物联网技术下计算机网络工程专业建设的探讨

□天津科技大学 熊聪聪 畅卫功 刘尧猛 张强

物联网技术下计算机网络工程专业建设的探讨

□天津科技大学 熊聪聪 畅卫功 刘尧猛 张强

物联网应用领域的高速扩张为高校人才培养带来新的机遇和挑战。本文论述了计算机网络工程专业开设物联网方向的必要性和可行性，研究结合高校优势学科培养网络工程专业人才的新思路，提出融合多学科的以轻工行业物联网应用为特色的网络工程专业培养模式，并对如何构建该培养模式的评价体系进行探讨。

物联网；网络工程专业；学科建设；培养模式

以射频识别、无线传感器网络和M2M等技术为核心的物联网是互联网基础上的延伸，是一种实现物物相连的互联网，被认为是新一代信息技术的领跑者。物联网是多学科交叉的新兴学科，国内的物联网热推动了物联网专业人才培养模式方面的研究。

南开大学吴功宜教授讨论了物联网专业与计算机科学专业之间的关系，给出了物联网工程专业的培养目标、专业设置与课程体系框架[1]；西安交通大学桂小林教授详细讨论了物联网技术专业的课程体系结构[2]；另外南京邮电大学、辽宁工业大学的学者也提出各自物联网人才培养模式的研究[3，4]。以上研究从学科建设角度关注物联网专业人才培养模式，并没有从如何结合各高校的优势学科开展具有行业特色的应用型人才培养模式的研究。本文提出了融合学校优势学科建设计算机网络工程专业的新思路，探讨了培养轻工业物联网应用所需的复合型工程应用人才的学科建设体系。

一、网络工程专业设置物联网方向

物联网技术是在互联网技术的基础上，结合射频标签和传感器网络等技术，实现人与物、物与物智能沟通和对话的网络信息系统。从其技术构成和学科关系的角度上分析，物联网技术是以计算机技术的发展为依托的，物联网知识体系的基础仍然是计算机学科。

从技术架构上来看物联网可以分为三层，分别是：感知层、网络层和应用层。传统计算机网络工程专业侧重于培养学生熟练掌握计算机网络系统的开发应用，以及设计和搭建各种计算机网络环境。在培养目标和专业课程设置等方面，传统计算机网络工程专业已涵盖了大多物联网知识领域，拥有物联网网络层的学科建设优势，具备应用层的基础知识，需要补充的主要是物联网感知层的相关课程。可见，传统网络工程专业与物联网专业在知识结构上有很多共性，只要适当补充和调整网络工程专业的课程体系，就能够达到物联网专业人才培养的目标。因此，在计算机网络工程专业中设置物联网方向是切实可行的。

近两年，国内申请增设物联网相关专业的高校数量众多，但他们在不同程度上存在着物联网课程体系规划不完善、教材建设计划不完备、师资力量薄弱、实验室配套设备缺乏和实验方案标准有待规范等问题。区别于部分高校现开设的物联网工程专业，学校在计算机网络工程专业开设物联网方向时可以在该专业多年积累的教学资源的基础上，结合本校独特的优势学科制定具有行业物联网应用特色的战略性新兴产业人才培养方案。计算机网络工程专业开设物联网方向的专业目标是要让学生在具备一定的数学和计算机科学理论知识的基础上，系统地掌握计算机网络以及物联网的相关原理和应用技能。笔者认为计算机网络工程专业物联网方向的学生对有关物联网感知层的基本知识和基本技能达到掌握程度即可，重点是要结合各高校的优势学科及地方人才市场需求，让学生在充分掌握计算机网络技术的基础上，强化对物联网应用层关键技术的理论学习和应用实践。

二、结合高校优势学科培养网络工程专业人才

不同的发展历史、相异的学科建设等因素使得每一所大学都有自己的品牌专业、强势学科以及与其培养目标相配套的软硬件资源的建设与积累。物联网有着非常广泛的应用范围，高校在计算机网络工程专业物联网方向的专业定位上可以结合自身现有的优势学科，参考人才市场的用人需求，改革网络工程专业的课程体系，因地制宜地制定具有本校重点学科特色的培养方案和教学内容。

网络工程（物联网）培养模式可以从专业定位、知识结构、创新能力培养和人才培养模式评价体系四个方面进行讨论。其中，专业定位和知识结构将在下一节论述。在复合型工程应用人才的创新能力培养上，需要转变以往的以传授知识为主导的教育模式，注重学生的创新思维和自主学习能力的培养，强化教学实践环节。例如：开设具有行业背景的工程训练课程，开展个性化的创新能力培养研究，提高实验和培训课程的比重，扩展大学生创新实践基地建设[5]等，形成以行业应用为背景的立体化培养模式。完善的评价体系可以实现人才培养模式与质量的跟踪与评价，依据评价结果可以适时地调整教学内容，有利于提高人才的适应性。从行业应用出发，可以分别从学生的综合素质能力培养、学生知识结构优化、工程实践与创新能力培养等方面对研究成果进行评价。计算机网络工程专业物联网方向人才培养模式如图1所示。

图1 网络工程（物联网）专业培养模式

将传统网络工程专业的课程设置与学校的优势学科的专业知识有机结合，使得毕业生不仅能够从事计算机网络方面的工作，也能直接从事行业背景下的物联网工程领域的工作，增强毕业生的工程实践能力，拓宽其就业范围。

以天津科技大学为例，学校建有“食品营养与安全”、“工业发酵微生物”2个教育部重点实验室和1个教育部“食品生物技术工程研究中心”，在食品科学和生物工程等领域的研究与教学处于全国前列。依托天津科技大学的食品、生物等优势学科和应用背景，笔者认为，目前计算机学院的网络工程专业可以以食品安全和生物发酵与菌种保藏控制物联网为应用领域，融合食品学院和生物学院相关专业的教学资源，拓展网络工程专业的培养方向。通过多学科的交叉融合，建设以轻工行业物联网应用为特色的计算机网络工程专业培养体系。

三、优化网络工程专业培养目标和课程体系

由于物联网技术下的网络工程专业需要融入不同专业学科，所以，在确立了以轻工行业物联网应用为特色的网络工程专业培养目标的基础上，调整教学大纲，对原有专业的课程配置进行科学地增补和取舍。结合学校的优势学科的应用背景，依照网络工程专业物联网方向的培养目标设置相应的课程内容和实践环境，形成特色教育，增强毕业生的就业竞争力。

1.专业培养目标

物联网技术下的计算机网络工程专业面向现代信息处理技术，主要培养学生良好的科学素养，使学生毕业后可在轻工行业、信息产业、科研单位从事物联网应用相关技术开发和研究，成为具备行业知识和专业技能的高级应用型人才。培养的学生具备通信技术、网络技术、传感技术的基本理论和应用能力，能进行系统集成及相关技术的开发和应用推广，具有物联网工程实践能力。

专业能力培养要求：掌握计算机科学与技术和网络工程等方面的理论和方法，具有扎实的理论基础知识；掌握传感器技术、无线通信网等物联网感知层关键技术的基本知识和基本技能；具备各类网络系统的运维能力和一定的分析、设计和开发能力，拥有较强的软件编程功底；具备从事轻工行业物联网领域的科学研究能力；了解计算机网络及物联网的行业发展动态和技术标准，掌握文献检索、资料查询的基本方法，熟悉利用Internet获取信息的手段，具有获取信息的能力。

2.主干课程

网络工程专业物联网方向的课程设置以专业培养目标为向导，注重学生动手能力和创新思维的提高。学生可以通过对计算机网络及物联网的基本理论和基本知识的学习，掌握网络分析和设计的基本方法，掌握物联网应用的基本技能。

物联网中的感知层主要用来感知和采集现实世界中的信息，网络工程专业物联网方向的课程设置可以在现有计算机物理层的相关课程基础上，融合通信原理、传感器技术基础和射频技术与无线通信等课程，提高学生在物联网感知层理论知识的理解。对于物联网网络层方面，传统的网络工程专业已包含该领域涉及的大部分知识，需要增加无线传感网络和无线自组网理论课程，强化学生对物联网网络层的理解。物联网应用层的主要作用是依据各行业的实际需求开发信息管理平台，并根据行业应用的特点集成相应的内容服务[6]。结合应用层的特点，各院校可结合自身优势学科增设具有行业特色的物联网信息处理技术、无线自组网应用和物联网应用程序设计等课程。有关物联网安全技术的课程，不仅涉及物联网的三个层次，也关系到嵌入式知识的相关课程。网络工程专业物联网方向的课程体系结构如图2所示。

图2 网络工程（物联网）专业课程体系图

综合考虑现有网络工程专业的课程设置，计算机网络工程专业物联网方向的专业课程主要有：离散数学、数据结构、计算机组成原理、操作系统、计算机网络、数据库原理、物联网技术概论、物联网应用程序设计、无线传感网络、嵌入式系统概论、嵌入式操作系统、网络系统集成、网络程序设计、网络管理、射频技术与无线通信、物联网安全技术、无线自组网理论及应用、物联网信息处理技术等。

3.主要专业实验

专业实验的设置将使得学生具有一个计算机网络技术和物联网技术学习、开发与实验的综合平台，有利于提高学生的创新能力和实际动手能力，便于学生熟悉和掌握网络工程与物联网的原理和实际应用。网络工程（物联网）专业的实践环节可以从毕业实习、计算机基础练习、课程设计、生产实习和毕业设计（论文）五个方面进行。专业实验主要包括：C语言课程设计、面向对象课程设计、数据结构课程设计、无线传感器网络课程设计、网络系统集成课程设计和物联网综合应用课程设计等。

四、结束语

物联网时代的来临预示着物联网技术在社会各领域的应用在不断加深，作为该行业发展根本要素的人才培养也越发重要。为满足物联网行业对高端复合型应用人才的需求，本文对物联网技术下的计算机网络工程专业建设进行了讨论，提出传统网络工程专业可以与学校的优势学科相融合，通过跨学科的专业资源的整合，构建具有行业特色的应用型创新人才培养模式。文章详尽讨论了网络工程专业物联网方向的人才培养目标、主干课程设置、创新能力培养方案和培养模式的评价体系，更大地促进了本校网络工程专业发展，同时对高校计算机网络专业设置物联网方向有一定借鉴价值。

[1]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）：26-29.

[2]桂小林.物联网技术专业课程体系探索[J].计算机教育，2010（16）：1-3，9.

[3]杜祥岭，刘加宁.构建高校物联网专业与实训中心探析[J].辽宁工业大学学报：社会科学版，2011，13（4）：119-122.

[4]黄刚.基于物联网人才培养与教学实践的研究[J].软件导刊（教育技术），2011（3）：44-46.

[5]陈璟.基于工程型人才培养的传感网技术专业计算机网络课程的多元化教学与探讨[J].中国轻工教育，2012（1）：57-60.

[6]柯强.物联网专业课程建设探讨[J].物联网技术，2012（1）：80，81，85.

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