物联网工程专业人才培养模式探析*

范 平

(湖北科技学院 计算机科学与技术学院，湖北 咸宁 437100)

作为新兴的信息技术领域，专业人才的匮乏将是制约物联网发展的关键因素之一。国家要发展物联网战略需要大量的专门技术人才。物联网具备三个主要技术特征:一是全面感知，即利用RFID、传感器、EPC 编码等随时随地获取物体的信息;二是可靠传递，通过传感网与互联网的融合，将物体的信息实时准确地传递出去;三是智能处理，利用云计算等各种先进计算技术，对海量的数据和信息进行分析和处理，对物体实施智能化的控制。

基于物联网的上述技术特点，该领域的发展(无论学术研究还是相关产业发展)非常需要跨计算机、网络工程、控制、电子等多个技术领域的复合型专业人才。而目前开设了物联网本科专业的国内高校非常少，物联网相关产业很难找到同时具有上述学科领域背景和相关知识的专业技术人才，这给物联网产业发展和科技创新带来了很多困难。尤其是我国国家战略将物联网作为信息产业自主创新的重要机遇，而高水平专业人才是实现自主创新、掌握核心技术的关键所在。在这种背景下，通过设立物联网工程本科专业培养大批专业技术人才是具有非常重要的意义。

为适应国家和地方加快发展战略性新兴产业的形势，为立足地方，服务基层，促进咸宁市经济发展，提高我校理工类专业办学实力。计算机科学与技术学院抓住机遇，于2011 年初，积极组织申报物联网工程专业，并获得成功。

我院启动物联网工程专业的申报工作后，在编写申报材料的同时，也开始了物联网工程专业的人才培养方案的制定工作，从人才培养目标和课程设置着手，通过大量的调查、研究，制定出我院的人才培养方案，人才培养方案的关键是人才培养目标和课程设置。

一、物联网技术体系架构

物联网是通过射频识别、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连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络［1］。物联网框架大致被公认分为三个层次:最底层是用来感知数据的感知层，中间层是数据传输的网络层，最上层则是应用层［2］。如图1 所示其技术体系架构。

感知层的功能是通过RFID 感应、多媒体信息采集、传感器、条码、智能终端等方式采集与感知现实世界中存在的客观事物和相关数据，这些数据包含各类标识、物理量、视频、音频数据等。要实现RFID、传感器等数据采集，获得数据的短距离传输，就需要多个传感器对数据的协同信息处理技术和传感器网络自组网技术［3］。

网络层由互联网、各种信息网与网管、移动通讯网络和云计算平台等组成，从感知层获得的数据信息通过这些网络相互融合，顺利、安全可靠地传送给应用层，实现数据无障碍的传输功能。

图1 物联网的体系架构

应用层通过获得网络层传输来的数据信息，实现跨系统、跨行业、跨应用的信息共享和信息协同的功能，从而支持物联网技术在如:物流监控、污染监控、智能检索、远程医疗、智能交通、智能家居等行业的应用，最终得以完成物联网技术的真实应用体现［4－5］。

二、我校物联网工程专业的人才培养模式

1.专业培养目标

培养德智体美全面发展，具备扎实的通信技术、网络技术、传感技术等信息领域专业基础，具有应用无线传感网络和嵌入式系统相关知识综合解决实际问题的能力，能够从事生态旅游、环境监控、智能家居、智能医疗、智能物流、智能交通、智能电力等行业中物联网的系统集成、管理维护及相关应用系统开发等工作，成为服务于地方经济和社会发展需要的物联网相关领域的复合型高级应用人才。

2.基本要求

本专业学生应学习计算机、电子和通信的基本理论和技术，掌握物联网工程专业的基本知识、基本理论、基本技能，受到科学思维的系统训练，具有跨学科的实践应用与技术开发的基本能力。基本要求如下:

(1)良好的政治思想素质、道德品质、法制意识、诚信意识和团队意识;

(2)具有较好的人文社科知识和人文素质，以及较强的协调、组织能力;

(3)具备较扎实的数理基础、掌握计算机、自控、通信、电子的基本理论和方法;

(4)掌握物联网技术相关领域的基本知识、基本理论、标准和法规;

(5)具有研究物联网领域理论问题和解决实际问题的能力，了解学科的发展动态;

(6)具有较强的综合应用无线传感网络和嵌入式系统的相关知识解决实际问题的能力、综合试验能力与工程实践能力;

(7)具有较强的自学能力、表达能力和社交能力;

(8)具有英语综合应用能力和专业外文文献阅读能力;

(9)具有较强的创新精神。

3.毕业生应具备的素质、知识、能力

本专业毕业生应具有以下素质:

思想道德素质(政治素质、思想素质、道德素质、法制素质、诚信意识和团队意识等);文化素质(文化素养、文学艺术修养、现代意识和人际交往意识等);专业素质(科学思维方法、科学研究方法、求实创新意识以及工程意识、综合分析素养、价值效益意识等);身心素质(身体素质和心理素质等);

本专业毕业生应具有以下知识:

工具性知识(外语、计算机、文献检索、科技方法和科技写作等);人文社科知识(文学、历史、哲学、思想品德、政治、艺术和社会学等);自然科学知识(大学数学和大学物理等);专业知识(传感器原理、FRID 原理与应用、无线传感网等);

本专业毕业生应具有以下能力:

获取知识的能力(自学能力、表达能力、社交能力、计算机及信息技术应用能力等);应用知识的能力(综合应用知识解决问题的能力、综合实验能力、实践能力等);科技创新能力(创新性思维能力、初步科研能力等)。

三、物联网工程专业的课程设置

1.主要专业课程

通过物联网工程专业人才培养目标中的基本要求和毕业生应具备的知识，我校为该专业设置了专业课程的开设情况，其具体专业课程为C 语言程序设计、电路分析、数字电路与逻辑设计、数据结构、操作系统原理、计算机组成原理、嵌入式原理与开发、单片机原理及应用、RFID 原理及应用、传感器原理、计算机网络、无线传感网原理及应用、Zig-Bee 协议原理、无线自组织网络设计及开发、无线通信技术原理、计算机软件开发。

2.主要实践教学环节

为了加强物联网工程专业人才的实践能力，在实践教学中也要开设具体的实践课程设计，为学生的设计能力打好基础。根据专业课程的设置情况，我们需要对以下课程进行实践教学，具体为C 语言程序设计课程设计、数字电路与逻辑设计课程设计、计算机组成原理课程设计、操作系统原理课程设计、单片机原理与应用课程设计、数据结构课程见习、嵌入式原理与开发课程实践、无线传感网原理及应用课程实践、计算机软件开发课程实践。

3.主要专业实验

为了让学生理解和掌握物联网工程专业的核心专业技术，针对专业难点和重点内容，通过专业实验方式组织教学，让学生从实验中学习物联网技术，具体的专业实验为高级传感节点应用实验、嵌入式开发实验、无线通信综合实验、网络数据传输实验、物联网管理系统实训、项目开发及企业工作实践。

4.学时与学分的构成

为了更好对物联网工程专业学生的培养，专业学生不仅仅要掌握专业技术课程外，还要加强学科基础课程和通识教育课程的学习，同时为了学生能系统化学习物联网工程专业，设置这些课程的比例情况也是至关重要的，如表1 所示为物联网工程专业各课程模块的学分与学时构成情况。

表1 学时学分构成表

四、结论

物联网专业是一门学科交叉性专业，涉及的知识面十分宽泛，应用领域也是各行各业，具有形散神不散的特点。基于此，结合我校办学资源优势，以宽基础，精方向为指导思想，将该专业的人才培养方案确定为:了解感知层，精通传输层，掌握应用层平台软件开发。同时物联网工程专业能结合其他专业展开交叉学科合作，根据不同专业的特点，使物联网应用到各个专业应用中，解决他们相关的问题，这样也发展了相关专业，也为实现我校专业建设中长期发展规划起到推动作用。

［1］物联网白皮书(2011)［R］.北京:工业和信息化部电信研究院，2011.

［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).

［3］胡忠望.“物联网工程”新专业课程体系的设计［J］.中国电力教育，2010，(22):109～110.

［4］宁焕生，张瑜，刘芳丽，等.中国物联网信息服务系统研究［J］.电子学报，2006，34(12A):2 514～2 517.

［5］屈伟平.物联网掀起新的信息技术革命浪潮［J］.物流技术与应用，2009，(11):42～45.