高职物联网专业课程体系建设研究初探

2013-08-15李佳胡汉辉李健

湖南工业职业技术学院学报 2013年1期

李佳胡汉辉李健

（湖南工业职业技术学院信息工程系，湖南长沙，410208）

物联网概念萌芽于上个世纪90年代。经过十几年的发展，人们逐渐认识到，物联网技术将继计算机技术、互联网和移动通信技术之后掀起信息技术领域的又一次重大变革。2009年，欧盟、韩国和日本先后提出了推动物联网产业加速发展的行动计划。我国也于2010年将物联网产业纳入战略性新兴产业范畴进行重点扶持和发展。物联网产业具有覆盖行业广、包涵内容多、应用性强等特点，拥有广阔的发展空间，迫切需要高职院校培养大批适应物联网产业生产、建设、管理、服务的一线高等技术应用性专门人才。因此，高职院校如何构建合理的物联网专业课程体系成为广泛研究的热点。笔者以物联网技术框架为基础，分析了高职物联网专业学生职业定位和从业技能，就课程目标的定位、课程内容和课程结构的建立及其需要注意的问题进行了阐述和探讨。

一、物联网的体系架构和核心技术

物联网简而言之，就是“物物相连的互联网”。它通过射频识别（RFID）、全球定位系统、条码和二维条码等信息传感设备，按照约定的协议，将任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通信，实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理，完成虚拟数字世界与现实物理世界的信息融合。按照其技术体系划分，物联网主要由数据采集与标识技术、网络接入与通信技术、数据计算与服务支撑技术和公共支撑技术四个部分构建。

数据采集与标识：是物联网的基础和神经末梢。它如同人的皮肤和五官感知现实世界中发生的事件、数据和变化，并把这些事件、数据和变化以可识别的方式表示出来，实现对外部世界的信息采集获取，主要涉及嵌入式系统技术、RFID技术、传感和计测技术、低速和中高速短距离传输技术、自组织组网技术等。

网络接入与通信：是物联网的通道和周围神经。在现有互联网和移动通信网络的基础上建立与无线接入网、无线局域网、卫星网等网络的无缝连接，实现信息的无障碍、高可靠性、高安全性传输，固定、移动网络技术、海量数据交换技术、异构网络接入技术是其主要涉及的技术。

数据计算与服务支撑：是物联网的核心和中枢神经。随着物联网的迅猛发展和规模的不断扩大，计算处理海量感知信息的研究面临巨大挑战，需要融合网格计算、并行计算、网络存储、虚拟化等技术搭建一个可靠有效的云计算平台，对海量信息进行数据挖掘和融合，为海量信息的高效利用提供强有力保证。另外，在可以预见的未来，几乎可以肯定的是，将有越来越多的行业应用依附于物联网之上，物联网的服务外延将迅速扩大，必然要求物联网从纷繁芜杂的应用需求中抽象出一套通用的服务模式和体系架构，并加以规范。

公共支撑：贯穿于物联网的全过程，是保障物联网安全可靠高效运行的关键。一方面开放、多样是物联网的应有之义，一方面隐秘、统一又是物联网正常运行的重要基础；解决诸如此类的难题做到“无限互联，有限互通”，需要检测分析技术、标识解析技术、安全技术、网络管理技术和服务（Qos）管理技术等的强力支撑。

二、高职物联网专业学生职业定位及从业技能分析

（一）职业定位

一般来说，本科院校物联网工程专业侧重于物联网系统的设计和关键技术的研发，而高职院校物联网技术专业则更倾向于物联网技术的操作、应用、推广和支持。物联网的发展需要大批从事系统设计、系统分析与关键技术开发的研发型高级人才，高职学生基本不能胜任；但其“应用先导”的特性决定了物联网产业要想做大做强做快更多的需要大批具备一定理论知识、熟悉相关国家规范标准、掌握物联网专业相关技能的应用型专业人才，而高职院校物联网专业学生恰恰符合这一标准。在智联招聘、前程无忧和湖南人才网等大型专业人力资源服务网站的调研和对几家物联网相关企业的走访显示，面向大专和高职院校学生的物联网相关职位集中在物联网产品一线生产、销售和辅助设计，初中级产品研发，售后服务和技术支持，物联网集成系统辅助设计和二次开发，物联网设备安装、调试与维护，物联网系统的使用、管理和维护，物联网工程项目的规划、施工管理，物联网软件辅助设计和测试等。

（二）从业技能分析

物联网的快速健康发展离不开众多应用型技术人才的共同努力，作为一名物联网行业的从业人员，无疑需要具备良好的职业道德修养、沟通协调能力与团队合作精神，拥有健康的体魄和心理，较强的事业心、责任心和进取心，执行力强，能吃苦耐劳，热爱物联网行业。但是仅仅具备这些基本素质还是不够的。为了满足物联网相关企业对高职院校物联网专业学生的职业定位要求，综合考虑物联网产业发展现状和高职教育特点，高职院校物联网专业学生还应该具备以下从业技能：

嵌入式系统应用开发能力：具备扎实的模拟和数字电路基础和C语言基础，熟悉无线传感网和RFID技术原理和相关参数性能，会使用常见传感器，熟悉Linux操作系统或者Cygwin开发工具，能够熟练使用单片机和ARM处理器完成相关设计。

计算机软件二次开发能力：熟练掌握C#或Java语言，精通面向对象的程序设计，熟悉物联网相关行业的背景知识、产品体系，能够针对特定行业的个性化需求在原有物联网集成系统的平台基础上进行二次开发，并对系统进行使用、管理、维护和升级。

网络组建管理和安全防范能力：熟悉物联网的网络体系结构，熟悉互联网、wifi、zigbee和3g等各种网络的通讯协议和通讯原理，会配置、使用主流防火墙和入侵检测系统，能够合理选择网络设备搭建适宜安全的网关实施异构网络互联互通，并对网络进行日常的管理、维护和升级。

自主学习与发展能力：物联网产业方兴未艾，但是在相关信息领域的研究成果如雨后春笋般不断涌现，其知识更新、技术升级和产品换代的速度超出人们想象，这也决定物联网从业人员必须紧跟相关领域的技术前沿，在不断学习和实践中提高自身能力。

三、高职物联网专业课程体系建设

（一）课程培养目标

培养造就具有扎实物联网技术基础理论，熟悉物联网系统体系架构及核心技术，具备在物联网系统及相关领域进行嵌入式系统应用开发、软件二次开发和网络组建管理及安全防范能力；热爱物联网事业，具有良好职业素养、创新精神和团队协作精神，能适应国家现代化与信息化建设需要的高层次应用工程技术人才。

（二）课程结构设置和内容选择

围绕物联网技术体系，该专业课程内容由四大部分组成：公共基础类、数据采集与识别类、网络接入与通信类、数据计算与服务支撑类。

公共基础类课程为：物联网技术导论、电子产品安装与调试、网络安全与防护、计算机程序设计基础、C语言程序设计、电路与电子技术基础、软件测试技术、网络监控技术、TCP/IP网络与协议；数据采集与识别类课程为：单片机基础与嵌入式系统应用技术、RFID技术应用、传感器原理与技术、计测技术应用、ZigBee网络原理与应用；网络接入与通信类课程为：异构网络连接与网关设计、无线自组织网络设计与应用、网络设备与管理、物联网组网技术、网络存储与数据交换技术；数据计算与服务支撑类课程为：面向对象程序设计、数据库应用与数据挖掘、ERP技术应用、分布式计算基础、物联网系统集成技术、物联网系统应用设计。

这四大类课程既相对独立，又相互依存，充分考虑了课程结构设置上的灵活性和针对性。每一类课程都可以作为一个培养方向单独发展，但是每一类课程又和物联网技术有着无法割裂的、千丝万缕的关系。高职院校在进行课程设置时除了公共基础类课程必须开设以外，其他三类课程可以根据院校自身的学科优势、学生特点和课时安排自行选择一类或者几类课程开设。在电子硬件技术领域有特色的高职院校可以从数据采集与识别类课程入手，讲授无线传感网和RFID技术，培养学生的嵌入式系统的应用能力和电子设计能力。在网络通信方面有学科优势的高职院校可以侧重于网络接入与通信类课程，讲授网络设备管理和异构网络连接，提高学生实际组网和通信能力。在计算机软件技术方面擅长的高职院校也可以将数据计算与服务支撑类课程作为突破口，讲授云计算和数据挖掘、融合技术，加强学生系统集成和数据服务能力。

在课程内容的取舍上，我们主要侧重于实际操作和应用性比较强的课程，而删去了理论性过强过深的内容，充分强调了课程内容的应用性、基础性和综合性。开设的课程内容既要覆盖物联网专业的知识体系，让学生从整体上对物联网有一个理性的把握；又不能贪大求全、开设理论性过强过深而与专业技能培养关系不大的课程，超出学生的能力范围。既要突出重点，使学生在有限课时内尽可能扎实掌握适宜实用的物联网相关专业技术；又不能盲目专注于某个方向或方面，影响学生的全面发展。

（三）需注意的几个问题

首先，综合近几年企业对高职院校毕业生的工作情况反馈，了解到学生在校学习内容与企业任职需要存在着不同程度的脱节，尽管所有高职院校学生都经过实践课程的训练，但是实践内容与实际工作内容还是存在不匹配的现象。物联网是一门应用先导的学科，要培养物联网实用型人才，必须建立既符合企业需求又适应课程体系的实训体系，通过扎实的校内外实习实训，让学生在实践中更好的完成课程学习。

其次，物联网技术作为一门新兴前沿学科，其本身就具有动态发展变化的特性。从2010年教育部批准建设物联网工程专业迄今也只有短短的3年时间，其课程体系建设尚没有成功模式可以借鉴。因此，我们必须时刻做好准备，紧跟物联网技术发展应用的前沿，根据地方经济特色和学院学科优势，不断调整教学内容，不断完善教学体系，走出一条具有学院自身特色的物联网学科教学路子。