物聯網工程專業人才培養模式探析*

范 平

(湖北科技學院 計算機科學與技術學院，湖北 咸寧 437100)

作為新興的信息技術領域，專業人才的匱乏將是制約物聯網發展的關鍵因素之一。國家要發展物聯網戰略需要大量的專門技術人才。物聯網具備三個主要技術特征:一是全面感知，即利用RFID、傳感器、EPC 編碼等隨時隨地獲取物體的信息;二是可靠傳遞，通過傳感網與互聯網的融合，將物體的信息實時準確地傳遞出去;三是智能處理，利用云計算等各種先進計算技術，對海量的數據和信息進行分析和處理，對物體實施智能化的控制。

基于物聯網的上述技術特點，該領域的發展(無論學術研究還是相關產業發展)非常需要跨計算機、網絡工程、控制、電子等多個技術領域的復合型專業人才。而目前開設了物聯網本科專業的國內高校非常少，物聯網相關產業很難找到同時具有上述學科領域背景和相關知識的專業技術人才，這給物聯網產業發展和科技創新帶來了很多困難。尤其是我國國家戰略將物聯網作為信息產業自主創新的重要機遇，而高水平專業人才是實現自主創新、掌握核心技術的關鍵所在。在這種背景下，通過設立物聯網工程本科專業培養大批專業技術人才是具有非常重要的意義。

為適應國家和地方加快發展戰略性新興產業的形勢，為立足地方，服務基層，促進咸寧市經濟發展，提高我校理工類專業辦學實力。計算機科學與技術學院抓住機遇，于2011 年初，積極組織申報物聯網工程專業，并獲得成功。

我院啟動物聯網工程專業的申報工作后，在編寫申報材料的同時，也開始了物聯網工程專業的人才培養方案的制定工作，從人才培養目標和課程設置著手，通過大量的調查、研究，制定出我院的人才培養方案，人才培養方案的關鍵是人才培養目標和課程設置。

一、物聯網技術體系架構

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］。物聯網框架大致被公認分為三個層次:最底層是用來感知數據的感知層，中間層是數據傳輸的網絡層，最上層則是應用層［2］。如圖1 所示其技術體系架構。

感知層的功能是通過RFID 感應、多媒體信息采集、傳感器、條碼、智能終端等方式采集與感知現實世界中存在的客觀事物和相關數據，這些數據包含各類標識、物理量、視頻、音頻數據等。要實現RFID、傳感器等數據采集，獲得數據的短距離傳輸，就需要多個傳感器對數據的協同信息處理技術和傳感器網絡自組網技術［3］。

網絡層由互聯網、各種信息網與網管、移動通訊網絡和云計算平臺等組成，從感知層獲得的數據信息通過這些網絡相互融合，順利、安全可靠地傳送給應用層，實現數據無障礙的傳輸功能。

圖1 物聯網的體系架構

應用層通過獲得網絡層傳輸來的數據信息，實現跨系統、跨行業、跨應用的信息共享和信息協同的功能，從而支持物聯網技術在如:物流監控、污染監控、智能檢索、遠程醫療、智能交通、智能家居等行業的應用，最終得以完成物聯網技術的真實應用體現［4－5］。

二、我校物聯網工程專業的人才培養模式

1.專業培養目標

培養德智體美全面發展，具備扎實的通信技術、網絡技術、傳感技術等信息領域專業基礎，具有應用無線傳感網絡和嵌入式系統相關知識綜合解決實際問題的能力，能夠從事生態旅游、環境監控、智能家居、智能醫療、智能物流、智能交通、智能電力等行業中物聯網的系統集成、管理維護及相關應用系統開發等工作，成為服務于地方經濟和社會發展需要的物聯網相關領域的復合型高級應用人才。

2.基本要求

本專業學生應學習計算機、電子和通信的基本理論和技術，掌握物聯網工程專業的基本知識、基本理論、基本技能，受到科學思維的系統訓練，具有跨學科的實踐應用與技術開發的基本能力。基本要求如下:

(1)良好的政治思想素質、道德品質、法制意識、誠信意識和團隊意識;

(2)具有較好的人文社科知識和人文素質，以及較強的協調、組織能力;

(3)具備較扎實的數理基礎、掌握計算機、自控、通信、電子的基本理論和方法;

(4)掌握物聯網技術相關領域的基本知識、基本理論、標準和法規;

(5)具有研究物聯網領域理論問題和解決實際問題的能力，了解學科的發展動態;

(6)具有較強的綜合應用無線傳感網絡和嵌入式系統的相關知識解決實際問題的能力、綜合試驗能力與工程實踐能力;

(7)具有較強的自學能力、表達能力和社交能力;

(8)具有英語綜合應用能力和專業外文文獻閱讀能力;

(9)具有較強的創新精神。

3.畢業生應具備的素質、知識、能力

本專業畢業生應具有以下素質:

思想道德素質(政治素質、思想素質、道德素質、法制素質、誠信意識和團隊意識等);文化素質(文化素養、文學藝術修養、現代意識和人際交往意識等);專業素質(科學思維方法、科學研究方法、求實創新意識以及工程意識、綜合分析素養、價值效益意識等);身心素質(身體素質和心理素質等);

本專業畢業生應具有以下知識:

工具性知識(外語、計算機、文獻檢索、科技方法和科技寫作等);人文社科知識(文學、歷史、哲學、思想品德、政治、藝術和社會學等);自然科學知識(大學數學和大學物理等);專業知識(傳感器原理、FRID 原理與應用、無線傳感網等);

本專業畢業生應具有以下能力:

獲取知識的能力(自學能力、表達能力、社交能力、計算機及信息技術應用能力等);應用知識的能力(綜合應用知識解決問題的能力、綜合實驗能力、實踐能力等);科技創新能力(創新性思維能力、初步科研能力等)。

三、物聯網工程專業的課程設置

1.主要專業課程

通過物聯網工程專業人才培養目標中的基本要求和畢業生應具備的知識，我校為該專業設置了專業課程的開設情況，其具體專業課程為C 語言程序設計、電路分析、數字電路與邏輯設計、數據結構、操作系統原理、計算機組成原理、嵌入式原理與開發、單片機原理及應用、RFID 原理及應用、傳感器原理、計算機網絡、無線傳感網原理及應用、Zig-Bee 協議原理、無線自組織網絡設計及開發、無線通信技術原理、計算機軟件開發。

2.主要實踐教學環節

為了加強物聯網工程專業人才的實踐能力，在實踐教學中也要開設具體的實踐課程設計，為學生的設計能力打好基礎。根據專業課程的設置情況，我們需要對以下課程進行實踐教學，具體為C 語言程序設計課程設計、數字電路與邏輯設計課程設計、計算機組成原理課程設計、操作系統原理課程設計、單片機原理與應用課程設計、數據結構課程見習、嵌入式原理與開發課程實踐、無線傳感網原理及應用課程實踐、計算機軟件開發課程實踐。

3.主要專業實驗

為了讓學生理解和掌握物聯網工程專業的核心專業技術，針對專業難點和重點內容，通過專業實驗方式組織教學，讓學生從實驗中學習物聯網技術，具體的專業實驗為高級傳感節點應用實驗、嵌入式開發實驗、無線通信綜合實驗、網絡數據傳輸實驗、物聯網管理系統實訓、項目開發及企業工作實踐。

4.學時與學分的構成

為了更好對物聯網工程專業學生的培養，專業學生不僅僅要掌握專業技術課程外，還要加強學科基礎課程和通識教育課程的學習，同時為了學生能系統化學習物聯網工程專業，設置這些課程的比例情況也是至關重要的，如表1 所示為物聯網工程專業各課程模塊的學分與學時構成情況。

表1 學時學分構成表

四、結論

物聯網專業是一門學科交叉性專業，涉及的知識面十分寬泛，應用領域也是各行各業，具有形散神不散的特點。基于此，結合我校辦學資源優勢，以寬基礎，精方向為指導思想，將該專業的人才培養方案確定為:了解感知層，精通傳輸層，掌握應用層平臺軟件開發。同時物聯網工程專業能結合其他專業展開交叉學科合作，根據不同專業的特點，使物聯網應用到各個專業應用中，解決他們相關的問題，這樣也發展了相關專業，也為實現我校專業建設中長期發展規劃起到推動作用。

［1］物聯網白皮書(2011)［R］.北京:工業和信息化部電信研究院，2011.

［2］桂小林.物聯網技術專業課程體系探索［J］.計算機教育，2010，(16).

［3］胡忠望.“物聯網工程”新專業課程體系的設計［J］.中國電力教育，2010，(22):109～110.

［4］寧煥生，張瑜，劉芳麗，等.中國物聯網信息服務系統研究［J］.電子學報，2006，34(12A):2 514～2 517.

［5］屈偉平.物聯網掀起新的信息技術革命浪潮［J］.物流技術與應用，2009，(11):42～45.