地方本科院校物联网工程专业应用型人才培养方案的质量标准研究

赵翠芹　吴启明　黄星寿

摘 要：针对物联网工程专业特性，分析了物联网面临的问题，给出了物联网工程专业的专业质量标准和大学四年各个年级的定位和学习目标，从而给物联网专业学生的学习和领域选择提供了一个参考。

关键词：物联网工程；嵌入式技术；培养方案；教学改革

中图分类号：TP39；G642 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2017）09-0-03

0 引 言

河池学院从2014年开始招收物联网工程专业的学生，现已快三年。因物联网工程专业属于典型的跨学科、跨平台的交融学科，涉及到软件和硬件方面的综合应用知识[1，2]，牵扯到的课程很多且要求熟练掌握，还必须做到精通各式各样的技术，因此很多物联网工程专业的学生都会为自己的前途担忧，不知道该如何抓牢这些课程，也不知道物联网专业需要储备什么知识。为了给学生的学习提供一些参考，帮助学生看清该专业今后的发展方向提供了一些建议。

如今的IT界实用当道，物联网、大数据和云计算当属其中翘楚。它们凭借着广泛的应用，已收获不少企业的青睐。近几年，有着亿万红海市场的“万物互联”IoT发展迅猛。这是一个谈“物联”色变的年代，也是一个无“物联”不欢的年代。微软计划在一年内攻克智能家居市场[3]；亚马逊的无结账环节便利店即将上线[4]；2016年年底，ZigBee联盟遍布37个国家的400多家公司，国内的南京物联、华为和阿里云也位列其中[5]；微博、微信朋友圈中每天都有颠覆式的黑科技占据着科技行业的头条，有些已成为路人皆知的技术，比如在充电技术方面有OPPO的“超级闪充”[6]，高通骁龙的Quick Charge 4.0[7]，载有石墨烯技术的荣耀Magic[8]；在虹膜识别方面有微软推出的Lumia 950和三星Note 7；在VR （虚拟现实）和AR（增强现实）的全息投影技术方面有百度神灯以及各种游戏，微软HoloLens，谷歌Project Tango，Google Glass，Magic Leap等；2017年可能实现的无边框、全玻璃智能手机、蓝牙5、折叠手机、苹果双卡双待等黑科技。物联网技术已经在全球范围内渐成燎原之势，人们的梦想也在接二连三地变成现实。

1 物联网工程专业面临的问题

物联网就是实现让“物开口说话”，利用感知识别设备将物理世界的量转换为计算机能处理的信息量，然后通过红外、RFID、蓝牙、ZigBee等无线低速网络、无线局域网802.11的WiFi、3G、4G、5G等无线移动网络进行传输，与互联网结合形成一个“万物为一家，一网联天下”的巨型网络。物联网在车联网、智能家居、智慧城市等方面已全面开花，但物联网专业技术依旧面临以下几个问题：

（1）嵌入式技术是一项非常活跃的技术，标准缺乏，规格多变。没有一个行业能不断容纳所有层出不穷的技术，因为详细阐述某一项技术便需要撰写卷帙浩繁的书籍，学者用心去学，刚融会贯通，但该技术却可能已失去生机，比如Nokia的Symbian、Intel的MeGoo，你追我赶，却不合时宜，跟不上时代的步伐。

（2）物聯网技术涉及软件知识和硬件知识。硬件方面需掌握51单片机内核系列、嵌入式STM32、A8网管系统和嵌入式FPGA硬件电路设计和原理图；软件方面需要从语言、操作系统、调试工具等方面熟练掌握。这些技术种类多样，除了看是否受到开发者的青睐，还要考虑是否是业界所需。

2 物联网工程专业的专业质量标准

参照2012年《普通高等学校本科专业目录和专业介绍》制定了应用型专业人才培养方案的专业质量标准，结构如图1所示。专业质量标准主要包括专业培养目标和标准、专业课程和实践与创新三个模块。专业培养目标和标准主要是从素质结构和基础能力方面考虑；专业课程模块包括通识教育课程、学科专业基础课程和专业技能三个模块；实践与创新模块包括创新创业教育课程、行业企业项目选修和集中性实践教学三个模块。

根据人才培养质量标准制订了人才培养方案，并计算出了表1所列的各类课程学分数与学时数比例分配、表2所列的实践教学环节构成及其学分比例、表3所列的选修课学分数构成。从表1可以看出各模块的选修和必修课程所对应的学分和比例情况；从表2可以看出实践课所占比例比理论课多，学校应注重学生的实际操作能力。

3 物联网专业学生四年的定位和目标

岗位-任务-能力-课程结构简表见表4所列。硬件向着集成化、智能化、数字化方向发展。软件和硬件各司其职、扬长避短，期望学生“软硬”兼有潜力。学校可根据自身的办学实力，以两大主要岗位（群）、任务、能力来建设物联网课程体系，两大岗位包括物联网工程师和嵌入式系统工程师，并列出了业界通用的软硬件核心课程。

安排一年级的学生完成表5所列的认知实习，从宏观上把握物联网的分层架构、物联网的技术标准和应用、行业现状、就业前景。在这一阶段，C语言程序设计、物联网导论、电路与电子技术基础和数字电路等课程均需要学习。C语言的作用不可小觑，它是软件开发的基础，家喻户晓且久经考验的Windows和Linux操作系统都是用C语言编写的；51系列单片机、带有μC/OS-II和触摸屏的STM32系列32位单片机、ARM架构A8网管的嵌入式系统开发、ZigBee协议栈的分析几乎都采用C语言编写，因此C语言必牢固掌握。硬件方面则应熟悉电路的基本知识、常用元器件，数字电路课程最好采用FPGA嵌入式开发，这对熟悉硬件开发模式、设计模式和熟悉各种芯片及外围设备特别有用；软件主要包括Multisim、Quartus II、Qsys、Nios II等。

到了大二阶段，单片机原理及应用、物联网通信技术和传感器原理等硬件课程和面向对象程序设计、Linux操作系统、数据结构等软件课程提上日程。大多数嵌入式开发平台都在Linux操作系统中完成，Linux常用的命令、Shell脚本的编写、GCC、GDB、配置文件的改写都要熟练掌握；数据结构是写程序的基础；Java语言是嵌入式上层软件开发的基础，因为大多数手机软件的开发都采用Java语言来编写。硬件开发软件主要是在Protel、Keil、Proteus等软件中进行，需要具有高速PCB设计经验，熟悉51系列单片机、32位处理器嵌入式硬件开发。在这一阶段，会安排学生完成表5所列的专业实习和表6所列专业技能的训练，学会物联网设备安装与调试，数据采集与传输硬件综合设计。endprint

大三阶段，把前两年积淀的知识进行强化，主要开设的课程有RFID原理及应用、嵌入式系统与设计、传感网原理及应用、计算机组成原理、微机接口技术、STM32应用开发等。此阶段可以利用ZigBee的CC2530模块实现点对点通信、UART通信、无线组网、远程数据收集等的多跳、自组网综合设计试验；利用STM32的GPIO接口连接丰富的外围设备，掌握库函数底层驱动开发与μC/OS-II操作系统和UCGUI界面编程，并模拟出丰富的RFID具体应用系统，如公交车收费系统，超市电子价签系统，2.4 G人员定位系统等；完成基于Android的WiFi通信试验、蓝牙通信试验、摄像头通信试验和GPS定位试验等。这一阶段会安排学生完成表6所列的专业技能训练（含暑期集训），可以尝试完成无线传感器网络综合实验和智能家居应用系统的设计。

大四阶段，主要是实习和毕业设计，学生能够拥有应用WiFi、ZigBee、RFID等物联网技術组建无线传感网络、基于ARM Cortex-M3单片机开发和A8网关嵌入式系统开发解决实际问题的能力。

4 结 语

物联网技术以科技弄潮儿的形象展示在我们面前，即便错综复杂，我们也要抓牢物联网这艘小船，去探测这片深不可测的红海。

参考文献

[1]赵翠芹.应用需求牵引“物联网导论”课程教学改革[J]电脑知识与技术，2016，12（6X）：148-149.

[2]赵翠芹，黄星寿.基于网络资源的物联网工程导论教学改革研究[J].软件导刊，2016，15（9）：193-194.

[3]环球网.微软计划用Win 10开启智能家居时代[EB/OL].http：//www.twwtn.com/detail_226652.htm.

[4]众智网.前沿 | 拿了就走，亚马逊无结账环节便利店将上线[EB/OL].http：//sanwen.net/a/iqccoqo.html.

[5]电子发烧友.阿里YunOS加入ZigBee联盟[EB/OL].http：//www.elecfans.com/tongxin/rf/20161206455654.html.

[6]新浪手机.OPPO推出超级闪充：15分钟充满一部手机[EB/OL].http：//tech.sina.com.cn/mobile/n/n/2016-02-23/doc-ifxprucu3155946.shtml.

[7]威锋网.传高通骁龙830将支持最新的Quick Charge 4.0[EB/OL].http：//tech.ifeng.com/a/20161113/44492191_0.shtml.

[8]科技讯.比人工智能还亮眼，荣耀Magic首次搭载石墨烯电池[EB/OL].http：//www.kejixun.com/article/161218/262266.shtml.endprint