肖賢建 李曉芳 莊燕濱 莊華 李曙英

摘要：介紹國內(nèi)外物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的建設(shè)情況，針對(duì)專業(yè)建設(shè)的一些問題，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)建設(shè)過程及行業(yè)特色，對(duì)該專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)、培養(yǎng)方案、課程設(shè)置、人才培養(yǎng)模式和教學(xué)資源的建設(shè)提出建議。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；專業(yè)建設(shè)；培養(yǎng)方案；課程體系；創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)

1、背景

被稱為下一個(gè)億萬級(jí)產(chǎn)業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)已成為全球科技人員和政府決策部門持續(xù)關(guān)注的熱點(diǎn)，相關(guān)產(chǎn)業(yè)研討和學(xué)術(shù)交流如火如荼。在教育界，高校物聯(lián)網(wǎng)工程人才培養(yǎng)工作得到國家的大力支持?！秶抑虚L期教育改革與發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020）》提出“促進(jìn)高校辦出特色，建立高校分類體系，實(shí)行分類管理”，“建立現(xiàn)代職業(yè)教育體系”，建立產(chǎn)教融合和協(xié)同創(chuàng)新機(jī)制，推動(dòng)地療高等學(xué)校更好地服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。

2、國內(nèi)外高校相關(guān)專業(yè)情況

物聯(lián)網(wǎng)理念最早可追溯到1995年比爾·蓋茨的《未來之路》一書。在《未來之路》中，比爾·蓋茨已經(jīng)提及“物互聯(lián)”。1998年，美國麻省理工學(xué)院創(chuàng)造性地提出了當(dāng)時(shí)被稱作EPC系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)想。1999年，在物品編碼、RFID技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，美國Auto-ID中心首先提出物聯(lián)網(wǎng)概念。IBM在2008年提出“智慧地球”概念后，“智慧地球”框架下多個(gè)典型智能解決方案已經(jīng)在全球推廣。歐盟于2009年6月發(fā)布了全球首個(gè)國家級(jí)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃。日本和韓國等發(fā)達(dá)國家也都分別提出“U-Japan”和“U-Korea”信息化戰(zhàn)略。以上核心內(nèi)容都是利用無所不在的泛在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)人與人、物與物、人與物之間的連接，讓民眾可以隨時(shí)隨地享受智慧服務(wù)。

物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)作為一個(gè)全新學(xué)科，受到教育部和各高校的高度重視。在2012年最新頒布的普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄中，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)屬于工學(xué)中的計(jì)算機(jī)大類，標(biāo)準(zhǔn)學(xué)制4年，畢業(yè)后授予工學(xué)學(xué)士學(xué)位。2010年7月，教育部批復(fù)首批30個(gè)物聯(lián)網(wǎng)工程本科專業(yè)。2011年至2014年，教育部又分4批審批了近350個(gè)物聯(lián)網(wǎng)工程本科專業(yè)。同時(shí)，許多高職高專紛紛設(shè)立物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)，僅2014年1月公布的一批高等職業(yè)學(xué)校專業(yè)設(shè)置備案結(jié)果中，就有264所學(xué)校開設(shè)了物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)。至今，開設(shè)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的高校已達(dá)600余所。如何建設(shè)好物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)，為我國物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展培養(yǎng)高質(zhì)量人才成為各界關(guān)注的焦點(diǎn)。

圍繞物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)建設(shè)和人才培養(yǎng)的一系列問題，2010年，教育部計(jì)算機(jī)教指委牽頭，聯(lián)合首批建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的30所高校成立了物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)教學(xué)研究專家組，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略、教學(xué)規(guī)范、實(shí)踐教學(xué)規(guī)范進(jìn)行了研究，并發(fā)布了《高等學(xué)校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究報(bào)告暨專業(yè)規(guī)范（試行）》和《高等學(xué)校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系與規(guī)范（試行）》。物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)是一門交叉學(xué)科，涉及計(jì)算機(jī)、通信技術(shù)、電子技術(shù)、測(cè)控技術(shù)等專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)以及管理、軟件開發(fā)等多方面內(nèi)容，對(duì)于這個(gè)處于摸索階段的新興專業(yè)，各校都在根據(jù)自身的特色不斷探索和修訂物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案。

3、人才培養(yǎng)模式與課程體系設(shè)置

3.1人才培養(yǎng)模式

物聯(lián)網(wǎng)是計(jì)算機(jī)技術(shù)與電子學(xué)科、智能學(xué)科緊密結(jié)合，在各行各業(yè)進(jìn)行更深層次應(yīng)用的必然產(chǎn)物，其結(jié)構(gòu)可分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層與應(yīng)用層。但是，不同學(xué)科對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的理解各有側(cè)重，例如電子信息學(xué)科注重物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的“感知”與“網(wǎng)絡(luò)”，兼顧應(yīng)用，其目標(biāo)是多傳感器協(xié)同獲取目標(biāo)信息，又稱傳感網(wǎng)技術(shù)；而計(jì)算機(jī)學(xué)科則注重“網(wǎng)絡(luò)”與“應(yīng)用”，兼顧“感知”，其目標(biāo)是全面感知現(xiàn)實(shí)世界并開發(fā)智能應(yīng)用，稱為物聯(lián)網(wǎng)工程。正因如此，各校都在根據(jù)自身的學(xué)科優(yōu)勢(shì)，不斷探索和修訂物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式。

常州工學(xué)院于2012年獲批成立物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)并于當(dāng)年招生。該專業(yè)依托學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程、通信工程、電子信息工程、自動(dòng)化、電子科學(xué)與技術(shù)等重點(diǎn)優(yōu)勢(shì)學(xué)科建立，這些學(xué)科和專業(yè)從不同研究方向?qū)ξ锫?lián)網(wǎng)工程專業(yè)形成有力支撐。特別是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)和軟件工程學(xué)科，面向地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展和信息化建設(shè)需求，以網(wǎng)絡(luò)化、信息化、智能化計(jì)算機(jī)技術(shù)及應(yīng)用為學(xué)科建設(shè)主線，培養(yǎng)適應(yīng)地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)需要、具備國際視野的應(yīng)用型人才，構(gòu)建“校企一體化”軟件工程卓越人才培養(yǎng)模式。學(xué)校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)充分利用現(xiàn)有培養(yǎng)基礎(chǔ)，遵循“工程應(yīng)用型”模式制訂專業(yè)培養(yǎng)方案，加強(qiáng)工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)，注重學(xué)生創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)，通過提高學(xué)生創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)能力來鞏同已有的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)知識(shí)，形成將理論學(xué)習(xí)與運(yùn)用創(chuàng)新相結(jié)合的良性循環(huán)。

3.2課程體系設(shè)置

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的課程體系沒置必須落實(shí)本專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)和要求，堅(jiān)持“課程精，實(shí)驗(yàn)強(qiáng)”的專業(yè)課程建設(shè)原則。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)開設(shè)的課程主要包括基礎(chǔ)課和專業(yè)核心課，涵蓋計(jì)算機(jī)系列課程、信息與通信工程、模擬電子技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用、物聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù)等幾十門課程。

根據(jù)人才培養(yǎng)要求并借鑒國內(nèi)知名高校的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程體系建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，學(xué)校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的課程體系設(shè)置及其銜接關(guān)系如圖1所示?？傮w上，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)教學(xué)大綱分為6個(gè)模塊。

1）通識(shí)教育課程。

根據(jù)學(xué)校的統(tǒng)一部署及中宣部、教育部文件精神，學(xué)校安排思想政治理論課；大學(xué)英語教學(xué)實(shí)行大學(xué)英語I、Ⅱ和大學(xué)英語選修，共分三級(jí)；數(shù)學(xué)物理類課程按機(jī)電類專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)開設(shè)高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)、工程數(shù)學(xué)、大學(xué)物理和大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)。

2）學(xué)科平臺(tái)課程。

開設(shè)電子線路CAD實(shí)踐、C程序設(shè)計(jì)I和Ⅱ：根據(jù)建立相近專業(yè)課程群原則，由電路分析、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)、信號(hào)與系統(tǒng)、通信原理、單片機(jī)原理及應(yīng)用、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論、Java程序設(shè)計(jì)等課程組成全院大平臺(tái)課程。為滿足物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的學(xué)科交叉共性要求，學(xué)校開設(shè)了數(shù)字信號(hào)處理和傳感器原理與檢測(cè)技術(shù)課程。

3）專業(yè)核心課程。

專業(yè)核心課程突出體現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)工程的感知識(shí)別層、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層、管理服務(wù)層和行業(yè)應(yīng)用層等4個(gè)層次的核心課程，開設(shè)課程為嵌入式系統(tǒng)開發(fā)及應(yīng)用、無線傳感網(wǎng)原理與應(yīng)用、物聯(lián)網(wǎng)工程規(guī)劃與設(shè)計(jì)、ZigBee網(wǎng)絡(luò)原理與應(yīng)用開發(fā)和移動(dòng)應(yīng)用開發(fā)。

4）專業(yè)選修課程。

在專業(yè)核心課程的基礎(chǔ)上，學(xué)校開設(shè)了硬件方向、軟件方向的選修模塊。硬件方向課程包括射頻技術(shù)與RFID、微波技術(shù)與天線、硬件描述語言、DSP原理與應(yīng)用、人工智能原理及其應(yīng)用；軟件方向課程包括云計(jì)算技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與協(xié)議、通信與網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)工程規(guī)劃與設(shè)汁、數(shù)據(jù)融合技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)。

5）集中性實(shí)踐環(huán)節(jié)。

該環(huán)節(jié)主要由IT類學(xué)生必備知識(shí)培養(yǎng)環(huán)節(jié)、物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)環(huán)節(jié)、學(xué)生工程實(shí)踐能力培養(yǎng)環(huán)節(jié)和學(xué)生綜合實(shí)踐能力培養(yǎng)環(huán)節(jié)等4部分組成。第1部分由電子實(shí)習(xí)I、電子線路CAD實(shí)踐、數(shù)字電子技術(shù)課設(shè)、C程序設(shè)計(jì)課設(shè)和單片機(jī)技術(shù)課設(shè)構(gòu)成；第2部分由嵌入式系統(tǒng)綜合實(shí)踐和無線傳感網(wǎng)原理與應(yīng)用課設(shè)構(gòu)成；第3部分由專業(yè)認(rèn)識(shí)實(shí)踐、物聯(lián)網(wǎng)工程綜合實(shí)踐和物聯(lián)網(wǎng)工程規(guī)劃與設(shè)計(jì)課設(shè)構(gòu)成；第4部分由創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐、畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)構(gòu)成。

6）素質(zhì)教育課程。

按照常州工學(xué)院本科生素質(zhì)學(xué)分管理辦法等有關(guān)規(guī)定，學(xué)校開設(shè)軍事理論、軍訓(xùn)、形勢(shì)與政策、社會(huì)實(shí)踐等素質(zhì)教育課程，共計(jì)l3學(xué)分

本專業(yè)的培養(yǎng)方案本著“卓越工程師”目標(biāo)設(shè)置，采用“校企一體化”培養(yǎng)模式，以工程教育背景設(shè)置教學(xué)計(jì)劃。在第7學(xué)期14～19周的物聯(lián)網(wǎng)工程綜合實(shí)踐和物聯(lián)網(wǎng)工程規(guī)劃與設(shè)計(jì)課程中，學(xué)生將在校內(nèi)企業(yè)常工富藤科技有限公司開展實(shí)踐。第8學(xué)期將繼續(xù)加強(qiáng)學(xué)生理論與實(shí)踐的結(jié)合能力，在校內(nèi)外企業(yè)的工程化訓(xùn)練平臺(tái)上完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。在培養(yǎng)方案中，學(xué)校要求學(xué)生4年必須修滿創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)2學(xué)分，積極引導(dǎo)學(xué)生參加各類專業(yè)競(jìng)賽，以競(jìng)賽促學(xué)習(xí)。

4、專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)新方案的特色

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)培養(yǎng)方案以模塊化方式組織教學(xué)，突出工科本科學(xué)生在通識(shí)教育和素質(zhì)教育方面應(yīng)掌握的知識(shí)；學(xué)科平臺(tái)和專業(yè)核心課程注重培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)學(xué)生最核心的基礎(chǔ)知識(shí)；專業(yè)選修和集中性實(shí)踐環(huán)節(jié)則強(qiáng)化其應(yīng)用能力的培養(yǎng)。

依托學(xué)?！靶Ｆ笠惑w化”訓(xùn)練平臺(tái)，培養(yǎng)方案突出了工程培養(yǎng)理念。從大一入學(xué)開始，學(xué)生即修創(chuàng)新學(xué)分，由雙師型導(dǎo)師領(lǐng)隊(duì)，高年級(jí)學(xué)生和低年級(jí)學(xué)生形成創(chuàng)新競(jìng)賽梯隊(duì)，目前已有常芯隊(duì)、機(jī)器人隊(duì)等5個(gè)隊(duì)伍，每隊(duì)由2～3人組成，采用實(shí)踐創(chuàng)新梯隊(duì)導(dǎo)師制。第7學(xué)期14～19周的培養(yǎng)由校內(nèi)和校外企業(yè)開設(shè)物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目工程設(shè)計(jì)；第8學(xué)期由企業(yè)副高以上職稱的企業(yè)老師和高校教師聯(lián)合指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計(jì)。

4.1專業(yè)特色課程設(shè)置

1）無線傳感網(wǎng)原理與應(yīng)用。

本課程圍繞無線傳感網(wǎng)絡(luò)的基本原理，主要介紹網(wǎng)絡(luò)支撐技術(shù)（物理層、MAC、路由協(xié)議、協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)）、服務(wù)支撐技術(shù)（時(shí)間同步、節(jié)點(diǎn)定位、容錯(cuò)技術(shù)、安全設(shè)計(jì)、服務(wù)質(zhì)量保證）及應(yīng)用支撐技術(shù)（網(wǎng)絡(luò)管理、操作系統(tǒng)以及開發(fā)環(huán)境）等，探討無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)和應(yīng)用。

2） ZigBee網(wǎng)絡(luò)原理與應(yīng)用開發(fā)。

本課程是物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)學(xué)生掌握和運(yùn)用短距離通信技術(shù)以及具體網(wǎng)絡(luò)的一門課程，深入講述ZigBee網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)和工作原理，涉及ZigBee的物理層、MAC層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層及ZigBee安全服務(wù)特性。

3）嵌入式系統(tǒng)開發(fā)及應(yīng)用。

該課程以ARM和Linux為重點(diǎn)，詳細(xì)討論嵌入式系統(tǒng)的基本原理和主要技術(shù)，特別是嵌入式系統(tǒng)的操作系統(tǒng)及軟件開發(fā)。

4）移動(dòng)應(yīng)用開發(fā)。

該課程介紹SIM卡編程環(huán)境所需的應(yīng)用技術(shù)，內(nèi)容包括如何在應(yīng)用環(huán)境中設(shè)計(jì)、建立和集成SMS短消息應(yīng)用；如何創(chuàng)建能夠充分利用SIM卡功能的代碼；如何在3G電話中使用微瀏覽器和微Web服務(wù)器；如何在現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)中建立具有前導(dǎo)性的移動(dòng)商務(wù)應(yīng)用；如何從服務(wù)器或筆記本上發(fā)送和接收SMS短消息；如何使用接f1和其他必需的組件；如何為公司網(wǎng)絡(luò)及VPN創(chuàng)建安全的無線應(yīng)用。

5）物聯(lián)網(wǎng)工程規(guī)劃與設(shè)計(jì)。

該課程結(jié)合應(yīng)用背景，介紹硬件系統(tǒng)集成、軟件系統(tǒng)集成、軟件工程設(shè)計(jì)方法、接口技術(shù)、總線技術(shù)、系統(tǒng)優(yōu)化等技術(shù)。

4.2專業(yè)特色實(shí)踐

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)具有面向行業(yè)的強(qiáng)應(yīng)用特點(diǎn)。該專業(yè)的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐一般可以按照認(rèn)知實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)和綜合實(shí)踐逐級(jí)深化，最終設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)一個(gè)有創(chuàng)意的智能系統(tǒng)。

1）應(yīng)用認(rèn)知實(shí)驗(yàn)。

該實(shí)驗(yàn)結(jié)合各種物聯(lián)網(wǎng)典型應(yīng)用，按照物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)可視化強(qiáng)的特點(diǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，學(xué)生從中體驗(yàn)物聯(lián)網(wǎng)概念和技術(shù)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

2）專業(yè)實(shí)驗(yàn)。

該實(shí)驗(yàn)體系分為無線傳感網(wǎng)實(shí)驗(yàn)、無線射頻識(shí)別（RFID）實(shí)驗(yàn)、嵌入式和短距離通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)等。

3）綜合應(yīng)用創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。

學(xué)生可以根據(jù)自己的創(chuàng)意進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，提出技術(shù)路線和實(shí)現(xiàn)手段，在創(chuàng)新活動(dòng)室中自制模塊搭建系統(tǒng)，例如學(xué)生搭建的智能魚缸生態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)和名貴花卉監(jiān)控系統(tǒng)。其中名貴花卉監(jiān)控系統(tǒng)中的蘭花精靈系統(tǒng)在全國大學(xué)生物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)競(jìng)賽華東分賽區(qū)決賽中獲得一等獎(jiǎng)。

5、結(jié)語

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)注重培養(yǎng)知識(shí)結(jié)構(gòu)合理，具備扎實(shí)的電子技術(shù)、傳感技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)理論、信息處理技術(shù)、汁算機(jī)技術(shù)等基礎(chǔ)理論，掌握物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)等專門知識(shí)和技能，具有一定的系統(tǒng)集成與優(yōu)化等方面的綜合素質(zhì)，具備在本專業(yè)領(lǐng)域跟蹤新理論、新知識(shí)和新技術(shù)的能力以及較強(qiáng)的創(chuàng)新實(shí)踐能力的應(yīng)用型人才。學(xué)校從大一開始開展學(xué)校和企業(yè)雙導(dǎo)師，結(jié)合工程項(xiàng)目，依托大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐基地和物聯(lián)網(wǎng)綜合實(shí)踐基地展開人才培養(yǎng)，效果明顯。