物联网工程专业人才培养的思考与探讨

王晓喃，钟 珊，严海英

（常熟理工学院 计算机科学与工程学院，江苏 常熟，215500）

自2008年以来，很多发达国家提出了基于物联网的信息化战略。例如：2008年美国提出了基于物联网的智慧地球（Smarter Planet）概念[1]；2009年欧洲提出了欧盟物联网行动计划（Internet of Things-An action plan for Europe）[2]，日本提出了“i-Japan”计划[3]。在我国，物联网的发展也引起政府部门以及产业界的重视。2009年8月，温家宝总理提出了“感知中国”的概念，并明确指出应高度重视物联网的发展[4]。目前，工业和信息化部已将物联网纳入“十二五”规划，在“十二五”规划期间，中国物联网应“初步形成产业体系完整、创新能力增强、应用水平提升、网络信息安全的良性发展格局”[4]。

因此，在物联网应用技术、物联网产业大力发展的背景下，从物联网工程技术人才所需具备的知识体系结构、专业人才培养目标、专业课程设置等方面出发，探索出一种科学、有效的物联网工程专业人才培养模式具有重要意义。

一、专业知识体系结构

（一）物联网概念

物联网（IOT，Internet of Things）的概念最早出现在1999年，其定义为：通过射频识别等信息传感技术将所有物品与互联网连接起来，实现智能化识别和管理。国际电信联盟（ITU，International Telecommunication Union）于2005年发布的《ITU互联网报告2005：物联网》中正式提出了物联网的概念[5]。

（二）物联网知识体系结构

典型的物联网体系结构由以下四个层次组成：

1.数据感知层

数据感知层利用传感器、条码、RFID、多媒体信息采集等技术感知物理世界的事件和数据，并通过自组网、协同处理以及数据融合等技术实现数据的压缩和提取。

2.数据传输层

数据传输层将传感器网络与移动通信、互联网相融合，以可靠、安全的方式把数据感知层感知的数据实时准确地传递到目标节点，从而实现更广泛的互联功能。

3.数据处理层

数据处理层利用高性能计算、模糊识别等智能计算技术，将海量数据通过计算整合成一个互联互通的大型智能网络，实现对物理世界的智能化管理，为数据应用层建立起一个高效、可靠和可信的支撑平台。

4.数据应用层

数据应用层通过物联网中间件、云计算平台和服务支撑平台等公共支撑平台实现跨行业、跨应用、跨系统的信息协同、共享、互通互联等功能，从而将物联网技术应用于智能交通、智能医疗、智能家居、智能物流、智能电力等行业。

二、培养目标

2010年8月21日，教育部高等学校计算机专业指导委员会召开了物联网工程专业建设研讨会，会议将高等教育本科阶段的人才培养目标定位为“培养能够系统掌握物联网相关理论、方法和技能、具备通信技术、网络技术、传感技术等信息领域专业知识的高级工程技术人才”。

物联网工程专业人才必须掌握物联网体系结构，以及感知层、传输层、处理层与应用层关键技术的专门知识和技能，并且具备在本领域跟踪新理论、新知识、新技术的能力以及较强的创新实践能力和从事科学研究的能力。

物联网专业人才的培养目标包括以下三个方面：

1.素质培养：培养高度的社会责任感，良好的职业道德和学术道德，全球化视野与可持续发展理念，以及锲而不舍、追求真理的精神。

2.知识培养：包括公共知识培养和专业知识培养。在公共知识培养方面，需要掌握扎实的自然科学基础理论、人文社会科学基础只是以及外语综合能力；在专业知识培养方面，应系统地掌握物联网技术领域的基本理论以及计算机科学、通信以及电子等相关学科的基本知识，具备物联网系统硬件、软件设计和开发能力以及综合研究和集成的能力。

3.能力培养：培养获取最新科学技术知识和信息的能力，熟练阅读英文专业科技文献、并具有英语沟通和交流能力，物联网系统及装置研发、设计、集成及开发能力，以及较强的创新意识和从事物联网领域科学研究的基本能力。

三、专业课程层次结构

物联网是典型的交叉学科，涉及的核心技术包括网络技术、通信技术、传感技术、RFID智能识别技术等。对应于物联网知识体系结构，专业课程设置包括以下四个层次结构：

1.数据感知层次

通过该层次专业课程的学习，能够运用RFID技术、传感器技术、无线网络技术和信息协同处理等技术，采集物理世界的事件和数据。该层次课程主要包括单片机原理及应用、RFID技术基础、传感器原理及应用、传感器设计基础、传感器网络原理以及定位技术等课程。

2.数据传输层次

通过该层次专业课程的学习，能够进行无线传感器网络及移动自组网络管理，处理传感器采集的数据以及射频识别的信息，通过无线网络和互联网将处理后的数据传输到物联网数据库服务器。该层次课程主要包括计算机网络、互联网技术、无线传感器网络、移动自组网技术、网络通信协议、路由器原理等课程。

3.数据处理层次

通过该层次专业课程的学习，能够将海量数据整合成一个互联互通的大型智能网络，实现对物理世界的智能化管理。该层次课程主要包括物联网数据处理技术、数据融合技术、物联网软件设计、空间信息可视化、高性能计算、云计算与云存储等课程。

4.数据应用层次

通过该层次专业课程的学习，能够利用数据处理层次提供的智能网络实现智能交通、智能医疗、智能家居、智能物流等系统。该层次课程主要包括物联网工程规划与设计、物联网应用系统设计、嵌入式系统与设计、物联网中间件等课程。

四、人才培养的关键性问题

（一）师资队伍建设

物联网是典型的交叉学科，涉及到计算机专业、电子专业、通信专业等多方面的专业知识。随着高校物联网专业的开设，师资匮乏会成为各高校共同面对的问题。要解决这个问题，主要有以下三个途径：

1.依托高校人才规划引进国内外高层次人才，充实物联网教学队伍；

2.根据专业课程层次结构，将电子、计算机、通信等相关专业的部分老师培养为物联网专业教师；

3.相关专业的部分教师到国内外知名高校进修、学习物联网相关知识，并培养为物联网专业教师。

（二）专业教材建设

教材是人才培养的基石。由于物联网专业处于起步阶段，市场上有关物联网的教材选择余地很小。物联网专业教材建设主要通过以下三个途径实施：

联合国内外物联网专业的有关专家、学者共同编写物联网基础理论和实验教材；

集合高校自身力量，在已有物联网专业研究和教学的基础上，编写具有本校专业特色的物联网基础理论和实验教材；

通过校企合作，根据已有物联网研发经验和市场需求编写物联网实训教材以及相关应用开发教材。

（三）实验室建设

开展物联网教学与研究，实验室建设是基础。物联网专业实验室建设主要通过以下三个途径实施：

1.利用学校现有资源，依托现有师资队伍自主建设实验室；

2.学校投入专项经费，联合国内外专家、学者联合开展实验室建设；

3.采用校企合作模式联合建立实验室，学校提供场地和师资，企业提供资金和实验设备，支持骨干教师与企业联合开发实验室产品。

（四）教学研究和改革

物联网是典型的交叉学科，其专业建设具有自己的特殊性，因此应大力推进教学改革以实现人才培养目标。物联网专业教学研究和改革主要包括以下三个方面：

1.物联网理论学习与相关实验同步进行，拓展实验教学和实验内容，提高物联网系统开发能力；

2.大力推进教学方法改革，从单纯课堂讲授过渡到讨论式和研究式教学，实行定期专题讨论；

3.对课程考核方式与评价方法进行改革，加强实验课在考核中的权重值，应以评估学生的系统研发能力为主要考核方式。

五、结 论

物联网工程专业是面向国家战略性产业发展需要而开设的新兴专业，因此，研究和探讨物联网工程专业人才培养模式和专业建设具有重要意义。本文讨论了物联网知识体系结构以及物联网工程专业人才培养目标，阐述了物联网工程专业课程层次结构，分析了物联网专业人才培养面临的几个关键问题，并从师资队伍建设、专业教材建设、实验室建设以及教学改革等角度提出了相应的解决方案。

[1]IBM.Dynamic Infrastructure Helping Build a Smarter Planet[EB/OL].http：//www.ibm.com/cn/express/migratetoibm/dynamicinfrastructure/download/dynamicinfrastructure_whitepaper_0903.pdf.

[2]Commission of the European Communities.Communication to the European Parliament，the Council，the European Economic and Social Committee and the Committee of the Regions：Internet of Things-An action plan for Europe.Brussels[EB/OL].http：//ec.europa.eu/information_society/policy/rfid/documents/commiot 2009.pdf.

[3]张娟.日本制定《i-Japan战略2015》[EB/OL].[2009-11-18].http:www.2cas.c16/41/03.htm.

[4]罗志军.加快“感知中国”中心规划建设，推动传感网产业发展[N].新华日报，2009.http：//xh.xhby.net/newxh/html/2009-11/27/content_79632.htm.

[5]ITU.ITU Internet Reports 2005：The Internet of Things[R].ITU,2005.