物聯網的專業課程精選(五篇)

序言：作為思想的載體和知識的探索者，寫作是一種獨特的藝術，我們為您準備了不同風格的5篇物聯網的專業課程，期待它們能激發您的靈感。

篇1

Abstract: Firstly, the author expounds the concept of the Internet of things, puts forward problems that higher vocational colleges come across when setting up the Internet of things major, and then, the training target of this major in higher vocational colleges is set up, and the curriculum system of the major is put forward to provide reference for higher vocational colleges who set up the Internet of things major.

關鍵詞：物聯網；培養目標；課程體系

Key words: the Internet of things；training target；curriculum system

中圖分類號：G622.3文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2011）24-0232-01

0引言

物聯網[1]是通過信息傳感設備，按約定的協議實現人與人、人與物、物與物全面互聯的網絡，其主要特征是通過射頻識別、傳感器等方式獲取物理世界的各種信息，結合互聯網、移動通信網等網絡進行信息的傳送與交互，采用智能計算技術對信息進行分析處理，從而提高對物質世界的感知能力，實現智能化的決策和控制。目前物聯網技術還屬于一個新興技術，正在快速發展。物聯網專業是以計算機科學與技術、電子科學與技術、通信工程、控制以及軟件工程、管理工程等多個學科相融合的綜合性專業學科，因此在一個專業內要學習整個物聯網相關知識和關鍵技術是不現實的。尤其是對于高職院校，由于培養目標與本科院校的不同，因此在高職院校物聯網專業中應該開設哪些課程尚不明確。

1培養目標

針對物聯網專業畢業的學生就業的工作崗位，省內的幾所開設該專業的本科院校根據自己的特長、開設的課程、實驗分別給出不同的定位，而高職院校培養的目標是高技能應用型人才，與本科院校的培養目標有著很大的區別。高職院校必須緊密結合社會發展的最新產業和最新技術，這樣才能培養出滿足產業分工和就業崗位群的人才需求，只有掌握產業新型技術和核心技術的專業人才才會受到用人單位的歡迎，才有更廣闊的發展前景。為了提高物聯網人才的技術含量，加強物聯網人才的技能培養，最終培養出一批適合崗位的高技能型人才，必須滿足企業對人才素質和知識結構的要求，強調“職業”又突出“能力”。高職院校培養學生是以就業為導向，以根據社會的需求為原則的，有很強的針對性。盡管很多高校都嘗試著開設物聯網技術專業，但是一切的工作都在摸索中。目前很多研究成果都是針對四年制的本科物聯網技術專業[2][3]的研究，對于如何在高職院校內開設和發展物聯網專業的研究不多，因此高職院校開設物聯網專業存在著很多的難題[4]，有待進一步的研究和探索。

結合企業的調研和交流，根據物聯網的三個網絡層次――傳感層、網絡層、應用層，設定不同的培養目標。傳感層是以二維碼、射頻標簽、傳感器為主，實現物的識別，是與物理世界聯系的紛繁復雜的數據采集方式，此層次的培養目標是使學生能夠根據實際應用環境設計、開發、使用、維護不同的物聯網節點、數控設備等；網絡層，即通過現有的互聯網、通信網絡等，實現數據的傳輸與計算，將數據以各種接入方式進入互聯網等各種通訊網絡，使數據自由迅速的流動，此層次的培養目標是使學生能夠根據實際應用環境設計、開發、使用、維護在各類通信系統中組織傳感和控制信號的應用設備；應用層，即利用現有的手機、PC等終端實現應用，此層次的培養目標是使學生能夠根據實際應用領域和應用實例設計、開發、使用、維護全面的物聯網行業應用系統等。

2課程體系的設計

根據物聯網專業的培養目標，確定知識與技能的要求，將物聯網專業的課程體系，分為基礎類課程和“傳感采集控制”、“通信網絡”、“系統應用”專業課程，其中專業課程與物聯網的三個層次一一對應。基礎類課程，主要讓學生掌握自然科學、專業相關的基本理論知識及與人溝通基本技能。通常在高職院校中，最后一學期，即大三下學期為畢業設計和參加實習的階段，因此專業的所有課程必須在大三上學期全部結束。課程體系的設計可以依據根據物聯網的三個網絡層次設定的培養目標來設計。

物聯網本身是應用性很強的學科，僅僅傳授基本概念和基礎知識是不夠的，因此在課程體系設計中一定要從實驗和應用入手，切實培養出符合企業和社會需求的物聯網實用人才。因此除了大一兩個學期以外，建議每一學期都開設相應的綜合實訓課程。綜合實訓的目的就是將學生學習的專業知識融合到實際的項目中，通過實訓項目的實施，使學生進一步鞏固專業知識，從而掌握專業的工作技能，尤其是在第五學期，可以設計兩個典型、實際的物聯網系統的應用項目。如多物理量數據采集系統設計綜合實訓，包含物聯網無線傳感數據采集基礎、數據采集原理和應用、數傳控制設計環境和應用開發流程。在該實訓中可以基于現有產品實施監測體系的搭建和實際運行，通過該實訓掌握傳感數據采集方法，熟悉專用設計語言編程方法，熟悉傳感數據采集變化，掌握搭建無線探測監測體系的思路、方法和步驟。智能家居系統設計綜合實訓，將物聯網技術上層最重要的應用之一的智能家居作為一個實訓載體，突出了無線傳感網絡技術與RFID技術的實際應用。在該系統中包括了智能門禁系統、煤氣泄漏監測系統、火災預警系統、智能家電控制系統、室內人體紅外感知系統等。這些綜合實訓的順利實施離不開課程的支持，如單片機與嵌入式技術、zigBee技術、無線通信技術等，所有的專業課程在綜合實訓中都有所體現。

3結束語

高職院校開設物聯網專業才剛剛興起，因此沒有現成的模式可借鑒。而且物聯網本身是一個戰略性新興的學科，這就決定了其課程體系具有發展變化的動態特性。學校在辦學過程中，緊密結合國家經濟社會發展需要，不斷地進行市場調研和人才需求的分析，改革人才培養方案，積極開展專業課程教學內容改革，及時更新教學內容，讓學生能夠掌握物聯網的最新技術，為畢業后能夠順利地在物聯網相關產業找到合適的就業崗位奠定堅實的基礎，為國家戰略性新興產業發展培養高素質物聯網專業人才。

參考文獻：

[1]龍妍.物聯網技術及其發展趨勢滬忠望[J].科技信息,2010,(35):86-87.

[2]胡忠望.“物聯網工程”新專業課程體系的設計[J].中國電力教育，2010，（22）：109-110.

篇2

關鍵詞：物聯網工程 課程體系建設 技術體系結構 知識體系結構

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1672-8181.2013.17.098

2005年11月17日，國際電信聯盟正式提出了“物聯網”（Internet of Things，IoT）概念[1]。“物聯網”顛覆了人類之前將物理基礎設施和IT基礎設施截然分開的傳統思維，將具有自我標識、感知和智能的各種物理實體基于通信技術連接在一起，并使政府管理、生產制造、社會管理以及個人生活等實現互聯互通，被稱為繼計算機、互聯網之后，世界信息產業的第三次浪潮。考慮到物聯網技術對社會發展的重要影響，世界各科技強國都將物聯網放在未來發展戰略中的重要位置。我國“十二五”規劃中也將物聯網作為戰略性新興產業予以重點關注和推進。

為滿足國家戰略性新興產業對高素質人才的迫切需求，自2010年我國教育部首次批準30余所高校設立“物聯網工程”本科專業以來，發展至今全國共有100多所高校獲批開設“物聯網工程”本科專業，并開始陸續招生。目前，“物聯網工程”專業在我國各高校的開設處于剛剛起步的階段，有關“物聯網工程”專業的知識體系、課程體系、工程實踐、師資建設和人才培養等方面都還是一片空白。一些高校在“物聯網工程”專業的建設上也存在著專業定位不明確、學科知識體系認識模糊、專業特色不突出、實踐教學體系缺乏層次性和系統性等問題。如何依據物聯網技術的發展規律和特征，建立科學的專業人才培養體系，并使之能夠快速適應戰略性新興產業的發展對人才培養的需要，是近期教學研究任務中一個重要的課題。本文通過分析物聯網工程專業的知識體系及核心知識領域，力求歸納物聯網工程專業建設的專業共性基礎，提出構建物聯網工程專業課程體系的主體思路，以期為兄弟高校物聯網相關專業課程規劃拋磚引玉。

1 物聯網體系結構

物聯網涉及的關鍵技術很多，包括自動控制、通信、計算機、電子、測控等不同領域，是跨學科綜合應用的典型代表。理解物聯網的體系結構是搞清楚物聯網知識體系的基礎，也是建設物聯網工程專業的基礎。

物聯網作為一種形式多樣的聚合性復雜系統，涉及了信息技術的每一個層面。目前世界上還沒有形成統一的物聯網規范和標準。從物聯網工程教學角度分析，本文更傾向于采取物聯網四層結構模型[2]。如圖1所示，物聯網的體系結構自下而上依次包括感知控制層、信息傳輸層、服務支撐層和應用服務層四部分，此外還有物聯網的安全隱私保護以及網絡管理兩大方面。

1.1 感知控制層

感知控制層包括數據采集子層、短距離通信技術和協同信息處理子層。數據采集子層通過各種傳感器實現對物理對象的感知和數據獲取，其中涉及傳感器、射頻識別（RFID）、多媒體信息采集、二維碼和實時定位等技術。短距離通信技術和協同信息處理子層將采集到的數據在局部范圍內進行協同處理，并通過具有自組織能力的短距離傳感網接入廣域承載網絡。在有些應用中還需要通過執行器或其他智能終端對感知結果做出響應，實現智能控制。

1.2 信息傳輸層

信息傳輸層將來自感知控制層的各類信息通過基礎承載網絡傳輸給上層，并提供透明的數據傳輸能力。其中，基礎承載網主要包括移動通信網、互聯網、衛星網、廣電網、行業專網及形成的融合網等。

1.3 服務支撐層

在高性能計算和海量存儲技術的支持下，服務支撐層對網絡獲取的大量不確定信息進行重組、清洗、融合等處理，整合為相對準確的結論，并為上層行業應用提供智能的支撐平臺。本層的主要特點是智慧處理，運用概率論、機器學習、數據挖掘、模式識別等理論，對多點網元感知信息高效綜合，從而使物聯網能夠提供更加多樣化、人性化的服務。

1.4 應用服務層

應用服務層主要將物聯網技術與行業專業系統相結合，將信息轉化為內容，實現廣泛的物物互聯的應用解決方案。

簡單概括，物聯網就是傳感網、互聯網、智能服務的綜合體。與傳統的互聯網相比，物聯網加進了感知控制層以降低互聯門檻，實現非智能、弱智能設備的互聯，同時這也給數據傳輸、信息處理、信息服務帶來了新的挑戰，使網絡體系結構變得更加復雜。

2 物聯網工程專業知識體系

物聯網工程專業是學科交叉度高、理論體系尚未完全成型、市場應用又發展迅速的新興專業，因此通過知識體系來梳理和指導課程體系的建設是非常必要的。按照一般工程專業劃分，物聯網工程專業可分為三大知識領域：通識基礎類知識領域、綜合管理類知識領域和專業技術類知識領域，本文主要討論物聯網工程的專業技術類知識領域所涉及的知識模塊、知識單元和知識點。依據物聯網技術及產業發展對人才培養的需求，物聯網工程知識結構中的專業技術知識部分應能夠覆蓋物聯網整體的結構框架并體現其關鍵技術，因此對應于物聯網的體系結構，物聯網工程專業的專業技術類知識領域主要涵蓋感知識別、網絡構建、智能信息處理和創新應用等四個知識模塊[3]。其中，感知識別、網絡構建知識模塊屬于物理基礎層次，偏重于硬件技術；智能信息處理、創新應用模塊則偏重軟件技術。

物聯網工程專業知識模塊涵蓋的知識單元較多，其中感知識別模塊主要包括傳感與控制技術、短距離無線通訊技術、射頻識別技術、閱讀器技術和智能終端設備等知識單元，涉及的關鍵知識點有EPC編碼技術、標簽技術、RFID技術、傳感器技術、無線傳感器網絡、嵌入式系統應用等；網絡構建知識模塊主要包括網絡結構框架、通信協議、技術標準、信息安全等知識單元，涉及的關鍵知識點有數據通信網與路由交換技術、無線通信技術、組網技術、網絡融合技術、網絡管理與安全技術等；智能信息處理模塊主要包括云計算系統、人工智能系統、分布智能系統等知識單元，涉及的關鍵知識點有數據融合技術、數據庫技術、云計算技術、智能中間件技術等；創新應用模塊主要包括工業物聯網、智能電網、智能交通、智能家居、環境監測等知識單元，涉及的關鍵知識點有物聯網應用系統設計、物聯網工程規劃與設計等。

3 物聯網工程專業課程體系

物聯網工程專業課程體系的設置需要綜合考慮相關學科的交叉融合，盡可能多地覆蓋本專業的知識體系，并將相關主干學科的核心課程和專業課程進行通盤考慮。圍繞物聯網工程專業涉及的學科知識領域和知識點，物聯網工程專業課程體系可由通識教育模塊、自然科學公共基礎模塊、專業基礎模塊、專業必修模塊、專業選修模塊等五部分構成。

3.1 通識教育模塊

通識教育是高等教育的組成部分，它是“非專業、非職業性”的教育， 是關注人的生活、道德、情感和理智和諧發展的教育。通過學習這部分知識可增強學生接觸知識的廣度與深度，拓展學生視野，培養學生的政治思想素質和職業道德，以使學生兼備人文素養與科學精神，從而把學生培養成為全面發展的人。各高校的通識教育課程通常會貫穿第一至第四學期，主要涉及思想、政治、心理健康、英語、體育、經濟與管理等方面。

3.2 自然科學公共基礎模塊

自然科學公共基礎課是高等學校各專業學生共同必修的課程，通過學習這部分知識學生可以掌握作為一名大學生所要學習的源于中學又高于中學的理論性知識，從而為進一步學習專業知識提供方法論的基礎支持。作為工科專業，物聯網工程專業的自然科學公共基礎模塊主要包括大學物理、高等數學、復變函數與積分變換、概率論與數理統計、線性代數、計算機文化基礎、C/C++語言程序設計基礎等課程。

3.3 專業基礎模塊

專業基礎課是高等學校中設置的一種為專業課學習奠定必要基礎的課程，是學生掌握專業知識技能必修的重要課程。作為隸屬計算機科學與技術一級學科下的工科專業，物聯網工程專業的專業基礎課主要包括電路分析、工程制圖、電子技術、離散數學、C語言程序設計、面向對象程序設計、信號與系統概論、通信原理、數據結構、操作系統、計算機組成原理、微機原理與接口技術、計算機網絡、數據庫原理、軟件工程、物聯網工程導論、傳感器原理與應用等。

3.4 專業必修模塊

物聯網工程專業的專業必修課是在專業基礎課程之上對物聯網的體系框架以及主要原理技術進行深入研究探討，為進一步學習和發展打下基礎。物聯網工程專業的專業必修課程主要包括[4]物聯網體系結構、無線傳感器網絡、射頻識別技術、Zigbee原理與應用、嵌入式系統原理、數據通信網及交換技術原理、物聯網信息安全、大型數據庫應用技術、物聯網技術與應用等課程。

3.5 專業選修模塊

專業選修課程的設置體現了學科發展的專業特點，同時也指明了物聯網工程專業學生的職業之路。作為新設專業，物聯網工程專業的學生培養走向一直引人注意；作為一門學科，物聯網工程專業可以從學科發展角度劃分為三個方向：感知與控制方向、傳輸與網絡方向、軟件與服務方向；作為一門工程實踐，物聯網工程又可以從崗位需求角度劃分為三種工作：系統綜合工程師、產品研發工程師、設計規劃工程師。各個學校可以根據本校的學科優勢、特色及所處行業背景，構建有自己特色的可選專業課程，并將其融入到核心課程體系中。下面給出按照學科發展的方向設置的專業選修課參考內容。

感知與控制方向主要設置單片機原理及應用、DSP處理器及應用、數字信號處理、計算機控制技術、ARM結構與編程等選修課程；傳輸與網絡方向主要設置下一代互聯網技術、短距離無線與移動通信網絡、網絡融合技術、網絡規劃與設計、網絡管理與安全、網絡編程等選修課程；軟件與服務方向主要設置云計算與服務計算、模式識別、數據挖掘與融合技術、Web應用開發技術、物聯網應用系統設計等選修課程。

在具體設計課程體系時，各高校可根據本校的專業背景和學科優勢，充分考慮物聯網工程知識體系各領域、各模塊、各單元的內容，依照不同的學科方向靈活調整課程開設時間和授課學時，增加或刪減具體課程。

4 結束語

物聯網工程是一個戰略性新興本科專業，它不是以理論為主導，重點在于工程應用[5]，這就決定了其課程體系具有發展變化的動態特性。因此，在制定專業教學計劃時，要以時刻服務于社會發展需要為根本依據，緊密結合當前物聯網新技術及行業應用的時代需求，依托學校自身的學科優勢和行業背景，設計出與時俱進的、科學合理的、可持續發展的專業課程體系，只有這樣才能為國家戰略性新興產業發展所需高素質專門人才的培養做出更多貢獻。

參考文獻：

[1]ITU Internet report 2005：The Internet of Things[DB/OL]. http：//itu.int/[dms_pub/itu-s/opb/pol/S-POL-IR.IT-2005-]SU

M-PDF-E.pdf.

[2]崔莉，劉強，李棟.物聯網系統及核心設備[J].中國計算機學會通訊，2010，6（4）：18-22.

[3]胡忠望.物聯網工程新專業課程體系的設計[J].中國電力教育，2010，（22）：109-110.

[4]桂小林.物聯網技術專業課程體系探索[J].計算機教育，2010，（16）：1-3.

[5]馬忠梅，孫娟，李奇.物聯網工程專業課程體系與實踐探討[J].單片機與嵌入式系統應用，2011，（10）：1-4.

作者簡介：姜穎（1971-），女，碩士，河北廊坊人，講師，研究方向為網絡技術與信息安全、圖像處理，河北工業大學廊坊分校，河北廊坊 065000

篇3

關鍵詞：物聯網；課程群；課程建設；電子感測技術

中圖分類號：G718.5 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）14-0244-02

一、研究背景

隨著現代信息技術的發展，以物聯網技術為代表的聚合性應用與技術的提升不斷出現。對應的人才培養專業隨之誕生，這類專業往往是多個學科的融合。物聯網是一門交叉學科，涉及計算機、通信技術、電子技術、測控技術等專業基礎知識，以及管理學、軟件開發等多方面知識。在專業課程建設和完善的過程中，單一學科課程體系無法適用于物聯網應用的需要，采用跨學科的教學模式才能滿足專業課程建設的要求。同樣，細化到課程建設，單門課程的閉門建設已無法滿足跨學科知識體系的要求，迫切需要將相關課程進行融合和整體規劃，形成課程群進行“大課程”建設。

二、課程群的組建

課程群是由內容上密切相關，相承和滲透，具有互補性的幾門系列課程組成的有機整體，并配備相應的教學素質，按大課程框架進行課程建設，獲得整體優化，進而更適用于跨學科的課程建設。面向物聯網方向課程群建設的基本思路是通過梳理物聯網關鍵技術，理清物聯網應用的技術體系層次結構。跨專業挑選出相關課程對應到各個層次結構中，分層次進行課程組團形成課程群。

三、基于物聯網技術體系層次組建課程群

物聯網技術體系架構分為感知層、網絡層、應用層三個層次。

以感知層課程群組建為例，感知層位于物聯網三層結構中的最底層，其功能為“感知”，是由各種具有感知能力的設備組成，主要用于感知和采集物理世界中發生的物理事件和數據。感知層是物聯網的核心，是信息采集的關鍵部分。

基于感知層在物聯網中的作用，梳理出該層的核心技術包括射頻技術、新興傳感技術、無線網絡組網技術、現場總線控制技術（FCS）等，涉及的核心產品包括傳感器、電子標簽、傳感器節點、無線路由器、無線網關等。

通過多方調研高職層次應用型崗位的需求出高職層次應屆畢業生崗位需求主要集中在“測試工程師”、“系統運維工程師”、“售后工程師”、“產品銷售人員”、“工程施工人員”及“產品檢測人員”等。

通過對上述崗位典型職業活動進行分析，將崗位描述和能力要求進行匯總，再對應到知識技能要求后，將學院原開設相關課程的內容與物聯網方向相關技能和知識進行比對，在已開設課程中跨專業選取出《電子感測技術》、《單片機技術》和《無線通信》三門課程形成課程群進行統一建設。

四、課程群建設方法探索

（一）教學內容建設方面

以《電子感測技術》課程為例，原有課程內容側重于傳感器原理、基本結構的教學，強調被測量檢測為目的的傳感器應用。然而，從傳感器技術在物聯網中的應用現狀分析，傳統傳感器及獨立傳感器功能已無法滿足物聯網行業的需求。除了熟悉傳感器原理和結構外，還需要掌握傳感器智能化、組網、信息獲取、傳輸及應用等相關技術。而上述這些相關技術的應用和實現涉及到單片機、無線通信等相關技術，僅憑《電子感測技術》課程本身增加概念性教學內容是無法使學生理解和掌握的。

為保障新增和調整的教學內容開展有效的教學，面向物聯網方向的《電子感測技術》課程教學內容的調整及課程本身的二次開發需要基于課程群建設。在《單片機技術》和《無線通信》兩門課程的支撐下，教學內容主要從以下二方面進行新增和調整。

1.新增無線傳感器節點相關教學內容。物聯網行業技術發展現狀要求傳感器不僅具有感知獲取功能，還具有信息處理、邏輯判斷、自診斷等功能。目前成熟的技術是將傳感器部分與信號預處理電路、輸入輸出接口、微處理器等結合到一起，形成傳感器節點。傳感器節點是無線傳感器網絡的基本功能單元。傳感器節點基本組成模塊有：傳感單元、處理單元、通信單元以及電源部分。

2.新增無線傳感網相關教學內容。傳感器節點的開發和大量使用，使分布式控制系統中對傳感信息交換提出更高要求，單獨傳感器數據采集已不能適應物聯網技術的發展，取而代之的是無線傳感器網絡（Wireless Sensor Network，WSN）。無線傳感器網絡是由大量的靜止或移動的傳感器以自組織和多跳的方式構成的無線網絡。

教學內容主要在融合無線通信和單片機課程相關內容基礎上新增無線傳感器網絡的介紹，重點包括傳感器網絡結構、通信協議等。

（二）教學方法改進

課程群中的課程各自按特點選用合適的教學方法外，主要采用項目引導、任務驅動的教學方法來開展教學。但隨著課程群中課程學習的深入，課程間的交叉和融合越來越明顯，需要共同開發建設教學項目和任務，讓學生全面了解和掌握物聯網關鍵技術的要領。

以物聯網感知層課程群設計的教學項目“校園環境溫濕度監測系統”為例，《電子感測技術》課程主要解決感知端傳感器的選型和信號預處理（側重硬件），《單片機技術》課程主要完成傳感器節點的構建（側重編程），《無線通信技術》課程主要完成無線傳感網的組網（側重通信協議和網絡構建模式）。

（三）實訓設備開發

高職層次的物聯網方向專業培養目標是能夠從事物聯網領域的系統維護、產品制造和施工的高等工程技術人才。培養目標決定了學生在具有一定理論基礎的同時，要有較強的實踐能力。因此，實踐教學至關重要。而對于一個交叉學科而言，僅憑原有課程相互獨立的實訓設備無法滿足教學需求，需要構建一個結合課程組中課程配套實訓設備的開放式交叉硬件共享平臺，為物聯網方向教學提供硬件設備保障。

以《電子感測技術》課程為例，原有實訓設備大都是傳統傳感器，孤立性較高，缺乏完整的系統化實訓系統，能滿足基礎實訓內容卻無法滿足如上述物聯網方向的公共教學項目和任務的實踐教學需要。因此，我們另外立項設計與實現系統化的公共實訓系統，并逐步完善課程組硬件共享平臺的建設。

（四）教材選取和建設

由于面向多學科融合的物聯網方向，使得課程內容具有一定廣度。針對課程知識面的廣泛性，教材選取上避免局限單一教材，在選取主導教材的同時，引導學生選用其他課程資料作為學習輔助參考資料。

課程組積極進行教材的建設，基于課程建設編寫出更適合的教材。以《電子感測技術》課程教材建設為例，新版教材根據物聯網用傳感器的特點和發展趨勢，新增相關內容。在課程組課程相關教學內容的支撐下，新增物聯網感知層中傳感器節點和無線傳感網的相關內容。對原有教學內容中的應用舉例進行合理的補充，增加物聯網應用方向舉例。開發新的物聯網方向相關實訓內容新增到教材中。

五、結語

面向物聯網方向的課程建設需要跨專業課程間形成穩定持續的合作機制，以課程組的形式進行建設是一種行之有效的方法。面向物聯網方向的跨專業課程群建設是對新專業方向和課程建設新方法的全新探索，以物聯網學科建設為契機，探索多學科交叉合作模式，建立物聯網方向融合教W環境，為后續相關課程開發和建設探索可借鑒性的經驗。

參考文獻：

[1]張少初.物聯網交叉學科融合教學環境探究.[J].中小企業管理與科技旬刊，2014，（09）.

[2]劉華，冉盈.課程群內涵及其相關概念辨析[J].湖北函授大學學報，2014，（05）.

[3]劉少強，張靖.現代傳感器技術――面向物聯網應用（第2版）[M].北京：電子工業出版社，2016.

篇4

關鍵詞：多學科；物聯網工程；課程體系；技術體系

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2016）04-0-03

0 引 言

物聯網的概念由美國麻省理工學院的Kevin Ash-ton教授于1991年首次提出，2005年在突尼斯舉行的信息社會世界峰會（WSIS）上進一步確定了物聯網的定義和范圍，自此在美國、歐盟、日本、韓國和中國掀起一次新的信息發展浪潮[1]。物聯網被認為是繼計算機、互聯網之后的第三次信息時代大革命，物聯網作為一項戰略性新興信息產業，越來越多的企業把目光投向先進的物聯網技術。

國家把物聯網作為重點發展的戰略性新興產業之一，物聯網的發展離不開人才的需要。從2010年起，在高校設立了物聯網工程本科專業，到2015年全國共有340多所高校設立，已成為一個規模較大的本科專業[2]。物聯網工程專業肩負了高層次人才的培養使命，但其高度綜合交叉的專業特征決定了專業人才培養具有挑戰性的特點，專業建設需要綜合考慮IT技術發展、現實需求及已有基礎等多個因素，以建立清晰的預期目標。但是各個學校設立專業的學科來源和基礎各不相同，有電子科學與技術的，有通信工程的，有計算機科學與技術等，同時也說明物聯網自身的學科體系還沒建立起來。

一般地，任何新出現的專業學科都離不開相關成熟學科的支撐，通過學科交叉及其知識集成構成新專業新學科[3]。作為學科交叉極強的物聯網工程新興專業，如何構建其科學合理的課程體系成為該專業建設面臨的首要課題[4]。因此，本文從物聯網產業與技術體系的構成進行剖析，結合本校實際情況，分析其學科交叉內涵，從中抽取相應的支撐課程構建物聯網工程專業的課程體系，為制定符合規范的培養計劃奠定基礎。

1 物聯網產業與技術體系剖析

物聯網是近幾年出現的信息產業發展戰略的新興行業，目前還沒形成體系完備的行業規模，處于發展初期。但受各國戰略引領和市場推動，全球物聯網應用呈現加速發展態勢，物聯網所帶動的新型信息化與傳統領域走向深度融合，物聯網對行業和市場所帶來的沖擊與影響已經廣受關注。物聯網行業表現出以下兩個基本特征：

（1）納入物聯網行業的產業龐雜，面廣量大。涉及到芯片 （傳感器、RFID、無線通信模塊等）、終端設備（PC機、TV、手機等）、網絡設備、系統集成、軟件與應用、網絡服務商（移動、聯通等）、運營及服務提供商等。

（2）帶動物聯網應用的領域多、規模大。有智能電網、智能交通、智能物流、智能家居、環境與安全檢測、工業智能制造、醫療健康、精細農牧業、金融與服務業、國防軍事十大重點領域。

目前，國內總共有超過2 000家相關物聯網公司或者研究機構成立。其中，研究機構以研究設計、示范引導應用為主業，許多省市、行業都成立了一些研究機構，一些知名企業如華為、格力電器、聯想、海爾、移動、聯通等也將物聯網作為新的增長點。國外主要集中在美、歐、日、韓等少數國家，IBM、英特爾、西門子、霍尼韋爾等大牌公司也在進軍物聯網產業。企業對從事物聯網人才的要求主要有重點發展物聯網技術，從事物聯網相關產品的研發、設計和制造；大力培育物聯網產業，在傳統產業中通過物聯網技術促進產品智能化水平，提高產品的市場競爭力；在新興信息產業中，創新開發適應物聯網市場需求的智能化產品，開拓新產品；全力推廣物聯網應用，在一些應用領域推動物聯網技術的融合，帶動物聯網技術的應用，提高智慧化水平；努力搭建物聯網平臺，在網絡平臺嵌入物聯網服務功能，拓展新業務。

由于物聯網工程專業是新建立的，所以其知識結構和課程的學科體系還沒有獨立建立起來。但從技術和產業角度來看，其技術體系結構已經基本確定下來，物聯網系統的構成很長，其體系構架大致可分為感知層、網絡層、應用層三個層面，每個層面又涉及諸多細分領域[5]，圖1所示為物聯網技術的體系構架示意圖。

感知層的功能主要是識別與獲取信息，負責采集物理世界中發生的物理事件和數據，實現外部世界信息的感知和識別。包括傳統的無線傳感器網絡、全球定位系統、射頻識別、條碼識讀器等。這一層主要涉及兩大類關鍵技術：傳感技術和標識技術。傳感器網絡的感知主要通過各種類型的傳感器對物體的物質屬性（如溫度、濕度、壓力等）、環境狀態、行為態勢等信息進行大規模、分布式的信息獲取與狀態識別，它可用于環境監測、遠程醫療、智能家居等領域。標識技術通過給每個物體分配一個唯一的識別編碼，實現物聯網中任何物體的互聯。感知層的主要技術方向為新型傳感器及其感知節點的研發技術。實現感知節點中的感知單元、處理單元、傳輸單元和電源單元的高度集成、高度智能，結合節點節能技術，數據融合技術，開發新結構、新原理、新工藝的傳感器技術。

網絡層主要是完成感知信息高可靠性、高安全性的傳送和處理。從具體實現的角度，本層由下而上又分為接入網、核心網和業務網三層。

（1）接入網：主要完成各類設備的網絡接入，強調各類接入方式，比如現有的蜂窩移動通信網、無線局域/城域網、衛星通信網、各類有線網絡等。

（2）核心網：主要完成信息的遠距離傳輸，目前依靠現有的互聯網、電信網或電視網。隨著三網融合的推進，核心網將朝全IP網絡發展。

（3）業務網：是實現物聯網業務能力和運營支撐能力的核心組成部分。

網絡層的主要技術方向是感知節點組網與協同處理技術，多應用監測區域下的感知節點通信與組網技術，異構網融合技術，網絡管理與安全技術。

應用層主要利用經過分析處理的感知數據，將物聯網技術與個人、家庭和行業信息化需求相結合，可向用戶提供豐富的服務內容，大大提高生產和生活的智能化程度，應用前景十分廣闊。其應用可分為監控型（物流監控、污染監控、災害監控）、查詢型（智能檢索、遠程抄表）、控制型（智能交通、智能家居、路燈控制、遠程醫療、綠色農業）、掃描型（手機錢包、ETC）等。應用層的主要技術方向是服務用戶的應用軟件及系統集成技術。滿足用戶的操作系統技術，存儲和處理大數據的數據庫技術、數據挖掘技術，適應物聯網數據處理與使用的中間件軟件技術，物聯網系統設計與實現技術等。

由此可知，廣義傳感器在監測區域獲取和采集各種信息后轉化為數據形式，通過數據傳輸協議構成了從感知層、網絡層到應用層的“數據流”。與物聯網三層技術結構對應的知識結構支撐學科分別是電子信息類（電子科學與技術、儀器科學與技術等）、通信類（通信工程等）和計算機類（計算機科學與技術、軟件工程、網絡工程等）。因此，在制定物聯網工程專業的人才培養計劃時，需要考慮以下兩個問題：

（1）物聯網工程專業尚未建立起自身的學科體系，需要在多學科支撐下，逐步從各學科體系中收取相關內容，在工程實踐中不斷融合，才可形成自身的學科體系。因此制定計劃時，需要從電子信息類、通信類和計算機類三大學科中提取與物聯網直接相關的內容，確定主干和核心課程；

（2）物聯網技術涉及的知識鏈較長、內容繁多，在大學4年中，很難做到“面面俱到、樣樣學到”。同時，如果所有物聯網知識點都涉及的話，也會出現“樣樣了解樣樣松”的問題，無法做到“扎實掌握”的目的。而且在現代企業實際工作中，都是團隊合作的模式，也不需要樣樣松的“全才式”畢業生。所以制定計劃時，各校可以依據各自的基礎，選擇一部分課程，達到掌握程度；另一部分課程，達到了解程度即可。

從物聯網產業群可知，其產業不僅長，而且龐大，將是下一個萬億級規模的產業。與之對應的人才能力要求也會因企業不同而各有不同，而且4年的大學教育也難以覆蓋其全部內涵。因此，在物聯網產業中，不同的崗位對畢業生的要求不同。

各學校應結合各自的條件和基礎，制定出具有自身特色和自我優勢的培養計劃，以培養工程師工程設計和技術開發的能力為出發點，構筑工程師必備的知識體系、能力結構，重點加強工程技術等工程科學基礎課程、信息大類專業基礎課程、物聯網專業技術課程群等工程應用類課程。實現相同專業的錯位培養，滿足物聯網產業對各類人才的需求。

2 相關學科對物聯網知識構建的支撐作用

雖然物聯網工程專業是新出現的電子信息領域專業，可以認為是一個數據流過程，但本專業也是在其相關學科的技術積累集成而形成的。在物聯網產生和發展的過程中，與之密切相關的支撐學科主要有儀器科學與技術、信息與通信工程和計算機科學與技術，從中抽取與物聯網有關的知識點分別支撐著物聯網技術體系的感知層、網絡層和應用層。

從儀器科學與技術學科抽取“電子技術”、“微機原理”、“信號與系統”、“測控電路”、“傳感技術”、“計算機控制技術與系統”、“數字信號分析與處理”、“誤差理論與數據處理”等課程的部分內容，提供智能感知和控制儀器的知識和能力，解決物聯網數據“測的準”的問題。從信息與通信工程學科抽取 “通信電子線路”、“通信原理”、“計算機通信網絡”等課程的部分內容，提供數據接入、傳輸和下載的主干網（如互聯網）的知識和能力，解決物聯網數據“傳的遠”的問題。從計算機科學與技術學科抽取“計算機C語言”、“數據結構”、“計算機組成原理”、“軟件工程”、“操作系統”、“算法設計與分析”、“Java語言”、“Linux系統應用”、“數據庫技術與應用”等課程的部分內容，提供數據應用軟硬件平臺與數據算法的知識和能力，解決物聯網數據“用的好”的問題。

由上述分析可知，3個支撐學科在構成物聯網的三層技術結構的知識內容時，各層之間的關聯性知識點還沒有考慮進去，難以集成在一起。因此，必須結合與物聯網有關的當今新出現的先進技術，在感知層與網絡層之間構建無線通信、區域組網、融合、網關協議等知識，在網絡層與應用層之間構建異構網絡互聯、數據挖掘、移動操作系統、物聯網系統設計、應用管理等知識。

3 對課程體系構建的思考

綜上所述，物聯網工程專業的課程體系與產業對物聯網技術的需求、三層物聯網技術架構及支撐學科的作用是一致的。那么，如何解決在四年的大學本科教育活動中，既要讓學生掌握專業知識，又讓其知識體系符合認證標準呢？本文認為需要從以下兩點考慮：

（1）物聯網的最終目標是應用數據來提高社會的智慧信息化水平。因此可以認為，在物聯網三層技術體系中，感知層技術是數據提供者，是專業建設的基礎；應用層技術是數據的應用者，是專業建設的引領和推動者；這兩層是專業建設的重點。

（2）網絡層技術是數據通信的傳輸通道，可以認為網絡層在專業建設中起橋梁作用，特別是核心網絡中通信設備專用的、協議軟件固化好的，因此網絡層的知識了解即可。

綜上所述，該學科應重點掌握物聯網數據流中的數據采集與控制、數據的區域（短距離）傳輸與通信、數據的接入與異構互聯、數據的存儲與建倉、數據的計算、挖掘與應用等知識，基本掌握數據的公用網絡傳輸、通信與管理知識等。所以，專業合理的定位為啞鈴式線性課程結構，即重點掌握物聯網兩端的感知層和應用層知識，基本了解中段的網絡層知識。圖2所示為本文構建的課程體系。

從圖2可見，該課程體系涵蓋了物聯網知識點，做到了與儀器科學與技術、信息與通信工程兩大支撐學科的緊密融合，與計算機科學與技術支撐學科的深度交叉，突出了物聯網“數據測量的準確”、“數據傳送的遙遠”、“數據應用”的專業能力和工程素養。

4 結 語

本文剖析了物聯網產業對技術的要求，探討了其體系構架的感知層、網絡層、應用層三個層面的技術內容。分析了與物聯網工程密切相關的儀器科學與技術、信息與通信工程和計算機科學與技術的支撐學科作用，從中與物聯網有關的知識點分別支撐著物聯網技術體系的感知層、網絡層和應用層，為構建規范培養計劃的課程體系奠定基礎。

參考文獻

[1]Kevin Ashton.That ‘Internet of Things’ hing In the real world， things matter more than ideas[J].RFID Journal， 2009（6）.

[2]張敬偉，張青，張會兵，等.物聯網工程專業建設和人才培養模式探索[J].中國電力教育，2014（32）：111-112.

[3]馬廷奇.高等教育如何適應新常態[J].高等教育研究，2015，3（36）：6-10.

篇5

關鍵詞：物聯網工程；課程體系；人才培養

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）13-3100-02

1 物聯網工程專業課程體系結構的現狀

物聯網（IOT，The Internet of Things）是互聯網的延伸，是未來網絡的發展趨勢。面對國家戰略性新興產業發展的需要，為了滿足人才培養的需求，教育部于2010年7月組織相關專業教學指導委員會的專家審批設置了物聯網工程專業。但整體而言，目前無論國內還是國外，物聯網的研究和開發都還處于起步階段，不同領域的專家對物聯網的研究有不同的角度，物聯網的系統模型、體系架構和關鍵技術都還沒有明確的共識，而且物聯網又是一門交叉學科，涉及到計算機、通信、電子、自動化等領域，內容繁多。因此怎么樣針對不同學校的特點建立有特色的物聯網工程的課程體系結構是普通高校進行物聯網教育的主要問題。

本文在分析物聯網體系架構、知識體系結構、關鍵技術的基礎上，對物聯網技術在平頂山區域特色經濟煤炭、電力、化工領域的應用進行深入分析總結，提煉出技術應用點和相應崗位的崗位技能、知識結構，并據此調整物聯網工程專業課程體系結構，使之培養學生能更好服務平頂山地方經濟發展，實現平頂山學院 “立足平頂山，面向河南，為區域經濟社會發展服務”的服務面向定位和“特色名校”的發展戰略。

2 物聯網技術在平頂山的特色經濟中應用

河南省平頂山市作為中原城市群中心城市之一，經過五十年的發展，已形成以能源和原材料工業為主體，以煤炭、電力、鋼鐵、紡織、化工、機電、建材、食品等工業基地為支撐的新興工業體系。隨著“十一五”期間我國向環保型、節約型社會發展戰略的轉變，平頂山面臨著整個能源和原材料產業體系的全面升級。升級的核心是利用現代信息技術手段改造傳統的粗放式生產模式，物聯網技術成為產業升級的主要推動力之一。但物聯網人才的嚴重匱乏成為制約這些產業升級的主要瓶頸。河南和平頂山的發展，需要一大批培養具有較高工程技術能力和創新精神的高級物聯網專業人才。

本文恰以此為契機，面向社會需求，調整課程體系，提煉平頂山學院物聯網工程專業的特色，力求專業建設和信息產業發展保持同步，不斷適應社會對人才需求的變化。

2.1 物聯網技術在煤炭領域的應用

本文在研究大量的國內外文獻和實地調查，發現物聯網技術在煤炭領域的應用體現在以下幾個方面：

1） 利用物聯網技術對煤礦井下人員、生產設備進行精確定位、自動識別、智能管理。在傳統生產中，地面人員難以及時動態掌握井下人員的分布及作業情況。因此，井下人數不詳、被困人員位置不清、通信不暢是災后應急救援急需解決的問題[1]。煤炭開采面臨的是移動的生產環境，大量的設備需要跟隨采掘的進度搬遷，煤炭企業的設備管理與運行維護水平普遍較低，導致效率低下，設備、材料損耗浪費現象嚴重[2]。利用物聯網技術對人員和設備進行準確定位和智能管理能有效提高煤礦企業的安全水平和設備的利用率；

2） 利用物聯網技術加強煤礦防爆電氣設備等安全標志產品管理（傳感器，無線網絡，監控系統開發），實現煤礦防爆電氣設備等礦用安全標志準用產品生產、運輸、倉儲、使用、維護等全程管控，可以有效地防止假冒偽劣產品用于煤礦井下[3]；

3） 采用物聯網技術，實現瓦斯多級監管； 即使煤礦沒能及時實現瓦斯風電閉鎖，沒能將相關區域作業人員全部撤至地面或全風壓進風流處； 上級主管部門也能及時發現事故隱患，指導煤礦采取相應的防范措施[3]；

4） 煤炭產量遠程監測，以物聯網技術嵌入式控制器為重點，可通過煤炭產量遠程監測系統，把物聯網技術運用于安全生產領域，使煤炭生產全過程置于嚴密監控之下[4]。

2.2 物聯網技術在電力領域的應用

智能電網是與物聯網最為密切的一個行業，物聯網應用于智能電網是信息通信技術發展到一定階段的必然結果，未來智能電網的建設必然產生世界上最大、最為智能、信息感知最為全面的物聯網。利用物聯網技術將能有效整合電力系統基礎設施資源，提高電力系統信息化水平，改善現有電力系統基礎設施的利用效率。

在研究大量的國內外文獻和實地調查的基礎上，該文總結物聯網技術在電力領域的應用的幾個重要方面：

實現按需發電，避免電力浪費。感知中心就是一個面向智能電網的傳感器網絡中樞，通過搜集家家戶戶的電表信息，可以計算出一定時間段的生活用電動態需求量，再將這一信息及時反饋到發電企業，按需發電，避免無效發電的成本浪費；在用電環節中，智能管理，節約用電。智能交互終端是實現家庭智能用戶服務的關鍵設備。它通過近距離無線傳輸和GPRS等通信技術，對家庭用電設備進行統一監控與管理，指導用戶合理用電，調節電網峰谷負荷，實現電網與用戶之間智能用電 [5]；

此外，利用物聯網技術對公共設施用電進行智能控制。利用物聯網技術可以解決傳統控制方法中存在的問題，使得路燈監控脫離了人工干預，實現自動化控制[6]；并且基于在線狀態監測的狀態檢修可通過物聯網技術獲得的實時可靠地在線數據，對數據和信息分析與管理并制定檢修計劃[7]；

2.3 物聯網技術在化工領域的應用

傳統的化工在物聯網技術的推動下，也會出現新的局面。在進行大量研究的基礎上，我們發現物聯網技術未來在化工領域的應用主要體現在以下幾個方面：

1） 制造業供應鏈管理。物聯網應用于企業原材料采購、庫存、銷售等領域， 通過完善和優化供應鏈管理體系， 提高供應鏈效率， 降低成本；

2） 生產過程工藝優化。物聯網技術的應用提高了生產線過程檢測、實時參數采集、生產設備監控、材料消耗監測的能力和水平[8]；

3） 利用物聯網技術全程監控危險品供應鏈，在提高危險品供應鏈效率的同時，有效改善了危險品供應鏈的安全性能[9]。

3課程體系結構的借鑒和調整

在上面的論述中可以發現，定位技術、遠程監控技術、無線傳感網技術和遠距離信息傳輸技術在在平頂山特色經濟煤炭、電力和化工中應用尤其廣泛。根據這些應用點，可以準確把握這些領域對未來物聯網相關的崗位的能力要求和知識結構要求，從而調整物聯網課程體系結構，體現專業特色。

針對平頂山學院應用型本科教育的特點，我們制定物聯網工程專業的專業素養培養目標為系統地掌握物聯網的相關理論、方法和技能，具備基于計算機技術，通信技術、網絡技術、傳感技術進行信息標識、獲取、傳輸、處理、識別和控制的能力，能在物聯網的感知、接入、網絡、應用等不同層次進行嵌入式應用軟件的開發的高級應用型人才。

為了實現培養目標，學生的專業知識結構為掌握與物聯網工程技術相關的計算機、電子與通信學的知識，物聯網關鍵技術的基本理論、基本知識；掌握物聯網各個層次的嵌入式應用軟件設計、開發、應用和維護；

為了提煉專業特色，項目人員加大學生對掌握遠程監控技術，定位技術、無線傳感網技術和遠距離信息傳輸技術的工程應用的教學力度，并采用多種校企合作的模式，把企業生產中的實際問題引入課堂，提高學生利用專業知識解決實際問題的能力。

4 結束語

本文討論了物聯網工程專業課程體系結構的現狀和研究意義，提煉出物聯網技術在平頂山特色經濟煤炭、電力和化工中的應用點和相應崗位的崗位技能、知識結構，并據此調整物聯網工程專業體系結構，加大遠程監控技術，定位技術、無線傳感網技術和遠距離信息傳輸技術的工程應用課程，使學生能更好服務平頂山地方經濟建設。

參考文獻：

[1] 劉延齡. 基于物聯網的煤礦人員定位系統解決方案[J].煤礦機械， 2011，32（5）：222-223.

[2]孫繼平. 煤礦物聯網特點與關鍵技術研究[J]. 煤炭學報，2011，36（1）：167-170.

[3] 孫繼平. 基于物聯網的煤礦瓦斯爆炸事故防范措施及典型事故分析[J]. 煤炭學報，2011，36（7）：1172-1175.

[4] 張劍勇，陳澤亮，趙娜. 基于物聯網的煤炭產量遠程監測系統[J]. 科技風向標，2011（3）：44-46.

[5] 劉克恒. 無線傳感器網絡在電力監控中的應用研究[D]. 重慶大學，2011：36-37.

[6] 平青. 基于物聯網技術的城市照明控制系統[D].蘇州大學，2010：22-24.

[7] 趙強. 基于物聯網技術的電力設備狀態檢修[D].華北電力大學，2011：35-37.