面向物聯網應用型人才的實驗教學體系探索與構建

徐會彬

摘要：物聯網已成為新一代信息技術的重要組成部分，已成為各高校相關專業教學和科研的一個新方向。為此，針對物聯網飛速發展的背景，并依據物聯網知識體系框架，本文分析物聯網實驗系統的建設要求和實驗內容，進而對實驗室整體框架進行研究，同時將研究工作服務于物聯網實驗教學。根據物聯網實驗教學的需求，構建以智能家居為依托的物聯網實驗教學系統框架，并借助于ZigBee無線通信技術，實現軟件、手動兩種方式控制家電的目標。

關鍵詞：物聯網；應用型人才；實驗教學；智能家電

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）44-0160-02

一、引言

作為信息網絡產業方向重點支持的專業，物聯網（The Internet of Things）專業已得到廣泛關注。所謂物聯網是指通過傳感器、射頻技術RFID（Radio Frequency Identification）、定位系統GPS（Global Positioning System）等技術，實現對監測區域內的物體、人等對象進行數據采集，并將這些數據傳輸到相應的處理中心，從而實現智能化控制。因此，物聯網技術融合了傳感器技術、分布式信息處理技術以及無線通信技術。

教育部于2010年下發了關于新專業申請的通知，超過百家高校申請了“物聯網工程”專業。這種井噴式的新專業申請，給物聯網專業的承辦，相應教材的編寫、教學設備的研制提出了挑戰。從另一個角度講，物聯網給相關產生帶來了新的發展機遇。工信部已將物聯網納入“十二五”規劃中，已將物聯網產業發展視為國家戰略，在不久的將來，物聯網產業將產生巨大產值。隨著物聯網產業的快速發展，相關技術人才的培養迫在眉睫。為此，在2010年，教育部啟動了物聯網技術人才的培養，并開始組織認證考試，以培養優秀的物聯網技術應用人才為目標，滿足社會需求。

然而，由于國內高校物聯網相關專業的教學與研究剛剛起步，培養物聯網專業人才存在許多問題。首先，教師力量不足，多數教師并不具有物聯網相關課程的教學經驗；其次，課程體系有待完善；最后，由于是剛興起的專業，其相關的教材、實驗設備稀缺。這些問題對培養物聯網技術人才的質量提出了挑戰。因此，對物聯網應用技術人才培養模式需進一步研究，并結合物聯網相關專業的特點及物聯網產業和企業對物聯網應用技術人才的需求。

二、物聯網與通信/電子關系圖

由于物聯網隸屬交叉學科，其底層的專業基礎知識是以通信技術、電子技術為平臺。物聯網框架與電子/通信之間的關系如圖1所示。

從圖1可知，物聯網主要由感知層、網絡層、應用層組成。圖1的右側列出通信/電子類課程框架可以看出，通信/電子類的專業基礎知識基本上可以支撐物聯網的感知層、網絡層知識體系。

為此，本文從現已形成了成熟體系的電子/通信專業基礎上，衍生出“物聯網應用技術”方向，以快速滿足市場的需求，并擬對高校物聯網應用技術人才的實驗教學建設體系進行一些分析與探索，以通信/電子類框架為平臺，并結合智能家居，構建服務于物聯網應用層教學的實驗系統，以期拋磚引玉。課題的成果有助于學生學習物聯網的基本技術，從簡單的認知到技能的掌握，并設計簡易的智能家居系統；同時，為高校物聯網專業的教學提供了借鑒與參考。

三、應用型人才的實驗教學體系探索與構建

本文以智能家居為物聯網應用場景，并以通信/電子基礎框架為平臺，對于高校物聯網專業的實驗教學課程體系以實驗室構建展開研究。

基于物聯網發展現狀，結合目前的教育形態，總結出對物聯網教學的解決思路。該思路從物聯網層結構、物聯網關鍵性技術以及物聯網注重的關鍵性問題，對學院物聯網專業實驗研究中心給出了具體解決實驗，結合目前產業現狀和學院教學環境，為學院如何培養出物聯網應用型人才給出了指導性、方向性的建議，力求讓學生掌握物聯網系統的感知層、接入層、網絡層、支持層與應用層的關鍵性技術，力求掌握專業設計專門知識和技能，并具備在本專業領域跟蹤新理論、新知識、新技術的能力以同時具有自主學習、自我發展的基本能力，能夠適應不斷變化的未來物聯網發展的適應能力。

（一）關鍵問題

1.依據物聯網專業的知識體系，制定物聯網專業的實驗課程。如圖2所示，信息感知、信息傳輸和信息處理構成了物聯網專業知識體系。在設置的物聯網專業課程體系時，應盡可能地將本專業的知識融入其中，并采用模塊化機制，同時保持課程體系的連貫性、相關性、階段性和實踐性。

2.依據物聯網專業的應用型人才培養模式并結合物聯網專業課程體系，構建物聯網專業的實驗教學體系。遵照《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020年）》文件，教學工作者應當改變教學觀念，倡導啟發式、探究式、討論式的教學方式，而物聯網作為戰略性新興產業，在培養其相關人才時更需注重實踐教學，提高學生的專業操作技能。

（二）構建思路

本課題從物聯網專業知識體系分析開始，并結合物聯網應用型人才培養目標，對物聯網專業實驗課程體系的設置、物聯網專業實驗教學體系進行了系統、深入的分析。本項目擬采取的解決方案以及它們與本項目的目標之間的關系如圖3所示。

四、結語

本文在現有物聯網專業知識體系的基礎上，依托通信/電子類知識框架，以培養物聯網應用型人才為目標，展開以物聯網實驗課程體系建設為龍頭、以智能家居系統設計為實踐教學目標、以改革實驗教學環節為抓手的研究，大力發展實踐教學，豐富實踐教學內容，使物聯網專業人才快速滿足市場的需要；開拓物聯網專業更廣闊的領域，引導畢業學生能夠快速適應工作崗位，同時能夠運用自己所學的專業特長來創造新的工作崗位，為經濟建設貢獻力量。

針對實踐教學體系研究，為建立一個適應于工業化道路，依靠科教興國的實踐教學體系，來培養數以千萬計的具有高技能的勞動者，解決我國經濟發展中遇到的“技工荒”和“技師荒”的問題，充分開發人力資源，培養出適應社會發展需要的物聯網應用型人才。

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