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一、投入毛利率分解模型(GMDM)在互联网平台公司财务报表分析中的适用性
互联网是多方共存的生态系统,有着统分结合的双层结构:“统”即基础业务平台是免费的生态系统,“分”即多元增值业务的盈利模式。互联网平台公司普遍具有轻资产、无污染、资源消耗少的特征和较强的自主创新能力。
(一)投入毛利率分解模型(GMDM)的基本内涵
投入毛利率分解模型(GMDM)既从总体效果上考察互联网平台公司的营销效果,又深入分析营销的各种驱动因素的贡献价值。该模型的核心公式:投入毛利率=毛利率×单位活跃用户价值×用户活跃度×单位营销效果。其基本框架如图1所示。
(1)毛利率。在传统的财务分析指标体系中,销售费用是作为单独费用列支的,没有计入毛利率的成本中,但在互联网平台公司中,用户数量和收入由营销费用驱动,所以营销费用应该计入毛利,调整后的毛利率=(营业收入-营业成本-营销费用)/营业收入。
(2)网络效应乘数。网络效应是指信息产品存在互联需要,信息需求的满足程度与传递网络的规模的密切相关。如果网络中用户很少,那么他们不仅需要承担高昂的运营成本,而且只能与有限的人员交流信息和使用经验。随着信息使用者数量的增加,这种不利于规模经济的情况可以得到改善,所有信息使用者都可能从网络规模的扩大中获得更多价值。因而,网络效应乘数=单位活跃用户价值×用户活跃度×单位营销效果。
(3)单位活跃用户价值。活跃用户是相对于“流失用户”的一个概念,是指那些会时不时地光顾网站、并为网站带来一些价值的用户。单位活跃用户价值=营业收入/活跃用户数
(4)用户活跃度。对于一个网站而言,真正有意义的是活跃用户数而并非总用户数,因为只有这些用户在为网站创造价值。用户活跃度=活跃用户数/用户总数。
(5)单位营销效果。单位投入获得的用户,包括自然流量和购买流量。单位营销效果=用户总数/(营销费用+营业成本)。
(二)投入毛利率分解模型(GMDM)与传统杜邦分析方法的比较
投入毛利率分解模型(GMDM)与杜邦分析体系相比,有其特有的优势,如表1所示。
如表1所示,投入毛利率分解模型的最大特点是针对互联网平台公司特有的核心指标,将其有机整合串联成一个整体,更加关注公司的长期发展能力与潜力。通过对投入毛利率层层地深入分解,可以有效发现互联网公司的营销瓶颈与驱动因素,从而有针对性地采取应对措施。
二、投入毛利率分解模型(GMDM)在互联网平台公司财务报表分析中的具体运用
本文以“去哪儿”与“携程”两家互联网平台公司为例,运用GMDM模型对两家公司进行财务分析,探究是否能发现一些不同于传统报表分析方法的结论。
(一)“收入结构”决定盈利模式
从图2可以看出,“去哪儿”的收入主要来源靠广告,“携程”的收入主要是靠佣金;“去哪儿”的盈利模式是建立比价搜索平台,赚取点击服务费;“携程”的盈利模式则是向酒店和票务供应商收取佣金费用。
(二)“成本结构”决定平台延展性
成本结构主要由固定成本与变动成本的比重决定,如果固定成本比重较高,则平台延展性越好,收入越增长,毛利率变越高。由于边际成本在平台扩张中趋向于零,免费模式有了实现的基础。“携程”的成本结构中,固定成本的比重高于“去哪儿”,说明其平台的延展性更强。
(三)毛利调整
通过图3和图4可以看出,当作出调整后,“携程”的表现明显好于“去哪儿”,即“携程”的利润空间更大。
(四)“去哪儿”的投入毛利率与具体分解
本部分主要对表现不佳的“去哪儿”进行具体分析。
通过对投入毛利率分解后,可以发现“去哪儿”近年来的投入毛利率的增长主要靠单位活跃用户价值驱动,而单位营销效果不断下降。从长期来看,“去哪儿”单位营销效果的下降是不可避免的趋势,因为随着各种应用的不断增多,营销渠道资源必然更加稀缺,营销的单位费用自然高企。如果“去哪儿”想继续大幅提升投入毛利率,则应该把工作重心聚焦于提升用户的活跃度。
(五)应收应付与生态圈的话语权
通过图5和图6的比较分析,可以看出“携程”在行业内更有话语权,其利用上下游资金的能力突出,经营风险更小。
整合上述分析,可以发现“携程”比“去哪儿”更加值得投资。基于传统分析角度,很可能认为“去哪儿”的业绩更加亮眼,但是通过GMDM模型分解后,无论从应收模型还是营销效果都显示出:“携程”的财务状况更加健康、财务可持续性更强。
三、研究结论与展望
综上,传统财务报表分析方法对互联网平台公司而言有其固有局限性,主要表现在未能将与互联网平台公司特有的关键性指标纳入体系之中,如用户活跃度、单位活跃用户价值等。本文构建GMDM模型作为对传统财务报表分析方法的补充与拓展,以适应互联网公司的运营特点。该模型更适合于初创发展期的互联网平台公司,因为初创期的公司更加关注发展能力与营销效果。
关键词:信息工程安全监理;物联网技术;应用;安全;技术问题
近年来在互联网快速发展下,有效的带动了物联网技术的发展,将物联网技术在信息工程安全监理中进行应用,其通过构建一个有效的信息工程安全监理架构,及时发现信息工程中存在的安全隐患,确保信息工程的顺利进行。在物联网技术应用过程中还存在着安全问题,因此将其在信息工程安全监理中进行应用时,还需要解决这些问题,从而有效的保证信息的安全性。
1物联网技术在信息工程安全监理的应用
1.1物联网技术的实际应用
在信息工程安全监理系统中,物联网发挥着非常重要的作用,其作为系统的核心所在,主要是依托于网络平台,利用统一的物品编码手段、射频识别处理技术和无线通信手段等,可以对广阔范畴内的各类单件产品进行追溯和跟踪。将其在信息工程安全监理中进行应用时,主要是通过对各处应用设施器具设置EPC标志,并采用无线射频手段,实现对工程各个阶段的信息在网络系统中进行传输,监理人员依据EPC标签即能够获取到产品各阶段包含的信息,从而对生产流程中的不安全因素进行判断。即这其中通过利用射频识别技术来全面采集有用的信息数据,并对其进行分析和汇总,运用移动计算手段来数据库系统来实现对信息工程安全进行监管。近年来物联网技术在多个领域进行广泛应用,但在具体应有过程中安全性一直是人们关注的重点。在传统的安全监理系统中由于物联网的某些系统无法直接引入相关信息,因此信息加密方法得以产生。在具体提升信息安全监理过程中,设置密钥管理时要做好节点设备和规划工作,实现对无线感知网络系统的综合应用,构建密钥箱,形成密钥环,应用专用的密钥来解锁每一个节点,从而更好的体现出信息和安全性。
1.2数据融合
数据融合作为物联网系统中一个重要的科学模式,而且在实际应用过程中具有较强的感知及交互能力。当节点受到破坏时,则会造成融合节点无法对正常信息及恶意数据进行分辨,因此在物联网数据融合过程中需要对信息安全应用问题进行分析,并制定具体的融合管理办法,加强对数据信息的验证,这样即使节点受到破坏,用户也能够分辨出正常信息和恶意信息。同时还要进一步对物联网信息存储机制进行完善,这样就可以通过可信定位,从而使节点能够获取到正确的位置信息,提高物联网感知信息的安全水平,全面提升信息工程安全监理质量。
1.3路由定位协议设置
由于在节点位置存在许多具有较强隐私性的信息,因此需要有效的提升其安全性能,因此在物联网系统中需要应用到科学的安全机制,实现对信息的全面监测和保护,并对重要的信息和数据进行及时处理和分析。这就需要在实际工作中要应用到路由定位协议,从而使节点能够准确对信息的真实位置进行确定,并降低由此而产生的不利影响。而且通过设置路由定位协议,能够使信息交互和感知更具高效性,全面提升信息工程的可靠性,并构筑出一个稳定的系统环境,进一步促进系统的完善。
2物联网技术在信息工程安全监理中应用的技术问题
2.1信息加密技术
在信息工程安全监理物联网系统中,由于网络和节点数量有限,如果单纯的采用普通的安全监理方法则会存在数据无法引入物联网系统的现象,因此在实际处理中,通常会采用信息加密、安全路由协议、数据融合和管理存取等手段,进一步优化信息工程安全监理物联网技术水平。在具体应用信息加密技术过程中,要对密匙进行有效保管,并对全局方案进行预制,并设计多元化的密匙管理措施。通常情况下会采用预分布工作方案,密匙箱在脱机的环境下生成,而且各个节点随机分配到密匙环。通过合理规划,使每一个节点都与相应的密匙对应,从而形成的一个安全通道。另外,还需要将安全路由协议设置在无线感知网络及物联网系统中,这样当网络攻击并设置了恶意节点,可以利用冗余路由网络协议的方式来应对恶意节点攻击,以此来全面提升物联网系统的安全性和可靠性。
2.2数据融合技术
数据融合技术是物联网系统感知信息和交互信息的一种科学模式,如果有节点受到病毒的俘获,便会生成一些节点令到系统不能够正确的辨别信息是正常的还是带有恶意攻击性的,特别是对融合节点的攻击性更大,它不但会对下游节点数据产生破坏性,还会对传输到汇聚节点的数据信息产生不良的影响作用。因此,在信息工程安全监理物联网技术应用过程中,需要有效的对数据融合技术进行掌握,在数据融合过程中要对信息的安全应用情况进行全面衡量,并采用随机抽样并对相互之间的信息进行验证处理,从而有效的提升用户在节点上的捕获水平,对萍聚在节点信息的可靠性和安全性进行辨别。
2.3采用定位协议技术做好信息储存管理
如果一些节点内出现了隐私内容的暴露,监测目标的可靠安全性将会受到不良的影响,所以在设计构造物联网系统的时候要采用合理保护机制,做好信息储存管理、优化全面管控的处理。一般采用的是具体的定位协议技术,保证信息节点能够精准的获取到实际的位置信息,避免由于定位不准确而产生的不良影响,从而确保物联网系统交互能力和感知数据信息的整体安全性,促使系统环境的全面优化。因此,必须充分考虑物联网融合过程中的信息安全,要求融合节点须具有分辨数据有效性的机制和措施。
结束语
在信息工程安全监理工作中,物联网技术的应用可以有效的提高安全监理工作的效率,实现以信息工程具体实施进程的全面掌握,实时对整体工程质量进行监测,及时发现信息工程实施过程中存在的安全隐患,从而为信息工程的顺利开展奠定良好的基础。因此在实际物联网技术应用过程中,需要针对其具体应用进行分析,并对信息工程安全监理中物联网技术的安全问题进行深入分析,以便于能够制定出科学、高效的应对策略,全面提高信息工程安全监理的质量,确保物联网系统具有较好的可靠性和安全性。
参考文献
[1]朱东华.技术监测在技术创新项目管理中的应用研究[J].科学与科学技术管理,2010(3):45.
[2]邓超.信息系统工程监理实施模型和技术标准[J].信息技术与标准化,2011(10):22.
关键词:物联网;技术特点;教学体系
2009年8月总理在无锡视察时提出“感知中国”后,同年11月温总理在人民大会堂向科技界发表《让科技引领中国可持续发展》的讲话,指出国家重点发展的五大战略性新兴产业,其中就包括物联网关键技术。在此背景下,为积极参与“感知中国”及物联网关键技术的研究以及扩大在物联网领域人才培养方面的优势,2009年9月全国高校首家物联网学院在南京邮电大学成立。2010年初,教育部下达了物联网专业申报通知,全国众多高校积极申报,最终全国共有37所高校获准开设物联网工程及相关专业。
一、物联网涉及的关键技术分析
物联网是互联网的应用拓展和网络延伸,它利用感知技术对现实物理世界进行感知,通过网络传输,进行数据挖掘、分析、决策,最终实现人与人、人与物、物与物之间的信息交流和无缝对接,达到对物理世界进行管控、决策的目的。物联网产业包括传感器、射频识别(RFID)为主的感知制造业,通信网络设备制造、传感器网络设备制造以及机器到机器(M2M)网络设备制造等为主的基础网络制造业和提供网络传输、信息处理以及运营服务等的应用服务业等。因此,物联网可以分为三个层次:感知层、网络层和应用层。
1.感知层关键技术
感知层是物联网的最底层,主要负责物品的标识、信息感知采集,主要是由基本的感知器件完成,包括RFID、二维码、传感器、红外感应等。该层的关键技术包括:传感器网络、射频技术、传感器技术。
2.网络层关键技术
网络层负责物联网感知层感知信息的接入、融合、交换与传递,在物联网三层架构中起到承上启下的作用,是实现数据交互、物物相连的关键。物联网最终将实现异质网络互联互通,因此通信技术将是网络层的核心技术,包括蓝牙、ZigBee、WiFi、GSM、CDMA、GPRS等相关技术。
3.应用层关键技术
应用层对经网络层传输过来的感知信息进行处理,主要由业务支撑平台、服务支撑平台、网络管理和信息处理平台等构成,共同完成信息的计算、分析、存储、挖掘等功能,供用户使用和决策。核心技术包括云计算、中间件技术、海量数据存储、检索以及虚拟技术等。
二、物联网工程专业培养目标与教学体系关系研究
1.正确处理好物联网工程专业培养目标与社会人才需求关系
物联网工程专业是一门综合型、交叉型、跨学科的新型学科,涉及信息的感知、处理、传输、应用等关键技术。物联网工程专业以通信和计算机技术为基础,专业知识涉及通信、电子、自动化、计算机、安全等多个专业,目标在于培养掌握多学科基础知识和物联网相关理论、技术,适应物联网产业需要的应用、开发、管理方面的复合型人才。目前社会对于物联网方面的专业人才需求非常大,但各个行业需求所涉及的领域各不相同,有智能交通、智能电网、智能农业、智能水利、智能安防、智能服务等各个领域。因此,各高校在培养过程中一定要定位清晰,不然培养出来的人可能是懂得多但是不精,不是社会真正需要的专业人才,尤其是跨专业复合型人才。
2.正确处理好物联网工程专业教学体系和其他相关专业教学体系的关系
现在许多高校将物联网工程专业挂靠在计算机学院、通信学院等相关院系,或在计算机学院或通信学院等相关院系基础上成立物联网学院,拟开设十几门冠以“物联网”技术的课程,脱离计算机、通信相关专业的相关教学体系。笔者认为,这样的课程设置是有待商榷的。从物联网技术背景来看,通信、计算机是物联网技术发展的基础,物联网是计算机科学与技术、电子科学与技术、网络工程、自动控制、数学和物理公共学科、通信工程、信息安全等多种学科紧密结合,在具体技术应用中的产物。因此要正确处好物联网工程专业的课程设置与相关专业的课程设置之间的关系。
3.根据学校办学特色,正确处理好理论教学与课程实践的关系
国内高校经过近几十年的发展,每所高校在相关的学科建设方面都有各自的强势学科、优质师资以及良好的实验教学环境,有别于其他高校的教学特色。例如南京大学在计算机系统教学和体系结构研究方面具有优势;东南大学在RFID技术研究应用方面具有优势;北京邮电大学在WSN应用研究方面具有优势。因此在物联网工程专业建设过程中,各个学校应该充分发挥自己的专业优势,因地制宜,扬长避短,寻找适合自身特点和专长的方向进行教学和研究,形成不同的物联网工程专业特色。
在物联网高速发展的今天,高校培养的物联网工程专业学生要能够满足社会对物联网专业人才的需求,这就要求高校在专业培养目标、教学体系设计、课程设置上紧跟物联网技术发展、企业需求、社会进步。
参考文献:
[1]沈苏彬,范曲立.物联网的体系结构与相关技术研究[J].南京邮电大学学报,2009.
[2]赵海霞.物联网关键技术分析与发展探讨[J].中国西部科技,2010.
[3]吴功宜.对物联网工程专业教学体系建设的思考[J].计算机教育,2010.
【关键词】专业建设 人才培养 课程体系 实践教学
【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2016)09-0212-01
物联网是我国战略性新兴产业,人才需求与缺口巨大。国内高校物联网工程专业的开设时间较短,专业建设经验积累较少,急需对物联网工程专业人才培养与教学体系进行研究。我校物联网工程专业于2011年经教育部批准设立,由计算机科学与软件学院负责具体专业建设与人才培养工作。现就专业建设的相关内容进行以下阐述。
一、人才培养目标
物联网工程专业前承计算机、通信与网络、电子等传统信息学科,衔接移动互联网、云计算、智能嵌入式设备等新兴技术学科,体现出“学科复杂交叉,技术高度集成,应用综合广泛”的特征。在充分研究了物联网专业特色和计算机类学院开办该专业的优势与特色的前提下,将该专业的人才培养目标定位为:培养掌握数学等相关自然科学基础知识以及物联网相关的计算机、网络、传感和软件工程方面的基本理论、基本知识、基本技能和基本方法,具有较强的物联网系统集成与应用开发能力和良好外语运用能力,能够在工业生产、商贸流通、民生服务等领域中从事物联网相关技术的研发及物联网系统分析、设计、开发、管理与维护等工作的高级工程技术人才。
通过研究与制定物联网专业人才培养目标,逐步发现并总结出4个专业人才培养的基本要求,即知识要求、能力要求、素质要求和职业素养要求。在制定和实施人才培养方案过程中重点围绕这4个方面进行。
1.知识要求
掌握英语、数学和计算机科学与技术等方面的基本理论和基本知识,具有扎实的自然科学基础、较好的外语综合能力,掌握计算机网络、传感器技术、无线通信网络、物联网数据处理等的基本知识和基本技能,具有较宽广的专业知识面,较强的工作适应能力。掌握本专业所需的计算机、软件、通信与网络相关学科的基本理论和基本知识,系统地掌握物联网技术领域的基本理论、基本知识,掌握物联网感知与标识的基本理论与技术、物联网数据处理技术;掌握数据传输与安全技术;掌握物联网系统的硬件、软件设计和开发知识。
2.能力要求
具备进行物联网设备的使用、设计和制造能力,具有典型物联网系统的维护和管理能力,具备较好的软件编程能力以及网络系统分析、设计能力,有从事物联网相关软硬件产品的开发能力,具备在物联网系统及其应用方面进行设计、集成与研发的能力;有获取最新科学技术知识和信息的能力;能够熟练阅读英文专业科技文献、并运用英语进行沟通和交流的能力;了解相关的技术标准,具有一定的国际视野和跨文化的交流、竞争与合作的能力。
3.素质要求
了解物联网的理论前沿、应用前景和最新发展动态,具有获取新知识的基本能力,了解国家科学技术政策、创新创业政策、知识产权、网络安全等方面的法律、法规,具有高度的社会责任感,具有全球视野及可持续发展理念;具有锲而不舍、追求真理的精神。
4.职业素养要求
职业素养包括:职业认知、职业道德和职业规划能力。了解从事物联网相关行业的技能要求、工作内容,行业规范和章程,及发展远景等内容。职业素养的培养和养成,对于学生本身,行业和全社会健康和可持续发展都有重大的意义。
为实现上述专业人才培养目标,物联网工程专业的培养模式采取“宽口径、厚基础、重实践”的理念与方式。所谓“宽口径”是指专业领域毕业生既具备服务管理机构、服务产业所需求的知识结构和能力,又能够胜任相关产品研发的工作。“厚基础”是指建立公共基础课、学科基础课、专业基础课、公共选修课、基础教育平台的基础知识结构。“重实践”体现在增加本专业学生的实验、实习的时间和机会,鼓励动手实践,理论应用于实际,解决企业和社会的实际问题。
二、专业课程体系
对物联网工程技术体系与层次化认知是课程体系建设的前提和基础。专业课程建设首先研究物联网技术体系和关键技术,对物联网技术体系进行层次化建模与分析,按照自底向上方式建立对应的层次化认知模型,完成物联网理论与技术的层次化渐进式的认知方案的设计,建立分阶段的认知能力评价标准作为认知里程碑。抓住能够体现物联网专业特色的专业核心课和实践环节作为课程体系建设的突破口,重点建立了分层次的物联网专业课程群和具备顶层设计的实践教学体系。
我们以《普通高校本科专业目录和专业介绍(2012年)》和教育部高等学校计算机科学与技术专业教学指导分委员会对物联网工程专业知识体系与课程体系的规范为依据,参照培养目标和培养要求,确定了专业核心课程及主要实践性教学环节,并根据课程与实践内容的内在逻辑划分为4个专业课群组,与物联网技术体系的各个层次形成对应关系:硬件平台类课程(感知层)、通信网络类课程(网络层)、数据处理类课程(公共管理层)、应用开发类课程(应用层)。各课程群组中的具体课程与实践环节如下:
?S硬件平台类:微机原理与接口技术(45学时)、传感器节点与RFID技术(45学时)、嵌入式系统开发与应用(45学时)、物联网感知综合课程设计、嵌入式系统综合课程设计。
?S通信网络类:计算机网络(60学时)、物联网通信技术(30学时)、物联网数据传输技术(30学时)、异构网络互联与融合(30学时)应用网络程序分析与设计实习,物联网传输综合课程设计。
?S数据处理类:物联网数据处理技术(45学时),物联网数据处理课程设计、云计算与云存储技术(45学时)、物联网信息安全技术(30学时)、物联网安全与管理课程设计。
?S应用开发类:面向对象程序设计(45学时)、数据库系统原理(45学时)物联网应用开发技术(45学时),物联网应用系统分析(30学时)、面向对象程序设计课程设计、数据库课程设计、物联网应用开发课程设计、物联网综合应用设计。
关键词:物联网工程 课程体系建设 技术体系结构 知识体系结构
中图分类号:G642.0 文献标识码:A DOI:10.3969/j.issn.1672-8181.2013.17.098
2005年11月17日,国际电信联盟正式提出了“物联网”(Internet of Things,IoT)概念[1]。“物联网”颠覆了人类之前将物理基础设施和IT基础设施截然分开的传统思维,将具有自我标识、感知和智能的各种物理实体基于通信技术连接在一起,并使政府管理、生产制造、社会管理以及个人生活等实现互联互通,被称为继计算机、互联网之后,世界信息产业的第三次浪潮。考虑到物联网技术对社会发展的重要影响,世界各科技强国都将物联网放在未来发展战略中的重要位置。我国“十二五”规划中也将物联网作为战略性新兴产业予以重点关注和推进。
为满足国家战略性新兴产业对高素质人才的迫切需求,自2010年我国教育部首次批准30余所高校设立“物联网工程”本科专业以来,发展至今全国共有100多所高校获批开设“物联网工程”本科专业,并开始陆续招生。目前,“物联网工程”专业在我国各高校的开设处于刚刚起步的阶段,有关“物联网工程”专业的知识体系、课程体系、工程实践、师资建设和人才培养等方面都还是一片空白。一些高校在“物联网工程”专业的建设上也存在着专业定位不明确、学科知识体系认识模糊、专业特色不突出、实践教学体系缺乏层次性和系统性等问题。如何依据物联网技术的发展规律和特征,建立科学的专业人才培养体系,并使之能够快速适应战略性新兴产业的发展对人才培养的需要,是近期教学研究任务中一个重要的课题。本文通过分析物联网工程专业的知识体系及核心知识领域,力求归纳物联网工程专业建设的专业共性基础,提出构建物联网工程专业课程体系的主体思路,以期为兄弟高校物联网相关专业课程规划抛砖引玉。
1 物联网体系结构
物联网涉及的关键技术很多,包括自动控制、通信、计算机、电子、测控等不同领域,是跨学科综合应用的典型代表。理解物联网的体系结构是搞清楚物联网知识体系的基础,也是建设物联网工程专业的基础。
物联网作为一种形式多样的聚合性复杂系统,涉及了信息技术的每一个层面。目前世界上还没有形成统一的物联网规范和标准。从物联网工程教学角度分析,本文更倾向于采取物联网四层结构模型[2]。如图1所示,物联网的体系结构自下而上依次包括感知控制层、信息传输层、服务支撑层和应用服务层四部分,此外还有物联网的安全隐私保护以及网络管理两大方面。
1.1 感知控制层
感知控制层包括数据采集子层、短距离通信技术和协同信息处理子层。数据采集子层通过各种传感器实现对物理对象的感知和数据获取,其中涉及传感器、射频识别(RFID)、多媒体信息采集、二维码和实时定位等技术。短距离通信技术和协同信息处理子层将采集到的数据在局部范围内进行协同处理,并通过具有自组织能力的短距离传感网接入广域承载网络。在有些应用中还需要通过执行器或其他智能终端对感知结果做出响应,实现智能控制。
1.2 信息传输层
信息传输层将来自感知控制层的各类信息通过基础承载网络传输给上层,并提供透明的数据传输能力。其中,基础承载网主要包括移动通信网、互联网、卫星网、广电网、行业专网及形成的融合网等。
1.3 服务支撑层
在高性能计算和海量存储技术的支持下,服务支撑层对网络获取的大量不确定信息进行重组、清洗、融合等处理,整合为相对准确的结论,并为上层行业应用提供智能的支撑平台。本层的主要特点是智慧处理,运用概率论、机器学习、数据挖掘、模式识别等理论,对多点网元感知信息高效综合,从而使物联网能够提供更加多样化、人性化的服务。
1.4 应用服务层
应用服务层主要将物联网技术与行业专业系统相结合,将信息转化为内容,实现广泛的物物互联的应用解决方案。
简单概括,物联网就是传感网、互联网、智能服务的综合体。与传统的互联网相比,物联网加进了感知控制层以降低互联门槛,实现非智能、弱智能设备的互联,同时这也给数据传输、信息处理、信息服务带来了新的挑战,使网络体系结构变得更加复杂。
2 物联网工程专业知识体系
物联网工程专业是学科交叉度高、理论体系尚未完全成型、市场应用又发展迅速的新兴专业,因此通过知识体系来梳理和指导课程体系的建设是非常必要的。按照一般工程专业划分,物联网工程专业可分为三大知识领域:通识基础类知识领域、综合管理类知识领域和专业技术类知识领域,本文主要讨论物联网工程的专业技术类知识领域所涉及的知识模块、知识单元和知识点。依据物联网技术及产业发展对人才培养的需求,物联网工程知识结构中的专业技术知识部分应能够覆盖物联网整体的结构框架并体现其关键技术,因此对应于物联网的体系结构,物联网工程专业的专业技术类知识领域主要涵盖感知识别、网络构建、智能信息处理和创新应用等四个知识模块[3]。其中,感知识别、网络构建知识模块属于物理基础层次,偏重于硬件技术;智能信息处理、创新应用模块则偏重软件技术。
物联网工程专业知识模块涵盖的知识单元较多,其中感知识别模块主要包括传感与控制技术、短距离无线通讯技术、射频识别技术、阅读器技术和智能终端设备等知识单元,涉及的关键知识点有EPC编码技术、标签技术、RFID技术、传感器技术、无线传感器网络、嵌入式系统应用等;网络构建知识模块主要包括网络结构框架、通信协议、技术标准、信息安全等知识单元,涉及的关键知识点有数据通信网与路由交换技术、无线通信技术、组网技术、网络融合技术、网络管理与安全技术等;智能信息处理模块主要包括云计算系统、人工智能系统、分布智能系统等知识单元,涉及的关键知识点有数据融合技术、数据库技术、云计算技术、智能中间件技术等;创新应用模块主要包括工业物联网、智能电网、智能交通、智能家居、环境监测等知识单元,涉及的关键知识点有物联网应用系统设计、物联网工程规划与设计等。
3 物联网工程专业课程体系
物联网工程专业课程体系的设置需要综合考虑相关学科的交叉融合,尽可能多地覆盖本专业的知识体系,并将相关主干学科的核心课程和专业课程进行通盘考虑。围绕物联网工程专业涉及的学科知识领域和知识点,物联网工程专业课程体系可由通识教育模块、自然科学公共基础模块、专业基础模块、专业必修模块、专业选修模块等五部分构成。
3.1 通识教育模块
通识教育是高等教育的组成部分,它是“非专业、非职业性”的教育, 是关注人的生活、道德、情感和理智和谐发展的教育。通过学习这部分知识可增强学生接触知识的广度与深度,拓展学生视野,培养学生的政治思想素质和职业道德,以使学生兼备人文素养与科学精神,从而把学生培养成为全面发展的人。各高校的通识教育课程通常会贯穿第一至第四学期,主要涉及思想、政治、心理健康、英语、体育、经济与管理等方面。
3.2 自然科学公共基础模块
自然科学公共基础课是高等学校各专业学生共同必修的课程,通过学习这部分知识学生可以掌握作为一名大学生所要学习的源于中学又高于中学的理论性知识,从而为进一步学习专业知识提供方法论的基础支持。作为工科专业,物联网工程专业的自然科学公共基础模块主要包括大学物理、高等数学、复变函数与积分变换、概率论与数理统计、线性代数、计算机文化基础、C/C++语言程序设计基础等课程。
3.3 专业基础模块
专业基础课是高等学校中设置的一种为专业课学习奠定必要基础的课程,是学生掌握专业知识技能必修的重要课程。作为隶属计算机科学与技术一级学科下的工科专业,物联网工程专业的专业基础课主要包括电路分析、工程制图、电子技术、离散数学、C语言程序设计、面向对象程序设计、信号与系统概论、通信原理、数据结构、操作系统、计算机组成原理、微机原理与接口技术、计算机网络、数据库原理、软件工程、物联网工程导论、传感器原理与应用等。
3.4 专业必修模块
物联网工程专业的专业必修课是在专业基础课程之上对物联网的体系框架以及主要原理技术进行深入研究探讨,为进一步学习和发展打下基础。物联网工程专业的专业必修课程主要包括[4]物联网体系结构、无线传感器网络、射频识别技术、Zigbee原理与应用、嵌入式系统原理、数据通信网及交换技术原理、物联网信息安全、大型数据库应用技术、物联网技术与应用等课程。
3.5 专业选修模块
专业选修课程的设置体现了学科发展的专业特点,同时也指明了物联网工程专业学生的职业之路。作为新设专业,物联网工程专业的学生培养走向一直引人注意;作为一门学科,物联网工程专业可以从学科发展角度划分为三个方向:感知与控制方向、传输与网络方向、软件与服务方向;作为一门工程实践,物联网工程又可以从岗位需求角度划分为三种工作:系统综合工程师、产品研发工程师、设计规划工程师。各个学校可以根据本校的学科优势、特色及所处行业背景,构建有自己特色的可选专业课程,并将其融入到核心课程体系中。下面给出按照学科发展的方向设置的专业选修课参考内容。
感知与控制方向主要设置单片机原理及应用、DSP处理器及应用、数字信号处理、计算机控制技术、ARM结构与编程等选修课程;传输与网络方向主要设置下一代互联网技术、短距离无线与移动通信网络、网络融合技术、网络规划与设计、网络管理与安全、网络编程等选修课程;软件与服务方向主要设置云计算与服务计算、模式识别、数据挖掘与融合技术、Web应用开发技术、物联网应用系统设计等选修课程。
在具体设计课程体系时,各高校可根据本校的专业背景和学科优势,充分考虑物联网工程知识体系各领域、各模块、各单元的内容,依照不同的学科方向灵活调整课程开设时间和授课学时,增加或删减具体课程。
4 结束语
物联网工程是一个战略性新兴本科专业,它不是以理论为主导,重点在于工程应用[5],这就决定了其课程体系具有发展变化的动态特性。因此,在制定专业教学计划时,要以时刻服务于社会发展需要为根本依据,紧密结合当前物联网新技术及行业应用的时代需求,依托学校自身的学科优势和行业背景,设计出与时俱进的、科学合理的、可持续发展的专业课程体系,只有这样才能为国家战略性新兴产业发展所需高素质专门人才的培养做出更多贡献。
参考文献:
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作者简介:姜颖(1971-),女,硕士,河北廊坊人,讲师,研究方向为网络技术与信息安全、图像处理,河北工业大学廊坊分校,河北廊坊 065000
当下,物联网技术的应用领域已经非常广泛,从日常生活中老人护理、个人健康、平安家居,到公共生活领域中的智能交通、工业检测、电子政务、智能消防等,各行各业都能看到物联网的应用。在我国物联网技术的发展能够为该产业发展创造巨大的空间,同时为社会提供大量的就业岗位。在智能电力、智能医疗、智能农业等领域人才缺口尤其大。物联网工程专业的人才既可以到传感设备企业的生产一线,也可以深入工程一线,从事设备的安装、调试、维护,满足通信企业需求;还可以涉足销售领域,从事应用技术的营销,就业面十分宽广。因此,培养物联网工程专业人才迫在眉睫。
职业学校的物联网工程专业人才培养过程中的学科综合性特征是非常明显的,涉及电子、计算机和软件等多个专业领域,既需要学生具备一定的基础理论,还需要有专业技能,而且理论的学习最终要服务于实践运用。物联网行业对从业人员的专业和经验要求很高,所以在课程的设置上更应该偏重于培养学生从事物联网相关行业一线岗位需要的实际工作能力。在这种背景下建立工学结合的教学模式无疑具有重要的价值。对于教学单位、学生个人和物联网相关企业,能够实现资源互补,达到双赢的效果。那么在职业学校物联网工程专业的教学中如何践行这种工学结合的共建模式呢?笔者认为可以从以下几个方面努力。
首先,在职业学校的学科建设中,重视理论基础的建设。因为物联网应用领域知识广博、技术精深,实现跨学科的内容整合显得十分必要。学校要积极整合自身的资源为物联网工程专业人才提供各种理论的支持。在打好理论基础的同时,还要确定教学实施安排,留出更多的时间给学生参与专业实践。同时进行广泛的物联网工程专业人才需求调研,面向社会分析企业的需求,或者联系企业,校企共同分析岗位职业能力和自身的需求特色,共建人才培养模式,让学生实现工学结合。
其次,工学结合模式下,学生可以通过轮换岗位分工的方式更早地接触实际工作,也可以让企业作为评价主体,选拔优秀的学生充实到企业中,让学生们在企业里体验一线工作岗位所需应用到的物联网专业知识。工学结合也不一定是只在企业之中,还可以在学校组建的物联网专业实训室。校内专业实训室的组建是学生实践能力提升的重要策略,在实训室中学生能够初步将理论知识应用于实践操作。如果条件允许也可以引企入校。或者将部分科研成果转让给企业,在企业承揽相关项目时,也可以让学校发挥智囊作用,提供人才和技术支撑。特别是现今物联网企业发展迅速,企业寻找优秀的物联网工程专业人才非常重要。而职业学校有丰富的人力资源。在职业学校的物联网工程专业课的学习中让学生半读半工,既可以让学生得到宝贵的一线实践机会,也让企业降低用人成本。
关键词:物联网;高职院校;人才培养;思路
中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:2095-1302(2013)09-0081-02
0 引 言
物联网的英文名称叫“the Internet of things”,就是“物物相连的互联网”。有两层意思:第一,物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;第二,其用户端延伸和扩展到了任何物体与物体之间,进行信息交换和通信。
自2009年8月总理在无锡考察期间提出“感知中国”以来,物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一。物联网把新一代IT技术充分运用在各行各业之中,即把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中,然后将物联网与现有的互联网整合起来,实现人类社会与物理系统的整合。物联网技术将会发展成为一个上万亿元规模的高科技市场。
1 高职院校物联网人才培养之路
科技发展,人才是基石,物联网这个信息化社会发展的重要引擎也需要方方面面的人才去为它创造和服务。2010年年初,教育部下达了高校设置物联网专业申报通知,众多高校争相申报。目前有100多所高校院系获批了包括物联网工程、传感网技术和智能电网三个物联网相关的专业。全国物联网相关人才缺口量在18万以上,所以物联网工程、传感信息工程专业的毕业生就业前景广阔。
1.1 物联网企业人才需求分析
按照图1所示的物联网三层体系结构,可以将感知、传输、应用按物联网产业分为感知产品制造业、传输产品制造业、应用产品制造业和系统集成四大类。
对应的具体企业大致有如下四个子产业:一是传感器与RFID 的生产制造与测试;二是传感器节点与嵌入式软硬件无线网关设计、生产与测试;三是物联网应用软件设计与测试;四是物联网系统集成与网络服务。
图1 物联网的三层体系结构
支撑企业的岗位需求大致有以下五类:
(1)集成电路制造业,包括物联网电子产品集成电路的PCB板的辅助设计、电子产品的生产、工艺、封装、测试与管理和生产设备的管理维护等岗位;
(2)电子产品制造业,包括电子元器件的辅助设计、生产、工艺、封装、测试与管理、贴片机等设备的管理维护;
(3)网络通信产品的生产和服务,包括3G和4G通信服务、无线通信技术服务(WiFi、GPRS、Zigbee等)、有线网络通信服务、GPS或北斗卫星通信服务;
(4)数据库/中间件服务业,包括物联网数据库/中间件的安装、调试、维护与管理工作;
(5)软件服务外包业,包括物联网传输层通信软件开发、物联网应用层软件开发等。
1.2 物联网企业对高职院毕业生的要求
根据无锡职业技术学院周志德教授的物联网企业调研分析数据可以看出,物联网企业在大专高职院校的学生需求主要集中在产品生产、测试、运维、销售和项目管理等岗位。表1所列是物联网企业工作岗位与人才需求分析表。
2 物联网专业群建设
物联网技术不是一个全新的技术,它是计算机、通信和网络技术的综合体。所以物联网技术专业也不是一种专业技术所能覆盖,而必定是一个专业群才能支撑。物联网技术是现有计算机应用技术、应用电子技术、电子信息工程技术、通信技术和软件技术等专业的交叉结合技术。笔者考查了无锡职业技术学院物联网学院的专业建设和机构设置,觉得很有创新价值和指导意义。表2所列是无锡职业技术学院的物联网专业机构设置。
这种设置通过将计算机技术系和电子信息系合并,从而实现了教师、实验实训室的共享,打破了教师资源、硬件资源的分割,解决了硬件资源重复建设的浪费问题。集中力量打造出拿得出、叫得响的拳头专业。
3 以项目为导向、实践为纲的培养模型
高职办学的生命就是职业技能教育,培养物联网技术人才就是要培养为物联网企业和行业服务的技术型或技能型人才。这两样人才的培养需要进行大量的项目实践锻炼,所以高职院校不可能走脱离实际、只讲书本理论的老路,必须在基本理论够用、适用的情况下有大量的实训实践项目做支撑。
以物联网市场需求为导向,因此,实训实践项目的开展就要围绕以下几个方面:
(1)物联网设备安装、调试、维护,工程项目施工管理;
(2)传感器等感知元件辅助设计、生产工艺、封装、测试、维护和管理;
(3)嵌入式应用网关等产品辅助设计、生产制造、封装、测试、维护和管理;
(4)物联网应用软件编写、文档书写、软件测试、软件维护与数据库管理;
(5)智能楼宇弱电项目施工管理,弱电设备与自控设备的安装、调试、检测、验收与维护。
所以,开展的实训可以分为基础模块实训和综合模块实训。基础模块实训如电子工艺实训、PCB实训、电子产品制作实训、物联网项目综合布线实训、传感节点实训、数据通信实训、应用程序实训等。综合模块实训如物联网项目综合实训、物联网项目规划实施实训等。
在基础模块实训注重一步步围绕专业技能打下良好的动手基础,并且进一步巩固所学基础知识点。在综合模块要模拟工厂环境或者研发企业环境,从熟悉工程项目招投标、预决算、设备采购到编制项目实施计划,协调资源并按计划推进项目实施。这些角色由项目经理负责协调指挥。硬件小组负责硬件原理图绘制、PCB图设计、元器件选型、焊接测试。软件小组负责底层开发、应用层开发等。最后,项目所有成员进行统调测试,编写项目技术要求书、需求规格说明书等技术性文档。
4 结 语
在校企合作上,最好是企业能够向学生提供实习岗位,提供企业中的实际问题作为论文研究的题目或设计任务完成毕业论文或设计,教师参与企业的科技攻关项目等。这样,教师通过合作科研、提供咨询、参与产品或解决方案的开发,服务于企业;学生通过实习、实践项目,完成毕业论文。通过多形式、全方位、立体式的校企合作,使物联网这样的朝阳产业在人才培养上不断档、不断层,最终学校和企业都能够良性互动,可持续发展。
参 考 文 献
[1]郑小发. 物联网工程专业中高职院校教学课程实验体系研究[J]. 物联网技术, 2012,2(2): 83-85.
[2]陈志峰,施连敏. 高职院校物联网技术专业特色资源库建设实践[J] 中国教育信息化,2011(9):31-33.
[3]程远东 . 物联网发展趋势与高职院校人才培养思考[J]. 物联网技术, 2012,1(2): 47-49.
关键词:物联网;专业建设与实践;课程体系
1 背景
教育部要求加大战略性新兴产业人才培养力度,支持和鼓励有条件的高等学校从本科教育人手,加速教学内容、课程体系、教学方法和管理体制与运行机制的改革和创新,积极培养战略性新兴产业相关专业(如物联网工程本科专业)人才。目前教育部已经批准150余所学校开办物联网工程专业,在校学生总数在近两年内将超过8000人,使得物联网工程专业成为各类高校竞相开设的热门专业之一。
物联网工程专业属于工科,在首批30所高等院校中,电子科技大学依托通信工程专业办学,哈尔滨工程大学、合肥工业大学、武汉大学依托计算机学院的专业办学。我们通过调研发现国外目前尚未形成专门的物联网本科专业,国外大多数高校也将传感、射频识别等相关课程放置在CS(计算机科学)或EE(电气工程)等相关学院;国内对该专业的教学研究尚处于起步阶段,还没有形成非常完整的教学理论与实施体系。
2010年9月,武汉大学依托计算机学院、国际软件学院从2010级本科生中通过自愿报名转专业的方式招收了30名学生成立了物联网工程专业班;至今已有3个年级近百名学生。通过3年的教学实践,我们基本搞清了物联网工程专业内涵,明确了武汉大学物联网工程专业人才培养特色,建设了具有自身特色的人才培养模式与课程体系。
2 专业内涵与特色定位
物联网工程专业具有相对独立的理论体系,其内涵涉及4个层面(主要领域):信息感知、信息传输、信息处理和领域应用。在人才培养方面,本科生课程体系和教学内容包含如下一些知识点和内容:即信息感知与识别理论、异构网络互联与通信理论、海量异构数据融合与管理理论、软件建模与设计、领域应用技术等。武汉大学物联网工程本科专业的理论层次如图1所示。
综上所述,物联网学科是研究信息感知、信息传输、信息处理、领域应用相结合的综合性理论与技术的新兴学科。物联网工程专业是以计算机、网络与通信、控制融合为主要特征的综合性专业,涉及计算机、通信、控制、电子、信息安全、数学、物理以及工程等多个专业的知识,学生应按复合型工程类人才进行培养。
武汉大学物联网工程本科专业人才培养秉承“三创”(创新、创造、创业)人才培养理念,以计算机大学科平台为基础,培养具有扎实的计算机理论基础,又有物联网专业理论与工程技术特长的复合型工程应用人才。
3 武汉大学物联网工程人才培养方案与课程体系
3.1 培养目标
本专业培养掌握自然科学、人文科学基础和计算机、网络与通信、控制等学科基础知识,系统掌握物联网的基本理论、技术和应用知识,并具备从事物联网领域的科学研究、工程设计、应用开发或运营管理等方面工作的“三创”复合型人才。
3.2 能力构成
能力构成包括培养学生应有的素质要求、知识要求和能力要求。
武汉大学物联网工程本科专业学生培养强调具有如下素质:①掌握科学思维方法和科学研究方法,有一定的创新和创业意识,具有较强的事业心和严谨求实的实干精神;具有一定的工程意识和效益意识。②在业务素质上,学生应熟悉信息感知、信息传输、信息处理、领域应用等全局系统的设计、构造和分析过程,深刻理解其内在机制和整体的系统观;具有该学科宽广的知识面,同时在该学科的一个或多个领域具有高级知识;具有一个完整的设计经历,包括应用系统及其构件、物联网工程的设计及其实现。③具有良好的思想品德素质、文化素质和身心素质。
对该专业本科生的知识要求方面,强调学生应具备人文社会科学知识、自然科学知识、专业知识、工具知识等;在专业知识要求方面,强调学生应具有扎实的计算机、网络与通信、控制基础知识,具有系统扎实的信息感知、信息传输、信息处理、领域应用的基础知识并在某方面有所侧重,具有基本的工程实施与管理知识。
在能力要求方面,学生应具备学习能力、分析和解决问题的能力以及创新能力。
3.3 专业优势
相比其他相关或相近专业,武汉大学物联网工程专业培养的本科生主要优势有4点:
(1)针对新兴的物联网领域,具有更好的针对性、适应性和前瞻性。
(2)综合计算机、网络与通信、信息安全等学科,具有更宽广的知识结构。
(3)全面掌握信息感知、信息传输、信息处理及领域应用的知识和技术,具有更全面的能力体系。
(4)多层次多粒度工程训练,具有更扎实的实践能力。
3.4 课程体系
武汉大学物联网工程本科专业人才培养与教学实施工作依靠良好的课程体系设计,通过课程模块规划、专业核心课程的组织与建设,体现出良好的人才培养整体水平。在此具体介绍所设计的课程模块思路和专业核心课程建设的内容及体现的特色。
3.4.1 课程模块设计
根据课程内容关联关系,将课程分为8个模块:基础模块、感知模块、网络与通信模块、数据处理模块、安全模块、领域应用开发模块、信息服务模块和实践模块。
基础模块的课程包括:公共数学类课程、大学物理、物联网工程导论、电路与电子技术、数字逻辑、C++程序设计、JAVA程序设计、数据结构与算法、微机系统与接口技术、EDA及应用、系统建模与仿真。其中大部分课程都是计算机专业背景学生应该学习和掌握的知识基础,也是武大物联网专业本科生所需要具备的基础知识。
感知模块的课程包括:RFID原理及应用、传感器原理及应用、传感器微操作系统原理与设计、物理网控制原理与技术、物联网定位技术。这些课程多在前4个学期开设,近3年,学院选派优秀的青年教师多次参加中科院、北京科技大学、全国物联网研究中心组织的培训学习,并很好地开设了如上课程。
网络与通信模块课程包括:物联网通信技术、计算机网络、传感器网络及应用、物联网体系结构。这一部分课程是武汉大学物联网工程专业培养特别强调要加强的课程,让学生通过学习此类课程加强对网络、感知及应用的系统观和全局观。
数据处理模块与安全模块课程包括:数据库原理、物联网数据处理、物联网软件设计、物联网中间件、空间数据库系统、虚拟现实技术、空间信息可视化、云计算与云存储。结合目前非常热门的大数据理论,通过开展学术报告、IBM专家巡讲课程来开拓学生视野。同时专门针对物联网专业学生开设物联网信息安全课程,强化安全意识,灌输网络安全及物联网安全知识。
领域应用开发与信息服务模块的课程包括:物联网应用系统设计、物联网工程规划与设计、嵌入式系统与设计、服务科学原理、SOA原理与实践、业务流程管理、项目管理、客户关系管理、Web应用与开发、通信软件设计、nesC语言等。这一部分课程体现了武汉大学计算机学院与软件学院培养的物联网工程本科专业人才的区别。计算机学院培养的学生着力于物联网工程与技术方向,国际软件学院培养的学生则着重体现在物联网技术应用与服务科学方向。
实践模块课程包括学生在校期间应开设的实验实践类课程,主要包括:电路与电子技术实验、数字逻辑实验、接口技术实验、嵌入式系统设计、业务数据库设计、RFID系统综合设计、无线传感器网络综合设计、物联网应用系统综合设计、物联网工程综合训练等。
3.4.2 专业核心课程组织与建设
为培养具有自身特色的物联网本科生,我们确定了如下物联网工程专业的核心课程,包括物联网工程导论、物联网通信技术、传感器原理及应用、RFID原理及应用、传感器网络及应用、物联网软件设计、物联网数据处理、物联网应用系统设计、传感器微操作系统原理与设计、物联网工程规划与设计、RFID系统综合设计、物联网应用系统综合设计等。
其中覆盖了部分《物联网工程专业发展战略研究报告暨专业规范(试行)》中规定的10门核心课程,部分课程(如物联网工程规划与设计、物联网应用系统综合设计)以学院物联网教师团队科研工作中积累的知识和经验为基础开展课程讲授,体现了武大物联网工程专业学生与国内同类专业学生在知识结构上的不同之处。
在课程的建设上,依托湖北省教学改革研究项目《物联网工程专业课程体系改革研究》做好了这12门课程的讲授内容纲要;根据教材编写的要求,做好课程讲授内容的二级目录,其中传感器原理与应用、物联网工程规划与设计、物联网通信技术3门课程教材已完成初稿即将出版。
4 实验与实践教学
物联网技术的实践教学是本专业教学过程中的重要环节之一。物联网实践教学的设计和开展均按基本认知、基本技术、综合实践3个层次递阶进行,除计算机学院开设的计算机基础类课程实验外(包括电路与电子技术实验、数字逻辑实验、嵌入式系统设计、接口技术实验等),专门针对物联网工程专业学生,设计了包括EDA综合设计、无线传感器网络综合设计、RFID系统综合设计、智能交通模拟系统设计、环境监测与控制系统设计、业务数据库设计、通信软件设计等专业类实验课程。
同时,在计算机学院卓越工程师计划人才培养的框架下,设计了学生赴企业学习和实习的教学环节,将一些工程应用设计类的实验课程以项目研发开展的形式,在物联网企业中实施。
对于实验室的建设,部分课程实验室依托现有的计算机科学与技术专业实验室,通过重用相关设备、调整有关配置来实现实验环境的构建,完成实验教学。同时设计新建或对已有类似实验室进行升级改造来达到新专业新课程实验环境要求。
根据物联网专业教学所面临的实验教学环境建设的任务,开展了为期3年的研究调查,设计了RFID实验室、传感器网络实验室、定位技术实验室的建设方案,并开始投资建设RFID实验室。
RFID实验室的教学功能设计主要包括如下一些内容:①自动识别技术及RFID工作原理实验;②物体编码、条形码与RFID标签;③读写器;④RFID中间件、RFID系统安全与隐私;⑤RFID应用系统设计与实施技术;⑥RFID行业应用方案;⑦RFID方法论(含ROI分析)等。
5 结语
武汉大学经历了3年的物联网工程人才培养探索,在厘清了专业内涵和人才培养特色定位的基础上,制定了具有自身特色的人才培养方案和课程体系,围绕课程体系确定了核心课程群,开展了10余门专业新课程的建设,撰写了课程教学大纲和教材。为满足实验教学需要,通过调研设计了实验实践教学的方案和具体内容,RFID实验室建设工作已正式启动,为武汉大学推进物联网工程专业实际教学工作和提高专业人才培养质量奠定了良好基础。
参考文献:
关键词:物联网工程;课程体系;人才培养
中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2013)13-3100-02
1 物联网工程专业课程体系结构的现状
物联网(IOT,The Internet of Things)是互联网的延伸,是未来网络的发展趋势。面对国家战略性新兴产业发展的需要,为了满足人才培养的需求,教育部于2010年7月组织相关专业教学指导委员会的专家审批设置了物联网工程专业。但整体而言,目前无论国内还是国外,物联网的研究和开发都还处于起步阶段,不同领域的专家对物联网的研究有不同的角度,物联网的系统模型、体系架构和关键技术都还没有明确的共识,而且物联网又是一门交叉学科,涉及到计算机、通信、电子、自动化等领域,内容繁多。因此怎么样针对不同学校的特点建立有特色的物联网工程的课程体系结构是普通高校进行物联网教育的主要问题。
本文在分析物联网体系架构、知识体系结构、关键技术的基础上,对物联网技术在平顶山区域特色经济煤炭、电力、化工领域的应用进行深入分析总结,提炼出技术应用点和相应岗位的岗位技能、知识结构,并据此调整物联网工程专业课程体系结构,使之培养学生能更好服务平顶山地方经济发展,实现平顶山学院 “立足平顶山,面向河南,为区域经济社会发展服务”的服务面向定位和“特色名校”的发展战略。
2 物联网技术在平顶山的特色经济中应用
河南省平顶山市作为中原城市群中心城市之一,经过五十年的发展,已形成以能源和原材料工业为主体,以煤炭、电力、钢铁、纺织、化工、机电、建材、食品等工业基地为支撑的新兴工业体系。随着“十一五”期间我国向环保型、节约型社会发展战略的转变,平顶山面临着整个能源和原材料产业体系的全面升级。升级的核心是利用现代信息技术手段改造传统的粗放式生产模式,物联网技术成为产业升级的主要推动力之一。但物联网人才的严重匮乏成为制约这些产业升级的主要瓶颈。河南和平顶山的发展,需要一大批培养具有较高工程技术能力和创新精神的高级物联网专业人才。
本文恰以此为契机,面向社会需求,调整课程体系,提炼平顶山学院物联网工程专业的特色,力求专业建设和信息产业发展保持同步,不断适应社会对人才需求的变化。
2.1 物联网技术在煤炭领域的应用
本文在研究大量的国内外文献和实地调查,发现物联网技术在煤炭领域的应用体现在以下几个方面:
1) 利用物联网技术对煤矿井下人员、生产设备进行精确定位、自动识别、智能管理。在传统生产中,地面人员难以及时动态掌握井下人员的分布及作业情况。因此,井下人数不详、被困人员位置不清、通信不畅是灾后应急救援急需解决的问题[1]。煤炭开采面临的是移动的生产环境,大量的设备需要跟随采掘的进度搬迁,煤炭企业的设备管理与运行维护水平普遍较低,导致效率低下,设备、材料损耗浪费现象严重[2]。利用物联网技术对人员和设备进行准确定位和智能管理能有效提高煤矿企业的安全水平和设备的利用率;
2) 利用物联网技术加强煤矿防爆电气设备等安全标志产品管理(传感器,无线网络,监控系统开发),实现煤矿防爆电气设备等矿用安全标志准用产品生产、运输、仓储、使用、维护等全程管控,可以有效地防止假冒伪劣产品用于煤矿井下[3];
3) 采用物联网技术,实现瓦斯多级监管; 即使煤矿没能及时实现瓦斯风电闭锁,没能将相关区域作业人员全部撤至地面或全风压进风流处; 上级主管部门也能及时发现事故隐患,指导煤矿采取相应的防范措施[3];
4) 煤炭产量远程监测,以物联网技术嵌入式控制器为重点,可通过煤炭产量远程监测系统,把物联网技术运用于安全生产领域,使煤炭生产全过程置于严密监控之下[4]。
2.2 物联网技术在电力领域的应用
智能电网是与物联网最为密切的一个行业,物联网应用于智能电网是信息通信技术发展到一定阶段的必然结果,未来智能电网的建设必然产生世界上最大、最为智能、信息感知最为全面的物联网。利用物联网技术将能有效整合电力系统基础设施资源,提高电力系统信息化水平,改善现有电力系统基础设施的利用效率。
在研究大量的国内外文献和实地调查的基础上,该文总结物联网技术在电力领域的应用的几个重要方面:
实现按需发电,避免电力浪费。感知中心就是一个面向智能电网的传感器网络中枢,通过搜集家家户户的电表信息,可以计算出一定时间段的生活用电动态需求量,再将这一信息及时反馈到发电企业,按需发电,避免无效发电的成本浪费;在用电环节中,智能管理,节约用电。智能交互终端是实现家庭智能用户服务的关键设备。它通过近距离无线传输和GPRS等通信技术,对家庭用电设备进行统一监控与管理,指导用户合理用电,调节电网峰谷负荷,实现电网与用户之间智能用电 [5];
此外,利用物联网技术对公共设施用电进行智能控制。利用物联网技术可以解决传统控制方法中存在的问题,使得路灯监控脱离了人工干预,实现自动化控制[6];并且基于在线状态监测的状态检修可通过物联网技术获得的实时可靠地在线数据,对数据和信息分析与管理并制定检修计划[7];
2.3 物联网技术在化工领域的应用
传统的化工在物联网技术的推动下,也会出现新的局面。在进行大量研究的基础上,我们发现物联网技术未来在化工领域的应用主要体现在以下几个方面:
1) 制造业供应链管理。物联网应用于企业原材料采购、库存、销售等领域, 通过完善和优化供应链管理体系, 提高供应链效率, 降低成本;
2) 生产过程工艺优化。物联网技术的应用提高了生产线过程检测、实时参数采集、生产设备监控、材料消耗监测的能力和水平[8];
3) 利用物联网技术全程监控危险品供应链,在提高危险品供应链效率的同时,有效改善了危险品供应链的安全性能[9]。
3课程体系结构的借鉴和调整
在上面的论述中可以发现,定位技术、远程监控技术、无线传感网技术和远距离信息传输技术在在平顶山特色经济煤炭、电力和化工中应用尤其广泛。根据这些应用点,可以准确把握这些领域对未来物联网相关的岗位的能力要求和知识结构要求,从而调整物联网课程体系结构,体现专业特色。
针对平顶山学院应用型本科教育的特点,我们制定物联网工程专业的专业素养培养目标为系统地掌握物联网的相关理论、方法和技能,具备基于计算机技术,通信技术、网络技术、传感技术进行信息标识、获取、传输、处理、识别和控制的能力,能在物联网的感知、接入、网络、应用等不同层次进行嵌入式应用软件的开发的高级应用型人才。
为了实现培养目标,学生的专业知识结构为掌握与物联网工程技术相关的计算机、电子与通信学的知识,物联网关键技术的基本理论、基本知识;掌握物联网各个层次的嵌入式应用软件设计、开发、应用和维护;
为了提炼专业特色,项目人员加大学生对掌握远程监控技术,定位技术、无线传感网技术和远距离信息传输技术的工程应用的教学力度,并采用多种校企合作的模式,把企业生产中的实际问题引入课堂,提高学生利用专业知识解决实际问题的能力。
4 结束语
本文讨论了物联网工程专业课程体系结构的现状和研究意义,提炼出物联网技术在平顶山特色经济煤炭、电力和化工中的应用点和相应岗位的岗位技能、知识结构,并据此调整物联网工程专业体系结构,加大远程监控技术,定位技术、无线传感网技术和远距离信息传输技术的工程应用课程,使学生能更好服务平顶山地方经济建设。
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