物联网工程专业课程体系设置探究

崔艳荣,陈 勇 (长江大学计算机科学学院,湖北荆州434023)

为了加大战略性新兴产业人才培养力度,支持和鼓励有条件的高等学校从本科教育入手,加速教学内容、课程体系、教学方法和管理体制与运行机制的改革与创新,积极培养战略性新兴产业相关专业的人才,满足国家战略性新兴产业发展对高素质人才的迫切需求,教育部办公厅发出了 “关于战略性新兴产业相关专业申报和审批工作的通知”,众多高校纷纷响应国家政策,积极组织申报战略性新兴产业相关专业。物联网是国家当前决定大力发展的战略性新兴产业之一,笔者根据物联网的技术体系框架,对物联网工程专业课程体系设置进行探究。

1 物联网技术体系框架

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]。物联网包括感知层、网络层、应用层等[2]。其技术体系框架如图1所示。

感知层通过传感器、条码、射频识别、多媒体信息采集等手段感知与采集物理世界中发生的物理事件和数据,这些数据包括各类物理量、标识、音频、视频数据等。传感器网络组网和协同信息处理技术实现传感器、RFID等数据采集技术所获取数据的短距离传输、自组织组网以及多个传感器对数据的协同信息处理过程。

网络层将传感器网络与移动通信技术、互联网技术相融合,把采集和感知到的信息无障碍、高可靠性、高安全性地进行传送,实现更加广泛的互联功能。

图1 物联网的技术体系框架

应用层通过公共中间件、信息开放平台、云计算平台和服务支撑平台等物联网应用支撑子层,实现跨行业、跨应用、跨系统之间的信息协同、共享、互通的功能,从而支持物联网技术在智能交通、智能医疗、智能家居、智能物流、智能电力等行业的应用。

公共技术与物联网技术架构的感知层、网络层和应用层都有关系,其包括标识与解析、安全技术、网络管理和服务质量管理,不属于物联网技术的某个特定层面。

2 物联网工程课程体系设置

2.1 物联网工程专业培养目标

物联网是多学科交叉的新兴学科,国内外虽然开展了对物联网技术的研究,但目前为止还没有正式开设物联网工程专业。根据物联网的特点和物联网的技术体系框架可知,与其相关或相近的专业有计算机科学与技术、网络工程、电子信息工程、测控技术与仪器、自动化、电气工程及自动化和通信工程等。基于此,物联网工程专业的主干学科为计算机科学与技术、通信工程、网络工程。物联网工程专业的人才培养目标是具有如下特征的应用型高级工程技术人才:德、智、体、美全面发展;具有良好的科学素养和人文知识背景;较系统地掌握计算机科学与技术、物联网工程的基本理论和基本知识;具有较强的实践应用能力与知识创新能力,能够从事智能交通、智能医疗、智能家居、智能物流、智能电力等行业的系统集成与物联网协议开发工作。

2.2 物联网工程专业主要课程

物联网工程专业课程设置以物联网工程专业培养目标为导向,根据物联网的技术体系框架,感知层涉及的主要课程有:传感器与检测技术、射频识别技术、条码技术、智能终端与接口技术、嵌入式系统;网络层涉及的主要课程有:通信系统原理、计算机网络和移动通信技术;应用层涉及到的主要课程有:c语言程序设计、数据结构、操作系统、数据库系统原理、无线传感器网络、物联网原理与应用、web系统开发与集成;公共技术涉及的主要课程有:信息安全、密码学基础和网络管理。

根据上述分析,物联网工程专业主要课程可以设置为:C与C++程序设计、数据结构、数据库系统原理、计算机网络、射频识别技术、嵌入式系统、无线传感器网络、物联网原理与应用、操作系统、移动通信技术、信息安全、传感器与检测技术、智能终端与接口技术、密码学基础、Web系统开发与集成、通信系统原理。其中专业核心课程如图2所示。

图2 物联网工程专业核心课程

2.3 物联网工程专业业务培养要求

根据物联网工程专业培养目标和主要课程设置,物联网工程专业的人才培养应该在如下几方面展开。

1)基本素质 具备良好的思想道德修养、健康的心理素质和人文知识素养,具有较强的自信心、进取心、事业心和社会责任感,具备敬业精神、团队精神和创新精神。

2)知识结构 具备一定的人文社会科学与自然科学等方面的基本知识,较系统地掌握本专业的理论基础知识和实验技能,了解计算机科学与技术相关学科和技术的理论前沿、应用前景和最新发展动态。

3)能力结构 具有较强的学习能力、沟通协调能力、社会适应能力、语言和文字表达能力,掌握一门外语,具备计算机基础应用能力和使用文献检索工具能力,具有较好的系统分析、系统集成、系统设计及系统维护等方面的工程能力,具有较强的动手能力、社会实践能力。

3 结 语

物联网工程专业是为国家战略性新兴产业发展所需高素质专门人才的培养而申报的新专业,根据物联网的技术体系框架和物联网工程人才培养目标,对物联网工程专业课程体系设置进行了探讨研究,课程体系结构充分体现了物联网技术特征与行业应用需求,能够适应战略性新兴产业的发展对人才培养的需要。

[1]黄鹏,杨云志,李元忠.“物联网”推动RFID技术和通信网络的发展[J].电讯技术,2010,50(3):85～89.

[2]沈苏彬,范曲立.物联网的体系结构与相关技术研究 [J].南京邮电大学学报 (自然科学版),2009,29(6):1～11.