shù)字信號(hào)處理、EDA等相關(guān)課程,以擴(kuò)展學(xué)生的學(xué)習(xí)視野和基本技能。
5 實(shí)踐教學(xué)的開(kāi)展
實(shí)踐教學(xué)模塊有基礎(chǔ)實(shí)踐教學(xué)部分和專業(yè)實(shí)踐教學(xué)部分。基礎(chǔ)實(shí)踐教學(xué)部分由“基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)―綜合設(shè)計(jì)―應(yīng)用創(chuàng)新”三個(gè)層次組成。第一層主要培養(yǎng)學(xué)生的基本技能,以電子技術(shù)學(xué)習(xí)為主。通過(guò)電子技術(shù)的學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握元器件的辨別和使用,結(jié)合專業(yè)課程的教學(xué),進(jìn)行課程實(shí)驗(yàn),掌握基本知識(shí)和基本技能等;第二層主要包括各門(mén)課程的課程設(shè)計(jì)、電子綜合設(shè)計(jì)以及先進(jìn)設(shè)計(jì)工具 EDA技術(shù),旨在培養(yǎng)學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)能力、團(tuán)隊(duì)合作能力以及創(chuàng)新意識(shí);第三層是應(yīng)用創(chuàng)新層,引導(dǎo)學(xué)生參加大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽、挑戰(zhàn)杯作品大賽和科研項(xiàng)目等。
專業(yè)實(shí)踐教學(xué)部分注重物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)――嵌入式系統(tǒng)技術(shù)。通過(guò)開(kāi)設(shè)硬件設(shè)計(jì)一條線課程(單片機(jī)、嵌入式、RFID技術(shù)、傳感器網(wǎng)絡(luò))和軟件設(shè)計(jì)一條線課程(C 語(yǔ)言、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)、嵌入式操作系統(tǒng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)),使學(xué)生系統(tǒng)掌握嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)技術(shù),掌握物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧和實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)通信。
6 結(jié) 語(yǔ)
物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)由于涵蓋的學(xué)科范圍廣,在學(xué)生知識(shí)體系構(gòu)建方面需要花費(fèi)較大力氣進(jìn)行研究,從物聯(lián)網(wǎng)自身的體系架構(gòu)來(lái)探討物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才所必須的知識(shí)體系,在滿足基礎(chǔ)知識(shí)體系的前提下,結(jié)合相應(yīng)的就業(yè)方向,增加適當(dāng)?shù)奶厣n程,構(gòu)建出適應(yīng)各個(gè)學(xué)校特色的培養(yǎng)方案,從而培養(yǎng)出適應(yīng)行業(yè)需求的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才。
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關(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè);項(xiàng)目驅(qū)動(dòng);實(shí)踐教學(xué)體系
中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2015)42-0129-02
2011年工業(yè)和信息化部制定并印發(fā)《物聯(lián)網(wǎng)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》,要求在已具備的技術(shù)、產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用基礎(chǔ)上大力發(fā)展物聯(lián)網(wǎng),在關(guān)鍵核心技術(shù)上攻堅(jiān)克難,使物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系逐步完備并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)是新興產(chǎn)業(yè),為了快速推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步,社會(huì)急需大量具有工程實(shí)踐能力的創(chuàng)新能力的人才。
高校是人才培養(yǎng)基地。2010年教育部批準(zhǔn)設(shè)立物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè),至今,全國(guó)開(kāi)辦物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的本科院校已超過(guò)200多所。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是一個(gè)多學(xué)科交叉型的新興專業(yè),集計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、嵌入式技術(shù)、測(cè)控技術(shù)和通信技術(shù)等為一體,理論知識(shí)涉及面廣,同時(shí)與工程實(shí)際又有著密不可分的關(guān)聯(lián)。該專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)要求學(xué)生既要掌握扎實(shí)的理論基礎(chǔ),又要具備較強(qiáng)的工程實(shí)踐能力和工程創(chuàng)新能力。許多高校在物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)建設(shè)中,仍然沿用傳統(tǒng)教學(xué)模式,重理論而輕實(shí)踐,導(dǎo)致物聯(lián)網(wǎng)人才的培養(yǎng)流于形式,無(wú)法培養(yǎng)出真正懂物聯(lián)網(wǎng)、研究物聯(lián)網(wǎng)和應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)的高級(jí)應(yīng)用型人才。為此,必須打破原有的模式,積極研究并構(gòu)建適合物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)發(fā)展的實(shí)踐教學(xué)新模式。
一、實(shí)踐教學(xué)體系構(gòu)建原則
物聯(lián)網(wǎng)是基于互聯(lián)網(wǎng),將RFID射頻識(shí)別技術(shù)、紅外感應(yīng)技術(shù)、衛(wèi)星定位技術(shù)和激光掃描識(shí)別技術(shù)等多種信息感知技術(shù)進(jìn)行融合,按照統(tǒng)一約定的協(xié)議實(shí)現(xiàn)物物相連并進(jìn)行信息的通信與交換,構(gòu)建集智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理于一體的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)作為新興專業(yè),主要承擔(dān)著物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)的研究與應(yīng)用任務(wù),以培養(yǎng)出具有一定科學(xué)研究能力,同時(shí)具有系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、應(yīng)用和解決一些實(shí)際問(wèn)題能力的工程應(yīng)用創(chuàng)新型人才。
物聯(lián)網(wǎng)工程有很強(qiáng)的工程應(yīng)用背景,決定了物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)也不能脫離實(shí)際的工程應(yīng)用要素,因此,在實(shí)踐教學(xué)體系中必須以實(shí)際工程化項(xiàng)目作為載體,采取項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式及實(shí)施方案反推原則來(lái)構(gòu)建,即按照“校外實(shí)踐基地建設(shè)―實(shí)踐教學(xué)師資建設(shè)―校內(nèi)實(shí)踐基地建設(shè)―實(shí)踐教學(xué)模式建設(shè)”四個(gè)階段來(lái)構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系,培養(yǎng)出具備實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力、崗位能力和創(chuàng)業(yè)能力等四大能力的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)畢業(yè)生,才能符合市場(chǎng)對(duì)人才的需求。
二、實(shí)踐教學(xué)體系構(gòu)建方案
在構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系過(guò)程中,按照構(gòu)建原則的四個(gè)階段來(lái)完成以下建設(shè)內(nèi)容:
1.校外實(shí)踐基地建設(shè)。建立校外實(shí)踐基地可以充分利用社會(huì)資源為學(xué)校服務(wù),能夠?qū)π?nèi)實(shí)踐教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)得以充實(shí)和完善。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)應(yīng)該重點(diǎn)尋找產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)(產(chǎn)業(yè)基地)中與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的企業(yè)進(jìn)行深度合作,通過(guò)校企合作方式建立校外實(shí)踐基地,不僅解決學(xué)生實(shí)踐應(yīng)用平臺(tái)問(wèn)題,而且為企業(yè)儲(chǔ)備技術(shù)力量,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)雙贏。
校外實(shí)踐基地自身儲(chǔ)備有大量的工程化項(xiàng)目資源和適于專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的設(shè)備資源,能給學(xué)生提供一個(gè)全面的、真實(shí)的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)。學(xué)生在實(shí)習(xí)中,不但強(qiáng)化了學(xué)生的專業(yè)技能,而且提高了學(xué)生對(duì)實(shí)際問(wèn)題的分析和解決能力,為今后更快適應(yīng)用人單位的崗位職業(yè)技能需求打下基礎(chǔ)。
2.實(shí)踐教學(xué)師資建設(shè)。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是新興專業(yè),目前在崗教師的知識(shí)結(jié)構(gòu)難免會(huì)出現(xiàn)滿足不了新專業(yè)要求的情況。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)偏重于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研究與工程應(yīng)用,年輕教師具備豐富的理論知識(shí)和較強(qiáng)的科研能力,但是缺乏在企業(yè)一線生產(chǎn)和管理的實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn),無(wú)法指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行工程化項(xiàng)目設(shè)計(jì)與應(yīng)用。為加強(qiáng)“雙師型”實(shí)踐教學(xué)師資隊(duì)伍建設(shè),可采取以下途徑:
(1)向社會(huì)積極引進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相關(guān)的高級(jí)人才、企業(yè)工程師或技術(shù)人員等,在本身具備工程實(shí)踐能力的條件下,經(jīng)培訓(xùn)和考核合格后取得高校教師資格證,成為重要的“雙師型”教師。
(2)積極開(kāi)展校企合作,讓專業(yè)實(shí)踐教學(xué)教師加入到企業(yè)一線去參與生產(chǎn)和管理工作,學(xué)習(xí)工程化項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與應(yīng)用能力,經(jīng)過(guò)分階段、分批次地到企業(yè)中去培訓(xùn),成為合格的“雙師型”教師。
(3)無(wú)法長(zhǎng)期到合作企業(yè)中鍛煉的教師,可以依托“產(chǎn)學(xué)研”科研課題進(jìn)入企業(yè),在科研過(guò)程中逐漸了解企業(yè)情況,掌握企業(yè)生產(chǎn)和管理流程,逐步成為合格的“雙師型”教師。
3.校內(nèi)實(shí)踐基地建設(shè)。校內(nèi)實(shí)踐基地直接面向校內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè),是學(xué)生理論、實(shí)踐一體化教學(xué)的主要實(shí)施場(chǎng)地,在整合校外實(shí)踐基地優(yōu)質(zhì)資源基礎(chǔ)上,使校內(nèi)實(shí)踐教學(xué)和校外企業(yè)生產(chǎn)結(jié)合起來(lái),提升學(xué)生的工程綜合實(shí)踐能力和工程創(chuàng)新能力。
校內(nèi)實(shí)踐基地主要包含四種類型實(shí)驗(yàn)/實(shí)訓(xùn)室,分別為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)型、專業(yè)實(shí)訓(xùn)型、技術(shù)創(chuàng)新型和崗位實(shí)戰(zhàn)型。
(1)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)型包括軟件開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)室、數(shù)據(jù)庫(kù)原理實(shí)驗(yàn)室和微機(jī)原理與接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)室等。此類型主要面向C語(yǔ)言和JAVA語(yǔ)言等軟件開(kāi)發(fā)原理與應(yīng)用技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)原理與開(kāi)發(fā)技術(shù)以及微型計(jì)算機(jī)組成原理與接口技術(shù)方面的理論知識(shí)和以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主的實(shí)驗(yàn)室。
(2)專業(yè)實(shí)訓(xùn)型包括單片機(jī)原理及應(yīng)用實(shí)訓(xùn)室、傳感器原理及應(yīng)用實(shí)訓(xùn)室、RFID原理及應(yīng)用實(shí)訓(xùn)室、嵌入式系統(tǒng)原理及應(yīng)用實(shí)訓(xùn)室、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)室和ZigBee網(wǎng)絡(luò)原理及應(yīng)用實(shí)訓(xùn)室等。此類型主要面向物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵核心技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用實(shí)訓(xùn),涉及物聯(lián)網(wǎng)的感知層和傳輸層重要理論和開(kāi)發(fā)技術(shù),以綜合型和設(shè)計(jì)型項(xiàng)目為主,采取項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行教學(xué),強(qiáng)調(diào)工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)。
(3)技術(shù)創(chuàng)新型包括物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室、學(xué)生自主實(shí)訓(xùn)室等。此類型主要面向有系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)需求的學(xué)生,在物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室中提供包括機(jī)械加工、PCB制作、電路焊接與裝配、電路測(cè)試與調(diào)試以及豐富元器件等整套器材,學(xué)生可以通過(guò)項(xiàng)目申請(qǐng)方式以組為單位進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室完成物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。學(xué)生自主實(shí)訓(xùn)室提供基礎(chǔ)的應(yīng)用平臺(tái),對(duì)學(xué)生24小時(shí)開(kāi)放,便于學(xué)生實(shí)施自主定制的應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。
(4)崗位實(shí)戰(zhàn)型包括智能交通實(shí)踐平臺(tái)、智能家居實(shí)踐平臺(tái)和面向行業(yè)集成應(yīng)用平臺(tái)等。此類型主要面向大三、大四的學(xué)生進(jìn)行真實(shí)系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā),以工程化項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)為導(dǎo)向,培養(yǎng)學(xué)生從事物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)行業(yè)所必備的能力和素質(zhì)。
4.實(shí)踐教學(xué)模式建設(shè)。采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的實(shí)踐教學(xué)模式以工程實(shí)踐能力培養(yǎng)為主線,以學(xué)生為中心,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性。在教師引導(dǎo)下,以項(xiàng)目案例作為鋪墊開(kāi)展理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué),讓學(xué)生明白實(shí)踐的目標(biāo)和實(shí)踐的內(nèi)容,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)特定的訓(xùn)練目的。
該實(shí)踐教學(xué)模式充分融合“校內(nèi)校外一體化”、“課內(nèi)課外一體化”和“理論實(shí)踐一體化”人才培養(yǎng)模式,實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程、專業(yè)實(shí)訓(xùn)課程和崗位實(shí)戰(zhàn)課程等的分類改革,從而建立與實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力、崗位能力和創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)相協(xié)調(diào)的實(shí)踐教學(xué)模式。
三、結(jié)語(yǔ)
物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的建設(shè)與發(fā)展必須緊跟社會(huì)發(fā)展的潮流,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在社會(huì)中應(yīng)用的重要性已經(jīng)凸顯,如何培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需求的專業(yè)人才是關(guān)鍵。構(gòu)建以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)為導(dǎo)向的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系才能培養(yǎng)出真正適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展與演變的人才。基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的實(shí)踐教學(xué)體系可以使企業(yè)、學(xué)校、教師和學(xué)生等多方面實(shí)現(xiàn)共贏,為“雙師型”教師發(fā)展奠定基礎(chǔ),為學(xué)生積累豐富的工程化項(xiàng)目開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn),為對(duì)口就業(yè)率的提高起到強(qiáng)大的推動(dòng)作用。
因此,要做到以工程能力培養(yǎng)為核心,合理設(shè)計(jì)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系,采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式,校企深度聯(lián)合,全面培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、崗位能力、創(chuàng)新能力和創(chuàng)業(yè)能力,才能培養(yǎng)出高質(zhì)量的應(yīng)用型、復(fù)合型與拔尖創(chuàng)新型人才。
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文章編號(hào):1004-4914(2017)05-223-01
隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展以及社會(huì)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的認(rèn)可,開(kāi)設(shè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的高職院校也逐漸增多,物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)發(fā)展態(tài)勢(shì)較好。《物聯(lián)網(wǎng)工程項(xiàng)目應(yīng)用》課程是連接物聯(lián)網(wǎng)理論知識(shí)與工程實(shí)踐的紐帶,我們通過(guò)調(diào)研各院校同專業(yè)課程體系發(fā)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)工程項(xiàng)目應(yīng)用課程已成為各院校物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的必備課程。雖然各院校對(duì)應(yīng)此課程的名稱有所區(qū)別,但內(nèi)容大同小異,這也就說(shuō)明大家對(duì)于該課程的重要性具有統(tǒng)一的認(rèn)知,但是該課程相對(duì)于傳統(tǒng)課程在課程內(nèi)容、教學(xué)方法、實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)課程等方面還存在明顯不足。我們所在學(xué)校已連續(xù)四年開(kāi)設(shè)了《物聯(lián)網(wǎng)工程項(xiàng)目應(yīng)用》課程,在課程內(nèi)容設(shè)置、教學(xué)方法以及實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置方面已進(jìn)行了一些探索,積累了部分經(jīng)驗(yàn)。
一、課程特點(diǎn)及課程定位
《物聯(lián)網(wǎng)工程項(xiàng)目應(yīng)用》是集無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、綜合布線技術(shù)、嵌入式開(kāi)發(fā)技術(shù)于一體的綜合應(yīng)用課程,是將理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)用技能的紐帶課程。該課程最大的特點(diǎn)就是學(xué)科交叉,從單片機(jī)編程到上位機(jī)開(kāi)發(fā)、從設(shè)備安裝到設(shè)備布線、從方案設(shè)計(jì)到整體項(xiàng)目調(diào)試,每一步都對(duì)學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)和知識(shí)面有較高的要求。并且由于物聯(lián)網(wǎng)工程均要落實(shí)到具體的應(yīng)用,所以要求學(xué)生對(duì)于行業(yè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要有一定的認(rèn)知。總的來(lái)說(shuō),此課程具有面向應(yīng)用、注重實(shí)踐、強(qiáng)調(diào)實(shí)用技能的特點(diǎn)。
高職院校《物聯(lián)網(wǎng)工程項(xiàng)目應(yīng)用》課程一般?_設(shè)在第四學(xué)期,此課程的前導(dǎo)課程有《電子技術(shù)基礎(chǔ)》、《無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》、《嵌入式開(kāi)發(fā)》、《傳感器技術(shù)》和《網(wǎng)絡(luò)綜合布線》,通過(guò)這些課程的學(xué)習(xí),學(xué)生能夠掌握物聯(lián)網(wǎng)工程項(xiàng)目所需的理論知識(shí)和基本技能,為后面工程應(yīng)用做好鋪墊。《物聯(lián)網(wǎng)工程項(xiàng)目應(yīng)用》這門(mén)課程不僅僅是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)技能的出口,同時(shí)也是連接理論知識(shí)和實(shí)際工程項(xiàng)目的橋梁,在整個(gè)課程體系中具有非常重要的作用。
二、課程理論教學(xué)設(shè)計(jì)
《物聯(lián)網(wǎng)工程項(xiàng)目應(yīng)用》課程的特點(diǎn)使得此課程理論內(nèi)容覆蓋范圍較廣,所以在進(jìn)行理論教學(xué)時(shí)要考慮到學(xué)生知識(shí)基礎(chǔ)和學(xué)校實(shí)訓(xùn)條件。通過(guò)上文介紹,我們通過(guò)對(duì)學(xué)生前導(dǎo)課程的學(xué)習(xí),基本能夠掌握物聯(lián)網(wǎng)工程應(yīng)用的理論知識(shí)。我們物聯(lián)網(wǎng)工程實(shí)訓(xùn)平臺(tái)為凌陽(yáng)公司生產(chǎn)的物聯(lián)網(wǎng)智能家居實(shí)訓(xùn)平臺(tái),智能家居工程作為物聯(lián)網(wǎng)工程的典型代表,具備物聯(lián)網(wǎng)工程的大部分特點(diǎn),同時(shí)涵蓋市場(chǎng)需求較大,所以《物聯(lián)網(wǎng)工程項(xiàng)目應(yīng)用》課程以智能家居工程項(xiàng)目應(yīng)用為主,理論內(nèi)容包括智能家居理論基礎(chǔ)、智能家居相關(guān)技術(shù)、控制設(shè)備理論、安防報(bào)警及監(jiān)控理論和工程案例分析。課程涉及到的傳感器知識(shí)、編程知識(shí)等內(nèi)容將在授課過(guò)程中進(jìn)行穿插講解,這樣方便學(xué)生活學(xué)活用,效率較高。
針對(duì)理論課程存在理解困難、復(fù)雜枯燥等問(wèn)題,我們利用分組教學(xué)、角色扮演等方法來(lái)提高課堂的互動(dòng)和趣味性。將完整的物聯(lián)網(wǎng)工程分解為一個(gè)個(gè)小工程,由同學(xué)扮演甲方和乙方,在提出需求和解決問(wèn)題的過(guò)程中融入理論知識(shí),不僅增強(qiáng)了學(xué)生的互動(dòng),同時(shí)也讓學(xué)生掌握了理論知識(shí),效果較好。
三、課程實(shí)訓(xùn)教學(xué)設(shè)計(jì)
課程的實(shí)訓(xùn)教學(xué)與理論教學(xué)相互聯(lián)系又存在很大不同,本課程的實(shí)訓(xùn)教學(xué)特別重視對(duì)學(xué)生實(shí)用技能的培養(yǎng),通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試來(lái)鍛煉學(xué)生對(duì)完整工程項(xiàng)目的把控能力。為完成課程目標(biāo),我們將此課程的實(shí)訓(xùn)分為兩部分內(nèi)容:上位機(jī)軟件實(shí)訓(xùn)和智能家居平臺(tái)實(shí)訓(xùn)。
1.上位機(jī)軟件實(shí)訓(xùn)。上位機(jī)軟件是物聯(lián)網(wǎng)工程項(xiàng)目不可缺少的部分,目前主流的上位機(jī)大部分采用C#開(kāi)發(fā),但是隨著工業(yè)智能化改造的加快,工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)也有了越來(lái)越多的需求,工業(yè)組態(tài)屏這一新型應(yīng)用也逐漸普及。為適應(yīng)產(chǎn)業(yè)需求,我們?cè)谶M(jìn)行上位機(jī)軟件實(shí)訓(xùn)的時(shí)候,在不影響學(xué)生學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上,適當(dāng)?shù)恼{(diào)整了C#開(kāi)發(fā)時(shí)間,增加了組態(tài)屏上位機(jī)軟件開(kāi)發(fā)的課程,讓學(xué)生能夠盡快的接觸新應(yīng)用,為以后的崗位需求做好鋪墊。
2.智能家居平臺(tái)實(shí)訓(xùn)。智能家居平臺(tái)實(shí)訓(xùn)是本課程實(shí)施的核心,主要可以分為終端節(jié)點(diǎn)實(shí)訓(xùn)和綜合項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)兩部分。其中終端節(jié)點(diǎn)實(shí)訓(xùn)包括光照探測(cè)器、溫濕度探測(cè)器、煙霧探測(cè)器、燈光控制器、家電控制器等16個(gè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目,通過(guò)這些實(shí)訓(xùn)學(xué)生能夠掌握常用傳感器、控制器的基本原理和使用方法,能夠具備獨(dú)立調(diào)試設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)布線以及參數(shù)配置的能力。綜合項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)包括門(mén)禁控制系統(tǒng)、燈光控制系統(tǒng)、智能安防系統(tǒng)、智能監(jiān)控系統(tǒng)和情景模式控制系統(tǒng)等五部分內(nèi)容,每個(gè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目都是綜合傳感器、控制器和上位機(jī)軟件的完整項(xiàng)目,學(xué)生從項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、安裝到實(shí)施都親歷親為,在這個(gè)過(guò)程中學(xué)生能夠鍛煉解決問(wèn)題的能力、學(xué)會(huì)團(tuán)隊(duì)協(xié)作同時(shí)也能夠積累部分項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)。我們?cè)谥笇?dǎo)學(xué)生實(shí)訓(xùn)的同時(shí),注重培養(yǎng)學(xué)生文檔寫(xiě)作能力,讓學(xué)生注重保存過(guò)程材料,積極撰寫(xiě)項(xiàng)目實(shí)施方案,從多方面鍛煉學(xué)生的能力。
【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng);物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè);人才培養(yǎng)
物聯(lián)網(wǎng)的概念最早于1999年由美國(guó)麻省理工學(xué)院提出,是指依托射頻識(shí)別技術(shù)和設(shè)備將所有物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái),實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別和管理而形成的網(wǎng)絡(luò)。[1]物聯(lián)網(wǎng)是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信后的又一次信息化產(chǎn)業(yè)浪潮,將催生一個(gè)巨大的新興產(chǎn)業(yè)。產(chǎn)業(yè)未興,人才先行。2010年教育部在高校本科教育階段設(shè)立物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè),以期為重要戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)――物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)培養(yǎng)高素質(zhì)人才。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)屬于“集成創(chuàng)新型”技術(shù),因此物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的人才應(yīng)該屬于“工程應(yīng)用型”人才[3]。如何實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)是各個(gè)高校共同探索的話題。作為一名教師,結(jié)合自身實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn),對(duì)此有以下幾點(diǎn)思考。
1.形成以培養(yǎng)目標(biāo)為導(dǎo)向的特色課程體系
物聯(lián)網(wǎng)工程是一門(mén)覆蓋范圍很廣的綜合交叉學(xué)科,涉及計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、電子科學(xué)與技術(shù)、自動(dòng)化、通信工程、信息安全、智能科學(xué)與技術(shù)等諸多科學(xué)領(lǐng)域[4],合理的課程設(shè)置有助于師生形成清晰完整的知識(shí)結(jié)構(gòu)。要制定合理的課程體系,可以從以下三方面著手:
首先要整體把握物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)要對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的整體框架和關(guān)鍵技術(shù)有整體把握。物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)分為三個(gè)層次:感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層。信息在感知層采集和獲取后,經(jīng)網(wǎng)絡(luò)層得以共享并實(shí)時(shí)交互,最終在到達(dá)應(yīng)用層經(jīng)過(guò)分析處理,最終實(shí)現(xiàn)決策和控制。課程體系要涵蓋這三個(gè)層次,各層次間要能順利連接。同時(shí)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)如M2M、傳感器、云計(jì)算等在整個(gè)課程體系中有所體現(xiàn)。
其次要明確專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)。物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的人才需求譜系中不僅包含高層次的研發(fā)人員,同時(shí)也包含大量物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品生產(chǎn)制造與物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)集成中設(shè)備安裝、調(diào)試、維保等方面的高端技能型專門(mén)人才。因此,物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的就業(yè)崗位可定位為:物聯(lián)網(wǎng)電子產(chǎn)品的生產(chǎn)與制造、物聯(lián)網(wǎng)工程系統(tǒng)集成與項(xiàng)目實(shí)施與管理、物聯(lián)網(wǎng)工程項(xiàng)目售前售后服務(wù)與運(yùn)行維護(hù)。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的課程設(shè)置要有明確的就業(yè)指引。根據(jù)崗位要求設(shè)置合理課程體系,培養(yǎng)學(xué)生核心職業(yè)能力。
最后要重建核心課程。目前物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程設(shè)置沒(méi)有專業(yè)特色,課程設(shè)置大多是將各個(gè)交叉學(xué)科的相關(guān)課程直接設(shè)置在物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的課程體系之中,比如將計(jì)算機(jī)專業(yè)相關(guān)的課程、通信專業(yè)相關(guān)的課程以及電子技術(shù)相關(guān)專業(yè)的課程組合成物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程。這樣設(shè)置導(dǎo)致課程體系復(fù)雜、內(nèi)容繁多、缺少層次[5],教師授課以孤立的學(xué)科要求為教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行授課,學(xué)生因精力有限很難深入,形成的知識(shí)結(jié)構(gòu)混亂,很難加以應(yīng)用。課程的內(nèi)容方面,大多是在原傳統(tǒng)專業(yè)的核心要求上略作刪減,導(dǎo)致學(xué)生無(wú)法獲取一些非本課程重點(diǎn)而對(duì)后續(xù)課程極為重要的知識(shí)點(diǎn)。比如物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課電路與電子學(xué),按照傳統(tǒng)電子技術(shù)相關(guān)專業(yè)的要求,耦合電路屬于選講甚至閱讀內(nèi)容,不做考核,許多老師在授課時(shí)間有限的情況下會(huì)選擇學(xué)生自學(xué)或者只做概述,而對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō),這部分內(nèi)容相當(dāng)重要,是理解其后續(xù)專業(yè)課射頻識(shí)別工作原理的重要知識(shí)儲(chǔ)備。因此,在確立物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程體系的時(shí)候,應(yīng)充分考慮各學(xué)科之間的關(guān)聯(lián),是否符合物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)從上至下的知識(shí)結(jié)構(gòu),而不是簡(jiǎn)單堆砌,更不是簡(jiǎn)單取舍。在培養(yǎng)目標(biāo)的引導(dǎo)下,梳理學(xué)生能力形成所需掌握的知識(shí)點(diǎn),將傳統(tǒng)相關(guān)課程進(jìn)行重組或拆解,并為之確定新的教學(xué)大綱,從而形成具有物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)特色的新課程,以突顯符合培養(yǎng)目標(biāo)的本專業(yè)特色。
2.組建有清晰角色定位和分工的教學(xué)團(tuán)隊(duì)
師資隊(duì)伍是專業(yè)建設(shè)與發(fā)展的保障。作為一門(mén)新興學(xué)科要發(fā)展,物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)急需一支專業(yè)的教師隊(duì)伍。但物聯(lián)網(wǎng)涉及學(xué)科眾多,尋求精通多學(xué)科教師又不易實(shí)現(xiàn)。面對(duì)這種困境,物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)建立之初,可以嘗試鼓勵(lì)教師在各自的領(lǐng)域深入研究,以實(shí)際應(yīng)用為向?qū)Щ蛘咭皂?xiàng)目任務(wù)驅(qū)動(dòng)的方式,組織青年教師學(xué)習(xí)鉆研自己所掌握技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用方式及其接入點(diǎn),了解與其他領(lǐng)域知識(shí)相結(jié)合時(shí)所需的核心知識(shí)點(diǎn),以達(dá)到熟練掌握和應(yīng)用某一項(xiàng)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的目的,從而在實(shí)際教學(xué)中將每個(gè)人的技術(shù)優(yōu)勢(shì)發(fā)揮到最佳,使學(xué)生能取眾師之長(zhǎng),實(shí)現(xiàn)成為“卓越物聯(lián)網(wǎng)工程師[6]”的最終目標(biāo)。
3.轉(zhuǎn)變教學(xué)思維,充分發(fā)揮學(xué)生主體地位作用
基于問(wèn)題的學(xué)習(xí)(簡(jiǎn)稱PBL)于1969年由美國(guó)神經(jīng)病學(xué)教授Barrows首創(chuàng),是以學(xué)生組成的學(xué)習(xí)小組圍繞系列復(fù)雜問(wèn)題自主分析,找到解決方案,并學(xué)習(xí)到所需知識(shí)的過(guò)程。PBL教學(xué)法可以幫助學(xué)習(xí)者構(gòu)建廣博而靈活的知識(shí)基礎(chǔ),培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力和實(shí)踐能力,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。[9]無(wú)論從實(shí)踐還是理論研究上,物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)目前都還處于探索階段[8],涉及學(xué)科知識(shí)寬廣,相關(guān)技術(shù)甚至重要術(shù)語(yǔ)的定義都在持續(xù)更新中,“老師講授―學(xué)生被動(dòng)接受”的傳統(tǒng)方式已經(jīng)不能滿足學(xué)習(xí)的需要,這要求學(xué)生有自主獲取新知識(shí)的能力和熱情。實(shí)際教學(xué)中可以嘗試在物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的主干課程如物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論中引入PBL教學(xué)方法,例如在講解物聯(lián)網(wǎng)是什么、物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用等關(guān)鍵問(wèn)題時(shí),可以給出問(wèn)題,讓學(xué)生通過(guò)資料查詢、文獻(xiàn)檢索及其他現(xiàn)代信息技術(shù)手段獲取相關(guān)信息,分組討論、歸納、整理、分析總結(jié),讓學(xué)生來(lái)充當(dāng)問(wèn)題的解決者,教師最后歸納補(bǔ)充,進(jìn)行重難點(diǎn)講解。
筆者在講授物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論曾嘗試采取這種教學(xué)方法,讓學(xué)生參入到教學(xué)過(guò)程中來(lái),充分發(fā)揮學(xué)生主體作用,效果明顯。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)不同于傳統(tǒng)成熟專業(yè),存在很多正在發(fā)展未有定論的理論,比如物聯(lián)網(wǎng)的定義是什么,各種組織給出很多不同的解釋,但至今為止,還未有統(tǒng)一的權(quán)威釋義。學(xué)生在尋求答案過(guò)程中,不同于被動(dòng)接受單一答案,可以了解不同定義提出的背景和當(dāng)時(shí)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的現(xiàn)狀等等問(wèn)題,在理解了別人解釋之后經(jīng)過(guò)討論和思考能夠形成自己的“定義”。同時(shí),這一系列的過(guò)程讓學(xué)生了解物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的特點(diǎn),也提醒學(xué)生要有知識(shí)更新的意識(shí),逐漸培養(yǎng)提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。
4.以課程設(shè)計(jì)方式,逐步培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力
物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是由戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)催生的新專業(yè),相比傳統(tǒng)專業(yè)更注重專業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)。[10]它集成交叉的特點(diǎn)對(duì)學(xué)生將所學(xué)知識(shí)綜合運(yùn)用與實(shí)踐的能力要求很高。學(xué)生不僅要對(duì)各種信號(hào)的采集、處理、交換、傳輸?shù)睦碚撆c技術(shù)熟練運(yùn)用還要具備較強(qiáng)的綜合應(yīng)用無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)及一定的軟件開(kāi)發(fā)能力。在課程的設(shè)計(jì)上,一方面要加大實(shí)驗(yàn)課在教學(xué)中的比重。針對(duì)專業(yè)難點(diǎn)和重點(diǎn)內(nèi)容,通過(guò)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的方式組織教學(xué),讓學(xué)生通過(guò)動(dòng)手獲得新感知新體驗(yàn),幫助理解和掌握本專業(yè)的核心專業(yè)技術(shù)。另一方面要以課程設(shè)計(jì)逐步培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的構(gòu)建從硬件模塊的搭建到軟件平臺(tái)的設(shè)計(jì)不但需要理論知識(shí)的貯備,更要求學(xué)生具有較強(qiáng)的實(shí)踐能力。傳統(tǒng)的完成理論學(xué)習(xí)進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的方式是難以實(shí)現(xiàn)的。結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的這個(gè)特點(diǎn),給物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課設(shè)置對(duì)應(yīng)課程設(shè)計(jì),例如傳感器等課程課程設(shè)計(jì)完成數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計(jì),模擬電路、數(shù)字電路等課程完成報(bào)警電路設(shè)計(jì),無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)等課程完成局域網(wǎng)組網(wǎng)設(shè)計(jì)、C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、Java語(yǔ)言程序、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法、數(shù)據(jù)庫(kù)等課程設(shè)計(jì)完成應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì),最后的專業(yè)實(shí)訓(xùn)課將所有課程設(shè)計(jì)整合。合理設(shè)計(jì)實(shí)踐節(jié)點(diǎn),以課程設(shè)計(jì)的方式逐步培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力。
物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是個(gè)知識(shí)綜合性強(qiáng),實(shí)踐和創(chuàng)新應(yīng)用能力要求高的專業(yè)。在物聯(lián)網(wǎng)的全面應(yīng)用時(shí)代到來(lái)之前,高校應(yīng)在實(shí)際教育教學(xué)中不斷思考與改革,形成學(xué)科專業(yè)優(yōu)勢(shì),培養(yǎng)符合未來(lái)社會(huì)發(fā)展需求的復(fù)合型人才。
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加速集聚各類資源
如今,物聯(lián)網(wǎng)已成為無(wú)錫的一張主打“名片”,無(wú)錫相繼出臺(tái)了一系列加快物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的規(guī)劃和支持政策,吸引眾多國(guó)內(nèi)外的研發(fā)機(jī)構(gòu)、人才、投資公司落戶無(wú)錫。
中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)研究發(fā)展中心由中國(guó)科學(xué)院、江蘇省、無(wú)錫市三方合作共建,中科院系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的11個(gè)研究機(jī)構(gòu)已成為進(jìn)駐“中心”的共建單位;清華、北大等18所知名高校先后在無(wú)錫設(shè)立研發(fā)機(jī)構(gòu)和應(yīng)用推廣中心;中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通、中國(guó)電信、國(guó)家電網(wǎng)和廣電網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)研究中心先后在無(wú)錫落戶,無(wú)錫將此稱之為“五網(wǎng)”齊聚。無(wú)錫還成立了無(wú)錫物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)研究院,重點(diǎn)開(kāi)展物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化頂層設(shè)計(jì)。目前,物聯(lián)網(wǎng)投資基金機(jī)構(gòu)4個(gè),基金總規(guī)模達(dá)57億元。
在研發(fā)機(jī)構(gòu)向無(wú)錫集聚的同時(shí),無(wú)錫還加大了吸引人才的力度。2010年9月19日,無(wú)錫市出臺(tái)了《關(guān)于更大力度吸引物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)高層次人才三年行動(dòng)計(jì)劃》(簡(jiǎn)稱“1113工程”三年行動(dòng)計(jì)劃),提出三年內(nèi)在無(wú)錫形成物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的人才特區(qū)和人才高地。所謂1113工程計(jì)劃,即從2010年起,用3年時(shí)間在物聯(lián)網(wǎng)特色產(chǎn)業(yè)基地、企業(yè)和研發(fā)機(jī)構(gòu)引進(jìn)并重點(diǎn)支持100名以上物聯(lián)網(wǎng)科技領(lǐng)軍型創(chuàng)業(yè)人才、100名以上物聯(lián)網(wǎng)科技領(lǐng)軍型創(chuàng)新人才、100名以上物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)高級(jí)經(jīng)營(yíng)管理人才,相關(guān)引進(jìn)人才可在創(chuàng)業(yè)啟動(dòng)資金、風(fēng)險(xiǎn)投資、商業(yè)擔(dān)保、工作場(chǎng)所、住房公寓、稅費(fèi)減免等方面享受扶持政策。
搶占標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)制高點(diǎn)
一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,最重要的就是掌握標(biāo)準(zhǔn)。自2009年以來(lái),無(wú)錫市就開(kāi)始聯(lián)合美國(guó)有關(guān)機(jī)構(gòu)發(fā)起了制定物聯(lián)網(wǎng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的行動(dòng),目前正在制定的物聯(lián)網(wǎng)方面的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)有5項(xiàng),無(wú)錫參與的有3項(xiàng),牽頭1項(xiàng);國(guó)家的物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)有10項(xiàng),無(wú)錫參與的有9項(xiàng),牽頭3項(xiàng)。2010年無(wú)錫物聯(lián)網(wǎng)研究院遞交的傳感器網(wǎng)絡(luò)信息處理服務(wù)和接口規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),成為我國(guó)第一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。近年來(lái),無(wú)錫市積極搶占物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn),使我國(guó)成為相關(guān)領(lǐng)域國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的主導(dǎo)力量之一。
目前,無(wú)錫正加快推動(dòng)全國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)傳感網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)和傳感網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)工作組秘書(shū)處、物聯(lián)網(wǎng)通訊標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)和測(cè)試中心、中國(guó)RFID聯(lián)盟等落戶無(wú)錫,正在依托已經(jīng)落戶無(wú)錫的中國(guó)家電研究院進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)家電標(biāo)準(zhǔn)的推進(jìn)工作等,同時(shí)還積極爭(zhēng)取更多的物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)落戶,在國(guó)家重大專項(xiàng)中申報(bào)更多的物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目,加重?zé)o錫在國(guó)內(nèi)外物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中的話語(yǔ)權(quán)。目前,《國(guó)家物聯(lián)網(wǎng)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》已形成初稿,“十二五”期間工信部將加快突破物聯(lián)網(wǎng)核心關(guān)鍵技術(shù),支持無(wú)錫建設(shè)國(guó)家傳感網(wǎng)創(chuàng)新示范區(qū)工作,推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研發(fā)、應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化。
應(yīng)用示范帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)化