物聯網工程專業課程體系設置探究

崔艷榮,陳 勇 (長江大學計算機科學學院,湖北荊州434023)

為了加大戰略性新興產業人才培養力度,支持和鼓勵有條件的高等學校從本科教育入手,加速教學內容、課程體系、教學方法和管理體制與運行機制的改革與創新,積極培養戰略性新興產業相關專業的人才,滿足國家戰略性新興產業發展對高素質人才的迫切需求,教育部辦公廳發出了 “關于戰略性新興產業相關專業申報和審批工作的通知”,眾多高校紛紛響應國家政策,積極組織申報戰略性新興產業相關專業。物聯網是國家當前決定大力發展的戰略性新興產業之一,筆者根據物聯網的技術體系框架,對物聯網工程專業課程體系設置進行探究。

1 物聯網技術體系框架

物聯網是通過射頻識別、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備,按約定的協議,把任何物品與互聯網連接起來,進行信息交換和通訊,以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡[1]。物聯網包括感知層、網絡層、應用層等[2]。其技術體系框架如圖1所示。

感知層通過傳感器、條碼、射頻識別、多媒體信息采集等手段感知與采集物理世界中發生的物理事件和數據,這些數據包括各類物理量、標識、音頻、視頻數據等。傳感器網絡組網和協同信息處理技術實現傳感器、RFID等數據采集技術所獲取數據的短距離傳輸、自組織組網以及多個傳感器對數據的協同信息處理過程。

網絡層將傳感器網絡與移動通信技術、互聯網技術相融合,把采集和感知到的信息無障礙、高可靠性、高安全性地進行傳送,實現更加廣泛的互聯功能。

圖1 物聯網的技術體系框架

應用層通過公共中間件、信息開放平臺、云計算平臺和服務支撐平臺等物聯網應用支撐子層,實現跨行業、跨應用、跨系統之間的信息協同、共享、互通的功能,從而支持物聯網技術在智能交通、智能醫療、智能家居、智能物流、智能電力等行業的應用。

公共技術與物聯網技術架構的感知層、網絡層和應用層都有關系,其包括標識與解析、安全技術、網絡管理和服務質量管理,不屬于物聯網技術的某個特定層面。

2 物聯網工程課程體系設置

2.1 物聯網工程專業培養目標

物聯網是多學科交叉的新興學科,國內外雖然開展了對物聯網技術的研究,但目前為止還沒有正式開設物聯網工程專業。根據物聯網的特點和物聯網的技術體系框架可知,與其相關或相近的專業有計算機科學與技術、網絡工程、電子信息工程、測控技術與儀器、自動化、電氣工程及自動化和通信工程等。基于此,物聯網工程專業的主干學科為計算機科學與技術、通信工程、網絡工程。物聯網工程專業的人才培養目標是具有如下特征的應用型高級工程技術人才:德、智、體、美全面發展;具有良好的科學素養和人文知識背景;較系統地掌握計算機科學與技術、物聯網工程的基本理論和基本知識;具有較強的實踐應用能力與知識創新能力,能夠從事智能交通、智能醫療、智能家居、智能物流、智能電力等行業的系統集成與物聯網協議開發工作。

2.2 物聯網工程專業主要課程

物聯網工程專業課程設置以物聯網工程專業培養目標為導向,根據物聯網的技術體系框架,感知層涉及的主要課程有:傳感器與檢測技術、射頻識別技術、條碼技術、智能終端與接口技術、嵌入式系統;網絡層涉及的主要課程有:通信系統原理、計算機網絡和移動通信技術;應用層涉及到的主要課程有:c語言程序設計、數據結構、操作系統、數據庫系統原理、無線傳感器網絡、物聯網原理與應用、web系統開發與集成;公共技術涉及的主要課程有:信息安全、密碼學基礎和網絡管理。

根據上述分析,物聯網工程專業主要課程可以設置為:C與C++程序設計、數據結構、數據庫系統原理、計算機網絡、射頻識別技術、嵌入式系統、無線傳感器網絡、物聯網原理與應用、操作系統、移動通信技術、信息安全、傳感器與檢測技術、智能終端與接口技術、密碼學基礎、Web系統開發與集成、通信系統原理。其中專業核心課程如圖2所示。

圖2 物聯網工程專業核心課程

2.3 物聯網工程專業業務培養要求

根據物聯網工程專業培養目標和主要課程設置,物聯網工程專業的人才培養應該在如下幾方面展開。

1)基本素質 具備良好的思想道德修養、健康的心理素質和人文知識素養,具有較強的自信心、進取心、事業心和社會責任感,具備敬業精神、團隊精神和創新精神。

2)知識結構 具備一定的人文社會科學與自然科學等方面的基本知識,較系統地掌握本專業的理論基礎知識和實驗技能,了解計算機科學與技術相關學科和技術的理論前沿、應用前景和最新發展動態。

3)能力結構 具有較強的學習能力、溝通協調能力、社會適應能力、語言和文字表達能力,掌握一門外語,具備計算機基礎應用能力和使用文獻檢索工具能力,具有較好的系統分析、系統集成、系統設計及系統維護等方面的工程能力,具有較強的動手能力、社會實踐能力。

3 結 語

物聯網工程專業是為國家戰略性新興產業發展所需高素質專門人才的培養而申報的新專業,根據物聯網的技術體系框架和物聯網工程人才培養目標,對物聯網工程專業課程體系設置進行了探討研究,課程體系結構充分體現了物聯網技術特征與行業應用需求,能夠適應戰略性新興產業的發展對人才培養的需要。

[1]黃鵬,楊云志,李元忠.“物聯網”推動RFID技術和通信網絡的發展[J].電訊技術,2010,50(3):85～89.

[2]沈蘇彬,范曲立.物聯網的體系結構與相關技術研究 [J].南京郵電大學學報 (自然科學版),2009,29(6):1～11.