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序論:在您撰寫物聯網工程的學習方向時,參考他人的優秀作品可以開闊視野,小編為您整理的7篇范文,希望這些建議能夠激發您的創作熱情,引導您走向新的創作高度。
關鍵詞:物聯網;智慧地球;創新能力;科研能力
0、引言
物聯網技術在世界范圍內被關注才只有十幾年時間,而引起重視并獲得快速發展也只是近幾年的事情,卻已經開始在軍事、工業、農業、環境監測、建筑、醫療、空問和海洋探索等領域投入應用。隨著教育部批準各高校開設物聯網工程專業課程以來,國內具有一定教學和科研基礎的高校陸續響應,積極投入師資力量和硬件資源。物聯網工程專業屬于計算機、通信、電子等多領域的交叉學科,各院校物聯網工程專業的培養目標基本是培養具有多領域基礎理論知識和創新實踐能力的復合型人才。
根據當前國內物聯網技術以應用為先導的特點,大部分高校在注重物聯網理論知識體系架構的同時,還加強對學生工程實踐能力的培養,培養為我國工業化和信息化融合、為信息產業服務的高層次、高素質的復合型和創新型技術人才。顯然,物聯網技術的不斷推廣和應用使得社會對物聯網人才素質的要求逐步提高。面對21世紀信息化時代的挑戰,如何培養面向廣大應用市場需求的物聯網工程專業人才和科研人才,成為現階段物聯網教育領域的一項研究課題。
1、物聯網工程專業人才培養的基本要求
物聯網的技術架構可以概括為c3sd,即建立在傳感網絡fsensor network)之上的通訊(communication)、計算(computation)、控制(control)、數據海(data ocean)集成的架構。物聯網由通訊系統、計算系統、控制系統、感知系統和數據海5大技術系統支撐。
物聯網工程專業的實踐課程必須是以物聯網體系結構為核心進行設計和技術開發。相應地,我們在學生培養的不同時期設置不同的物聯網專業實踐課程,使學生循序漸進地學習和運用物聯網5大技術的不同層次的開發和集成應用,具有較強的物聯網技術綜合應用和工程實踐能力,能夠從事物聯網應用系統規劃、設計、實施、管理和維護等相關工作。
2、物聯網工程專業人才創新能力培養方式
以物聯網專業的需求為引導,學生針對不同的應用方向和已有物聯網領域知識進行創新,通過技術創新鞏固已有的物聯網專業理論知識,形成將理論學習與運用創新相結合的良性循環,在注重物聯網理論知識體系架構的同時,也加強對工程實踐能力的培養。
2.1 物聯網工程專業知識學習
物聯網工程專業學生培養方式的側重點在于全方位的計算機硬件、軟件以及物聯網理論知識的學習,而不局限于單一行業的知識運用需求。區別于計算機專業學習,物聯網工程專業知識學習更加注重學生的專業應用實踐能力培養,將計算機知識如數據結構和算法、編程語言設計、數據庫等運用到物聯網實際應用領域中,通過數據處理、算法分析、系統開發等實際應用驗證計算機和物聯網理論知識。
學生可以通過算法和理論進一步理解物聯網技術原理,尤其是通過相關實訓應用程序開發(傳感器原理及應用、reid原理及應用、傳感器網絡原理及應用、數據處理與智能決策、物聯網通信技術、物聯網控制、物聯網信息安全等)進行物聯網理論和方法相關課程的創新思維培養,達到創新性學習。
2.2 以工程應用需求作為創新性培養方向
基于工程應用需求的物聯網工程專業學生培養模式建立在市場對物聯網工程專業學生有較高的物聯網發展洞察力、解決特殊問題的創新能力等要求基礎上。學生需要結合自身專業特色對當前物聯網工程應用需求進行深入分析,找到切入物聯網的興趣點,將物聯網理論和技術運用到實際問題中,如智能交通、智能倉儲,進入運用理論解決問題以及利用問題促進理論創新的良性循環。
將計算機、物聯網理論和工程應用相結合,為物聯網理論創新性教學提供了一個方向。目前,計算機學院已建設智能交通、智能倉儲等實訓綜合平臺,基于工程應用需求不斷更新和優化實驗教學內容,強化學生實訓和實踐能力鍛煉,采用項目案例庫的方式培養學生物聯網工程設計能力和開發創新能力。
2.3 以學生為中心的自主創新
在培養物聯網工程專業
學生創新能力的過程中,我們更需要注重學生的自主創新能力培養,允許學生自主選題并自主研究,將自身興趣、專業知識和研究方向緊密結合,尊重學生的思想獨立性,引導學生根據已有的計算機和物聯網工程專業知識和自身的興趣愛好,結合物聯網技術具體應用,選擇自主研究領域。同時,為學生提供開發資源如開發平臺、數據庫系統、rfid+gps物流管理系統(利用rfid技術、gps定位技術、自動控制技術以及網絡通信設備等搭建物流管理實驗平臺)等,讓學生從實際應用中體會物聯網的體系結構,針對不同的物聯網技術應用方向開展具體的研究并不斷創新。
在此基礎上,引導學生從計算機技術的角度思考物聯網技術問題,鼓勵學生從計算系統以外的角度進行系統創新,將計算機和物聯網理論知識與實際的工程運用需求相結合,培養物聯網工程專業學生的專業素養和實踐能力。
3、物聯網工程專業人才自主科研能力培養方式
關鍵詞:物聯網;專業建設;CDIO;校企合作;應用型
中圖分類號:G642;TP39 文獻標識碼:A 文章編號:2095-1302(2017)01-0-02
0 引 言
根據《中國物聯網行業應用領域市場需求與投資預測分析報告》《國家中長期人才發展規劃綱要2010-2020》《國務院關于推進物聯網有序健康發展的指導意見》等相關報告和政策性文件,物聯網被譽為信息技術的第三次革命,有著廣闊的發展前景[1]。自2012年起,全球物聯網市場規模已經超過1 700億美元,2015年接近3 500億美元,年增長率接近25%。美國市場研究公司Forrester預測,到2020年,世界上“物物互聯”的業務跟人與人通信的業務相比,將達到30:1,僅在智能電網和機場防入侵系統方面的市場就有上千億美元。因此物聯網被稱為下一個萬億美元級的信息技術產業,未來10年,物聯網將實現大規模的普及與發展[2,3]。物聯網作為新增本科專業,在國家大力推進物聯網的發展過程中,如何能更好地貫徹教育精神,把握市場動態,提高教學質量,培養適合市場需求的物聯網工程人才就顯得尤為重要。
1 物聯網工程專業建設思考
1.1 物聯網概述
物聯網在維基百科中的解釋是:The Internet of Things (IoT) is the network of physical objects or "things" embedded with electronics, software, sensors, and network connectivity, which enables these objects to collect and exchange data“…all about physical items talking to each other”。
根據國家教育部相關規定及《普通高等學校物聯網工程專業知識體系和課程規劃》,明確了物聯網工程專業屬于計算機類學科[4],在市場需求的引導下,分析了全國物聯網工程專業的開設情況,尤其是西北地區的開設情況后,結合物聯網產業體系及我院現有專業布局情況,明確我院的發展戰略,確定物聯網工程專業定位。我們將物聯網分為感知層,傳輸層,智能層,應用層共四櫻而分院其他四個專業包括電子信息工程、通信工程、網絡工程、軟件工程將圍繞這四層進行服務和支持。物聯網體系結構如圖1所示。
傳感層主要通過傳感技術、辨識技術實時獲取關鍵的特征值和數據。
傳輸層通過有線、無線,公網等連接,支持IPv6,通過防火墻等技術進行網絡安全處理。
智能層借助云計算、數據挖掘等機器處理技術進行信息處理和決策。
1.2 校企合作聯合培養
通過對分院現有成熟專業建設的經驗來看,培養應用型人才的重要途徑是與企業合作,而且是與明星企業合作。如何在物聯網工程建設中加強與企業的合作,可以借助其他專業的做法,首先進行學生實習、實驗室建設,包括設備、師資培養等,隨后可以在課程置入、學生就業等方面進行深度合作。通過與企業合作,在人才培養過程中構建多元化的培養模式,在結合市場,考慮學生就業、創業和繼續深造等不同要求后,努力形成特色鮮明、層次清晰、模式多元、制度配套、保障有力的本科人才培養體系。
1.3 職業素養體系設置
在對學生專業進行能力調研的過程中,多數企業均指出學生職業素養培養的重要性,因此在物聯網工程專業培養方案修訂過程中,增加了基于學生企業文化、職業安全、時間管理、專業工具使用等方面的職業素養培養,在具體執行過程中主要由合作企業工程師、部門經理進行內容講授和實踐,讓學生在學校期間就與企業零距離接觸,這樣可有效節約企業二次培養的成本。
2 課程建設
2.1 課程地圖建設
專業課程地圖是學生大學四年的學習導航[5],主要為學生提供有效的學習引導,按照培養方案中課程體系從大一到大四課程之間的關聯,前續、后續課程之間的關系及課程之間的能力支撐給予了學生明確的學習目標,讓學生能夠更有效的學習并規劃自己的生活。
通過對大、中、小型10多家企業進行深度訪談與招聘網站90多家企業能力的調研,及國內外標桿院校的調研分析,根據物聯網的體系結構,明確我院物聯網培養目標,并設置兩個方向,分別為智能信息處理與應用方向和傳感技術與控制方向,同時設置了專業選修課,以滿足學生多元化能力培養。通過建立專業課程地圖,協助學生以職業生涯發展為導向進行學習規劃。
2.2 實踐課程設置
對于應用型人才的培養,更要重視實踐應用能力的培養,如何更好地完成學生工程應用能力的培養呢?
首先要學習CDIO工程理念培養的大綱,重視學生做中學,學中做的過程,通過設置課程設計環節讓學生從構思、設計、執行、操作等方面培養技術、團隊協作、領導能力,之后加大實踐環節的具體實施,在大一階段,通過認知實習,讓學生參觀企業,對企業文化、辦公場所等有了感官認識;在大二階段讓學生利用所學的電路、傳感等知識進行電子小產品設計與制作,為后續的系統設計打下基礎。同時利用寒暑假進行市場調研,了解專業動態,清楚市場需求,明確自己的就業方向;從大三開始利用無線傳感網絡實驗室,結合老師的項目進行實踐,通過開放實驗室、第二課堂等科技活動,聘請企業人員進行指導實踐,增強學生的學習興趣,重視畢業設計的過程控制及真題真做的題目,而更多的題目則來源于學生的創新思維、競賽等,采用企業和校內導師共同指導的方式完成課題,保證設計質量,通過答辯提升學生的溝通、表達能力。
3 結 語
物聯網作為戰略新興產業和信息時代的發展趨勢,勢必會對未來社會發展、人們生活等方面帶來很大的影響。如何在國家政策及計算機、通信、控制等技術高速發展的情況下進行物聯網工程專業人才的培養是一項與時俱進的任務。對于應用型人才的培養需要實時關注市場動態,加大企業合作的力度和深度,而這也將是我們下一步研究的重點。
參考文獻
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關鍵詞:物聯網;課程體系;能力;人才培養
作者簡介:胡中棟(1958-),男,江西婺源人,江西理工大學信息工程學院,教授;曾傳璜(1964-),男,江西吉安人,江西理工大學信息工程學院,副教授。(江西贛州341000)
基金項目:本文系江西省教育廳教改資助課題(編號:JXJG-10-6-33)的研究成果。
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2012)12-0071-02
2009年1月美國IBM首席執行官彭明盛首次提出了“智慧地球”這一概念。[1-2]奧巴馬政府希望通過物聯網技術能掀起像當年“信息高速公路”戰略一樣的科技和經濟浪潮,繼續成為管理全球的戰略工具。[3]同年,歐洲制訂了《物聯網戰略研究路線圖》等意見書,日本也制定了i-Japan計劃。[4-5]我國也已將物聯網上升為國家五大戰略性新興產業之一。物聯網技術已成為各國競爭的焦點和制高點。
培養物聯網工程技術人才對于增強國家的核心競爭力具有重要意義。2010年教育部《關于戰略性新興產業相關專業申報和審批工作的通知》。我國有幾百所大學申報新建物聯網工程專業。[6]全國有幾十所高校自2011年率先開始招收培養“物聯網工程”專業本科生。
物聯網的研究開發涉及多個學科,是一門新興的綜合學科。物聯網研究開發人員必須掌握交叉多學科專門知識。物聯網工程技術人才的培養有其特殊性。建設物聯網工程專業在國內外無先例可以借鑒。因此,開展對物聯網工程技術人才培養的研究是必要的,而且具有重要的現實意義。
一、確立物聯網人才培養目標
目標定位是人才培養方案設計的基本指導思想。培養目標明確就有了方向。目標定位以市場需求為導向。物聯網技術及相關產業正處于迅猛發展中,物聯網的體系結構目前還未完全形成。物聯網技術的不斷更新,對物聯網技術人才的需求也將不斷發展變化,需要培養基礎扎實、適應面廣、具有較強創新能力的物聯網工程技術人才。
物聯網專業培養學生掌握扎實的電子技術、無線傳感器網絡技術、計算機技術等基礎理論,掌握物聯網系統的信息感知層、匯聚層、傳輸層與應用層關鍵設計等專門知識和技能,培養從事物聯網領域的系統設計、系統集成、系統應用等方面的物聯網工程技術人才。
二、設計“厚基礎、模塊化”的課程體系
培養目標在方案設計方面起了宏觀指導作用,而課程體系是人才培養的基礎。構成人才的素質、能力和競爭力都是通過課程學習逐步形成的。物聯網是典型的交叉學科,涉及到計算機、網絡工程、通信工程、自動化、電子工程、信息安全等,如圖1所示。由于物聯網產業涵蓋面寬,應用廣泛,所以要求物聯網工程專業必須培養寬口徑人才。課程體系設計以“厚基礎、模塊化”為基本原則。設計公共基礎模塊課、專業基礎模塊課、專業方向特色模塊選修課與實踐課程等四大體系。
厚基礎:包括公共基礎模塊課與專業基礎模塊課,強調基礎面寬而且扎實。主要專業基礎模塊課有:離散數學、數據結構、操作系統、程序設計、信號與系統、通信原理、計算機網絡、無線傳感器網絡、嵌入式系統、射頻識別技術等。
模塊化:專業方向特色模塊選修課。由于物聯網產業涵蓋面寬,應用廣泛,物聯網專業應設置不同的培養方向,根據不同的專業方向設置不同的專業選修課程模塊。學生可靈活選擇不同的選修課程模塊學習。
主要專業實踐課程:高級語言程序設計、基于Web的數據庫設計、嵌入式系統設計、無線傳感器網絡設計、RFID系統設計、物聯網綜合設計與實現等。
三、建立以能力為中心的人才培養模式
物聯網新理論、新技術層出不窮,涉及的行業眾多,應用廣泛。因此,必須建立以“學習新理論、新技術的能力,實踐能力,創新能力”為中心的物聯網專業技術人才培養模式。
1.建立優良的物聯網實踐教學環境
(1)完善物聯網基礎實驗室。對已有的計算機、網絡與通信等相關專業實驗室進一步完善和發展,主要包括:計算機應用實驗室(C/C++語言、JAVA、數據庫等)、無線傳感器網絡實驗室、嵌入式系統實驗室、RFID實驗室等。
(2)建立物聯網綜合實訓室。由于物聯網技術涉及領域廣泛,應根據專業方向與行業特色建立若干個物聯網綜合實訓室。如建立物聯網智能家居綜合實訓室、物聯網定位控制實訓室等。
(3)建立校外實習基地。物聯網應用遍及智能交通、環境保護、智能家居與軍事領域等很多領域。學校沒有資金建設這么多實驗室,實驗室設備更新更無法及時跟上物聯網技術的發展。所以,必須在物聯網技術發展較好的行業和企業建立實習基地,使學生能學習到最新的物聯網技術,提高實踐能手能力和創新能力。
2.課內與課外相結合的教學方式
在課堂教學中,教師充分利用現代教育技術,采用雙語、啟發式、案例法和項目驅動下互動式等先進的教學方法,結合自己的研究方向和課題向學生傳授最新的、實用的專業知識。
重視實踐教學,增加設計型和綜合型實驗的比例,充分利用課程設計、生產實習、畢業設計等環節,讓學生將所學知識連貫起來,獲得實際工程項目從分析、設計到實現的完整過程的訓練,激發學生的學習興趣,提高動手能力。
課外教學采用豐富多彩的互動式科研活動和創業演練活動等方法,以培養學生的自主學習與創新能力。具體課外教學活動有:建立程序設計、無線傳感器網絡設計等學習興趣小組;結合專業方向,鼓勵學生自選課題進行研究與開發或參與老師的科研項目;向學生開放實驗室,進行各種綜合設計性實驗和科技制作發明;鼓勵有專業特色的社團活動;鼓勵學生參與社會實踐,積極參加各種類型的技能競賽;鼓勵學生參加高級程序員、網絡工程師等IT認證培訓與考試,取得相應的資格證書等。
3.建立新型校企合作模式
(1)與企業共同研究、制訂人才培養方案。目前全球物聯網狀況尚處于概念、論證與試驗階段,處于攻克關鍵技術、制定標準規范與研發應用的初級階段。[7]物聯網技術的應用首先在企業實現。高校與物聯網及相關企業合作,共同制訂人才培養目標、教學計劃,可以使高校培養的人才更符合實際的需求。
(2)與企業合作培養教師。物聯網專業師資需要“從零開始”培養。物聯網是典型的交叉學科,涉及到多方面專業知識,學校中精通物聯網技術的科研人才很少。隨著大專院校中物聯網專業的迅速發展,物聯網專業師資將嚴重不足。學校必須與物聯網相關企業建立教師培訓、交流和深造的長效機制,指派專業教師定期到企業進行學習交流,加強工程訓練,參與科技開發等。
(3)與企業聯合開發專業教材。目前,物聯網的教材很少,可選擇的范圍非常小。而最新的物聯網技術往往是先在企業中應用,高校教材中介紹的技術一般相對要滯后一段時間。與物聯網企業聯合開發教材可以使學生更好更快地掌握物聯網的最新技術。
(4)共建產學研實訓基地,學生到企業頂崗實習。企業與學校共建技術水平先進的實驗室,使人員培訓、教學實驗、科學研究及服務運營融為一體。共建產學研實訓基地,學生到企業頂崗實習。使學生盡早了解企業文化,熟悉企業規章制度,加強學生對企業的認同,培養學生的主人翁責任感和敬業精神,培養學生的實踐動手能力與創新能力。[8]
四、結束語
物聯網工程專業是面向國家戰略性新興產業發展的需要而設置的。物聯網技術正在迅猛發展,要著眼于未來,前瞻性地培養物聯網工程技術人才。由于物聯網體系結構目前還未完全形成,物聯網工程專業的人才培養體系還需要隨著物聯網技術的發展而不斷調整。本文對物聯網專業人才培養進行了探討,期望對高校物聯網專業建設與物聯網工程技術人才培養有所幫助。
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傳統網絡工程專業與物聯網專業在知識結構上有很多共性,只要適當補充和調整網絡工程專業的課程體系,就能夠達到物聯網專業人才培養的目標。因此,在計算機網絡工程專業中設置物聯網方向是切實可行的。近兩年,國內申請增設物聯網相關專業的高校數量眾多,但他們在不同程度上存在著物聯網課程體系規劃不完善、教材建設計劃不完備、師資力量薄弱、實驗室配套設備缺乏和實驗方案標準有待規范等問題。區別于部分高校現開設的物聯網工程專業,學校在計算機網絡工程專業開設物聯網方向時可以在該專業多年積累的教學資源的基礎上,結合本校獨特的優勢學科制定具有行業物聯網應用特色的戰略性新興產業人才培養方案。計算機網絡工程專業開設物聯網方向的專業目標是要讓學生在具備一定的數學和計算機科學理論知識的基礎上,系統地掌握計算機網絡以及物聯網的相關原理和應用技能。筆者認為計算機網絡工程專業物聯網方向的學生對有關物聯網感知層的基本知識和基本技能達到掌握程度即可,重點是要結合各高校的優勢學科及地方人才市場需求,讓學生在充分掌握計算機網絡技術的基礎上,強化對物聯網應用層關鍵技術的理論學習和應用實踐。
結合高校優勢學科培養網絡工程專業人才
不同的發展歷史、相異的學科建設等因素使得每一所大學都有自己的品牌專業、強勢學科以及與其培養目標相配套的軟硬件資源的建設與積累。物聯網有著非常廣泛的應用范圍,高校在計算機網絡工程專業物聯網方向的專業定位上可以結合自身現有的優勢學科,參考人才市場的用人需求,改革網絡工程專業的課程體系,因地制宜地制定具有本校重點學科特色的培養方案和教學內容。網絡工程(物聯網)培養模式可以從專業定位、知識結構、創新能力培養和人才培養模式評價體系四個方面進行討論。其中,專業定位和知識結構將在下一節論述。在復合型工程應用人才的創新能力培養上,需要轉變以往的以傳授知識為主導的教育模式,注重學生的創新思維和自主學習能力的培養,強化教學實踐環節。例如:開設具有行業背景的工程訓練課程,開展個性化的創新能力培養研究,提高實驗和培訓課程的比重,擴展大學生創新實踐基地建設[5]等,形成以行業應用為背景的立體化培養模式。完善的評價體系可以實現人才培養模式與質量的跟蹤與評價,依據評價結果可以適時地調整教學內容,有利于提高人才的適應性。從行業應用出發,可以分別從學生的綜合素質能力培養、學生知識結構優化、工程實踐與創新能力培養等方面對研究成果進行評價。計算機網絡工程專業物聯網方向人才培養模式如圖1所示。將傳統網絡工程專業的課程設置與學校的優勢學科的專業知識有機結合,使得畢業生不僅能夠從事計算機網絡方面的工作,也能直接從事行業背景下的物聯網工程領域的工作,增強畢業生的工程實踐能力,拓寬其就業范圍。以天津科技大學為例,學校建有“食品營養與安全”、“工業發酵微生物”2個教育部重點實驗室和1個教育部“食品生物技術工程研究中心”,在食品科學和生物工程等領域的研究與教學處于全國前列。依托天津科技大學的食品、生物等優勢學科和應用背景,筆者認為,目前計算機學院的網絡工程專業可以以食品安全和生物發酵與菌種保藏控制物聯網為應用領域,融合食品學院和生物學院相關專業的教學資源,拓展網絡工程專業的培養方向。通過多學科的交叉融合,建設以輕工行業物聯網應用為特色的計算機網絡工程專業培養體系。
優化網絡工程專業培養目標和課程體系
由于物聯網技術下的網絡工程專業需要融入不同專業學科,所以,在確立了以輕工行業物聯網應用為特色的網絡工程專業培養目標的基礎上,調整教學大綱,對原有專業的課程配置進行科學地增補和取舍。結合學校的優勢學科的應用背景,依照網絡工程專業物聯網方向的培養目標設置相應的課程內容和實踐環境,形成特色教育,增強畢業生的就業競爭力。
1.專業培養目標物聯網技術下的計算機網絡工程專業面向現代信息處理技術,主要培養學生良好的科學素養,使學生畢業后可在輕工行業、信息產業、科研單位從事物聯網應用相關技術開發和研究,成為具備行業知識和專業技能的高級應用型人才。培養的學生具備通信技術、網絡技術、傳感技術的基本理論和應用能力,能進行系統集成及相關技術的開發和應用推廣,具有物聯網工程實踐能力。專業能力培養要求:掌握計算機科學與技術和網絡工程等方面的理論和方法,具有扎實的理論基礎知識;掌握傳感器技術、無線通信網等物聯網感知層關鍵技術的基本知識和基本技能;具備各類網絡系統的運維能力和一定的分析、設計和開發能力,擁有較強的軟件編程功底;具備從事輕工行業物聯網領域的科學研究能力;了解計算機網絡及物聯網的行業發展動態和技術標準,掌握文獻檢索、資料查詢的基本方法,熟悉利用Internet獲取信息的手段,具有獲取信息的能力。
2.主干課程網絡工程專業物聯網方向的課程設置以專業培養目標為向導,注重學生動手能力和創新思維的提高。學生可以通過對計算機網絡及物聯網的基本理論和基本知識的學習,掌握網絡分析和設計的基本方法,掌握物聯網應用的基本技能。物聯網中的感知層主要用來感知和采集現實世界中的信息,網絡工程專業物聯網方向的課程設置可以在現有計算機物理層的相關課程基礎上,融合通信原理、傳感器技術基礎和射頻技術與無線通信等課程,提高學生在物聯網感知層理論知識的理解。對于物聯網網絡層方面,傳統的網絡工程專業已包含該領域涉及的大部分知識,需要增加無線傳感網絡和無線自組網理論課程,強化學生對物聯網網絡層的理解。物聯網應用層的主要作用是依據各行業的實際需求開發信息管理平臺,并根據行業應用的特點集成相應的內容服務[6]。結合應用層的特點,各院??山Y合自身優勢學科增設具有行業特色的物聯網信息處理技術、無線自組網應用和物聯網應用程序設計等課程。有關物聯網安全技術的課程,不僅涉及物聯網的三個層次,也關系到嵌入式知識的相關課程。網絡工程專業物聯網方向的課程體系結構如圖2所示。綜合考慮現有網絡工程專業的課程設置,計算機網絡工程專業物聯網方向的專業課程主要有:離散數學、數據結構、計算機組成原理、操作系統、計算機網絡、數據庫原理、物聯網技術概論、物聯網應用程序設計、無線傳感網絡、嵌入式系統概論、嵌入式操作系統、網絡系統集成、網絡程序設計、網絡管理、射頻技術與無線通信、物聯網安全技術、無線自組網理論及應用、物聯網信息處理技術等。
3.主要專業實驗專業實驗的設置將使得學生具有一個計算機網絡技術和物聯網技術學習、開發與實驗的綜合平臺,有利于提高學生的創新能力和實際動手能力,便于學生熟悉和掌握網絡工程與物聯網的原理和實際應用。網絡工程(物聯網)專業的實踐環節可以從畢業實習、計算機基礎練習、課程設計、生產實習和畢業設計(論文)五個方面進行。專業實驗主要包括:C語言課程設計、面向對象課程設計、數據結構課程設計、無線傳感器網絡課程設計、網絡系統集成課程設計和物聯網綜合應用課程設計等。
關鍵詞:物聯網;人才培養;改革創新
中圖分類號:G424 文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(2015)24-0181-03
1人才培養模式改革綜述
隨著我國科技的快速發展以及智能信息一體化進程的不斷推進,物聯網行業如雨后春筍,成為新型信息技術行業中的一支主力軍,造成物聯網工程方向的人才嚴重缺乏。如今無論是高職院校,還是本科院校,都開設了物聯網工程方向的專業,主要為物聯網行業培養和輸送高素質的技能型人才與應用型人才,為推動科技發展打造物聯網精英。然而,就我國目前情況來看,還尚未形成高等院校、企業、畢業生三方共贏的良好局面,具體表現在兩個方面:一方面,很多物聯網企業通過招聘,但很難招到適合企業崗位需求的畢業生;另一方面,許多高校物聯網專業的畢業生沒有意識到企業崗位的用人需求,畢業生沒有動手能力,也無實踐經驗,最終導致就業率非常低。那么高校物聯網工程方向人才的培養效果,和物聯網企業需求之間的差距越來越大,其根本原因就是人才培養模式和培養方法的守舊與落后,缺少專業與課程的改革與創新。如今,大多數高校物聯網工程類專業還主要以理論教學和實驗室為中心的傳統的人才培養模式,這使學生的實踐能力和職業技能的培養大大受到限制,最終對該專業人才培養的質量與特色產生很大的影響,無法適合物聯網企業的需求。針對物聯網企業招人難以及物聯網專業畢業生就業難的問題,可以看出很多高校的高等教育與企業實際出現了嚴重的脫節。鑒于此,本人針對此問題,以我校為例,依托校企合作,進行共建專業,共建實驗室,對物聯網專業人才培養模式進行創新與改革,培養出“素能本位,理實一體”的專業人才,既有利于為物聯網企業培養高素質應用型與技能型人才,也拓寬了物聯網專業畢業生的就業渠道。
2物聯網專業建設
物聯網專業經過多年建設,現已成為我校的品牌專業之一,建有“電工電子實驗實訓中心”、“現代通信實驗實訓中心”以及“中央財政支持樓宇智能化專業實訓基地”等。另外,學校還擁有多個校內外實習實訓基地。其中“現代物聯網實驗實訓中心”和“軟件實訓中心”是我院與多個物聯網設備有限公司合作建成了實驗實訓中心,并科大訊飛等知名企業簽訂了合作辦學協議。該中心引進了目前社會上先進的物聯網設備(福建新大陸產品),及教學用軟件(青島東信科技產品),從而做到了“學生在校所學內容和實踐環節與社會使用同步”,開創了教學(理論+實驗)—實踐(實訓+實習)—就業零距離的教學模式。目前物聯網技術尤其是互聯網+技術已經成為當前物聯網技術的主流,物聯網技術的應用也在緊鑼密鼓地進行。我國發展物聯網技術還存在巨大的市場潛力,目前物聯網技術企業嚴重缺乏產品技術支持,產品技術維護維修等一線崗位應用型人才,隨著物聯網技術的更新發展,網絡設備的使用量逐年增多,社會急需大量的網絡設備維護人員以及物聯網方向的技術人員,這為物聯網專業的畢業生提供了更加廣闊的就業空間。為適應市場需求,我院抓住此契機,在2011年,物聯網專業與多個物聯網設備有限公司共同申報并獲批專業人才培養計劃,2012年開始招生,實現校企合作,共同培養人才,旨在培養物聯網應用及其設備維護方向技術人才。
2.1前期調研等情況
我校物聯網專業先后派出三批骨干教師赴南京、無錫、北京進行物聯網行業情況的學習和調研,并參加中國物聯網行業協會舉辦的會議。并且在2012年12月,由專業帶頭人帶隊,先后去無錫貝浮特通信有限公司考察,就無線通信產品的研發等問題達成合作意向,隨后赴江蘇經貿職業學院和南京郵電大學參觀物聯網實驗室與實訓基地的建設,學習并交流經驗,為我校與相關物聯網設備有限公司合作辦學、合作共建實驗室打下堅實的基礎。
2.2實驗室建設
在已建設的實驗室中,其中包含網絡實驗室、軟件實驗室、物聯網實驗室、樓宇智能化實驗室以及與物聯網相關的一些實驗室,其中網絡實驗室能實現網絡系統的仿真、設計,為物聯網專業學生提供了一個演示平臺,提高動手能力與設計能力;軟件實驗室與物聯網實驗室為我校與多個物聯網設備有限公司合作共建,專為我院開設物聯網方向提供服務,學生在此實驗室可開展物聯網設備的維護及優化實習實訓,提高動手實踐能力,為學生走上工作崗位實現無縫對接;另外,目前已具備的單片機實驗室、PLC實驗室等也為現有專業包括后期物聯網方向的發展提供了一個平臺。學校以中央財政支持專業——樓宇智能化實訓基地為平臺。2012年以來,經過與多個物聯網相關公司的反復溝通和深入交流,現已就共建專業、共建實習實訓基地(實驗室)、合作就業等達成共識,建立了長期合作關系,簽訂了框架協議。同時,合作就業工作穩步推進,其中有已有物聯網以及相關公司已決定在2015屆畢業生中招收學員進行培訓,并在我校開始開班授課,對學生進行專業培訓,為該公司物聯網技術儲備人才,并計劃在以后每屆接收物聯網專業畢業生約幾十人左右。
2.3師資隊伍
目前電子、計算機等專業方向擁有一支專業基礎扎實、愛崗敬業、具有豐富實踐經驗的教師隊伍,專兼職教師共五十多人,具有高級職稱的教師十幾人。物聯網技術作為綜合型專業方向可整合我系師資資源進行課程教育。2013年,先后派出多批教師去多家物聯網設備有限公司參加技術培訓與暑期社會實踐與企業掛職鍛煉,物聯網專業教育的核心團隊已初步形成。同時,結合物聯網工程人才培養計劃,利用合作關系,聘請企業技術人員進行物聯網一些專業課程教育,這也符合應用型或技能型人才培養的需求。同時,建立“校企互聘互管”的制度,一線專業教師進入企業鍛煉,承擔企業的項目與產品的研發以及社會服務項目,必須到學校科研處簽訂相關的協議備案,作為后期晉升高一級職稱評審以及評先評優的條件之一。兼職教師的考核管理納入企業管理機制,完善教師的獎勵制度、考核制度與評聘制度等。物聯網方向的設立將為地方及周邊省市培養高級應用人才。本專業的學生,不僅可以滿足合肥市及安徽省物聯網人才需求,而且可以覆蓋長三角經濟圈甚至全國乃至全球。
3物聯網專業人才培養模式改革的具體措施
3.1校企深度合作機制的建設
全力發揮物聯網行業(中國物聯網行業協會)、物聯網企業(多家物聯網設備有限公司)優勢,同時,將學校的人才輸出、技能培訓、研發、技術服務等功能充分挖掘以滿足企業的需求,實現共贏局面,形成行業、企業、學?!叭灰惑w”的合作教學模式,搭建校企合作組織機制,制定并完善校企合作管理制度,建設良好的校企合作運作機制,為物聯網專業人才的培養模式的改革與創新打下堅實的基礎。
3.2創新人才培養模式
物聯網的人才培養模式分為本科四年制和高職三年制兩類,三年制是在四年制的基礎之上,縮減部分公共課課程與專業選修課程。下面以本科四年制為例,重點講述人才培養模式的創新之處,四年制采用“3+1”的培養方式,其中3年在校集中學習,主要學習基礎科學知識、核心工程基礎知識以及專業工程基礎知識三方面的知識、鍛煉工程技術能力以及培養綜合素質。另外,累計1年的時間在企業實習并做畢業設計,重點培養、鍛煉和應用個人素質和發展能力、協作能力和在企業與社會環境下的綜合工程能力。前四學期“重基礎”,完成對學生專業基礎知識和基本技能的培養。通過強化數理基礎模塊和注重專業基礎模塊教學,促進學生創新思維的形成和創新方法、創新工具的掌握;讓學生更早了解工程背景,為專業后續模塊學習和工程能力培養打好基礎。第五、六學期開始進行“工程應用能力”的培養,即一方面使學生深入學習專業課程、專業方向課程;另一方面加強與企業的合作,通過讓學生在企業進行專業課程設計、項目訓練、專業實習等環節,將物聯網行業所需要的專業能力融入人才培養體系;培養學生綜合運用多學科知識、各種專業技能和現代工程工具解決工程實際問題的能力和綜合素質;培養學生的自主學習能力、創新意識和探索未知領域的興趣。第七、八學期“強工程”,學生利用一年時間到企業進行實踐實訓、畢業實習和做畢業設計(論文),通過上述工程實踐環節,強化學生從事工程實踐所需的專業技術能力,進一步鍛煉學生的工程實踐能力和獨立工作能力。畢業設計(論文)的選題要求來源于企業。
3.3校企合作,進行項目課程的開發與改革
要想實現人才培養模式的創新,歸根結底要在課程中去落實,要在教材中去落實,要在教學過程中去落實。根據我校物聯網專業教師于2014年去南京參加全國物聯網專業課程體系研究論文發現,很多高校的物聯網專業的都沒有一個合適的課程體系,體系的建立沒有依據;針對這種課程體系建設出現的問題,我校以課程項目開發與改革作為突破口,實施教學內涵的建設。在進行物聯網行業市場需求調研時,組織企業的專家、課程專家、專業教師進行多方位的課程項目的開發。以工作就業為主線貫穿整個課程的設置,以職業能力發展、工作任務的完成為出發點編寫課程內容,以物聯網服務為載體進行教學項目的設計,將理論與實踐進行整合,完成理論與實踐的一體化教學,體現“理實一體”的教學原則,另外,學生一邊完成教學項目一邊構建理論知識,以提高學生的學習興趣以及其職業能力。最后讓學生在學校的最后一年,進入相關物聯網企業各項目組,進行項目訓練,實地鍛煉。
3.4校企合作建設實訓基地
實踐教學可以提高學生的技能水平、實踐能力和創新能力,水平和能力的提高在很大程度上要依賴于實訓基地。而物聯網設備的投入非常大,僅僅依靠學校自身是遠遠不夠的,因此,通過校企合作進行物聯網類專業實訓基地的建設是一種重要的解決辦法。我院物聯網專業與廣州粵嵌、福建新大陸等多家物聯網企業共同建設校內實訓基地——物聯網實驗室,在該實驗室,學生可完成初步技能訓練、技術理論知識與技術實踐知識整合、特殊訓練等功能。
3.5通過校企合作打造一支“雙師型”師資隊伍
學校制定了相關措施,建設“雙師型”師資隊伍,鼓勵專業教師通過企業實踐、社會服務、培訓考證等相關途徑往“雙師型”教師轉型,提高教學水平與教學效果。物聯網方向的師資隊伍由本?!半p師型”教師與企業聘請的兼職教師組成。另外,學校制定了企業兼職教師管理方法,做到有章可循;制定了企業兼職教師的任職條件、聘用程序、管理要求及教學工作規范等相關文件;并采取相應的激勵措施,充分調動了企業兼職教師的積極性,為學校的專業建設與課程建設出謀劃策。
4總結
校企合作是人才培養的重要途徑,校企合作能否深入、長效的開展,要依據良好的合作機制與科學的管理模式。以各種平臺為基礎,不斷創新,與外部企業搭建各類校企合作平臺,引進多家大型物聯網企業加入校內實訓基地的合作共建,通過學院院長、系主任、教研室主任、企業管理與技術人員等多方共同制訂實踐教學計劃,以企業產品發展設計實訓項目,充分顯示實訓基地的應用功能,積極培養“卓越物聯網工程師”,大力發展各項教學的內涵建設,最終打造出以物聯網專業為核心的特色辦學模式,并向其他專業輻射,實現與物聯網企業進行零距離接軌的培養模式。
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關鍵詞:物聯網專業;學習興趣度;關聯分析
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2017)19-0267-02
一、物聯網專業課程體系
物聯網是計算機和互聯網技術的延伸和發展,促進了互聯網的進一步完善。物聯網具有信息感知等基本功能,并在感知技術的基礎上發展了交互技術,促進了物聯網技術的不斷成熟。[1]“物聯網技術”是湖北工業大學計算機學院在“十三五”規劃時期新開設的專業,在2016年學院進一步完善了的“物聯網技術專業本科培養方案”,并對物聯網專業學生進行導師指導制,在大三以后的學習中按照自己的專業興趣度選擇物聯網專業小方向。此次的創新改革體現了將創新性課程且符合信息產業新需求、培養創新性人才等目標。課程創新規劃旨在以工程技術為主線,著力提高學生的工程意識、工程素質與工程實踐能力,培養能夠滿足物聯網產業未來發展需要、適應和引領未來的物聯網發展方向的工程師。[2]
二、關聯分析物聯網專業的學生數據
關聯分析是數據挖掘中十分重要的一種方法,其中Apriori算法作為關聯分析的主要應用方法已經十分穩定成熟。Apriori算法的基本思想是:第一步先找出所有的頻集,這些項集出現的頻繁性至少和預定義的最小支持度一樣。然后由頻集產生強關聯規則,這些規則必須滿足最小支持度和最小可信度。接下來使用第一步找到的頻集所產生期望的規則,產生只包含集合的項的所有規則,其中每一條規則的右部只有一項,這里采用的是中規則的定義。一旦這些規則被生成,那么只有那些大于用戶給定的最小可信度的規則才被留下來。為了生成所有頻集,使用了遞推的方法。總的來說:首先找出支持度大于最小支持度的項集;然后使用該項集產生的期望規則;接著對項集進行連接、剪枝;最后得出頻繁項集。[3-5]當前普遍存在一個現象:大學所培養出來的大學生與企業的期望往往不相符,學生質量在不斷下降,很重要的一個原因就是就是學生沒有選擇好自己的就業方向,不能很好地了解自己。
物聯網專業可以大致分為硬件和軟件兩個方向。為了讓學生了解自己適合哪個就業方向,我們可以對學生的各科成績及科目偏科的方向來進行分析,從數據中找出一些規律,畝指導學生進行對未來就業方向的選擇。以下關聯分析數據為本校2012級物聯網專業的100位同學在大學前兩個學年的專業課(C語言,數據結構,數字電路以及模擬電子技術)的原始成績為研究樣本。我們將通過Apriori算法對物聯網專業的學生從大一開始的專業課成績進行分析,幫助他們確定大學后兩年的專業側重方向,在專業課學習中發揮自己最大的興趣度和能力。經過關聯規則的初步分析如表1所示。
支持度計算(設支持度閾值為0.5),support:C語言:11/20=0.55;support:數據結構:15/20=0.75;support:數電:15/20=0.75;support:模電:17/20=0.85;
置信度計算
confidence(模電,C語言)=0.529 confidence(數據結構,C語言)=0.714
confidence(模電,數據結構)=0.706 confidence(數電,C語言)=0.315
confidence(數電,模電)=0.8 confidence(數據結構,數電)=0.311
confidence(模電,數電)=1 confidence(數據結構,模電)=0.414
confidence(C語言,數據結構)=0.72 confidence(C語言,模電)=0.215
confidence(數電,C語言)=0.467
經整理得到表2的結果。
由此我們可以得出:模電和數電關聯度比較高,是偏硬件方向的,C語言和數據結構關聯度比較高,是偏軟件方向的,所以模電和數電成績相對好的可以選擇硬件方向,C語言和數據結構成績相對較好的同學可以選擇軟件方向的。
三、結語
當前普遍存在一個現象:大學所培養出來的大學生與企業的期望往往不相符,學生專業知識不符合工作需要,其根本原因在于大多數學生沒有選擇好自己的方向,學生在大學專業課學習的重要環節不能很好地將自己興趣度與專業相結合。因此本文使用Apriori算法對物聯網專業的學生從大一開始的專業課成績進行分析,幫助他們確定專業側重方向,更好地開展專業課學習和創新實踐活動,在專業學習中發揮自己最大的興趣度和能力,成為更加具有競爭力的物聯網畢業生。
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Research on Relevance Analysis of Interest Degree of Learning Based on Internet of Things
WU Jun,YE Zhi-wei,ZHONG Xiao-fang
關鍵詞:聯網工程 實踐創新 研究
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2014)09(b)-0241-01
物聯網技術是一種十分新型,但工作效果極為強大,短短幾十年而已,這種技術就在世界范圍內得到了極為廣泛的思考和研究。并且還為我國的軍事以及醫療,農業等方面做了巨大的貢獻,并且,隨著科技的不斷進步,我國的物聯網技術必將得到更大的發展,這就使得物聯網工程專業實踐創新能力培養更加必要,在國家大力倡導下,我國很多高校都已經開始使用物聯網技術,這對于培養學生的實踐能力與理論結合實踐的能力具有重要的現實意義。
1 物聯網工程專業人才培養的基本要求
(1)具有扎實寬廣的自然科學基礎,扎實的信息科學基礎知識。
(2)具有較好的人文社會科學、管理科學知識,綜合素質較高,并具有一定的組織協調與管理能力。
(3)熟練掌握一門外語,具有良好的聽、說、讀、寫能力,能順利閱讀本專業外文書籍和文獻。
(4)掌握物聯網技術與工程專業的基礎理論、專業知識和應用技術,主要包括電路理論、模擬與數字電子技術、射頻識別、傳感器原理、計算機網絡、嵌入式系統、傳感網絡設計、分布式系統、并行計算、多媒體信息融合等。
(5)較好地掌握物聯網系統設計、工業過程監控、自助服務管理及信息處理等方面的知識,了解本專業學科的前沿發展趨勢。
2 物聯網工程專業人才創新能力培養方式
任何技術的順利實施和普及,歸根結底是以人為主體進行的活動,因此,物聯網專業技術的普及和應用,也要以學生的主體情況為前提和基礎,對于不同的學生,所采用的方式方法也會有所不同,因此,我們也需要根據學生的實際情況,采取不同的方式進行培養,我們要通過以下方式進行。
2.1 物聯網工程專業知識學習
在進行互聯網工程專業人才創新能力培養的過程中,我們也要注意一些重點,并且,還要注意理論與實際相結合,我們可以將教育的重點問題放在硬件與理論知識的研究上面,并且我們還不能夠只限于一個行業的研究。在進行物聯網創新能力培養的過程中,我們要了解到它與計算機專業的區別所在,切不可完全按照計算機專業的教學方式進行,物聯網工程的重點在于培養學生的主觀實踐能力,同時還要將計算機操作的各種基礎知識,如:數據結構,語言編程等進行綜合的運用,學生能夠在算法與理論的基礎上,對物聯網理論及其有關的科目進行學習,進而實現其創新思維的培養。
2.2 以工程應用需求作為創新性培養方向
對于物聯網學生的培養的,是建立在工程應用這個基礎之上的,這就要求學生們必須要具有敏銳的洞察力與適應各種復雜環境的能力,同時還要具有創新精神與冒險精神。學生們要懂得將自身的專業特點與現階段物聯網工程最為需求的方面相結合,繼而準確找到兩者之間的銜接點,可以合理的將物聯網理論與實踐相融合,進而解決掉很多實際問題,比如,交通智能化,這樣就可以促進創新理論的科學發展,如果將計算機技術,物聯網理論與工程實踐相結合,那么物聯網的實踐創新就有了一個新的發展目標?,F階段,我國的大部分的計算機學院已經具備了智能化的教學訓練平臺。并且隨著工程應用需求量的不斷增加,我們對于實踐教學的內容也會有一個更加科學合理的改善,而對于學生的培養和訓練也要更加專業,強度也需要更大。
2.3 以學生為中心的自主創新
在實現學生創新能力的過程中,我們所要注意的是學生的自主性,加強學生自主能力的培養,能夠有效的提高學生學習的興趣與主觀能動性,使其能夠對學生產生興趣,進而實現專業知識與實踐方向的有機結合,要以學生的興趣與思維為主,教師發揮其引導和監督的作用,使學生們能夠將自身所貯備的知識與其愛好進行統一,從而實現其對研究領域的選擇。我們還要為學生提供一個完善的開發平臺,這樣學生們才能夠從中獲取有用的資源,并能夠促使學生對物聯網實際結構有所研究和了解,并可以做到具體問題具體分析,對于不同的物聯網技術進行不同方向的研究和分析。在這樣的基礎之上,教師要能夠幫助學生從計算機技術的方向出發,去思考物聯網技術的問題,引導學生對于新技術的開發和創新,進而促進學生的全面發展。
2.4 物聯網工程專業人才自主科研能力培養方式
移動終端有CPU、GPU、管線等硬件性能差異,傳統的虛擬現實系統平臺軟件無法高效運行,單一地從GIS算法方面進行創新改進,不能從根本上改善這一現狀。我們引導對嵌入式開發感興趣的物聯網工程專業學生,結合已有的計算機硬件理論知識,從嵌入式設備軟件設計原則的角度出發,設計針對移動終端的三維虛擬地球軟件框架,改善傳統GIS算法性能。
綜上所述,成功將移動三維立體虛擬地球軟件向試驗平臺轉化,不但有利于學生學習積極性的提高,還能夠有效的提高學生研究與創新的能力。我們一定要明白一個道理,那就是科研與教學兩個方面,是相互促進,相輔相成的關系,如果能夠將科研成果與教學進行有機的結合,那么一定會對實踐教學產生巨大的推動作用,進而能夠培養一批具有高度創新能力的人才。
3 結語
物聯網技術在我國的研究和發展,近些年來取得了一些成就,但是這還遠遠不能滿足人們的實際需求,因此,我們就要從培養學生的學習能力與創新能力入手,提高學生自主學習的能力,使其能夠對所掌握的知識進行有效的鞏固,同時還要加強學生獨自分析和解決問題的能力,使其能夠建立自主學習的意識。每一個學生都是一個獨立的個體,因此其學生狀況與愛好都不盡相同,我們要根據學生自身的愛好對其進行引導,使其能夠結合物聯網理論,找到最為適合自己的研發領域,只有培養出一批又一批高素質的物聯網技術創新人才,才能夠實現我國的物聯網技術的進一步發展。