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关键词:计算机网络;物联网;专业建设;课程设计
中图分类号:TP393 文献标识码:A文章编号:1007-9599 (2011) 19-0000-01
Professional Building Talking on Internet of Things in Colleges
Li Gang1,Li Yang1,Hou Xia2
(puter Science and Information Engineering College,Anyang Institute of Technology,Anyang455000,China;2.High School of Anyang Development Zone,Anyang455000,China)
Abstract:In today's technological advances,computer network professional is faced with the maturity of networking technology and development to bring new and expanded it.This paper analyzes the status of networking technology,and made things in the colleges and universities for professional development and curriculum design of the program.
Keywords:Computer network;Internet of Things;Professional development;Curriculum design
一、引言
物联网(Internet of Things)[1]是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体,让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。它具有普通对象设备化、自治终端互联化和普适服务智能化3个重要特征。
物联网的定义是:通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、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相连接,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概念。在2005年国际电信联盟的报告中,物联网的定义和范围已经发生了变化,覆盖范围有了较大的拓展,不再只是指基于RFID技术的物联网。
二、物联网专业的分析
(一)专业建设的背景分析
物联网改变了人类之前物理基础设施和IT基础设施截然分开的传统思维,将具有自我标识、感知和智能的物理实体基于通信技术有效连接在一起,使得政府管理、生产制造、社会管理,以及个人生活实现互联互通,被成为继计算机、互联网之后,世界信息产业的第三次浪潮。
自2009年8月总理提出“感知中国”[2]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”,目前物联网被正式列为国家重点发展的战略性新兴产业之一。物联网产业具有产业链长、涉及多个产业群的特点,其应用范围几乎覆盖了各行各业。物联网在中国受到了全社会极大的关注,其受关注程度远超美国、欧盟、等其他各国,因此,我国迫切需要培养大批物联网专业的人才。
(二)申报专业的院系分析
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。
(三)专业课程的选择
物联网技术的快速发展和广阔使用促使高校进行该专业的建设,在进行学生培养的时候,不同的高校应该明确自身的培养目标,一是结合物联网技术的应用;另一是结合物联网技术的理论研究。
在进行物联网建设时,选择的专业基础课程包括:物联网产业与技术导论;Java程序设计;无线传感网络概论;TCP/IP网络与协议;嵌入式系统技术;传感器技术概论;RFID技术概论等。
(四)专业课程的实验设计
物联网专业的实验设计要从物联网的网络层次结构,物联网关键技术,以及物联网所注重的关键性问题出发,结合目前的产业现状和高校教学环境,力求让学生掌握物联网系统的感知层、接入层、网络层、支持层与应用层,设计出具体的实验内容使学生获得自主学习、自我发展的创新实践能力,以适应不断变化的未来。
开设的实验课程可以按照方向来进行划分:嵌入式方向有有蓝牙嵌入式编程、3G嵌入式编程等;传感器方向有光敏传感器实验、压力传感器实验、温度传感器实验等;RFID技术方向有:RFID介绍及读卡器设计实验、串口读卡实验、以太网读卡实验等;ZigBee技术方向有:ZigBee介绍、IAR使用介绍、无线传感网实验等。
三、总结
本文介绍了在目前物联网技术快速发展的环境下,高校通过对该专业的申报、院系安排、课程选择及课程实验内容设计等方面的工作,积极开展物联网专业学生的教育培养,适应了目前我国对该专业学生急切需要的需求。通过认真系统的专业建设能够培养学生具有物联网技术实际应用能力,并且具备在本专业领域跟踪新理论、新知识、新技术的能力。
参考文献:
>> 物联网技术在海事监管的应用和发展展望 物联网技术在医疗信息化中的应用和展望 2016年大数据和工业物联网技术趋势展望 物联网技术发展前景展望 物联网技术在军事领域的应用展望 嘉绍大桥物联网技术应用与展望 物联网技术在公安领域应用展望 物联网技术及其发展前景展望 物联网技术现状及应用前景展望 “物联网技术”教学实践与思考 高职《物联网技术概论》教学思考与实践 物联网技术概述 物联网技术探析 浅析物联网技术 物联网技术浅谈 物联网技术论文 浅谈物联网技术 浅谈物联网技术和建筑智能化 浅谈云计算和物联网技术的结合 浅谈物联网技术在医院的应用现状与展望 常见问题解答 当前所在位置:l.
[5] 戴国华,余骏华. NB-IoT的产生背景、标准发展以及特性和业务研究[J]. 移动通信, 2016,40(7): 31-36.
[6] 杨旭,李俊宏. 无线多址接入网络编码中继的信道分配算法[J]. 无线电通信技术, 2014,40(1): 21-25.
[7] 鄢林. 物联网中有线与无线通信接入选择研究[D]. 成都: 电子科技大学, 2012.
[8] 张景柱,柴焱杰. 60 GHz宽带超大容量无线接入技术研究进展[J]. 无线电通信技术, 2014,40(4): 27-32.
【关键词】物联网;物联网工程专业;人才培养
物联网的概念最早于1999年由美国麻省理工学院提出,是指依托射频识别技术和设备将所有物品与互联网连接起来,实现智能化识别和管理而形成的网络。[1]物联网是继计算机、互联网、移动通信后的又一次信息化产业浪潮,将催生一个巨大的新兴产业。产业未兴,人才先行。2010年教育部在高校本科教育阶段设立物联网工程专业,以期为重要战略性新兴产业――物联网相关产业培养高素质人才。物联网技术属于“集成创新型”技术,因此物联网工程专业的人才应该属于“工程应用型”人才[3]。如何实现这一目标是各个高校共同探索的话题。作为一名教师,结合自身实际工作经验,对此有以下几点思考。
1.形成以培养目标为导向的特色课程体系
物联网工程是一门覆盖范围很广的综合交叉学科,涉及计算机科学与技术、电子科学与技术、自动化、通信工程、信息安全、智能科学与技术等诸多科学领域[4],合理的课程设置有助于师生形成清晰完整的知识结构。要制定合理的课程体系,可以从以下三方面着手:
首先要整体把握物联网的体系架构要对物联网的整体框架和关键技术有整体把握。物联网的架构分为三个层次:感知层、网络层、应用层。信息在感知层采集和获取后,经网络层得以共享并实时交互,最终在到达应用层经过分析处理,最终实现决策和控制。课程体系要涵盖这三个层次,各层次间要能顺利连接。同时物联网关键技术如M2M、传感器、云计算等在整个课程体系中有所体现。
其次要明确专业培养目标。物联网企业的人才需求谱系中不仅包含高层次的研发人员,同时也包含大量物联网产品生产制造与物联网系统集成中设备安装、调试、维保等方面的高端技能型专门人才。因此,物联网工程专业的就业岗位可定位为:物联网电子产品的生产与制造、物联网工程系统集成与项目实施与管理、物联网工程项目售前售后服务与运行维护。物联网工程专业的课程设置要有明确的就业指引。根据岗位要求设置合理课程体系,培养学生核心职业能力。
最后要重建核心课程。目前物联网工程专业课程设置没有专业特色,课程设置大多是将各个交叉学科的相关课程直接设置在物联网工程专业的课程体系之中,比如将计算机专业相关的课程、通信专业相关的课程以及电子技术相关专业的课程组合成物联网工程专业课程。这样设置导致课程体系复杂、内容繁多、缺少层次[5],教师授课以孤立的学科要求为教学目标进行授课,学生因精力有限很难深入,形成的知识结构混乱,很难加以应用。课程的内容方面,大多是在原传统专业的核心要求上略作删减,导致学生无法获取一些非本课程重点而对后续课程极为重要的知识点。比如物联网工程专业的专业基础课电路与电子学,按照传统电子技术相关专业的要求,耦合电路属于选讲甚至阅读内容,不做考核,许多老师在授课时间有限的情况下会选择学生自学或者只做概述,而对于物联网工程专业的学生来说,这部分内容相当重要,是理解其后续专业课射频识别工作原理的重要知识储备。因此,在确立物联网工程专业课程体系的时候,应充分考虑各学科之间的关联,是否符合物联网专业从上至下的知识结构,而不是简单堆砌,更不是简单取舍。在培养目标的引导下,梳理学生能力形成所需掌握的知识点,将传统相关课程进行重组或拆解,并为之确定新的教学大纲,从而形成具有物联网工程专业特色的新课程,以突显符合培养目标的本专业特色。
2.组建有清晰角色定位和分工的教学团队
师资队伍是专业建设与发展的保障。作为一门新兴学科要发展,物联网工程专业急需一支专业的教师队伍。但物联网涉及学科众多,寻求精通多学科教师又不易实现。面对这种困境,物联网工程专业建立之初,可以尝试鼓励教师在各自的领域深入研究,以实际应用为向导或者以项目任务驱动的方式,组织青年教师学习钻研自己所掌握技术在物联网中的应用方式及其接入点,了解与其他领域知识相结合时所需的核心知识点,以达到熟练掌握和应用某一项物联网关键技术的目的,从而在实际教学中将每个人的技术优势发挥到最佳,使学生能取众师之长,实现成为“卓越物联网工程师[6]”的最终目标。
3.转变教学思维,充分发挥学生主体地位作用
基于问题的学习(简称PBL)于1969年由美国神经病学教授Barrows首创,是以学生组成的学习小组围绕系列复杂问题自主分析,找到解决方案,并学习到所需知识的过程。PBL教学法可以帮助学习者构建广博而灵活的知识基础,培养学生自主学习的能力和实践能力,激发学生的学习兴趣。[9]无论从实践还是理论研究上,物联网工程专业目前都还处于探索阶段[8],涉及学科知识宽广,相关技术甚至重要术语的定义都在持续更新中,“老师讲授―学生被动接受”的传统方式已经不能满足学习的需要,这要求学生有自主获取新知识的能力和热情。实际教学中可以尝试在物联网工程专业的主干课程如物联网导论中引入PBL教学方法,例如在讲解物联网是什么、物联网体系架构、物联网应用等关键问题时,可以给出问题,让学生通过资料查询、文献检索及其他现代信息技术手段获取相关信息,分组讨论、归纳、整理、分析总结,让学生来充当问题的解决者,教师最后归纳补充,进行重难点讲解。
笔者在讲授物联网工程专业课程物联网导论曾尝试采取这种教学方法,让学生参入到教学过程中来,充分发挥学生主体作用,效果明显。物联网工程专业不同于传统成熟专业,存在很多正在发展未有定论的理论,比如物联网的定义是什么,各种组织给出很多不同的解释,但至今为止,还未有统一的权威释义。学生在寻求答案过程中,不同于被动接受单一答案,可以了解不同定义提出的背景和当时物联网发展的现状等等问题,在理解了别人解释之后经过讨论和思考能够形成自己的“定义”。同时,这一系列的过程让学生了解物联网工程专业的特点,也提醒学生要有知识更新的意识,逐渐培养提升学生自主学习的能力。
4.以课程设计方式,逐步培养学生实践能力
物联网工程专业是由战略性新兴产业催生的新专业,相比传统专业更注重专业实践环节。[10]它集成交叉的特点对学生将所学知识综合运用与实践的能力要求很高。学生不仅要对各种信号的采集、处理、交换、传输的理论与技术熟练运用还要具备较强的综合应用无线传感网络及一定的软件开发能力。在课程的设计上,一方面要加大实验课在教学中的比重。针对专业难点和重点内容,通过验证实验的方式组织教学,让学生通过动手获得新感知新体验,帮助理解和掌握本专业的核心专业技术。另一方面要以课程设计逐步培养学生实践能力。物联网系统的构建从硬件模块的搭建到软件平台的设计不但需要理论知识的贮备,更要求学生具有较强的实践能力。传统的完成理论学习进行毕业设计的方式是难以实现的。结合物联网工程专业的这个特点,给物联网工程专业的专业基础课和专业课设置对应课程设计,例如传感器等课程课程设计完成数据采集模块设计,模拟电路、数字电路等课程完成报警电路设计,无线传感网络等课程完成局域网组网设计、C语言程序设计、Java语言程序、数据结构与算法、数据库等课程设计完成应用软件的设计,最后的专业实训课将所有课程设计整合。合理设计实践节点,以课程设计的方式逐步培养学生实践能力。
物联网工程专业是个知识综合性强,实践和创新应用能力要求高的专业。在物联网的全面应用时代到来之前,高校应在实际教育教学中不断思考与改革,形成学科专业优势,培养符合未来社会发展需求的复合型人才。
参考文献
[1]工业和信息化部电信研究院[R].中国物联网白皮书,2011.
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[3]王志良,等.物联网工程概论[M].机械工业出版社,2011.
[4]刘涛.高校物联网专业人才培养体系的思考[J].物联网技术,2014(1):76-78.
[5]沈雪珍,等.基于物联网专业教学的几点思考[J].中国电子商情(科技创新),2013(15):48.
[6]顾卫杰,等.对不同层次教育的物联网专业定位的思考[J].中国电力教育,2011(27):182-183.
[7]钮旭光,等.将PBL教学模式引入农业微生物学实验课的几点思考[J].四川教育学院学报,2012,28(8):25-27.
自学考试时间
辽宁抚顺2020年上半年理论课考试时间为4月11日星期六、12日星期日(上午9:00-11:30;下午14:30-17:00),各专业考试课程和时间安排详见(附表四、五)。2020年上半年实践环节考核和论文答辩的时间由各主考学校确定,各专业实践环节考核课程及时间安排详见(附表六、七)。
停考专业和遗留问题处理
(一)停考专业
1.能源管理(专科和独立本科段)专业自2017年下半年起停止接纳新生报名,2020年下半年起不再安排课程考试。
2.会计、会计(会计电算化方向)、护理学、船舶与海洋工程(航海技术方向)、船舶与海洋工程(轮机工程方向)、法律、日语、机械制造及自动化(数控加工方向)、焊接、视觉传达设计、广告、环境艺术设计、饭店管理和信息管理与信息系统等14个专科专业和电厂热能动力工程(应用本科)、数控技术(应用本科)、园林(应用本科)、计算机器件及设备(应用本科)、英语、物流管理、日语、石油工程、机电一体化工程、采矿工程、珠宝及材料工艺学、模具设计与制造、广告学、旅游管理、工业工程和新闻学等16个本科专业自2018年上半年起停止接纳新生报名,2021年上半年起不再安排课程考试。
3.艺术设计(人物形象设计方向)1个专科专业和服装设计与工程(应用本科)、营养、食品与健康、应用化学、机电设备与管理(矿山方向)、电子信息工程和教育技术等6个本科专业自2018年下半年起停止接纳新生报名,2021年下半年起不再安排课程考试。
以上停止接纳新生报名的39个专业的专业代码和专业名称不进行调整,仍按照原专业名称和专业代码报名考试及办理转考、免考和毕业,2021年下半年起停止颁发毕业证书。
(二)停考专业遗留问题处理
停考专业停止安排课程考试后,该专业的考生可按下述办法选择遗留问题处理方式:
1、停考专业中未合格的课程,可选择其它专业中名称和课程代码相同的课程进行考试。
2、停考专业中,尚有二门以下(含二门)理论课没有合格成绩不能毕业的,可自主选择自学考试其它原则上相近专业的相关课程参加考试,取得原专业考试计划规定的课程门数和学分即可按原专业申请毕业,最后办理毕业时间为2021年6月30日。
3、停考专业中,尚有二门以上理论课没有合格成绩不能毕业的,可按自学考试相关规定转入其它专业参加考试,取得专业考试计划规定的合格成绩后,按照转入专业申请毕业。
开考专业
专科专业:汉语言文学、英语、连锁经营管理、汽车检测与维修技术、数控技术、机电设备维修与管理、文秘、学前教育、计算机应用技术和物联网应用技术等10个专业。
专升本专业:汉语言文学、旅游管理、电子商务、计算机科学与技术、动物医学、电气工程及其自动化、软件工程、视觉传达设计、机械设计制造及其自动化、市场营销、动画、土木工程、护理学、药学、中药学、眼视光学、公安管理学、社会工作、化学工程与工艺、过程装备与控制工程、自动化、交通运输、人力资源管理、汽车服务工程、学前教育、环境设计、数字媒体艺术、小学教育、国际经济与贸易、金融学、船舶与海洋工程、会计学、工商管理、工程管理、法学和物联网工程等36个专业。
根据《教育部办公厅关于印发〈高等教育自学考试专业设置实施细则〉和〈高等教育自学考试开考专业清单〉的通知》(教职成厅〔2018〕1号)文件精神,我省制定了《2018年辽宁省高等教育自学考试专业调整工作实施方案》,从2018年下半年起,开考的专业全部调整为《高等教育自学考试开考专业清单》(已下简称《专业清单》)内专业,原开考专业不在《专业清单》内的,专业调整后全部取消,并停止接纳新生报考,2021年下半年起停止颁发毕业证书。专业调整对照情况详见(附表一、二、三)。专业调整后,原本科专业“第二学历”专业计划文件已不适用,2018年下半年起停止接纳新生报考“第二学历”,不再按照“第二学历”专业计划给新生办理课程免考。
旅游管理、电子商务、市场营销、人力资源管理、金融学、会计学(AB计划)和工商管理(AB计划)等九个专业,按照教育部文件要求,计划中增加公共政治课“基本原理概论”(课程代码:03709)。2019年下半年起报考该九个专业的新生,须考“基本原理概论”(课程代码:03709)。符合《辽宁省高等教育自学考试学历认定和课程免考实施细则》(辽招考委字〔2009〕21号)要求的考生,可以申请课程免考。
附表四:辽宁省自学考试2020年4月考试课程安排表(开考专业)(点击链接查看)
附表五:辽宁省自学考试2020年4月考试课程安排表(停考专业)(点击链接查看)
自学考试时间
辽宁鞍山2020年上半年理论课考试时间为4月11日星期六、12日星期日(上午9:00-11:30;下午14:30-17:00),各专业考试课程和时间安排详见(附表四、五)。2020年上半年实践环节考核和论文答辩的时间由各主考学校确定,各专业实践环节考核课程及时间安排详见(附表六、七)。
停考专业和遗留问题处理
(一)停考专业
1.能源管理(专科和独立本科段)专业自2017年下半年起停止接纳新生报名,2020年下半年起不再安排课程考试。
2.会计、会计(会计电算化方向)、护理学、船舶与海洋工程(航海技术方向)、船舶与海洋工程(轮机工程方向)、法律、日语、机械制造及自动化(数控加工方向)、焊接、视觉传达设计、广告、环境艺术设计、饭店管理和信息管理与信息系统等14个专科专业和电厂热能动力工程(应用本科)、数控技术(应用本科)、园林(应用本科)、计算机器件及设备(应用本科)、英语、物流管理、日语、石油工程、机电一体化工程、采矿工程、珠宝及材料工艺学、模具设计与制造、广告学、旅游管理、工业工程和新闻学等16个本科专业自2018年上半年起停止接纳新生报名,2021年上半年起不再安排课程考试。
3.艺术设计(人物形象设计方向)1个专科专业和服装设计与工程(应用本科)、营养、食品与健康、应用化学、机电设备与管理(矿山方向)、电子信息工程和教育技术等6个本科专业自2018年下半年起停止接纳新生报名,2021年下半年起不再安排课程考试。
以上停止接纳新生报名的39个专业的专业代码和专业名称不进行调整,仍按照原专业名称和专业代码报名考试及办理转考、免考和毕业,2021年下半年起停止颁发毕业证书。
(二)停考专业遗留问题处理
停考专业停止安排课程考试后,该专业的考生可按下述办法选择遗留问题处理方式:
1、停考专业中未合格的课程,可选择其它专业中名称和课程代码相同的课程进行考试。
2、停考专业中,尚有二门以下(含二门)理论课没有合格成绩不能毕业的,可自主选择自学考试其它原则上相近专业的相关课程参加考试,取得原专业考试计划规定的课程门数和学分即可按原专业申请毕业,最后办理毕业时间为2021年6月30日。
3、停考专业中,尚有二门以上理论课没有合格成绩不能毕业的,可按自学考试相关规定转入其它专业参加考试,取得专业考试计划规定的合格成绩后,按照转入专业申请毕业。
开考专业
专科专业:汉语言文学、英语、连锁经营管理、汽车检测与维修技术、数控技术、机电设备维修与管理、文秘、学前教育、计算机应用技术和物联网应用技术等10个专业。
专升本专业:汉语言文学、旅游管理、电子商务、计算机科学与技术、动物医学、电气工程及其自动化、软件工程、视觉传达设计、机械设计制造及其自动化、市场营销、动画、土木工程、护理学、药学、中药学、眼视光学、公安管理学、社会工作、化学工程与工艺、过程装备与控制工程、自动化、交通运输、人力资源管理、汽车服务工程、学前教育、环境设计、数字媒体艺术、小学教育、国际经济与贸易、金融学、船舶与海洋工程、会计学、工商管理、工程管理、法学和物联网工程等36个专业。
根据《教育部办公厅关于印发〈高等教育自学考试专业设置实施细则〉和〈高等教育自学考试开考专业清单〉的通知》(教职成厅〔2018〕1号)文件精神,我省制定了《2018年辽宁省高等教育自学考试专业调整工作实施方案》,从2018年下半年起,开考的专业全部调整为《高等教育自学考试开考专业清单》(已下简称《专业清单》)内专业,原开考专业不在《专业清单》内的,专业调整后全部取消,并停止接纳新生报考,2021年下半年起停止颁发毕业证书。专业调整对照情况详见(附表一、二、三)。专业调整后,原本科专业“第二学历”专业计划文件已不适用,2018年下半年起停止接纳新生报考“第二学历”,不再按照“第二学历”专业计划给新生办理课程免考。
旅游管理、电子商务、市场营销、人力资源管理、金融学、会计学(AB计划)和工商管理(AB计划)等九个专业,按照教育部文件要求,计划中增加公共政治课“基本原理概论”(课程代码:03709)。2019年下半年起报考该九个专业的新生,须考“基本原理概论”(课程代码:03709)。符合《辽宁省高等教育自学考试学历认定和课程免考实施细则》(辽招考委字〔2009〕21号)要求的考生,可以申请课程免考。
附表四:辽宁省自学考试2020年4月考试课程安排表(开考专业)(点击链接查看)
附表五:辽宁省自学考试2020年4月考试课程安排表(停考专业)(点击链接查看)