尹向東　張新林　陳旭日

[摘 要]當(dāng)前許多高校都開設(shè)了物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)。開設(shè)關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)的課程，可幫助學(xué)生對(duì)物聯(lián)網(wǎng)知識(shí)進(jìn)行有效的了解，掌握相關(guān)的物聯(lián)網(wǎng)信息，了解相關(guān)的課題和先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)知識(shí)等。增加學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的了解，擴(kuò)寬學(xué)生的視野，努力讓學(xué)生具備一定的實(shí)踐能力和探索能力，從而成為適應(yīng)市場(chǎng)需求的物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的有用人才。

[關(guān)鍵詞]校企合作 物聯(lián)網(wǎng) 實(shí)驗(yàn)課程

[中圖分類號(hào)] G423.07 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2015）09-0113-02

一、引言

1991年，美國麻省理工學(xué)院的Kevin Ash-ton教授在世界上首次提出了The Internet of things（物聯(lián)網(wǎng)）的概念。2005年，相關(guān)部門發(fā)表了一份報(bào)告，正式將物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行命名——“The Internet of things”。2009年8月，溫家寶總理在無錫考察中國科學(xué)院高新微納傳感網(wǎng)工程技術(shù)研發(fā)中心（現(xiàn)名無錫物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)研究院），明確提出了“感知中國”的發(fā)展目標(biāo)，要求大力發(fā)展中國的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)。[1]隨后幾年，伴隨著物聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)的發(fā)展，各種物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)如雨后春筍般涌現(xiàn)出來，相應(yīng)的人才需求呈現(xiàn)出爆炸式的增長，這給各高校人才培養(yǎng)帶來了新的機(jī)遇，同時(shí)也給高校教育帶來了巨大挑戰(zhàn)。

為了能夠更好地培養(yǎng)出企業(yè)需求的人才，學(xué)校與企業(yè)聯(lián)合有助于物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才的培養(yǎng)。校企合作是一種以市場(chǎng)和社會(huì)需求為導(dǎo)向的運(yùn)行機(jī)制，是學(xué)校和企業(yè)雙方共同參與人才培養(yǎng)的過程，以培養(yǎng)學(xué)生的全面素質(zhì)、綜合能力和就業(yè)競(jìng)爭力為重點(diǎn)，利用學(xué)校和企業(yè)兩種不同的教育環(huán)境和教育資源，采用課堂教學(xué)與學(xué)生參加實(shí)際工作有機(jī)結(jié)合，來培養(yǎng)適合不同用人單位需要的應(yīng)用型人才的教學(xué)模式；實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)是增強(qiáng)辦學(xué)活力，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)人才素質(zhì)的需要。[2]

二、物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)體系設(shè)置

物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)從下至上可以分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，感知層以二維碼、RFID、傳感器和傳感網(wǎng)為主，實(shí)現(xiàn)對(duì)“物”的識(shí)別；網(wǎng)絡(luò)層主要由移動(dòng)通信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)組成，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可靠傳輸；應(yīng)用層主要由智能終端組成，實(shí)現(xiàn)智能運(yùn)算與智能處理。[3]隨著信息技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)也隨之興起，與互聯(lián)網(wǎng)相比，物聯(lián)網(wǎng)涉及的方面更加廣泛，所以，在教學(xué)過程中融合實(shí)踐教學(xué)將物聯(lián)網(wǎng)所涉及的其他學(xué)科的知識(shí)融入進(jìn)去顯得至關(guān)重要。

目前許多高校的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)課程體系存在以下問題：

第一，實(shí)驗(yàn)課程之間相對(duì)獨(dú)立，缺乏關(guān)聯(lián)性，例如講授感知層課程的教師往往只側(cè)重底層傳感器的基本原理，沒有與網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層的知識(shí)聯(lián)系起來，這樣學(xué)生感覺只是學(xué)到了一門門單獨(dú)的課程，卻不能把它們?nèi)跁?huì)貫通起來。

第二，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)往往突出原理性知識(shí)的實(shí)驗(yàn)呈現(xiàn)，沒有融入一套有效的工程性構(gòu)建方法；缺乏工程性的方法，學(xué)生雖然知道了基本概念，卻難于完成具有一定規(guī)模的實(shí)驗(yàn)。[4]

第三，國內(nèi)很多高校都紛紛開辦了物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)或者在培養(yǎng)方案里面增加了物聯(lián)網(wǎng)方向，由于物聯(lián)網(wǎng)分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層三個(gè)層次，不同學(xué)校有各自不同的學(xué)科優(yōu)勢(shì)。物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的課程都是根據(jù)自身優(yōu)勢(shì)進(jìn)行設(shè)置的，各自的培養(yǎng)重點(diǎn)都不一樣，這樣有些學(xué)校培養(yǎng)出來的學(xué)生的能力可能達(dá)不到市場(chǎng)的要求，或不能成為企業(yè)開發(fā)產(chǎn)品最急需的人才。

因此，高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)應(yīng)該緊密觀察市場(chǎng)發(fā)展方向，與企業(yè)進(jìn)行深度的合作，深入研究物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才所應(yīng)具備的知識(shí)、素質(zhì)和能力，制訂出合理的人才培養(yǎng)方案，設(shè)置科學(xué)的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)課程體系，這樣才能培養(yǎng)出滿足物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域所需的合格人才。[3]

三、物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)體系設(shè)置

物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)知識(shí)領(lǐng)域包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法、計(jì)算機(jī)組成原理、微機(jī)接口與控制技術(shù)、操作系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理與協(xié)議工程、程序設(shè)計(jì)語言、數(shù)據(jù)庫原理與技術(shù)、軟件工程、嵌入式系統(tǒng)、無線通信與網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)安全、物聯(lián)網(wǎng)管理、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)、智能處理、射頻識(shí)別技術(shù)、無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。[5]

對(duì)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行科學(xué)設(shè)置，可以設(shè)置相關(guān)的通信工程技術(shù)，例如：物聯(lián)網(wǎng)基本知識(shí)介紹，傳感器的基本應(yīng)用和工作特點(diǎn)，無線技術(shù)的運(yùn)用，物聯(lián)網(wǎng)工程的講解和應(yīng)用，還有一些物聯(lián)網(wǎng)課程的設(shè)計(jì)等，教師在課程的設(shè)置上要符合學(xué)生的實(shí)際情況。

物聯(lián)網(wǎng)的整個(gè)體系，可以讓學(xué)生獨(dú)自完成多種層面的實(shí)驗(yàn)，與此同時(shí)可以開展一些實(shí)踐類的訓(xùn)練課程和學(xué)科競(jìng)賽活動(dòng)，同時(shí)還可以滿足教師以及部分優(yōu)秀學(xué)生參與科研訓(xùn)練的需要。本文以飛瑞敖物聯(lián)網(wǎng)工程實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為例，具體分為物聯(lián)網(wǎng)工程訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目、物聯(lián)網(wǎng)綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目三個(gè)部分：

（一）物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置

物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)主要是要求學(xué)生掌握物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)三個(gè)層次中的基礎(chǔ)知識(shí)，更深入理解物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)知識(shí)，掌握物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的各項(xiàng)基礎(chǔ)技能，主要開設(shè)以下實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：實(shí)驗(yàn)1：開展有關(guān)局域網(wǎng)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，這種實(shí)驗(yàn)是借助有線技術(shù)進(jìn)行的；實(shí)驗(yàn)2：與實(shí)驗(yàn)1相反，這個(gè)實(shí)驗(yàn)室運(yùn)用無線網(wǎng)技術(shù)開展局域網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)3：將有線技術(shù)和無線技術(shù)相結(jié)合的混合型網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)4：關(guān)于平臺(tái)的組建實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)5：物聯(lián)網(wǎng)工程信息平臺(tái)測(cè)試實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)6：無線信號(hào)分布實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)7：WiFi+無線射頻識(shí)別（RFID）讀寫卡實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)8：對(duì)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)進(jìn)行研究和對(duì)相關(guān)的配置進(jìn)行管理的實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)9：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)對(duì)感知層進(jìn)行細(xì)致的分析；實(shí)驗(yàn)10：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行細(xì)致的分析；實(shí)驗(yàn)11：將網(wǎng)絡(luò)層和感知層相互連接，進(jìn)行測(cè)試的實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)12：將網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層相互連接，進(jìn)行測(cè)試的實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)13：為應(yīng)用層進(jìn)行編程的實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)14：溫濕度傳感器數(shù)據(jù)通信實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)15：光照度數(shù)據(jù)通信實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)16：煙霧傳感器數(shù)據(jù)通信實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)17：WiFi設(shè)備管理與配置實(shí)驗(yàn)。

（二）物聯(lián)網(wǎng)綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目

在掌握上述基礎(chǔ)訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目以后，為了讓學(xué)生能夠全面理解物聯(lián)網(wǎng)的三層結(jié)構(gòu)是如何協(xié)同工作的，我們開設(shè)了如下一些綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目：綜合實(shí)驗(yàn)1：物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)人員對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行管理的實(shí)踐訓(xùn)練；綜合實(shí)驗(yàn)2：運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)對(duì)物資進(jìn)行管理、應(yīng)用的實(shí)踐訓(xùn)練項(xiàng)目；綜合實(shí)驗(yàn)3：從事物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)人員不斷開發(fā)物資管理系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目；綜合實(shí)驗(yàn)4：物聯(lián)網(wǎng)綜合應(yīng)用開發(fā)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目；綜合實(shí)驗(yàn)5：對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)服務(wù)器和相關(guān)配置進(jìn)行研究的實(shí)驗(yàn)；綜合實(shí)驗(yàn)6：物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)（中間件）設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目；綜合實(shí)驗(yàn)7：關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)程序編輯升級(jí)的實(shí)驗(yàn)；綜合實(shí)驗(yàn)8：物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程控制實(shí)驗(yàn)（B / S模式）。

（三）物聯(lián)網(wǎng)層面的創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目

為了使學(xué)生能夠更快地掌握企業(yè)項(xiàng)目開發(fā)的要求，我們與企業(yè)進(jìn)行合作，設(shè)計(jì)了一些創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目：創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)1：物聯(lián)網(wǎng)智能門禁系統(tǒng)，包括物聯(lián)網(wǎng)智能門禁系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)、物聯(lián)網(wǎng)智能門禁系統(tǒng)開發(fā)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目；創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)2：對(duì)物聯(lián)網(wǎng)燈光系統(tǒng)的研究，物聯(lián)網(wǎng)智能的燈光系統(tǒng)包括燈光的控制系統(tǒng)使用的實(shí)驗(yàn)還有對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)升級(jí)的實(shí)踐項(xiàng)目；創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)3：物聯(lián)網(wǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，包括物聯(lián)網(wǎng)視頻監(jiān)控應(yīng)用實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目、物聯(lián)網(wǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目；創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)4：物聯(lián)網(wǎng)空調(diào)控制系統(tǒng)，包括實(shí)驗(yàn)室空調(diào)控制系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目、物聯(lián)網(wǎng)空調(diào)控制系統(tǒng)開發(fā)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目；創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)5：物聯(lián)網(wǎng)智能窗戶監(jiān)控系統(tǒng)，包括物聯(lián)網(wǎng)智能窗戶監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目、物聯(lián)網(wǎng)智能窗戶監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。

（四）物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)

物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可以在計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、通信類實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)有模式上進(jìn)行不斷的創(chuàng)新和改進(jìn)，通過光載無線交換機(jī)技術(shù)，創(chuàng)建一個(gè)安全性能極高的WiFi無線局域網(wǎng)，覆蓋物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室及其周邊區(qū)域。與此同時(shí)，運(yùn)用實(shí)驗(yàn)室中的相應(yīng)工作設(shè)備，構(gòu)建一個(gè)既擁有有線網(wǎng)絡(luò)又擁有無線網(wǎng)絡(luò)的混合型的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)層，各種專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)箱和綜合應(yīng)用實(shí)驗(yàn)箱通過標(biāo)準(zhǔn)模塊WiFi設(shè)備服務(wù)器的無線技術(shù)，與物聯(lián)網(wǎng)的信息平臺(tái)相互連通，最終形成了一個(gè)十分廣闊的物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境，同時(shí)形成將物聯(lián)網(wǎng)的三個(gè)層次全面地體現(xiàn)出來的一個(gè)十分全面的物聯(lián)網(wǎng)工程信息服務(wù)平臺(tái)。我們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫墓P記本、手機(jī)、平板等多種移動(dòng)設(shè)備都可以通過內(nèi)置WiFi連接到物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上，成為物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的一部分。

（1）光載無線交換機(jī)及其分布式天線系統(tǒng)。光載無線交換機(jī)及其配套設(shè)備主要的作用就是將無線信號(hào)傳播的距離更加遠(yuǎn)、范圍更加大。

（2）物聯(lián)網(wǎng)工程實(shí)驗(yàn)平臺(tái)服務(wù)器。主要是用于對(duì)實(shí)驗(yàn)物聯(lián)網(wǎng)工程實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行合理的管理，對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行有效的監(jiān)控，同時(shí)開展多種多樣的課題研究，在中心機(jī)房配置一臺(tái)服務(wù)器。這個(gè)服務(wù)器所擁有的核心軟件以及服務(wù)器的軟件，可以為用戶提供本地和遠(yuǎn)程的服務(wù)，并且對(duì)物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行有效的管理和監(jiān)控。早期的物聯(lián)網(wǎng)主要致力于實(shí)現(xiàn)智能教室的門禁系統(tǒng)、燈光控制系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、空調(diào)控制系統(tǒng)、窗戶監(jiān)視系統(tǒng)等功能。

四、總結(jié)

開設(shè)關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)的課程，可幫助學(xué)生對(duì)物聯(lián)網(wǎng)知識(shí)進(jìn)行有效的了解，掌握相關(guān)的物聯(lián)網(wǎng)信息，了解相關(guān)的課題和先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)知識(shí)等，具備一定的實(shí)踐能力和探索能力，從而成為適應(yīng)市場(chǎng)需求的物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的有用人才。

[ 注 釋 ]

[1] 馬忠梅，孫娟，李奇.物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程體系與實(shí)踐探討[J].單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，2011（10）.

[2] 吳金星，魏新利，鄭錦華，賀敏，李國立.校企合作實(shí)踐教學(xué)為培養(yǎng)應(yīng)用型人才打開一扇窗[J].大學(xué)教育，2014（2）.

[3] 周洪波.物聯(lián)網(wǎng)：技術(shù)、應(yīng)用、標(biāo)準(zhǔn)和商業(yè)模式[M].北京：電子工業(yè)出版社，2010：45.

[4] 王楊，殷曉斌，陳付龍，趙傳信，陳少軍.面向高師院校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略研究[J].大學(xué)教育，2014（8）.

[5] 姜臘林，王靜，徐蔚鴻.網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)物聯(lián)網(wǎng)方向課程改革研究[J].計(jì)算機(jī)教育，2011（10）.

[責(zé)任編輯：覃侶冰]