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中图分类号:U415.12文献标志码:B
Abstract: In order to strengthen the supervision of sampling and quality inspection of highway projects and guarantee the authenticity of samples and detection data, so as to reflect the quality of highway projects reliably, analysis on key factors of the sampling and quality inspection including the testers, conducting time and place was carried out. By means of technologies of Internet of Things, such as smart tags, sensors and mobile communications, the forward and reverse tracing of the sampling, test process and reports was implemented, which provides new thought on supervision of highway project quality based on Internet of Things.
Key words: sampling; Internet of Things; smart tag; project quality
0引言
近年来,随着中国城镇化进程的加快,建筑市场蓬勃发展,工程质量的检测和监控受到越来越多的重视。见证取样与材料试验检测是工程施工质量控制的重要手段,在工程质量监督中发挥着重要的作用。
一旦所取样品的代表性和真实性无法保证,材料试验检测会现严重问题,导致检验数据无法真实反映工程质量[1]。近年来,在工程质量投诉处理中发现,实际工程所用材料与报告存在较大差异,往往使得报告成为遮掩实际工程材料的挡箭牌,这种现状值得反思,并应与时俱进转变工程质量的监管思路。《交通运输部办公厅关于印发工地实验室标准化建设要点的通知》(厅监[2012]200号)和 《公路试验检测数据报告编制导则》(JT/T828―2012)及释义手册的,为试验检测推行信息化管理提供了基础,各公路建设项目参建单位可以通过逐步构建统一的实验室信息化平台,提高试验检测工作效率,减少人为误差,实现数据资源共享,以利于试验检测的科学规范管理[2]。
在工程质量检测中,信息化技术得到了深入应用,工作效率有了很大的提高。物联网是新一代信息技术的重要组成部分,其核心和基础是互联网,是在互联网的基础上延伸和扩展的网络[3]。结合公路工程质量检测行业现状,利用构成物联的传感器、智能标签、嵌入式系统3项关键技术实现公路工程从制取试件惟一性标识、送检、检测试验过程自动化控制,到数据采集、检测试验报告智能标签防伪、试验数据正逆向溯源的全过程监管[4],为公路工程质量监管决策提供科学依据。
1公路工程质量检测监管技术架构体系设计
1.1技术架构体系
根据《公路试验检测数据报告编制导则》(JT/T828―2012),基于物联网技术的公路工程质量检测监管的技术架构应主要由4部分构成:智能标签、标签读写智能终端;第三、四代移动通信技术;试验检测数据采集传感器[5];试验设备自动控制嵌入式系统与试样破型拍摄设备[6]。
对公路等级实验室和工地实验室在公路工程试验检测活动中产生的数据及相关信息进行采集、存储、传输、判断、分析、溯源全过程监管。具体监管平台构成如图1所示。
由图1可知,结合计算机软硬件、网络通讯、数据库等信息技术,公路工程质量检测监管系统总体技术架构共分为3部分:施工现场、实验室、监管部门。各部分有独立的工作性能,具体说明如下。
(1)实验室主要工作是识别取样样品,检测数据采集的来源,由万能试验机、压力试验机、沥青针入度仪、沥青软化点仪、沥青马歇尔稳定度仪[7]等设备构成。通过对试验数据的收集和分析,生成公路工程质量检测报告,由实验室数据服务器传递给路由器设备,再通过互联网传递给施工现场和监管部门。
(2)施工现场将试验智能标签通过智能终端传递给无线基站,是整个技术架构的源头,负责传递和处理实时的工程质量取样信息。
(3)最终将采集的信息通过物联网传递到监管部门,在试验检测监管平台进行汇总、分析,为公路工程质量监督人员与建设项目质量检查人员提供决策依据。
1.2网络传输层次
为了保证试验数据能够及时有效地传递,公路工程质量试验检测数据采集所使用的传感器,是通过基于MODBUS协议的工业自动化网络规范[8]与试验检测数据采集终端进行数据通讯。数据采集终端与实验室本地数据服务器、试验检测数据联网平台之间采用ADSL、CDMA和LTE进行通信。底层均为实际数据传输,应用层为逻辑数据传输。数据传输层次如图2所示。
2试验检测物联网设计
试验检测物联网模型共分为4个层次,从底层逐级向上分为设备传感器、检测取样与试验检测、公路试验检测数据集群和公路试验检测数据联网平台,如图3所示。公路试验检测数据联网平台通过网络与公路试验检测数据集换数据,试验检测数据采集软件通过基于TCP/IP协议通信网络,对试验检测数据采集终端发起和应答指令;试验检测数据采集终端上的嵌入式系统通过基于MODBUS协议的工业自动化网络与设备传感器进行通讯[9]。
2.1检测取样物联网设计
依据公路工程检测现场取样的管理要求,施工现场取样监管的关键因素有:见证取样人员身份的真实性;人员与取样地理位置的真实性;取样时间戳;样品的真实性。
为保证取样关键因素的真实性,检测取样的物联网设计思路为:对智能终端与取样员、见证员进行生物特征识别的实名制管理;通过智能终端对取样工地、样品与取样人员、见证人员进行GPS定位;对样品进行智能标签惟一性标识。
2.1.1监管部门设计
监管部门在监管平台建立取样员、见证员、试验员、建设项目质量检查人员、监督员等从业人员的信息库。信息库包含上述各人员的指纹特征与对应的智能终端编号,完成对智能终端的实名制管理,人员与终端的实名制管理处理过程如图4所示。
2.1.2施工现场取样设计
取样员在检测取样时通过指纹扫描识别完成身份验证;将智能标签植入或绑定至检测样品,写入强度等级、钢筋牌号、工程部位、样品照片与人员照片等取样信息至智能标签;自动定位取样员的GPS位置信息,并通过无线基站与互联网传输至监管平台数据服务器;见证员在规定的时间内使用智能终端扫描或读取智能标签,完成见证取样的过程;服务器自动记录数据上传的时间。施工现场见证取样过程如图5、6所示。
2.2检测设计
2.2.1样品送检
检测样品送至检测机构进行委托或留样登记时,业务受理人员扫描样品的智能标签,从监管平台获取样品信息,并写入试验检测管理软件,样品信息在软件内严禁修改。管理软件按《公路试验检测数据报告编制导则》(JT/T828―2012)要求,编号后流转至样品试验检测流程。
2.2.2试验检测
(1)试验检测流程设计。
试验员通过扫描智能标签获取样品的规格信息与内部流转编号,完成当前试验样品与试验结果的关系对应。对力学、沥青针入度与软化点、沥青混合料马歇尔稳定度的试验设备,加装检测数据采集传感器与破型拍照设备,结合嵌入式自动控制系统,完成混凝土试块的破坏荷载、钢筋的极限拉伸荷载、屈服荷载、沥青的针入度与软化点、沥青马歇尔稳定度、流值等试验数据的自动采集。试件破型时,采集系统自动记录破型时的照片,试验完成后自动存储试验过程曲线与破型照片,并通过物联网传输至检测数据监管平台,随后监管平台的数据接收端完成数据的解析与分类存储。试验检测流程如图7所示。
(2)试验数据采集设计。
公路试验检测数据集群服务器使用端口8421监听试验数据采集嵌入式系统,传输采用TCP/IP通信协仪。当试验检测数据与采集终端连接时,即可进行独立双向通讯,通讯消息帧设计如图8所示。
(3)试验检测数据管理与监管平台。
试验检测数据管理软件将传输内容经DES加密后,采用XML格式对数据包进行封装,通过数据包的形式传递,使用HTTP协议与SOAP协议上传至检测数据监管平台,保证检测数据的真实与完整。数据包包含的数据内容如表1所示。
2.3智能标签
2.3.1试验检测报告智能标签防伪设计
在试验完成后,试验检测管理软件自动生成试验检测报告,打印试验报告时将当前试验报告的编号、检测机构名称、建设项目名称、施工单位、监理单位、试验检测参数名称、试验结果、检测结论等关键信息加密生成二维码智能标签,成为试验报告的惟一标识,对试验报告进行有效防伪,同时具有溯源作用。加密数据设计方法如图9所示。
试验报告打印后,系统将试验报告对应的原始记录、试验曲线与试验报告的电子版附件通过网络层传输至检测数据监管平台。
试验报告数据加密设计如下。
(1)机构代码(Organization Code)同监督局下发的各检测机构检测证书编号。
(2)试验报告关键内容(Key Elements)包括:试验报告编号、检测机构名称、建设项目名称、施工单位、监理单位、试验检测参数名称、试验结果、
2.3.2试验检测报告智能标签溯源
监督员与项目部质量检查人员进行日常质量检查时,通过智能终端对试验报告上的智能标识进行扫描,即可完成对试验报告的真伪验证,以及取样过程溯源(见证员、取样员信息、取样时间、取样地点),试验过程溯源(原始记录信息、试验曲线信息)如图10所示。
3结语
(1)检测取样物联网解决了检测取样过程中普遍存在的假试样问题,保证了公路工程质量检测试样的真实性。
(2)试验检测物联网实现了对力学、沥青针入度与软化点、马歇尔稳定度等关键试验设备的数据自动采集、自动控制与破型拍照,保证了试验检测过程的可追溯性、试验检测数据的真实性。
(3)物联网加密智能标签设计有效地解决了行业内伪造试验检测报告的难题,检测机构出具的试验检测报告具有可追溯性。
(4)基于物联网技术形成的公路工程检测数据实时监管平台,结合工程质量检测数据动态分析模型,可完成对各建设项目的质量动态分析,为工程质量监督检查提供决策依据。
参考文献:
[1]董松,张先稳,陈大萍.基于物联网技术的现场见证取样监管平台的研究与实践[J].工程质量,2014,32(3):57.
[2]孙其博,刘杰,黎,等.物联网:概念、架构与关键技术研究综述[J]北京邮电大学学报,2010,33(3):19.
[3]许岩.物联网系统仿真研究[D].兰州:西北师范大学,2013.
[4]丁玎,李南京,刘银,等.建设工程质量检测全过程信息化监管模式研究与应用[J].工程质量,2015(4):6971.
[5]钱志鸿,王义君.面向物联网的无线传感器网络综述[J].电子与信息学报,2013,35(1):215227.
[6]黄骁.公路物联网架构研究[D].北京:北京邮电大学,2015.
[7]程善刚.基于物联网技术的沥青路面施工质量智能管控系统应用介绍[J].门窗,2015(12):185188.
关键词:物联网工程;专业建设;商科院校
中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2016)18-0119-02
“物联网”的概念最早是美国麻省理工学院Ashton教授在1999 年第一次提出的:Internet of things,简称IoT,可以这样理解:物联网的基础平台仍然是互联网,采用无线射频识别(RFID)、红外识别等技术,通过各种传感器设备,遵循相应协议,将任何物品或者是人,定位、互联起来从而进行通信和系统化管理的网络。[1]目前,物联网已经在世界范围内的智能终端设备、人工智能技术等领域得到了非常广泛的运用。
1 物联网工程专业的开设背景
物联网的核心技术是互联网技术和传感器技术,在过去的二十年间,这两项技术均逐步趋向成熟并取得巨大的成功,与此同时,网络接入方式的多样化、信息处理能力的大力发展均成为物联网技术大力发展的推手。2005年,ITU了《ITU互联网报告:物联网》,从此物联网国际化的大门;美国于 2008年11月由 IBM 提出“智慧地球”概念;紧接着,欧盟、韩国、日本于等发达国家也先后推出了基于物联网的行动计划和国家战略方针及行动计划[1-2]。目前,民众已经充分享受到了物联网技术带来的便捷服务。
早在1999年我国就开始了传感网的研究,各项技术处于世界先进水平。传感网是物联网核心技术之一。2009年,“感知中国”战略构想的提出意味着我国政府已经充分意识到物联网产业所面临的巨大机遇及与全世界对接的重要性。中国通信标准化协会也于2010年成立了专门的小组对我国的物联网进行研究并制定相应的行业标准。同年10月《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》下文公布,明确了促进物联网的示范应用和研发。随后,各省、市先后制定出物联网产业的发展规划,出台扶持政策。
在政府的大力感召之下,在物联网产业大发展的背景之下,我国物联网得到前所未有的重视和发展,全国从事物联网的企业如雨后春笋般蓬勃发展,同时对专业人才的需求也逐年扩大,但目前我国物联网行业也遇到了众多新兴行业同样的瓶颈:初级专业技术人才的紧缺。
2 我国物联网工程专业的开设情况
大批专门人才培养主要依靠高等学校来承担,2010年3月,教育部下发了《关于战略性新兴产业相关专业申报和审批工作的通知》,同年7月,全国30所高校首批开设“物联网工程”的本科专业,如今已有数百所高校、职业院校设立了与物联网相关的专业,这也说明了高校对于新兴专业的敏感和重视。
物联网本身技术复杂、牵涉面广,电子、计算机、通信、自动化等多学科均有涉及,因此,物联网工程专业是个多学科交叉的新兴工科专业,融合了以上学科的相关知识,且十分注重实践应用。各高校的物联网工程专业在人才培养方面均把握了几个层次:第一层次:自然科学基础知识,培养学生人文素养;第二层次:物联网的相关理论、方法和技能,培养学生专业基础知识;第三层次:掌握物联网关键技术开发能力以及应用项目工程实践和项目组织经验,培养学生实践操作能力;第四层次:创新和创业意识、竞争和团队精神以及外语运用能力等方面。
各高校物联网工程专业的培养体系均包括了理论知识体系和实践体系两大部分。理论知识体系大致是在综合计算机科学与技术、电子科学与技术、自动化等多专业课程基础上发展起来的。实践体系主要涵盖实验类课程模块、实训类课程模块、实习类模块已经以及素质拓展模块[3]。
3 我校物联网工程专业建设发展的思考
湖南商学院(后称“我校”)是一所以经济学、管理学为主,综合性省属全日制普通高等学校,物联网工程专业设置在我校计算机信息与工程学院,计划于2016年开始招生。计算机与信息工程学院是我校较早设立的二级学院之一,经过几十年的建设和发展,目前已招生的有计算机科学与技术、电子信息工程、软件工程、信息管理与信息系统、工程管理五个专业,师资力量雄厚、办学条件良好。虽然如此,但一个新专业的开设,势必会遇到不少具体的问题,这就需要我们本着“稳步发展、开拓创新”的精神去挖掘出一条科学的专业建设道路,以下是几点建议与思考:
3.1 关于专业培养目标的思考
物联网工程专业整体培养目标,建议通过广泛的调研,吸取在物联网工程专业建设有特色有思想有成绩的其他兄弟院校,从知识要求、能力要求和素质要求三个方面去下功夫,这样才能培养出掌握扎实的专业知识技能、拥有再学习的能力、具备创新的视角和团队合作精神、对社会有责任感和主人翁意识的全面优秀人才。在培养途径方面,建议我们可以通过通识教育与专业教育的有机融合,促进学生的全面发展;通过理论教学与实践教学的有机融合,夯实理论基础,提高学生的实践能力;通过课堂教学和第二课堂的有机融合,强化创新能力和创新精神的培养,提高学生的综合素质。
3.2 关于专业建设定位的思考
1)保持与成熟专业课程体系的联系:物联网虽然是个新兴领域,但本质上说,物联网是计算机技术、人工智能技术以及电子信息技术紧密结合的产物。它主要还是计算机技术和通信技术的延伸,因此我们无可否认物联网学科与计算机学科、电子学科的关联,如果完全脱离开这些成熟学科课程体系是不科学的。大破大立完全创造一套全新的课程体系有其一定的风险性,因此,可以将计算机学科的网络方向作为基础,着重网络层和应用层的知识模块,进而展开到电子信息专业相关的感知层知识模块,将物联网工程专业的基础理论建立在计算机专业的基础之上,此外也包括部分电子学科传感网相关理论[4]。
2)体现新兴专业的办学特色:如果在人才培养和专业建设上照搬照抄计算机学科、电子信息技术学科,那么会出现“换汤不换药”弊端。我们应该认真思考,设置本专业的核心和特色课程,所包含的内容是计算机专业基础、电子信息工程、软件工程等专业无法提供的,从而保持一个新兴本科专业建设体系的时代动态性。例如,将物联网技术与编程技术相融合的“物联网编程”、传感网技术与RFID技术相融合的“无线传感器网络”等。
3)注重实践体系结构的建设:物联网工程专业应该培养出合格的“工程应用型”工科人才,比传统专业更注重专业的实践体系,因此需要根据社会对物联网人才就业岗位的能力要求、需求规模来设计目前物联网工程专业的整体培养目标与教学体系[4]。未来用人单位一方面会重视物联网工程专业毕业生在技术方面的专业基础,更重要的一方面是看他是否具有胜任物联网某一特定应用领域的实际工作能力。因此我们一定要从培养目标的定位与课程体系的设计开始就重视这两个方面的需求,处理好综合能力培养和理论教学以及实践教学之间的关系,进而增强毕业生的就业竞争优势。
4)开设适合我校商科院校办学特点的特色课程:我校是以经济学、管理学为主的综合性大学,可以适当考虑增开具有我校办学特点的优势专业任选课程,例如:行业营销专题、项目分析与策划专题、行业管理学专题等。
4 关于师资队伍和教材建设的思考
为确保教学质量,师资队伍的组建格外重要。立足计算机信息与工程学院,面向全校,甚至更广的范围,选聘专业基础扎实、经验丰富、教学水平高的优秀教师,主讲本专业的核心课程,尽快建设一支科研力量强、教学能力上档次、年龄及职称结构合理的教师队伍,选拔出优秀的学科管理人及学科带头人,为专业的长远发展夯实好基础。在专业建设初期,对于新兴的物联网工程专业来说,即便是教师,对这些新的技术、新的教学内容的掌握也相当有限,在这样的情况下,切勿出现因人设课的现象,可以通过加大投入力度,鼓励教师通过科研实践来为教学积累经验,打破“纸上谈兵”的弊端,此外通过寒暑假进修、交流等途径,拓宽知识面、深化技术能力。
物联网工程专业在我国2011年才开始进行第一批本科专业招生,之前仅仅是计算机大类中在硕士或者博士研究生培养阶段的一个方向。所以虽然目前有不少优秀的物联网方面的图书,但是适合本科教学用的教材的还是极少。因此在教材建设方面我们还有很多工作要做,一方面,精选一些相对较好的教材和参考书,另一方面鼓励教师自编教学教材,并根据学生课堂反馈情况对教材做进一步的完善。
5 结合优势资源,促进专业建设发展
1)实验室建设:实验室建设是实践教学环节的有力保障。计算机信息与工程学院下设计算机技术实验室、电子技术实验室和工程管理实验室,实验设备门类齐全。物联网工程作为新专业,一定要树立实践能力导向的培养观念,建议在原有资源的基础之上,设立专门的物联网工程实验室,加大投入,建立高水平的实验平台,采取“教授实验室负责制”,利用先进的设备,一方面鼓励学生多花时间在实验室,另一方面鼓励教师组建科研团队,在物联网、智能通信等方面多出成绩,“出高峰出高原”,以科研带动教学,实现创新教育模式。通过全面深入的实践性教学,培养出合格的物联网工程专业人才。
2)应用型研究机构的助力:物联网在物物相连进行信息交换和通信的过程中,产生了大量数据,物联网携手云计算、大数据产生了巨大商业价值,也影响着各领域新商业模式的形成。可以说,物联网生成大数据,大数据助力物联网。2015年,我校建立了大数据与互联网创新研究院,这是促进物联网工程专业建设发展的良好契机和平台。此外,计算机信息与工程学院还下设计算机应用和管理工程2个研究所,如何整合我校这些与物联网工程相关的研究机构的优势资源,促进本专业的发展,也是我们需要思考的新课题。
3)校企合作搭建人才培养平台:物联网产业的全面发展需要大批高素质的技能型专门人才,企业人才需求导向在高校人才培养中有着不可替代的重要影响,抛开社会需求,孤立地进行人才培养是非常不科学的。因此校企合作是一个良好的切入点,从人才培养的针对性、实践性和职业性下工夫,从而实现人才培养和产业需求的无缝对接。目前,湖南省从事物联网行业服务、研发、生产的相关企业达200多家,涉及物联网产业链的各个环节[6]。良好的校企合作资源背景,便于我们建立创新型校外专业实践基地,打造学校教师、企业骨干相互渗透的交互式教学模式,以大力发展横向课题为手段,解决企业实际问题,以凸显我校商科院校的人才培养特色。
4)校校联动搭建资源共享平台:第一批物联网工程专业招生在2011年,我省中南大学即为第一批招生的30所高校之一。此外,国防科技科大连续三年在全国大学生物联网创新创业大赛中获得特等奖;国防科技大学、中南大学和湖南大学共同承担了国家传感器网络专项研究课题;湖南大学成立物联网研究中心并建立超级计算机中心[7]。新专业的建设不是一蹴即就的,要不断进行探索,借鉴其他兄弟高校相关专业的成功建设经验,及时修正和完善不合理的地方。我校物联网工程专业建设初期应以校校联动为纽带,互通信息,互聘教师,互建项目,搭建教育资源、科研资源、人才资源的共享平台。
5)与地方政府对接,以推动地方经济发展:我校在促进区域经济发展方面一直起着不可磨灭的作用。进一步促进我校在物联网方面与地方政府的全面合作,推进“校地联盟”,实现地方政府通过经济资源和政策、项目支持学校,而学校用知识创新助力地方政府的“双赢”局面。
6)建立校园创业服务平台:在校内管理方面大力推进物联网技术的运用,通过在校内搭建适合物联网工程专业同学切身体会物联网企业发展全过程的创业服务平台,实现近距离的理论指导实践,实践促进理论的循环体系。
6 结束语
物联网工程专业作为一个新兴的应用型专业,其专业建设是一个复杂的工程。本着“新、精、实”的原则,寻求有商科院校特色的人才培养模式,建设优秀的师资队伍,搭建高水平的教学资源平台是我校办好物联网工程专业的前提。突出物联网产业人才的市场需求特点,采取学校与企业协调配合,学校与地方政府互利互助,理论课程与实践课程相辅相成,教师与学生互学互动的途径,培养出合格的物联网工程专业人才。
参考文献:
[1] 刘云浩.物联网导论[M].2版.北京:科学出版社,2013.
[2] 吴功宜,吴英. 物联网工程导论[M]. 北京: 机械工业出版社, 2012.
[3] 胡忠望.“物联网工程”新专业课程体系的设计[J].中国电力教育,2010(22).
[4] 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(21).
[5] 陈辉,李敬兆,詹林.物联网工程专业人才培养和专业建设探索[J].计算机教育,2014(4).
关键词:物联网专业;知识体系;培养方案;高校教育
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:2095-1302(2014)10-00-03
0 引 言
物联网技术目前成为全球各行业各领域研究和应用的热点,它能给我们的经济、生活带来巨大的变革。随着物联网的兴起,对人才的需求必然会有一个飞跃性的增长。专家预测10年内就可能会大规模普及,产生一个上万亿元规模的高科技市场,因此社会对物联网技术方面的人才需求巨大[1]。国家教育部从2010年3月,了《关于战略性新兴产业相关专业申报和审批工作的通知》,随后我国有数百所大学申报和准备申报物联网或传感网专业。
信息获取、信息传输和信息处理,这三个部分构成了信息产业的三大支柱,他们也是物联网产业的三个组成部分。电子、通信、计算机是物联网三大支柱中的必备学科。其中每一个学科都有一套人才培养的知识体系,而每一个学科又有多个方向。而物联网工程专业需要这三个学科知识的支撑,所以物联网工程专业可选择的基础、专业课程众多,所涉及的应用更是无处不在,在教学上往往会希望面面俱到但是又无所适从[2]。如何根据具体情况做出取舍是一个值得探讨的课题。
各院校物联网工程专业的课程体系设计不尽相同,有的甚至差异很大[3-6]。绝大部分院校的物联网工程专业课课程体系只是对物联网工程涉及的多学科领域现有课程进修简单的裁剪和叠加,再增加物联网导论等专业核心课程,这类课程体系没有体现出物联网工程专业的特色。因此有必要从物联网技术自身发展、物联网相关企业人才需求和学生自身素质全面发展三个角度,对物联网工程专业人才培养方案进行分析探讨[7]。
许昌学院2013年通过国家教育部审批通过,开始招收物联网工程专业的学生,在探索物联网工程专业培养方案的过程中,我们也借鉴了许多高校的经验和做法,也寻求了多家企业的合作,目前对该专业的课程设置也有了自己的看法和思考。我们可以从物联网技术体系架构和人才就业方向入手,探究不同人才培养就业方向在体系架构中所需要的核心技术和课程,从而理清思路,为物联网工程专业培养方案和课程体系的设置提供参考。
1 物联网技术体系框架
图1 物联网技术体系框图
物联网的整体架构如图1所示,从图中可以看出,物联网按照网络架构可以分为应用层、网络层和感知层。围绕着这三层,可以探讨其中所需要的核心知识,从而得出物联网工程专业学生所需的知识体系。
2.1 感知层
感知层的主要作用是信息的感知和采集,主要由感知器件来实现各类信息的采集,如各种传感器、RFID、各种二维码、红外和智能装置等。
在这一层中,需要具备的知识主要包括:
各种传感器的功能、性能、结构、特性和工作原理等内容;
RFID、条形码等的相关知识;
各种智能终端的特点、结构、工作原理等。
根据物联网工程专业的特点,不需要对传感器的具体细节做过多的认识和学习,只需要简单了解和使用即可,所以不需要开始相关的传感器原理等课程。但是传感器所采集到的信息需要有相应的硬件进行收集处理并上传至网络层进行发送,可以说嵌入式是整个物联网的基础部分,所以有必要开设嵌入式相关的课程。
与嵌入式相关的硬件主要包括:单片机、ARM和FPGA三种。
2.1.1 单片机
单片机的使用非常广泛,而且在后续网络层中所使用的CC2530 ZigBee模块中也包括单片机模块,因此,单片机课程应成为物联网工程专业所必开的课程。与之相配套的课程包括:C语言程序设计、电路和电子学和数字电路。有些学校还开设有计算机组成原理和微机原理与接口技术,笔者认为,这两门课程可以选择一门进行开设。
计算机组成原理主要面向计算机专业的学生进行考取研究生需要,并且它可以让学生从计算机整体的结构、功能和组成角度认识和理解整个处理器、存储器和输入输出系统之间是如何协同工作的。微机原理与接口技术主要面向接口,但是其中接口的内容可以放到单片机课程中进行讲解和实践,而汇编语言的相关内容在计算机组成原理课程中也可以进行补充和加强,所以笔者建议只需选用计算机组成原理课程进行开设即可。
2.1.2 ARM
ARM是一个总称,其中也包含系列产品,对于物联网工程专业的学生来说,ARM也是其知识体系中必备的一项内容。单片机无法运行操作系统,因此在有些情况下需要用到更高级的处理器。物联网网关和许多高级的电子产品都需要用到它。开设与嵌入式相关的课程还需要开设Linux操作系统,有必要对Linux的使用和主要组成有一个清晰的认识和掌握。另外还有嵌入式应用层开发的高级语言,如C++等。
2.1.3 FPGA
FPGA是一个提高性的内容,如果偏电子设计与开发的学校可以考虑开设,或者可以为学生开设相关的选修课程,增加学生的知识面和视野。但是由于这门课程的难度要高于前两部分,所以笔者认为可以根据学校的特点和学生接受能力进行取舍,它可以不算作物联网工程专业学生所必备的知识体系成员。
2.1.4 RFID技术和条形码技术
对于RFID而言,是目前应用最为普遍的物联网应用技术,所以它理所当然成为物联网学生知识体系中不可或缺的部分,因此建议开设RFID技术与应用课程,除了讲解RFID原理之外,还要针对RFID的应用进行相应的开发和实践。
2.2 网络层
网络层主要负责将感知层采集到的信息进行传输。目前常用的网络协议包括:ZigBee、蓝牙、Wi-Fi和433等,所使用的通信网络主要有2G/3G/4G电信网和传统互联网。所以在这一层次上,需要学习的内容主要包括ZigBee技术、无线传感器网络技术、通信原理、计算机网络等内容。
针对无线网络,除了ZigBee之外,还有Wi-Fi、蓝牙和其他无线传输技术,如300 MHz、433 MHz、915 MHz无线通信技术,对它们的特点和应用也应当给予适当的讲解。尤其目前蓝牙4.0技术已经得到了比较大的改进,苹果新推广的ibeacon技术有可能会对蓝牙技术起到大力推广的作用,所以对这几种技术应当让学生都有所接触和认识。在课程中可以体现在物联网导论、无线传感器网络中进行讲解。另外在课程设计和实践活动中,可以对这些技术予以应用加深学生的理解和掌握。
2.3 应用层
物联网目前的应用非常广泛,但是就应用层技术而言主要是应用层软件的开发,所以物联网工程学生应该掌握的主要技术应该包括Java技术和移动平台应用程序开发技术,但是偏硬件和体系构成的学生可以淡化这两个内容的学习,偏软件的学生应该加强这两项技术的训练。
另外,目前提得比较多的云计算和大数据的内容,也应体现在物联网工程专业学生的知识体系之中。云计算其实应该是云服务,它主要包括三个方面的内容,即IaaS、PaaS和SaaS。在这三个内容中,PaaS是目前云服务所用到最多的技术,所以要让物联网工程专业的学生对这项技术有所了解,从而为后续物联网应用服务开发开拓更宽广的思路。
就目前物联网的主要应用案例来看,每个案例往往是这三层的综合,所以物联网工程的学生的知识体系在这三层中离开了哪一层都不完整。我们从这三层出发,梳理出了大致的脉络,有了比较清晰的思路,再根据所定位的学生的就业方向予以加入相关的专业知识或者根据学生的培养定位增删一些相关的内容,即可确定相应的培养方案。
3 物联网工程专业人才就业方向分析
在人才需求方面,各地政府纷纷上马物联网项目,急需大量的物联网人才。由于物联网专业的一些课程涵盖了电子、通信和计算机三个学科领域,所以学生的就业范围比较广泛,但是也有有人提出质疑,认为物联网三个学科都有所涉及但是哪一个学科都没有学精,所以就给物联网专业学生的就业规划提出了问题。
目前许多高校往往会结合自身的原有学科特点,对某一方面有所侧重,关键是看学生的培养目标,并且要和当地的经济特点相结合,有所侧重,也就是要瞄准行业应用而开展,这样才能做到有的放矢。
也有专家提出来了相应的物联网专业学生就业可从事的行业主要有[8]:
物联网系统设计架构师、物联网系统管理员、网络应用系统管理员等核心职业岗位以及物联网设备技术支持与营销等相关职业岗位;
物联网终端系统的设计与开发;
物联网应用系统开发工程师,进行物联网相关软件系统的设计与开发;
无线传感网络系统的设计和管理;
物联网在智能系统、普适计算、工业控制、信息处理、通讯和管理等领域的应用开发和工程实现;
高等院校和科研院所与物联网相关的教学科研工作。
从以上专家所列出的就业方向来看,可以将就业方向也归纳为硬件、网络和应用三个大类,这和以上根据物联网基本架构所描述的知识体系基本吻合。
物联网工程专业的人才有自身特有的素质构成,与计算机、通信和自动化专业的学生比较起来,主要有以下特点[9]:
计算机专业的学生要么侧重于计算机软硬件技术的研究与应用,要么侧重于计算机网络系统的组网、管理或者开发,但缺少物联网工程应用中所必须的传感、控制、通信等领域的知识。
通信专业侧重于使学生掌握基本的通信原理,但对物联网中所涉及的传感、嵌入式和应用开发涉及较少。
自动化专业虽然对物联网中必须的传感和控制技术等有所侧重,但是对于计算机应用开发领域涉及较少。
由此可见,对物联网工程专业的人才而言,是适应物联网行业的特点而具备更综合的专业素质。
4 知识体系基本构成
通过以上的分析,综合物联网体系架构和人才就业方向的定位,另外与二本层次学生的特点相结合,可以归纳出物联网工程专业学生的知识架构,归纳总结如下:
基础知识相关课程:数学(高等数学、线性代数、概率论与数理统计)、英语、电工与电子学(在这门课中包含有电路分析和模拟电路)、数字电路、C语言、数据结构、计算机网络、计算机组成原理。
专业必备知识:物联网导论、Linux操作系统、Java语言程序设计、RFID技术与应用、传感器原理与应用、单片机、嵌入式技术、通信原理、无线传感网络、云计算和移动互联网开发。
专业实训课程:安卓系统开发、ZigBee课程设计、RFID课程设计、无线传感网课程设计。
另外可增加:印制电路板设计、数字信号处理、EDA等相关课程,以扩展学生的学习视野和基本技能。
5 实践教学的开展
实践教学模块有基础实践教学部分和专业实践教学部分。基础实践教学部分由“基础实验―综合设计―应用创新”三个层次组成。第一层主要培养学生的基本技能,以电子技术学习为主。通过电子技术的学习使学生掌握元器件的辨别和使用,结合专业课程的教学,进行课程实验,掌握基本知识和基本技能等;第二层主要包括各门课程的课程设计、电子综合设计以及先进设计工具 EDA技术,旨在培养学生的综合设计能力、团队合作能力以及创新意识;第三层是应用创新层,引导学生参加大学生电子设计竞赛、挑战杯作品大赛和科研项目等。
专业实践教学部分注重物联网的核心技术――嵌入式系统技术。通过开设硬件设计一条线课程(单片机、嵌入式、RFID技术、传感器网络)和软件设计一条线课程(C 语言、面向对象程序设计、嵌入式操作系统、移动互联网开发),使学生系统掌握嵌入式系统的硬件和软件设计技术,掌握物联网网络协议栈和实现物联网通信。
6 结 语
物联网工程专业由于涵盖的学科范围广,在学生知识体系构建方面需要花费较大力气进行研究,从物联网自身的体系架构来探讨物联网工程专业人才所必须的知识体系,在满足基础知识体系的前提下,结合相应的就业方向,增加适当的特色课程,构建出适应各个学校特色的培养方案,从而培养出适应行业需求的物联网工程专业人才。
参考文献
[1]吴国民,徐秀芳.地方工科院校物联网工程专业人才培养的研究[J].现代计算机,2011(7):35-37.
[2]赵学健.物联网工程专业人才培养方案探讨[J].科技信息,2013(4): 63-66.
[3]李仲生,唐杰,黄同成,等.地方本科院校物联网工程专业建设探讨[J].信息技术教育与研究,2013(3):126-128.
[4]潘丹,甘宏.构建物联网工程专业课程体系的思考与分析[J].广东技术师范学院学报,2012(1):68-70.
[5]彭力,谢林柏,吴治海,等.物联网工程新专业本科人才培养方案研讨[J].计算机教育,2013(15):77-81.
[6]刘鹏.物联网工程专业创新人才培养探索[J].计算机教育,2012(21):9-12.
[7]教育部高等学校计算机科学与技术专业指导委员会.高等学校物联网工程专业发展战略研究报告暨专业规范[M]. 北京:机械工业出版社,2012.
关键词:物联网专业;网络安全;课程建设
作者简介:姚健(1974-),男,安徽合肥人,江南大学物联网工程学院,讲师,江南大学物联网工程学院博士研究生。(江苏 无锡
214122)
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)22-0107-02
随着计算机技术、网络通信技术等信息技术的迅猛发展,物联网时代来临了。物联网是指物品通过各种信息传感设备如射频识别、红外感应器、全球定位系统及激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网连接起来,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。[1]目前世界先进国家都对物联网技术发展高度重视。美国把物联网确立为新一轮国际竞争优势的关键战略。在我国,从2009年到现在,总理多次明确指出物联网发展的重要性和紧迫性。
然而,物联网技术的快速、健康和可持续发展离不开物联网人才的培养。因此结合我国当前社会、经济和物联网发展现状,制定符合中国国情的物联网人才培养战略是当务之急。2011年3月,教育部正式公布了战略性新兴产业相关本科新增专业名单。此次全国高校新设本科专业140个,有30所高校均增设了物联网工程专业。这些专业自2011年开始招生。鉴于物联网是一门集计算机、电子信息、通信、自动化等多学科的交叉新兴学科,很多工科类大学新建立的物联网工程专业都是从现有专业中抽调教师,除了根据专业特点安排一些新课程以外,很多课程都是交叉学科的课程,比如反映物联网安全的信息安全专业的“网络安全”课程。本文就如何上好物联网工程专业中的“网络安全”课程做一些探讨和研究。
物联网可以说是把“双刃剑”,安全可靠的物联网可以帮助人们改变生产生活方式,大幅度提高人们生产生活的效率,反之,如果因为安全问题造成局部或全局系统的瘫痪,也会极大影响人们的正常生产生活。所以,安全问题是物联网中的一个重要问题。“网络安全”课程就是针对物联网中与各种通信网络有关的安全问题所设的一门课程。
“网络安全”课程讲授的是网络安全最基础的原理、技术及方法,知识更新快,交叉学科多,知识面广,难以掌握。这些特点要求“网络安全”课程课时较长,理论教学与动手实践并重,教师的教学手段多样,学生的动手能力较强。
一、树立正确的教学指导思想
“网络安全”作为信息安全专业的一门综合性课程,其前导专业课程较多,涉及的技术、知识面较广,部分内容晦涩难懂,学生普遍反映学习、掌握的难度较大。而物联网工程专业也是一个多学科交叉的专业,学生如果想要达到本专业的培养目标,需要在有限的时间里学量课程。所以,物联网工程专业的“网络安全”课程安排的学时数不可能达到信息安全专业中的水平。另外,物联网的网络是互联网的延展,这也增加了新的学习内容。如何在有限的教学学时内,不但把基本理论、基本知识讲深讲透并且能让学生同时掌握一定的动手能力是任课教师的一项艰巨任务。[2]
要想让物联网工程专业的学生学好“网络安全”课程,首先要树立正确的教学指导思想。
1.理论教学与实践教学并重
这是由“网络安全”课程的特点决定的。“网络安全”课程的理论教学涵盖了网络安全体系结构、网络安全技术和网络安全工程三大部分。
(1)网络安全体系结构描述网络信息体系结构在满足安全需求方面各基本元素之间的关系,反映信息系统安全需求和网络体系结构的共性,并由此派生了相应的网络安全协议、技术和标准。[3]这一部分内容相对枯燥,却是本门课程的基础。可以通过一些软件演示来改善学习效果,比如可以通过sniffer软件来实时演示如何抓包并分析包的协议字段。这些包都是平时学生上网时常见的,由此可以提高学生的学习兴趣。
(2)单一的网络安全技术和网络安全产品不能解决网络安全的全部问题。应综合运用各种网络安全技术,包括防火墙、VPN、IPSec、黑客技术、漏洞扫描、入侵检测、恶意代码和病毒的防治、系统平台安全及应用安全。[3]这是“网络安全”所教授的主要内容,既有基本理论需要掌握,也需要大量的实践来保证教学效果。由于学时有限,可以采用课堂讲授基本理论,课下根据学生的兴趣另外安排实践的方式。
(3)对网络安全进行的综合处理,要从体系结构的角度,用系统工程的方法,贯穿网络安全设计、开放、部署、运行、管理和评估的全过程。[3]这一部分也是既有理论也有实践,但实践的不是具体的技术。需要学生对(1)、(2)部分的掌握比较扎实。这部分可以结合案例来讲授,以提高吸引力。
这里要纠正一种过于偏重实践能力培养的教学倾向。“网络安全”课程有大量的实践内容,但这些实践必须建立在扎实的理论基础之上,教学过程中要纠正学生热衷做试验而忽视理论学习的不良倾向。
2.教学指导与自主学习并重
由于“网络安全”课程的内容涉及面非常广,仅仅课堂学习是远远不够的。所以在教学实践中,既需要任课教师提供及时的理论支持和技术支持,更需要学生进行高效率自主学习,包括课前预习、课后复习,并积极利用学校各种资源如图书馆、互联网、机房等,帮助理解和掌握理论知识,加强发现问题解决问题的能力。任课教师要充分利用网络的便利性,建立课程网站以及能同步或异步互动的论坛,通过与学生的互动,既可以提高学生的学习兴趣,解决课时有限的问题,同时也激励教师不断跟上新技术,改善教师理论较强而相对实践较弱的问题。
二、采用多样化的教学手段
良好的教学手段是提高教学质量的重要环节。教学过程中可以充分利用现代科技提供的各种工具,根据教学内容的不同采用与之相适应的教学方法,既继承了传统方法的优点,又能克服传统方法的缺陷。
1.现代化的教学手段
现代化的教学手段中,以计算机为基础的多媒体教学无疑是最常用的手段。可以通过播放课前制作的动画、剪辑的与安全有关的科幻电影片段等,使抽象的网络安全理论更加生动、形象,既提高了教学效率,也能对重点、难点问题进行较为透彻的讲解。
建立课程网站(含论坛)是另一个重要的教学辅助手段。课程网站包含任课教师收集的所有与课程有关的资料,格式包括文本、图形、图像、声音和视频,内容涵盖课程规划、任课教师队伍、教学课件、参考资料、习题与解答、实践等。学生可以各取所需。同时论坛提供了一种教师与学生的互动模式。
本文提出了另一种形式的互动,即建立QQ群。QQ是一种即时通信工具,提供了强大的即时通信功能,而且它有着广泛的应用基础。任课教师以课程为单位建立QQ群,所有“网络安全”课程的任课教师和学生都加入群中,大家可以通过文字、语音、视频等方式共同探讨问题,也可以在群里建立临时或长期讨论组,就某些小群体关心的问题进行讨论。学生可以利用QQ群提供的共享区共享各种资料,还可以利用远程协作功能实时、共同地完成某项任务。
2.案例辅助教学
物联网就在身边,而物联网的安全案例也随时随地可以发现;同时,“网络安全”是一门综合性课程,知识点分散、课程内容更新速度快、实践性强。通过案例教学,让学生应用所学的理论知识分析和认识网络安全事件和解决方案,以提高学生综合运用知识的能力。在教学过程中,可以有针对性选取有代表性、实效性和实战性的案例,教师和学生在案例教学中分别找准自己的定位,教师要扮演帮助者和引导者的角色,而学生要站在网络安全技术人员的角度去发现问题解决问题。教师还要对案例讨论进行总结和评价。[4]
3.成立兴趣小组
网络安全知识点分散,需要较强的实践能力。可以结合学院发起的“大学生创新项目”,学生根据自己的兴趣点,利用所学的知识,针对某个安全问题提出解决方案并最终在指导教师的帮助下完成所申请的创新项目。既锻炼了学生的调研、自学、解决问题的能力,又可以让学生提前进入模拟工作环境,给他们今后走上工作岗位添加自信。
三、建立合理的评价体系
各种教学手段的应用极大地丰富了教学过程,同时也带来如何评价学生成绩的难题。传统“填鸭式”教学很容易给学生的表现打分,但这种打分只停留在学生死记硬背的基础上,最后考试的成绩不能真实地反映学生水平。
1.课堂提问与作业反馈的评价相结合
任课教师可以在课堂上就某个问题对学生提问,然后根据学生的回答给出相应的分数。课后作业一定程度上反映了学生学习的认真程度和对课程知识的理解程度,教师批改后也给予分数,这些分数在最终考评中都占有一定的比例。
2.理论基础与动手能力的评价相结合
这可以通过两种方案来实现。一是在课程考试时采用笔试和机试相结合的方式。笔试主要测试基础知识和理论,机试主要测试学生动手能力;二是在平时阶段性地要求学生完成一些作品,提交结果报告,并打分。期末考试仍然笔试。第一种方案强调分析问题解决问题的能力,第二种方案强调创新和综合运用的能力。任课教师在教学过程中对这两种方案既可以挑一使用,也可以混合使用。
参考文献:
[1]胡向东.物联网研究与发展综述[J].数字通信,2010,(2):19-23.
[2]张军.非计算机专业“计算机网络”教学改革实践[J].广东工业大学学报,2006,(12):103-104.
“物联网概念”从“互联网概念”衍生,将其客户使用节点延展到任一物体与物体之间,进行数据互置和交流的一种联网概念。它的含义是:经过发射信号辨认(RFID)、红外线感知元件、GPS系统、镭射扫描器等数据传输感应设备,按照事先定好的规则,把任一物品与网络连接起来,进行数据互置和交流,以实现智能化辨认、确定位置、循迹、监视和操控的一种网络概念。
二、物联网产业的前景
自2009年8月总理提出“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,写入“政府工作报告”,物联网在中国受到了全社会极大的关注,2011年11月28日,中国工业和信息化部了《物联网“十二五”发展规划》,该规划提出物联网已成为当前世界新一轮经济和科技发展的战略制高点之一,发展物联网对于促进经济发展和社会进步具有重要的现实意义。
三、高职院校开设物联网专业的可行性
1、物联网发展现状
当今世界,中国发展物联网与其他国家在同一起跑线上,前期拥有了一定的产业、技术和应用基础,展示出蓬勃的进步趋势。
行业崛起初具规模。无线发射信号辨认(RFID)产业市场规模超过100亿元,其中低频率和高频率RFID比较成熟。全国有上千家企事业单位从事传输感应器材的开发、制造和应用,年产量达二十多亿只,市场容量将近1000亿元,其中, 微型机电系统(MEMS)传输感应器材市场规模将近200亿元;通讯设备生产业具有一定的全球竞争力。建成世界最大、技术先进的公众互联网和通信网。机器到机器(M2M)终端数量接近1000万,形成世界最大的机器到机器市场之一。据相关统计,我国2010年物联网市场规模接近2000亿元。
当前,全球众多站在科技前锋的国家和企业纷纷感到了即将由“物联网”引发的科技与经济的革命,中国更是迫切提升对物联网的认识程度,并加快推动物联网的发展。
2、物联网的应用推广
目前,物联网在我国安全防卫、交通运输、电力行业、物资流动、环境保护、医学治疗等范围已取得应用,且使用方式正日臻完善。在安全防卫领域,视频监管、周围边际防止侵入等应用领域已取得明显效果;在电力行业,远距离获取表数、输电变压监测等应用正在渐渐发展;在交通领域,路路网络监察测测、交通运输工具调度和管理等领域正在发挥正面作用;在物资流动领域,货物储藏、运输、监控应用大面积推广;在医学治疗领域,个人身体监控护理、远距离医疗等应用日趋成熟。除此之外,物联网在市政设施监控、环境监测、食品药品寻找源头、建筑节能等方面也开展了广泛的应用。
3、物联网面临的形势
当前是我国物联网从起步阶段进入规模发展的时期,机遇与挑战并存。全球竞争日渐迅猛。美国在最新的国家创新战略中已将物联网上升为重点之一;欧共体策划了加快物联网发展的详细行动纲要;日本制定了将物联网作为重点战略领域之一的 U-Japan计划;韩国的IT839计划将物联网作为三大基础建设重点之一。先进国家一方面加快标准制定和产业化进程,谋求物联网在未来的大规模发展及国际竞争中占据有利位置,另一方面加大力度发展嵌入式操作系统、智能计算、传感器节点核心芯片等核心技术。
科技创新日益明朗。我国的信息技术经过多年的发展已经取得长足的进步,物联网是新一代自主创新打开局面的重点方向,巨大的创新空间蕴含其中,在传输感应元件、芯片、短距离传输、超量数据处理以及综合集成、应用等领域,自主创新项目日益增多,创新技术不断增加。随着物联网在各行各业的应用不断推进,将加速带动大量的新应用、新产品、新模式、新技术。
应用需要持续延伸。目前,我国将以加速改革经济前进模式为关键,进一步关注经济质量和提高人民的生活水平,迫切需要应用涵盖物联网在内的新一代信息技术更新改造传统产业,增加传统产业的经济效益和产品质量,提高家庭生活智能化程度、公共服务和社会管理。广阔的市场需求将为物联网带来巨大的发展空间和宝贵的发展机遇。
4、物联网产业人才需求现状
我国虽然对物联网产业高度重视,但与欧美发达国家相比,还存在着一定的差距。其中物联网人才的缺乏就是制约我国物联网产业发展的瓶颈之一。以物联网产业重点领域智能电网为例,据美国思科公司的产业报告:智能电网的规模是互联网的1000倍。随着数字化经济和低碳环保经济的发展,可再生能源等分散式发电能源不断增加及节点入网,智能电网将减少用电高峰期的负荷,确保电网的安全性与可靠性。未来5至10年智能电网与新能源电力产业人才将达到百万人。
这说明我国对物联网专业人才的需求是很大的,物联网产业的竞争说到底还是人才的竞争。物联网产业对人才的巨大需求,为高职院校开设物联网专业提供了有力的契机。
5、高职院校与本科院校开设物联网专业的比较
2010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。由于物联网涉及的领域非常广泛,从技术角度,主要涉及的现有高校院系与专业有:计算机科学与工程,电子与电气工程,电子信息与通讯,自动控制,遥感与遥测,精密仪器,电子商务等等。物联网专业可能会在上述这些院系中开设。 与物联网应用相关的专业, 如建筑与智能化,土木工程,交通运输与物流,节能与环保等等,可能会考虑开设选修课或在研究生、博士生阶段设置相关交叉学科的学位。国家首批批准开设物联网专业的就有30多所大学
那么高校设置物联网专业是不是就意味着高职院校不必再开设物联网专业了呢·其实二者并不矛盾,因为物联网产业本身需要的人才就是方向多样、层次立体的。不但需要高端的软硬件设计、系统开发人员,也需要低端的施工、调试及维护工作人员。高职院校的学生虽然没有本科学生基础知识扎实,但是他们课程设置灵活,实践环节与顶岗实习较多,相比之下也有自身的优势。所以高职院校开设互联网专业是可行的。
作为直接服务于地方经济的高职院校,要抓住新时期的历史机遇,及时准备开设物联网专业,为我国物联网事业的发展储备人才。
参考文献:
[1] 梁湖辉。高职院校设置“物联网”专业可行性探讨.成人教育,2011(3):79-80.
【关键词】物联网 校企合作 合作共赢
【中图分类号】G626 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2014)8 -0018-02
前言
物联网是我国战略性新兴产业的重要组成部分,引领了继计算机、互联网、移动互联网之后世界信息产业的第三次浪潮,其产业链长、和行业结合的信息渗透能力强、经济带动能力强,是未来科技竞争和产业升级的重要驱动力。在国家和社会的大力支持下,物联网焕发着前所未有的勃勃生机。面对市场机遇,中国三大电信运营商争相发力物联网技术开发及应用拓展。物联网的推广将会成为推进经济发展的又一驱动器,未来中国物联网行业发展前景广阔。
目前,物联网人才的培养已经成为物联网发展面临的挑战之一。物联网人才市场需求巨大,但综合人才却十分缺乏。为了弥补物联网产业发展带来的人才缺口,需要培养大量具有物联网技术能力等复合型人才。2010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。笔者认为,依据国家的相关产业、教育政策,探索务实可行的校企合作模式。以下是笔者对物联网的发展和建设进行的一些研究。
一、专业校企合作
物联网技术在我国已得到迅速的发展,但物联网还没有形成统一的标准,企业与企业之间研发的产品都是按自己的标准来生产,这对学校人才培养很难定位和建立专业建设方向。有时学校的发展急于求成,对专业没有定位好,盲目建设,对学生很不负责,学生毕业后也很难找到自己满意的工作。
经走访一些高校,与企业进行深入调研,总结出物联网专业的建设必须要与本校的办学特色相结合,确立一个长远的发展战略,以科学可持续发展的战略思想制定可行的目标和措施,重点培植学校的核心竞争力。笔者以广西机电职业技术学院的物联网专业的建设特色就是以计算机网络为基础进行拓展的专业定位。专业合作方式是以学校为名义招生,与企业共同培养,企业负责学生的就业。未来企业要想在物联网时代取得大发展,企业之间需要在资金、人才、决策上进行资源整合,形成产业联盟,才会实现合作共赢。
二、师资校企合作
自物联网专业的开为以来到目前,真正的物联网专业还没有毕业学生,对高校物联网专业的发展是很大的考验,这些新技术课程肯定会遇到师资不足的问题。而物联网企业走在高校的前面,它的发展指引着高校的前进,面对高校物联网发展缺少专业人才,高校物联网专业的发展需要企业的帮助,如何才能走出专业教师短缺的局面,笔者通过调研建议:
1、从企业选取1-2名经验丰富的工程定时到学校兼职任教,有利于学生提高工程实践能力。通过校企合作双方共同培养,能够使学生学以致用,使学校的知识学习与企业的职场训练真正紧密结合起来,调动学生学习的积极性。企业一线工程师深入学校进行技术、设备培训,了解教学过程与教学需求,通过校企间人员的互动和信息的交流,促进学校提升教学水平,也有助于提高企业产品实力及技术能力。
2、鼓励部分计算机网络专业老师转到物联网专业,从我院选拔1-2人到合作企业参加企业锻炼,学习物联网专业最前沿新知识,参加社会培训认证。鼓励教师主动参与针对企业需求的科技研发工作,促进成果转化,实现互利共赢。
3、对部分核心课程,邀请企业有经验的工程师到我院定时开展专业知识讲座,以便学生可以了解行业动态,激发学生学习的热情,促进学生学习的积极性;另外邀请企业工程师与在校的老师共同指导物联网专业学生的实验,加强学生的实践能力。
4、通过校企合作,依托双方共建的实验室、实训室,联合建立经相关组织认可的人才培训中心,整合师资资源,合作开展师资人才培训及认证工作,包括通过培训的学员可获得相应行业组织及相关部门及国际知名厂家颁发的认证证书,增强参培学员的就业能力与优势,同时优秀学员可获得企业就业推荐的机会。
三、实验设备教学合作
高校新办的物联网专业在实验实践教学所需的设备比较缺乏,而这些设备厂家所生产的设备在全国也没有统一的标准,厂家与厂家之间的设备可能存在不兼容的应用,这对高校的采购难度非常大,面对这些困难,笔者提出以下建议:
学校在实验教学设备缺少的情况,可通过与企业进行合作,由企业对学校直接投入设备,学校提供场地,提供传感网及移动互联网教育教学设备及教材、课件、实验指导书等相关教学资源。特别是新研发的设备,这对学校的设备资源得到有效的补充,有利于学生学习最新的知识,实现与社会用人接轨。
四、课程资源合作建设
物联网作为一个较新的专业,其课程体系建设及教学资源的积累都相对比较薄弱。而企业的发展走在学校的前面,经过多年的专注与积累,他们在产品应用培训、产品研发和方案设计他们有丰富的经验,企业有着较为完善的专业建设思路并积累了一定的专业教学资源,包括教学设备试验指导书、丰富的物联网系统方案、各研讨会的会议资料,专家讲义及报告材料、培训视频资料等等。
学校申报物联网专业是近几年才开始,刚刚起步,对教材的建设等还不成熟。现在市场上也没有统一的教材可用,或是选用的教材也是比较单一。与企业进行合作,在物联网专业建设中,双方进行研讨,把职业教育人才培养理念引入到教学中,明确组织相关合作院校共同编写、出版切实符合职业院校学生培养需求的系列物联网专业教材。
五、学生就业实践合作
物联网产业是一个新兴产业,也是国家“十二五规划”的重点产业,企业的发展需要大量的人才,而这方面的人才目前比较短缺,企业想快速发展,通过与学校进行合作,企业急需的人才在学校进行选拔,专门对这方面的人才做定点培训,培训合格的学生可以直接上岗,缩短学生在企业的磨合期,减少企业的成本,有效提高企业的竞争力。
另外企业可以为学生提供就业指导与就业实践机会,在平时的实训课程中,或是在寒、署假安排学生到企业进行实践学习,增强学生实践能力与就业能力,实现在学校到企业的角色转变,为就业做好准备,提高学生就业的竞争力。
六、科研项目合作
双方结合自身优势,整合资源及推广平台,推动各自科研及技术实践成果的转化,建立成果转化及推广合作的长效机制,实现平台与利益共享。
企业与学院共建科研团队进行合作项目开发,经验收评估合格的项目开发成果,企业负责该成果的转化及推广工作,依托企业行业的资源进行项目推广,为合作院校及相关团队带来丰富而持续的科研成果收益。另外企业根据自身的优势进行产品的推广及权,通过校企合作,依托学校的师资及学生资源,建立当地的推广中心及技术支持中心,联合进行行业产品推广并进行利益分享。
总之,物联网产业是一个新产业,无论是企业或是学校对人才都比较短缺,企业与学校共建高校提供网络空间与平台,开放和共享网络资源,促进高校人才培养与教学实践,推动高校科研及项目成果转化,引导教育与行业间的有效对接并实现共赢。
参考文献:
[1]李爱涛,孙桂萍,唐艳娜.浅谈校企合作对物联网专业建设的影响[J]. 价值工程.2012
[2] 蒋琴雅.创新校企合作机制提高物联网专业大学生就业能力[J].中国成人教育.2012
关键词 物联网专业;科研团队;科技项目训练;高等职业院校
中图分类号 G718.5 文献标识码 A 文章编号 1008-3219(2014)26-0012-03
随着物联网产业的快速发展,我国高校相继开设了物联网专业。但是作为新产业背景下的新专业,物联网专业的建设和发展存在很多困难和问题。高职院校如何培养出适应产业发展需求的人才,更好地建设物联网新专业,仍需深入思考和开展实践探索。实践表明,“专业对接园区,科研反哺教学”的物联网专业建设模式,取得了较好效果。
一、专业建设背景
2009年,国务院批复同意《关于支持无锡建设国家传感网创新示范区(国家传感信息中心)情况的报告》。2012年,国家制定物联网产业“十二五”专项规划,明确提出要加快无锡国家传感信息中心的建设。在上级政府的支持下,无锡的物联网产业得到快速发展,2010年无锡物联网产值200亿元,2013年无锡实现物联网产值1500亿元,预计到2015年,无锡物联网产值将达到2500亿元。产业的发展,需要人才的支撑。无锡科技职业学院地处无锡高新区,位于国家传感信息中心内,为了更好地顺应地方物联网产业的快速发展,于2010年率先成立物联网技术学院,次年开设物联网应用技术专业。针对产业园区内物联网企业还处于培育期,企业以中小规模的高科技创业、创新型企业为主,人才以高端研发型、技能型的科研助理为主,学校积极推进“科研助理团队”建设,创新探索“专业对接园区,科研反哺教学”的校企合作新模式,加快培养符合物联网产业急需的人才,努力实践新产业背景下快速建设新专业的路子。
二、新专业建设中遇到的主要问题及应对策略
(一)人才培养方案需准确定位
人才培养方案是新专业建设过程中首先要解决的问题,包括人才培养的基本要求和目标。如果目标定位不准确,培养的人才将不能适应企业要求。如果课程设置不合理,前后内容缺乏内在的逻辑关系和系统性的研究论证,缺乏连贯的知识体系,会使学生不能深入系统地了解所学的相关知识。物联网专业作为新产业背景下的新专业,首先人才培养方案要符合物联网产业对人才素质的要求,也要符合高职院校以职业能力为核心的要求,同时更要满足学生社会适应能力和可持续发展能力的培养要求。
(二)专业师资团队需快速组建
物联网专业是一个全新的专业,又是一个复合型专业,涉及计算机、电子信息、通信网络等多个专业的知识。需要将学校的师资资源进行整合,合理分配,实现多专业师资的联合教学;对原有师资进行培养,拓宽他们的专业知识面,实现专业迁移;积极借助企业的研发团队,提高其教学能力,服务学校物联网专业人才培养。
(三)实验实训设备需加快建设
学校实验实训室是开展人才培养、教学科研的最重要场所。物联网专业作为跨领域的复合型新专业,严重缺乏系统的综合实训实验设备,需要校企联合开发研制。由于各学校资金、场地紧缺,在新专业建设过程中会出现资金投入不足的问题,因此一定要加大投入,规划建设好实验实训室,不仅要满足课程教学需要,而且要满足科研需求。另外,要加快建设校外实训基地,为学生专业技能的提升提供条件。
三、建设物联网专业的具体做法
无锡科技职业学院物联网专业紧密对接无锡传感网产业园,与园区内近20家物联网相关企业紧密合作,深度融合,与530高科技物联网企业开展“共推互聘”人才协作活动,学校聘请530企业的领军型人才担任产业教授,校企共同组建“科研助理团队”。由产业教授指导,企业研发骨干、学校教师骨干和优秀学生组成的科研助理团队,协助530高科技企业开展项目研发和科技攻关,参与企业生产实践;科研助理团队将530高科技企业的人才和技术优势引入学校,将科技研发过程引入教学,实现课堂教学与生产实践活动有机结合,实现了新专业课程体系构建、师资专业技能提升、实验实训条件创建、项目教学资源库建设等,提高了学生的专业技能,走出了一条顺应新兴产业快速发展的专业建设之路。
(一)依托“政产学研”合作,创新人才培养模式
学校充分发挥地处无锡高新区、区校一体的办学优势,依托无锡高新区政府牵头的“政产学研”合作理事会,专业对接科技园区,校企共建“科研助理团队”,共同研究并确定人才培养目标。同时,围绕物联网高科技企业创新型人才的需求,以校企师生共同研发物联网应用科技项目为载体,打破传统班级授课模式,组建“科技引领创新班”,推行项目化学生自主管理模式,实施“科技项目训练”教学模式,专业技能与职业素养同步推进,为高科技企业量身定制创新型、高素质技能型人才。目前该模式已在2010级(嵌入式专业物联网方向)、2011级、2012级、2013级物联网应用技术专业进行试点,取得了较好的效果。
(二)依托“产业教授”引领,打造能教善研的“校企混编”优秀教学团队
通过学校教师骨干与科技企业技术骨干“共推互聘”,“产业教授”指导教师骨干学习国际先进的职业教育经验,开发项目化课程,联合研制物联网实验设备,师资的研发能力和企业技术工程师的教学能力短期内均得到提高。三年多来,物联网技术学院共聘请9位产业教授,组建了25个科研助理团队,培养了10位骨干教师,同时对10多名企业工程师进行了教学能力提升培训,快速建成了一支能研善教、具有国际化视野的校企混编优秀教学团队,为新专业的建设和发展奠定了基础。
(三)依托科研反哺教学,构建项目化课程体系
“科研助理团队”深入物联网产业园区和高科技企业调研,了解高科技企业物联网应用项目研发的工作过程,梳理岗位技能要求,确定符合企业需求的人才培养方案,构建由专业基础课程、专业核心课程、专业选修课程和行业项目实训课程四部分组成的课程体系。根据专业课程体系,将科研助理团队的成果积极反哺教学,科技项目转换为教学项目。一门课程一般由3~5个科技项目组成,由简单到复杂,涵盖课程的全部知识点,学生学习课程的过程也就是完成科技项目的过程。目前,已开发30多个典型物联网应用教学项目,成功构建科技项目导向的实训体系,推进了7门主干课程的项目化改革,完成了物联网基础、传感器网络、物联网项目应用和科技创新孵化等7大实训中心的组建。
(四)依托科技项目实岗训练,实施“教学做”一体化教学
“科研助理团队”既是企业的研发团队,又是学校的教学团队。团队实施科技项目实岗训练方式,真正实现“教学做”合一,在工程实践环境中提升学生的专业技能。工程师、教师和学生亦工亦友,产学研用相结合,边学边做,将课堂学习和生产实践有机结合,激发了学生的学习主动性和创造力。该教学模式在毕业设计、技能大赛中发挥了关键作用,学生在全国职业技能大赛中物联网赛项和移动互联赛项均取得优异成绩。2010级学生60%进入530高科技物联网企业就业,得到产业园区和物联网企业的高度认可。
(五)依托校外研发基地,建设校企一体的实训体系
“科研助理团队”在产业教授的指导下,依托江苏省物联网工程中心,在校内建成RFID、SOC片上系统、传感网、嵌入式等8个“教学做”合一的应用实训室,同时在园区530企业建立12个校外研发基地,校企联合研发了RFID、无线传感网、SOC片上系统等紧缺的物联网实验实训设备,基本完成了能满足学生基本能力训练、专业能力训练、专业拓展能力训练、综合开发能力训练要求的实验实训条件建设。三年多来,团队承担了20多人次的专业竞赛辅导,成功申报江苏省自然基金项目2项、无锡市物联网专项资金项目5项,授权专利30余项,省市课题6项。校企共管共用的实训体系为教育教学、师资培养、科技研发、学生技能提升和大学生创新创业提供了强有力的条件保障。
参考文献:
[1]无锡国家传感网创新示范区建设三年(2013-2015年)行动计划[E].苏政办发〔2013〕67号.
[2]吴春祥.广东省高校物联网专业开设现状分析与思考[J].中国职业技术教育,2013(5):27-30.
[3]林江涌.专业定位与专业建设[J].高教发展与评估,2012(4):102-106.
[4]付云.就业导向下的高职新专业开发探讨[J].高教论坛,2013(12):121-124.
[5]朱应煌.新产业背景下高职专业内涵建设研究[J].现代教育,2012(10):40-42.
[6]谢秋丽.基于物联网人才培养与教学实践的研究[J].软件导报,2011(3):44-46.
收稿日期:2014-07-25
作者简介:邹洪芬(1969- ),女,江苏无锡人,无锡科技职业学院物联网技术学院院长,副教授;赵航涛(1972- ),
男,江苏无锡人,无锡科技职业学院物联网技术学院副院长,副教授。
Exploration on Networking Specialty Construction of “Professional Docking Parks, Research Nurturing Teaching”of Higher Vocational schools
ZOU Hong-fen, ZHAO Hang-tao
(College of Networking Technology, wuxi Vocational College of Technology, Wuxi Jiangsu 214000, China)
关键词: 高职高专 物联网 专业实训
物联网是一项新兴的高科技产业,是继计算机、互联网、移动通信后的又一次信息化产业浪潮[1]。随着物联网技术在各个领域中的应用不断深入,物联网已经显示出了其巨大的发展潜力,社会将需要大量的物联网专业技术人才。在物联网产业大发展的同时,也必将产生数量巨大的研发与装维等工作岗位。为适应物联网产业发展,促进学生就业,高职高专院校也逐渐开设了物联网相关专业[2],其中的实训内容是专业课程内的重点。
按照国家对高职高专学院的要求,院校应侧重于培养学生的实际动手能力、操作能力和实践能力。专业实训是培养学生实践能力的有效手段,也是学生在校期间提高动手能力的最重要途径[3]。经过摸索与研究后发现,为了切实提高物联网专业的专业实训效率,使学生迅速提高专业相关的动手实践能力,具备物联网行业公司内安装、维护或操作人员的基本要求,达到最大化的实训效果,在本专业的实训实施过程中应注意以下六个方面。
1.贴近实际的实训环境与题目,培养、激发学生的学习兴趣
开设专业实训的目的是在短时间内强化学生的专业知识,提高学生解决实际问题的动手能力。所以实训过程中讲解的实例和要求学生完成的题目一定要贴合实际,并且难度适中。贴合实际的实例可以让学生看到自己所学的专业知识在实际项目中的具体应用方式方法,在了解行业工作内容的同时,也极大地激发学生对专业知识的学习兴趣。
以《物联网应用技术》实训中的智能农业大棚项目实例和设计题目为例,具体实训内容可作如下安排:
(1)以实际项目讲解物联网知识的实际应用
实训一开始即以实际运行中的一个农业智能大棚为例,边演示整个系统的实际运行效果,边讲解物联网在农业行业内的实际应用情况,同时结合应用场景中所使用的各种设备,及其在整个智能网络中所处的位置与功能,对工业环境应用作简单介绍。在本例的实训中,通过演示zigbee节点的信息采集与控制,学生可以了解通过无线传输手段,很方便地实现与分散信息点或控制点的通讯,从而实现了物联网中最为核心的最后几百米的无线传输过程。同时也对协调器、路由器和普通节点的分工有了更为感性的认识。通过演示网关的转发、直接控制或状态显示,使学生加深理解网关在整个系统中的重要作用,以及为连接下层无线局域网和上层互联网的重要模块,对物联网的层次性会有更深刻的认识。
因为所采用的样例为本校校园内的智能大棚,所以学生更能真切体会到物联网知识的实际应用效果,并已经融合到我们的日常生活中。这样既能加深学生对物联网行业的感性认识,又能激发学生的学习动力。
(2)阶段性题目贴合工程项目实际进度
专业实训课程一般是在实训室采用边讲解理论知识边练习操作技能的方式组织教学。在整个课程中,教师的讲解会分为若干阶段进行安排,每个阶段都有各自的理论知识、设计或操作题目需要学生学习并完成。教师在设计阶段性题目的时候,既要体现本阶段学生的学习成果,又要使题目具备实际应用价值,最好是能在实际项目中找到相应内容。以农业智能大棚项目为例,在zigbee通信模块介绍完毕之后,阶段性设计题目就是让学生根据大棚内的模块需求设计网络结构,根据自己的设计选择相应通信模块,简单配置zigbee模块内程序,写入控制芯片,使每组的zigbee模块能按自己的设计思路顺利组网。该阶段性题目既贴合了本阶段的理论知识,又使学生切身体会到了zigbee协议的实际应用,在以后阶段的实训或工作中,绝大部分的物联网项目都会用到该技术。学生理解到课程与实际工作的关系之后,就会使学生对每个阶段性题目都能产生浓厚的兴趣,并积极努力地完成。通过完成一个个阶段性的设计题目,就会逐渐提高自身解决实际问题的能力,并一步步提高自己的实践能力,最终达到能让企业满意的初级员工水平。
2.最终设计题目按实际项目要求与标准完成,选取实训室环境下能基本完成的内容
最终设计题目将会选取实际中出售或已经完成的项目来要求学生,使学生觉得自己的设计工作更贴合应用,且能解决实际问题,学生在这种情况下会投入极大的热情去完成终期实训题目。以农业智能大棚项目为例,实训中对学生的具体要求为:学生应在充分了解本项目情况后写出用户需求报告,经实训老师批准后,进行本项目的详细设计并形成正式设计文档。在实训过程中,每个项目组每日报告完成进度情况,教师在督促学生按进度完成的同时,适当给出提示,逐步引导每个项目组完成整个项目。在项目结束后,需要每个项目组按要求提交竣工报告及验收报告。
由于实训室条件不可能与实际生产环境完全一致,因此教师在选题时应尽量选择能在实训室中模拟完成的项目,让学生学到实际的知识,得到切实的锻炼。
3.实训题目取自实际项目,使学生熟悉本行业工作内容
专业实训课程中学生完成的设计或操作题目应按项目的标准要求,而不再是为验证书本上的理论知识做一些碎片化的设计与操作。在完成题目的过程中,要认真注意细节,理解这些细节要求对于实际应用中的意义。例如在农业智能大棚项目实训中,根据环境要求配置采集控制节点、路由节点和协调器节点时,应充分考虑实际环境中的分布情况,根据实际大棚的面积、障碍物、实际所需检测的数据类型等情况部署各类节点,在满足项目要求的同时,尽量减少节点或传感器数量以降低成本、减少故障率、降低无线网络复杂度。同时,学生在设计与部署过程中,教师一开始就要告知学生,实训过程中本项目相关的所有文档资料完整程度与写作质量都是课程评分的重要标准。这样使学生熟悉工作中的实际要求,在将来进入工作岗位时能尽快适应岗位工作。同时教师在每组的设备中都故意设置一些常见故障,如路由节点假死、网关的网络参数配置错误等,让学生自己排查问题。在提高学生实际能力的同时,也亲身经历一次安装故障或维修过程,对将来的工作内容与难度有切身体会。
4.不断提出问题,引导学生积极思考并解决问题
实训室中进行的各种训练是一种理想化的设计与开发过程。这种环境下完成的产品在运用到实际工作时,不可避免地会遇到许多事先考虑不到的实际问题。教师在实训过程之中应该充分注意这一点,在训练过程中应将实际使用过程中遇到过的问题描述给学生,引导学生思考这些问题出现的原因,并考虑解决方法,在学生经过充分的思考后,教师再将解决这些问题的方案介绍给学生。通过这样一个发现问题、分析问题、解决问题的过程,使得学生在学生过程中不断提高自身的独立思考能力与解决问题能力。例如在智能农业大棚实训课程中,学生掌握了zigbee通信模块后,教师及时提出问题:在实际使用环境中,由于zigbee协议设计的信道数量有限,在一个或几个相邻的大棚中,在保证信号连接稳定的情况下,最多可部署多少个zigbee节点?如需要部署更多的节点,可采用哪些方法降低节点间的通信干扰?通过这些问题,引导学生寻求解决这些实际问题的方法,积极思考,显著提高学生解决实际问题的能力。
5.学生实训与技能大赛内容相结合,提升比赛学习效果
技能大赛使学生真正进行实战状态,比赛时压力将远超实际工作的情况,它将调动学生的全部知识、经验与能力,全身心投入到比赛中。所以,经过技能大赛锻炼的学生,比普通学生具备更强的搞压能力,更能适应实际工作。在平时的实训课程中,教师需要有意地将实训内容与比赛内容有机结合起来,一方面进一步提高所有学生的综合能力,另一方面也有利于优秀学生的脱颖而出。这样教师在选择到适宜参赛学生的同时,也是对这些学生的一个基本知识与能力的培养与锻炼,可以在以后的比赛专项培训中节省出这部分时间,更有利于提高比赛成绩。
6.强调知识的综合运用和分工协作,培养学生团队精神
在专业实训的各阶段中,均会要求所有学生掌握相关知识点的基本理论与实际中的应用方法。在农业智能大棚实训题目中,将学生分为三至四人一组的项目小组进行设计与部署,每人均有明确的分工,分别负责zigbee低层程序修改、网关编程、上位机编程、模块组装与搭建等工作。教师对学生的考核是先分别对每个项目组的完成情况进行考核评分,再对项目中每个学生发挥的作用及完成情况进行评分,每个学生本实训课程的最终评分由以上两个部分的得分乘以权值得出。每个学生在小组发挥自己特长的同时也参与到其他组的问题讨论之中,在共同完成一项工作的情境下不断提高其交流沟通、协同工作、团队合作的能力。
高职高专教育的最终目标是满足产品分工和就业岗位群用人的需要,要求高职高专院校必须追随热点产业及新型技术,在学生培养过程中尽可能贴合工作岗位要求,减少用工单位需求与学校教育内容脱节的矛盾。通过实训试用的方法,可以明显提高学生参加实训课程的兴趣与强化教学效果,同时学生通过实训课程将学校学习与毕业后的工作有效衔接。学生毕业后接触相关工作岗位时,可以更快更好地融入到工作中。
参考文献:
[1]田景熙.物联网概论[M].南京:东南大学出版社,2010.
【关键词】高职院校物联网专业建设
1. 引言
物联网是通过信息传感设备,按约定的协议实现人与人、人与物、物与物全面互联的网络,其主要特征是通过射频识别、传感器等方式获取物理世界的各种信息,结合互联网、移动通信网等网络进行信息的传送与交互,采用智能计算技术对信息进行分析处理,从而提高对物质世界的感知能力,实现智能化的决策和控制。物联网技术和产业的发展将引发新一轮信息技术革命和产业革命,是信息产业领域未来竞争的制高点和产业升级的核心驱动力。物联网概念是庞大和丰富的,其中涵盖了大量现有的专业门类和技术体系,而在其系统集成和应用端,可以说物联网技术将能够应用于工业、农业、服务业、环保、军事、交通、家居等几乎所有的领域。
目前物联网技术还属于一个新兴技术,正在快速发展。学习与掌握物联网的技术理论,发展方向及其行业应用是目前高等教育的核心目标。2010年最新的教育部通知已将物联网、传感网作为战略性新兴产业相关专业的重点,开始鼓励各高校申报相关专业。教育部高等学校高职高专计算机类专业教学指导委员会于2010年11月在西安举办了物联网应用暨计算机网络专业改革发展研讨会,来自全国102所高职院校及企业的与会人员围绕物联网技术发展、物联网络专业设置、深层次的校企合作等问题交换意见,分享经验。多位企业代表在会议上从企业的角度分析了物联网技术对人才的知识结构、技能要求和数量需求等方面的期望,为高职高专院校的人才培养提出了新的目标和任务。深圳职业技术学院孙湧教授作了《物联网专业办学若干思考》的报告。多位专家还从各自单位实际出发,阐述了对物联网专业申办和计算机网络专业改革的认识和实践。
2. 物联网专业建设的需求分析
从物联网产业链来分析,物联网产业主要有传感控制、数据传输和数据处理三个环节。传感控制主要通过传感器等设备来对物获取感知信息,涉及到物联网中的硬件系统,这个环节需要电子设备技术人员以及芯片设计和制造人员;当物的信息被感知到,就可以通过数据传输到数据处理环节对数据进行分析、控制,从而进行应用,这个环节主要是通过网络进行传输,涉及到计算机网络和通讯技术,因此需要通讯和计算机网络人员;数据处理环节主要对传输过来的数据进行处理,涉及到系统分析,因此需要系统设计、系统应用和系统管理人员。根据以上物联网特征分析,物联网产业人才需求主要为电子设备技术和芯片设计技术人才,计算机网络和通讯人才,系统集成和应用人才。
物联网专业的学生毕业后能够在信息、物流等部门从事物联网相关领域的技术研发工作,也能胜任物联网技术在环境保护、工业监测、智能交通、公共安全、智能消防、个人健康等多个领域中的应用工作。
然而,经过两年的发展,物联网专业的培养目标还是不很清晰,尤其当大批的本科专业
批准开设后,高职高专的物联网专业如何建设,与本科的培养目标如何界定,物联网相关专业的定位、人才培养目标,如何进行物联网相关专业的课程设置、技能实训要求以及如何根据地域特点进行物联网专业应用人才,都是高职类院校设立物联网专业需要探讨的问题,也是高职类院校计算机专业一个新的生长点。
3. 物联网专业建设的内容分析
对于高职院校建设物联网专业的内容主要应从以下方面展开:
1) 高职院校物联网专业目标岗位及人才培养方向研究
物联网专业的建设,根据物联网市场人才需求特征和高职人才培养目标,结合地方区域特征和我院计算机学科已有优势,研究物联网专业目标岗位定位,进而确定人才培养的方向。使得培养对象既具有物联网基本理念,具有物联网行业相对应岗位必备的理论知识和专门知识,又具备较强的物联网岗位操作能力、一定的系统开发能力,成为能够从事物联网技术及物联网系统管理工作的高技术应用型专门人才。
2) 高职院校物联网专业课程体系建设的研究
课程体系的建立是实现专业人才培养目标的重要环节,也是人才培养的具体表现。本项目将以岗位需求为牵引,以人才培养方向为目标,从学生基本道德品质、职业素养、职业核心能力的培养的角度,同时兼顾一定的知识面和专业延伸,来研究如何构建适应于我院特点的物联网专业课程体系。
3)高职院校物联网专业实践教学基地的建设的研究
为了提高物联网专业人才的技术含量,加强物联网专业人才的技能培养,必须开发和建设物联网专业实训演练基地。由于目前物联网实验建设没有一个完整、成熟的方案,因此从改造和新建两个方面来探讨适应于高职院校物联网专业的实践教学基地的建设方案,并可以借助本地的地域经济特点,建立以行业应用案例为教学师范的实践平台,比如物联网在农业、煤矿等领域的应用为依托,探讨基于这些领域应用的实验平台的建设方案。
通过实证研究探讨在高职院校物联网专业建设的可行性,并在此基础上为物联网专业在高职院校的建设提供实施依据和前期论证。此项研究主要是整合我们现有在计算机网络方面的已有积累,结合当地的地域经济特点来解决物联网专业在课程、实训场地建设方面可能会遇到的问题以及在人才的培养、岗位需求方面需要前期论证的一些关键问题,为物联网专业在高职院校的建设提供可行性和可操作性的理论依据。
4. 物联网专业建设的实施
高职院校物联网专业的建设实施应该面向现代信息处理技术,培养从事物联网领域的系统开发及应用方面的高等工程技术人才。需要培养学生合理的知识结构、具备扎实的电子技术、现代传感器和无线网络技术、物联网相关高频和微波技术,有线和无线网络通信理论、信息处理、计算机技术、系统工程等基础理论,掌握物联网系统相关设计和应用的专门知识和技能,并且具备在本专业领域跟踪新技术的能力以及较强的创新实践能力。因此高职院校
物联网专业的建设可以从以下几方面考虑实施:
1)课程体系建设的实施
高职院校物联网课程体系的建设必须以面向应用为导向,因此必须以应用为目标,建议基于下列模块进行实施:
单片机和嵌入式系统
从最基础的8051单片机到ARM嵌入式技术,由浅入深,知识点包括:微机原理,接口技术,微控制器体系和原理,实时操作系统,C语言编程技术等。
无线片上系统
无线单片机通讯接口设计,无线有线收发器原理和结构,通讯原理和结构,运行于无
线片上系统的操作系统,如TINYOS等。
无线通讯和无线自组织网络
短距离无线数据通讯基础和原理,无线自组网技术,基本无线网络拓扑,ZIGBEE无线技术和802.15.4无线标准,高级的ZIGBEE技术。网络安全和加密技术,C语言和无线网络算法高级技术原理。
RFID知识模块
电磁技术基础,RFID标签防冲突算法,EPC和IS0—18000—6C通讯协议和原理;大功率RFID读卡器原理和设计,RFID和物联网数据库结构和原理等。
物联网传输层知识模块
物联网网关原理和结构,GSM/GPRS技术原理,接入网络原理,3G技术原理和结构,M2M 数据传输和远程通讯,嵌入式和高级实时操作系统在物联网网关设计技术等。
数据库应用
SQL SERVER数据库在PC上的应用,SQL数据库嵌入式版本的移植和应用,嵌入式系统网关上的嵌入式数据库与PC数据库之间的同步与数据传输,备份等。
软件开发
使用VC或VB进行PC及服务器端的软件开发,编写对物联网网关设备的客户端控制程序,使用JAVA语言编写移动终端的控制程序及客户段程序。
2) 物联网专业实训教学环境的建设
在学生掌握物联网基础教学及开展基础教学实验后,以物联网的真实应用为依托,使学生能够进行物联网产品开发,产品应用改造及工程训练,掌握物联网技术应用。基于目前物联网在很多行业都有应用的空间,因此实训环境可以基于专题形式进行建设,具体建议按如下专题实施:
传感采集控制设计及实现
包含物联网无线传感数据采集基础、数据采集原理和应用、数传控制设计环境和应用
开发流程。基于现有产品实施监测体系的搭建和实际运行。
传感节点应用
传感节点应用初步包含物联网无线传感节点的设计原理、实务与开发流程、应用场景
描述和选配方案。
自动控制系统
自动控制实训包含物联网无线传感网的控制作用原理、实务与开发流程,自动控制基
础及初步应用。
通信网络设计及实现
通信网络设计及实现包含物联网无线局域组网、数据无缝接入、远程使用开发流程。
基于现有产品实施监测体系中网络部分的顺利建设和运行。
系统应用设计及实现
系统应用设计及实现包含物联网应用场景描述、需求分析、系统集成开发流程。基于
现有产品面向具体应用的监测体系建设和运行。
参考文献
[1] 贾国荣.高职院校积极应对物联网时期到来的思考[J].贵州商业高等专科学校学报,2010(3).