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時間:2023-10-09 11:00:34
序論:寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隱藏在內心深處的真相,好投稿為您帶來了七篇物聯(lián)網(wǎng)技術概論范文,愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑,助力您的創(chuàng)作。
關鍵詞:物聯(lián)網(wǎng);物流工程;實驗系統(tǒng)建設
作者簡介:趙剛(1965-),男,遼寧沈陽人,北京信息科技大學信息管理學院,副教授。(北京 100192)
基金項目:本文系北京信息科技大學教育提高項目、課程建設項目的研究成果。
中圖分類號:G642.423 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2014)08-0168-02
課程建設是一項綜合性的建設,在我國高等教育課程結構總體框架內具有十分重要的意義。課程建設是連接教育宏觀和微觀兩方面的重要紐帶,是教學工作的基本細胞。實踐環(huán)節(jié)注重于所掌握知識的實際應用,通過應用實例加深對理論知識的認識,鍛煉動手能力,培養(yǎng)合格的專業(yè)人才。為了達到培養(yǎng)目標,培養(yǎng)學生實踐動手能力尤為重要。[1-3]
北京信息科技大學信息管理學院承擔物流工程專業(yè)工程碩士的培養(yǎng),所開設的研究生課程“物聯(lián)網(wǎng)概論”屬于學位專業(yè)基礎必修課,課程具有較強的實踐性。為促進實現(xiàn)物流工程碩士培養(yǎng)目標,急需建立“物聯(lián)網(wǎng)概論”課程教學相關實驗系統(tǒng),以更好地培養(yǎng)學生熟練運用信息技術、獨立從事物流工程信息系統(tǒng)設計與優(yōu)化的能力。物流產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展急需大批物流工程技術人才,完善物流工程專業(yè)工程碩士的培養(yǎng)目標,更側重對實踐能力培養(yǎng)。物聯(lián)網(wǎng)技術為物流工程帶來巨大變革,數(shù)據(jù)感知與采集是物流工程智能決策的數(shù)據(jù)基礎,數(shù)據(jù)管理與集成是異構數(shù)據(jù)轉化為商務智能的信息條件。[4-5]本文主要介紹面向物流工程專業(yè)的“物聯(lián)網(wǎng)概論”課程中實驗教學系統(tǒng)的思考與探討。
一、物流工程專業(yè)工程碩士培養(yǎng)目標與“物聯(lián)網(wǎng)概論”課程
物流工程是以物流系統(tǒng)為研究對象,研究物流系統(tǒng)的資源優(yōu)化配置、物流運作過程控制、經(jīng)營和管理的工程技術領域。北京信息科技大學物流工程全日制工程碩士專業(yè)培養(yǎng)目標是從我國物流產(chǎn)業(yè)的實際出發(fā),結合本校優(yōu)勢,培養(yǎng)具有物流領域堅實的理論基礎和寬廣的專業(yè)知識,富有創(chuàng)新意識,能獨立從事物流工程信息系統(tǒng)設計,能熟練運用信息技術進行物流工程管理,具有良好的職業(yè)素養(yǎng)的高層次應用型專門人才。
在專業(yè)建設中,“物聯(lián)網(wǎng)概論”是全日制工程碩士物流工程專業(yè)一門專業(yè)基礎必修課,本課程的任務是使學生掌握物聯(lián)網(wǎng)的基本知識,掌握物聯(lián)網(wǎng)體系架構,深入了解物聯(lián)網(wǎng)核心技術,使學生具有在物流系統(tǒng)中應用物聯(lián)網(wǎng)技術的基本能力。其主要講授物聯(lián)網(wǎng)的基本原理及應用知識,包括物聯(lián)網(wǎng)的分類、物聯(lián)網(wǎng)體系架構、物聯(lián)網(wǎng)技術與物聯(lián)網(wǎng)工程設計等內容,學生通過課程的學習應具備以下方面的知識體系并普遍理解基礎內容,重點掌握應用技術:物聯(lián)網(wǎng)的三層體系結構、傳感與數(shù)據(jù)采集、通信與網(wǎng)絡技術、數(shù)據(jù)處理與挖掘、物聯(lián)網(wǎng)工程設計。
二、“物聯(lián)網(wǎng)概論”課程實驗系統(tǒng)建設
按照國家教育部對工程碩士的要求,在考察和培養(yǎng)工程碩士理論知識能力的前提下更側重對工程碩士實踐能力的培養(yǎng)。物聯(lián)網(wǎng)技術為物流工程帶來巨大變革,數(shù)據(jù)感知與采集是物流工程智能決策的數(shù)據(jù)基礎,數(shù)據(jù)管理與集成是異構數(shù)據(jù)轉化為商務智能的信息條件。數(shù)據(jù)管理與集成及數(shù)據(jù)感知與采集技術的應用與發(fā)展受到了學術與產(chǎn)業(yè)界的高度重視,已成為物流工程領域研究的熱點和關鍵性問題。北京信息科技大學信息管理學院承擔物流工程專業(yè)碩士的培養(yǎng),所開設的研究生課程“物聯(lián)網(wǎng)概論”屬于學位必修、專業(yè)基礎課,課程具有較強的實踐性,為促進實現(xiàn)物流工程碩士培養(yǎng)目標,急需完善相關教學課程體系并且建立該課程教學相關實驗系統(tǒng)。“物聯(lián)網(wǎng)概論”課程建立以演示為主、調動學生實踐動手能力的小型物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)十分必要,以更好地培養(yǎng)學生熟練運用信息技術、獨立從事物流工程信息系統(tǒng)設計與優(yōu)化的能力。
物聯(lián)網(wǎng)信息采集、加工是物聯(lián)網(wǎng)乃至物流工程中的重要知識內容,建設實驗系統(tǒng)所提供的科學研究與實踐平臺不僅可以讓研究生鞏固理論知識,加深學生對物聯(lián)網(wǎng)的信息流的認識,提高實踐能力,而且將進一步增強學生社會競爭力。[6-7]物聯(lián)網(wǎng)是通過射頻識別(RFID)、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等感知層設備,按約定的協(xié)議,把物體與互聯(lián)網(wǎng)相連接,進行信息交換與通信,實現(xiàn)對物體的識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡,是互聯(lián)網(wǎng)基礎上的網(wǎng)絡,是“物物相連”的信息通信網(wǎng)絡。龐大復雜的前端傳感數(shù)據(jù)匯集后需要分類分析甚至綜合協(xié)同處理,作為物聯(lián)網(wǎng)三個重要的特征之一,信息系統(tǒng)強大的計算能力對前端數(shù)據(jù)進行挖掘、整理、分析、判斷并給出結論,本實驗系統(tǒng)是建立基于RFID的商品供應鏈智能管理系統(tǒng)的初步階段,其整體系統(tǒng)如圖1所示。
初步建成具有以下功能的小型物聯(lián)網(wǎng)實驗系統(tǒng):以物流工程中庫存管理為基礎,利用RFID技術建立感知層,運用自適應網(wǎng)絡建立數(shù)據(jù)傳輸層,設計實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理層業(yè)務實驗系統(tǒng),重點發(fā)揮北京信息科技大學信息管理學院優(yōu)勢,從而進一步建立基于物聯(lián)網(wǎng)技術的庫存管理信息系統(tǒng)。對無線傳感器節(jié)點工作原理進行分析,安裝無線傳感器節(jié)點操作系統(tǒng),配置無線組網(wǎng),建立無線傳感器網(wǎng)絡采集數(shù)據(jù);建立RFID工作場景,在完成對射頻標簽讀寫基礎上利用數(shù)據(jù)庫進行具體應用案例開發(fā)。
(1)模擬給每一庫位貼電子庫位標簽,在進行庫房管理作業(yè)時讀取該標簽信息,從而判定當前作業(yè)的位置是否正確。
(2)模擬為入庫物品貼上具有貨物標識的電子標簽,在實施庫房作業(yè)時讀取標簽編號用以核定作業(yè)物品是否正確。
(3)讀取出庫物品標簽,提高作業(yè)效率,降低錯誤率。
(4)為了節(jié)省運行成本,貨物出庫后可取下標簽,送到入庫處根據(jù)需要設計重復使用貨物標簽。
(5)架設具有模擬覆蓋整個倉庫作業(yè)區(qū)域的無線網(wǎng)絡,實現(xiàn)作業(yè)數(shù)據(jù)的實時傳輸。
(6)模擬作業(yè)車并安裝無線數(shù)據(jù)終端,作業(yè)者配置手持式無線數(shù)據(jù)終端,利用指令實現(xiàn)作業(yè)位置與作業(yè)貨物的準確性確認等功能。
(7)模擬自動導引車平臺并配置RFID識讀器、無線通信設備,實現(xiàn)周期性對庫房貨物的自動盤點并其結果傳輸給信息系統(tǒng)。
圍繞北京市物流產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)的需求,為實現(xiàn)“物流工程”專業(yè)的培養(yǎng)目標,初步建成小型物聯(lián)網(wǎng)實驗系統(tǒng),以物流工程中庫存管理為基礎,利用RFID技術建立感知層,運用自適應網(wǎng)絡建立數(shù)據(jù)傳輸層,設計實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理層業(yè)務系統(tǒng),重點發(fā)揮北京信息科技大學信息管理學院優(yōu)勢,建立基于物聯(lián)網(wǎng)技術的庫存管理信息系統(tǒng),用以支撐研究生課程“物聯(lián)網(wǎng)概論”的教學與實踐,為學生提供“數(shù)據(jù)感知與采集”的科研與創(chuàng)新實踐平臺。借助所建設的小型實踐平臺能夠幫助學生鞏固理論知識,進一步接觸接近實際的數(shù)據(jù)感知與采集、數(shù)據(jù)管理與集成技術,提高工程實踐能力。
三、結束語
本文在介紹物流工程專業(yè)工程碩士培養(yǎng)目標的基礎上,總結了“物聯(lián)網(wǎng)概論”課程的主要教學內容,在分析物流工程與物聯(lián)網(wǎng)關系等方面的基礎上深入探討了“物聯(lián)網(wǎng)概論”實驗系統(tǒng)的建設目標、建設方案和建設內容。“物聯(lián)網(wǎng)概論”實驗系統(tǒng)的建設不僅可以促進學生鞏固理論知識、提高實踐能力,而且還將進一步增強學生畢業(yè)后在社會中的競爭力。學生通過接觸到近于實際的數(shù)據(jù)感知與采集技術,提高其自身的技術素養(yǎng)與工程實踐能力。因此,本實驗系統(tǒng)的建立可以提供“物流工程”專業(yè)碩士相關課程的教學與實踐,必將大力加快我校培養(yǎng)具有較強創(chuàng)新能力的高層次應用型人才目標的實現(xiàn),面對社會人才需求,培養(yǎng)優(yōu)秀的高層次應用型人才,更好地服務于社會,滿足行業(yè)的需求。
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關鍵詞:翻轉課堂;教學模式;空間課堂
doi:10.16083/ki.1671-1580.2017.03.015
中圖分類號:G710
文獻標識碼:A
文章編號:1671-1580(2017)03-051-03
隨著教育信息化的進一步深化,特別是“互聯(lián)網(wǎng)+”大背景下,傳統(tǒng)的教育理念和思想受到越來越多的挑戰(zhàn),個人電腦、智能手機的廣泛使用,拉近了師生之間的距離,改進了教學方法,促進了學生個性化的發(fā)展,這使得教學模式發(fā)生了重大變化,課堂上傳統(tǒng)的老師講授模式變成了師生互動交流、學生主動學習、自主學習的方向發(fā)展,這符合當前信息化時展的教學模式。作為一線教師應該要適應這種新的形式,嘗試應用多樣的信息化教學方法與手段進行課堂教學的組織與管理,以提升高職學生綜合素質和學習能力。
一、“翻轉課堂”教學模式的特點
翻轉課堂與傳統(tǒng)的課堂不同,不僅僅在學習順序的變化,它還具有自身的特點,主要體現(xiàn)在以下幾個方面。
(一)輕松的學習環(huán)境
與傳統(tǒng)的被動學習不同的是,翻轉課堂是課前對所學的內容進行自主學習,課堂主要是解決問題,將知識內化,這樣可以讓學生以一種輕松的心態(tài)去完成師生之間的交流,提升教學效果。
(二)教學資源更加豐富
傳統(tǒng)的講授課堂由于時間有限,老師不可能給學生放映大量的相關視頻和學習資源,翻轉課堂是學生在課前完成自主學習,學生可以隨時隨地學習,這樣,老師可以準備盡可能豐富的教學資源以供學生學習,可以包含微課視頻、PPT、教學設計、動畫、知識小游戲等。
(三)師生角色發(fā)生變化
傳統(tǒng)的教學模式是以老師為主,課堂圍繞老師進行,而翻轉課堂師生之間是以平等的地位在課堂上進行討論,共同解決某一問題。
(四)師生交流更加頻繁
網(wǎng)絡通信的發(fā)展,使得師生之間可以通過虛擬的網(wǎng)絡世界隨時隨地聯(lián)系,這使得知識的傳播更快捷,第一時間解決所授知識中的難點。
微課具有應用廣泛、開發(fā)便利、易上手的優(yōu)點,作為支撐“翻轉課堂”有效的數(shù)字化資源,得到當前教育工作者和學習人員越來越多的應用。下面將以湖南省職業(yè)教育名師空間課堂《物聯(lián)網(wǎng)技術概論》為例,進行分析探討基于空間的“翻轉課堂”教學組織與實施。
二、基于空間的“翻轉課堂”教學模式的實踐研究
(一)教學分析
在空間教學組織與實施前,首先進行一系列的教學分析,主要對教學環(huán)境、學習者、學習內容及教學目標進行分析。
1.教學環(huán)境分析。在教學環(huán)境中,由于學生是提前進行知識的學習,需要在教學上給學生提供相應的軟硬件環(huán)境。在硬件環(huán)境方面,需要給每個學生提供一臺計算機或智能設備;在軟件方面,安裝相應的可以支持相關資源播放或查看的軟件。
2.學習者分析。《物聯(lián)網(wǎng)技術概論》課程是物聯(lián)網(wǎng)應用技術專業(yè)的一門專業(yè)基礎課,也是電子信息類專業(yè)選修課。在課程內容設計過程中遵循學生的認識規(guī)律,從簡單到復雜,由淺入深,按照物聯(lián)網(wǎng)技術體驗――物聯(lián)網(wǎng)技術認知――物聯(lián)網(wǎng)技術分析三個不斷遞進提升的層次來劃分知識技能點,從而確定課程的學習任務和學習目標。
3.學習內容分析。本課程首先讓學習者進行物聯(lián)網(wǎng)應用場景的體驗,從物聯(lián)網(wǎng)的概念出發(fā),借助物聯(lián)網(wǎng)技術在家居、物流、交通及城市中的應用案例,深入剖析物聯(lián)網(wǎng)這一概念背景下所涵蓋的技術知識、發(fā)展現(xiàn)狀及所面臨的挑戰(zhàn)和技術突破點,并詳細介紹物聯(lián)網(wǎng)在各行業(yè)的應用狀況。
4.教學目標分析。通過本課程的學習,讓學生對物聯(lián)網(wǎng)的相關概念、結構組成、相關技術、應用現(xiàn)狀和發(fā)展前景等有本質的認識,培養(yǎng)學生自主學習和應用信息技術的能力。
(二)教學模式的構建
1.開發(fā)教學資源。創(chuàng)新空間課堂資源建設方法,自主開發(fā)完成《物聯(lián)網(wǎng)技術概論》空間課程全套的數(shù)字化教學資源:課程簡介、課程標準、課程設計、授課計劃、考核方案、微視頻、微設計、微課件、微素材、微案例、在線試題庫、技能抽測題庫等。建設空間特色資源:物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品認知展廳和物聯(lián)網(wǎng)項目解決方案展廳,通過兩個空間展廳資源的建設,讓空間成為普及前沿技術的陣地,讓學習者對物聯(lián)網(wǎng)技術的典型應用有直觀的認知。
2.設計教學模式。傳統(tǒng)教學模式的改變,使得學生的學習由被動變?yōu)橹鲃樱鳂I(yè)和習題由學生自主完成變成課堂協(xié)作完成,學生在課程開課以前,就已經(jīng)比較清晰地了解該課堂的教學目標,學生已經(jīng)成為課堂的主體。對于基于“微課”的翻轉課堂教學模式設計,將其分為課前自主學、課中引導學和課后拓展學三部分,設計的空間教學模式如圖1所示。
課前自主學:重點吸引學生興趣和注意力,提升學習熱情,凸現(xiàn)空間課堂的磁力;引導學生進教師空間觀看微課視頻、學習視頻、學習指南和參考資源等內容,了解對應的授課內容和教學目標;發(fā)現(xiàn)的問題可以通過微信、QQ和空間留言等方式與教師或同學進行在線交流與討論;教師通過學生課前學習情況,提前了解學生學習狀態(tài)及對知識的掌握情況,能動態(tài)、實時診斷評價與反饋,做好相關的記錄與回復,激勵學生進行課前學習。
課中引導學:教師采用多樣的信息化教學方法和工具手段進行教學的有效組織與實施,重在有效解決學生提出的問題;
激發(fā)引導學生參與課堂討論、交流與展示,使學生思維發(fā)生碰撞,實現(xiàn)提出問題、解決問題的能力提升,顯現(xiàn)課堂教學的活力;
利用大數(shù)據(jù)分析技術實現(xiàn)課堂教學效果精準測評,讓教師能快速地對學生的學習全過程做出診斷評價,以實現(xiàn)全體學生的個性張揚、智能發(fā)展和健康成長,實現(xiàn)課堂教學的效力。
課后拓展學:充分拓展與提升學生的知識面,注重知識內涵與外延的挖掘及與學過知識的聯(lián)系進行總結和反饋;學生還可有針對性地選擇在線作業(yè)、在線考試進行自我檢測,不斷進行內化與提升。
(三)教學實踐與應用
1.資源開放共享。將全套資源分門別類、按開放式上傳,并搭建空間課堂的學習地圖(圖2)和教學單元學習導航(圖3),保證資源訪問高效,使用容易,貼近學習者使用的需求。
2.教學組織與實施。充分利用信息化空間平臺和信息化教學手段,創(chuàng)新空間“翻轉課堂”教學模式,優(yōu)化教學過程,利用空間考勤、創(chuàng)建群組、下發(fā)與提交作業(yè)、交流討論和答疑、成績公示和空間教學數(shù)據(jù)分析與管理,實現(xiàn)空間教學管理常態(tài)化,推進空間課堂教學改革,提高空間課堂的有效性。
利用微信鮮活立體的溝通方式、及時有效的信息推送、開放平臺可拓展性強等特點,在“翻轉課堂”的空間課堂教學實踐中申請“10T技術博覽館”微信公眾號,利用它來輔助課堂教學,進行資源推送和學習交流討論;從微信公眾平臺系統(tǒng)自帶的統(tǒng)計板塊中,可進行圖文分析,通過分析可以看出每天定時推送的微學習資源的查閱情況、每條學習資源的應用情況及課中推送隨堂測驗情況,進行實時檢測數(shù)據(jù)分析和即時反饋,改進教學策略,調整教學進程;通過課后作業(yè)數(shù)據(jù)分析,實施針對性輔導,為學習者即時推送合適的個性化學習資料,實現(xiàn)個性化的學習支持。
三、結束語
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基金項目:2011年國家自然科學基金項目(編號:61163063)資助;國家大學生創(chuàng)新性實驗計劃項目階段性成果(編號:201210694015);自治區(qū)大學生創(chuàng)新性實驗訓練計劃項目(編號:2012CX037)階段性成果。
作者簡介:
邊巴旺堆,男,藏族,大學工學院電子信息系副教授,研究方向:藏文信息化、物聯(lián)網(wǎng)。
關鍵詞:物聯(lián)網(wǎng)技術與應用 教學目標 知識體系 內容安排 教學方法
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2017)01(a)-0162-03
物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things,IoT)概念最早于1999年由美國麻省理工學院提出,隨著技術和應用的發(fā)展,物聯(lián)網(wǎng)內涵不斷擴展[1]。目前業(yè)界普遍認為:物聯(lián)網(wǎng)是通信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的拓展應用和網(wǎng)絡延伸,它利用感知技術與智能裝置對物理世界進行感知識別,通過網(wǎng)絡傳輸互聯(lián),進行計算、處理和知識挖掘,實現(xiàn)人與物、物與物信息交互和無縫鏈接,達到對物理世界實時控制、精確管理和科學決策的目的[2-5]。
物聯(lián)網(wǎng)可以廣泛應用于經(jīng)濟社會發(fā)展的各個領域,引發(fā)和帶動生產(chǎn)力、生產(chǎn)方式和生活方式的深刻變革,成為經(jīng)濟社會綠色、智能、可持續(xù)發(fā)展的關鍵基礎和重要引擎[6]。近年來,在“兩化融合”和“感知中國”等國家戰(zhàn)略背景下,物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展受到了我國政府、科研、教育、產(chǎn)業(yè)界的高度關注。我國經(jīng)濟社會各領域蘊含巨大的物聯(lián)網(wǎng)應用潛能,眾多行業(yè)對物聯(lián)網(wǎng)技術人才需求旺盛[7]。為此,中國傳媒大學于2012年通過教育部審批,依托理工學部信息工程學院網(wǎng)絡工程系開辦物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)方向,成為全國較早面向本科生開設物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)方向的高校之一。
1 課程教學目標
《物聯(lián)網(wǎng)技術與應用》是網(wǎng)絡工程系物聯(lián)網(wǎng)技術專業(yè)方向學生學習的第一門專業(yè)課,其主要目的是使學生了解物聯(lián)網(wǎng)的基本概念和相關技術,對物聯(lián)網(wǎng)在各個領域的典型應用有所認識,在此基礎上了解物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的整體框架,明確物聯(lián)網(wǎng)工程各個專業(yè)課程的意義和課程之間的關系,為后續(xù)的學習打好基礎,同時激發(fā)學生的學習興趣[8]。因此,《物聯(lián)網(wǎng)技術與應用》課程的講授成功與否關系到物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)的質量,進而影響到我國物聯(lián)網(wǎng)技術發(fā)展的進程[9]。
2 課程知識體系及內容安排
2.1 知識體系
物聯(lián)網(wǎng)的架構分為3個層次:感知層、網(wǎng)絡層和應用層,如圖1所示[1]。
感知層是物聯(lián)網(wǎng)的“皮膚”和“五官”,用于識別物體、采集信息,是聯(lián)系物理世界與虛擬信息世界的紐帶。感知層中的自動感知設備包括:RFID標簽與讀寫設備、傳感器、GPS、智能家用電器、智能測控設備等;感知層中的人工生成信息設備包括:智能手機、智能機器人等。
網(wǎng)絡層分為接入層、匯聚層與核心交換層。接入層通過各種接入技術連接最終的用戶設備。匯聚層的功能為:匯接接入層的用戶流量,進行數(shù)據(jù)分組傳輸?shù)膮R聚、轉發(fā)與交換;根據(jù)接入層的用戶流量,進行本地路由、過濾、流量均衡、優(yōu)先級管理,以及安全控制、地址轉換、流量整形等處理;根據(jù)處理結果把用戶流量轉發(fā)到核心交換層或在本地進行路由處理。核心交換層為物聯(lián)網(wǎng)提供一個高速、安全與保證服務質量的數(shù)據(jù)傳輸環(huán)境。匯聚層與核心交換層的網(wǎng)絡通信設備與通信線路構成了傳輸網(wǎng)。
應用層可以進一步分為管理服務層和行業(yè)應用層。管理服務層通過中間件軟件實現(xiàn)了感知硬件與應用軟件物理的隔離與邏輯的無縫連接,提供海量數(shù)據(jù)的高效、可靠地匯聚、整合與存儲,通過數(shù)據(jù)挖掘、智能數(shù)據(jù)處理與智能決策計算,為行業(yè)應用層提供安全的網(wǎng)絡管理與智能服務。行業(yè)應用層由多樣化、規(guī)模化的行業(yè)應用系統(tǒng)構成,包括:智能電網(wǎng)、智能環(huán)保、智能交通、智能醫(yī)療等。
此外,涉及感知層、網(wǎng)絡層與應用層的共性技術包括信息安全、網(wǎng)絡管理、對象名字服務與服務質量保證等。
2.2 內容安排
《物聯(lián)網(wǎng)技g與應用》課程的內容安排[10-12]如圖2所示,其中,各部分包含的主要內容有[1-6]以下幾方面。
物聯(lián)網(wǎng)概論:物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的社會背景、技術背景;物聯(lián)網(wǎng)的定義與主要技術特征;物聯(lián)網(wǎng)體系結構;物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術與產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
RFID技術:自動識別技術的發(fā)展背景、條形碼簡介、磁卡與IC卡的應用、RFID、RFID應用系統(tǒng)結構與組成、RFID標簽編碼標準。
傳感器技術:傳感器;智能傳感器與無線傳感器;無線傳感器網(wǎng)絡;無線傳感器網(wǎng)絡通信協(xié)議與標準。
嵌入式技術:智能設備的研究與發(fā)展;集成電路;嵌入式技術的研究與發(fā)展;RFID讀寫器與中間件軟件設計;無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點設計;可穿戴計算研究及其在物聯(lián)網(wǎng)中的應用;智能機器人研究及其在物聯(lián)網(wǎng)中的應用。
移動通信技術:通信技術的發(fā)展;移動通信技術的研究與發(fā)展;3G技術與移動互聯(lián)網(wǎng)應用的發(fā)展。
定位技術:位置信息與位置服務;物聯(lián)網(wǎng)中的位置服務;定位系統(tǒng);移動通信定位技術、基于無線局域網(wǎng)的定位技術、基于RFID的定位技術、無線傳感器網(wǎng)絡定位技術。
數(shù)據(jù)處理技術:物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理技術的基本概念;海量數(shù)據(jù)存儲技術;物聯(lián)網(wǎng)海量數(shù)據(jù)存儲與云計算;物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)融合技術;物聯(lián)網(wǎng)中的智能決策。
信息安全技術:物聯(lián)網(wǎng)信息安全中的四個重要關系問題;物聯(lián)網(wǎng)信息安全技術研究;RFID安全與隱私保護研究。
物聯(lián)網(wǎng)的應用:智能電網(wǎng);智能交通;智能醫(yī)療;智能物流。
3 課程教學方法
自2014年春季學期《物聯(lián)網(wǎng)技術與應用》課程首輪授課起至今,筆者已從以下幾方面做了有益嘗試,取得了良好的效果。
3.1 采用“翻轉課堂”模式將課堂內外相結合
翻轉課堂譯自“Flipped Classroom”或“Inverted Classroom”,是指重新調整課堂內外的時間,將學習的決定權從教師轉移給學生。該教學模式需要學生在課后完成自主學習,即自主規(guī)劃學習內容、節(jié)奏、風格和呈現(xiàn)知識的方式,可以通過看視頻講座、聽播客、廣泛閱讀各種書籍、與其他同學討論等方式進行。教師則采用講授法和協(xié)作法來滿足學生的需要和促成他們的個性化學習,其目標是為了讓學生通過實踐獲得更真實的學習體驗。翻轉課堂是對傳統(tǒng)課堂教學結構與教學流程的徹底顛覆。
在該課程的講授方式上,筆者嘗試引入“翻轉課堂”模式,轉變以往授課過程中教師“滿堂灌”、學生只是被動接受的傳統(tǒng)教學模式,利用教學實踐中小班授課、學生人數(shù)較少的優(yōu)勢,使每位同學都有機會走上講臺,輪流充當“教師”的角色,過一把“教師癮”,從而充分調動學生的學習積極性和主動性。具體的實施過程為:首先,請每名學生選取物聯(lián)網(wǎng)學科中自己較為感興趣的一項具體技術作為自己的講授對象,通過廣泛查閱書籍文獻資料、上網(wǎng)搜索最新科技資訊等方式了解該項技術的來龍去脈、前世今生及發(fā)展前沿。然后,請學生自制課件,通過文字、圖片、視頻等方式形象生動地向大家講解艱澀枯燥的具體技術內容。其間,其他同學可以隨時提問,形成良好的互動效果,極大地活躍了課堂氣氛,同時也鍛煉了學生的邏輯思維能力和語言表達能力。最后,由教師點評學生的表現(xiàn),指出其講解的優(yōu)缺點,并補充完善知識點內容。學生的個人表現(xiàn)很大程度上決定了該門課程的個人結課成績。通過3年來具體的實踐,筆者發(fā)現(xiàn)學生們搜集資料的深度和廣度都遠遠超出了筆者的預期。作為老師,在授課的同時也收獲了很多新知識,達到了教學相長的目的。
3.2 教學與科研相結合
教師授課過程中應避免簡單生硬地照本宣科,而應以自身的科研經(jīng)歷和科研體會現(xiàn)身說法,以激發(fā)學生的學習興趣。物聯(lián)網(wǎng)作為一門新興學科,發(fā)展日新月異。每輪備課時都要加入新的科技進展,對于教師來講,在科研方面需要不斷地關注科技前沿動態(tài),及時更新知識,極具挑戰(zhàn)性。就筆者而言,由于一直從事數(shù)據(jù)挖掘領域的研究,在講授第八章《物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理技術》時,就結合目前正在進行的有關電視節(jié)目受眾收視情況的數(shù)據(jù)挖掘研究課題,以實驗中具體的數(shù)據(jù)、模型為例,為學生講解數(shù)據(jù)挖掘技術的具體流程和其中的關鍵步驟,從而進一步加深學生對該技術的理解程度。
3.3 “走出去”與“引進來”相結合
“走出去”是指教師應當經(jīng)常參加國內外相關教研機構組織的高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)建設的培訓班、研討會等,廣結同行,吸取其他兄弟院校專業(yè)建設、課程改革的成功經(jīng)驗,達到“它山之石可以攻玉”的目的。此外,還可以與國內一些專業(yè)從事物聯(lián)網(wǎng)技術的企業(yè)建立良好的合作關系,建立學生實習、實訓基地。學生可以到企業(yè)實地參觀相應的產(chǎn)品生產(chǎn)線,以便與課堂中學到的知識點概念、原理聯(lián)系起來,獲得感性認識,從而加深理解。同時,學生可以利用寒暑假時間到企業(yè)實習或選派學生到企業(yè)進行畢業(yè)設計,不但使學生掌握了物聯(lián)網(wǎng)技術、熟悉了企業(yè)的運行模式,還可以為企業(yè)提供專業(yè)的人才,拓展學生的就業(yè)渠道[13]。
“引進來”是指教師應當定期邀請國內外物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的權威教授、相關技術人員走進課堂、走上講臺,為學生帶來最新的行業(yè)發(fā)展信息。此外,在教材選擇方面,教師應當不局限于國內出版的一些經(jīng)典教材,還應當廣泛引進國外的外文教材,追蹤國際領先的前沿技術[14]。
綜上所述,文章從“物聯(lián)網(wǎng)技術與應用”課程的教學目標、知識體系及內容安排、教學方法等方面進行了探討。由于物聯(lián)網(wǎng)技術是近年來的新興技術,該課程也是中國傳媒大學理工學部信息工程學院網(wǎng)絡工程系自2014年首次引入的新課程,一切還在逐步摸索過程中,因此,探尋一套適合本專業(yè)學生的課程教學方案任重道遠。
4 結語
此文是筆者近3年來參加物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)建設研討班培訓、備課、授課的心得體會。由于筆者的驗有限,考慮問題難免有失偏頗,望與各位讀者共同探討。作為一名青年教師,筆者未來仍然需要逐步沉淀,不斷思考、總結、實踐,為培養(yǎng)出社會需要的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才貢獻力量。
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關鍵詞:物聯(lián)網(wǎng)工程;人才培養(yǎng)方案; 課程體系設置
中圖分類號:TP393 文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(2016)26-0135-02
物聯(lián)網(wǎng)利用射頻識別、無線傳感器網(wǎng)絡等技術來感知數(shù)據(jù)、傳輸數(shù)據(jù)并處理數(shù)據(jù),它延伸了互聯(lián)網(wǎng)端系統(tǒng),擴展了互聯(lián)網(wǎng)服務功能,是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。我國政府、科研機構、教育界和產(chǎn)業(yè)界高度關注物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展:政府提出了基于物聯(lián)網(wǎng)的“感知中國”的發(fā)展戰(zhàn)略;科研機構展開了物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議標準研究,取得了一定的話語權;教育部在2010年3月,《關于戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)相關專業(yè)申報和審批工作的通知》,各高校積極響應,申報物聯(lián)網(wǎng)相關專業(yè),2010年全國有20多所不同層次的高校獲批物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)或物聯(lián)網(wǎng)技術專業(yè),隨后,不斷有高校獲批了物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)。
物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是新專業(yè),各高校在建設物聯(lián)網(wǎng)工程本科專業(yè)時,課程體系的設計在國內外無先例可以借鑒,因此各個高校物聯(lián)網(wǎng)工程人才培養(yǎng)模式有較大區(qū)別:有的依托學校優(yōu)勢學科構建人才培養(yǎng)模式;有的人才培養(yǎng)模式與行業(yè)相結合;有的是校企合作的卓越工程師人才培養(yǎng)模式。我校于2014年獲批物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè),并于2014年秋季開始招生,如何制定符合我校特色的人才培養(yǎng)方案是個值得探究的問題。
1 人才培養(yǎng)目標
1.1 培養(yǎng)目標定位
自2010年起至今,獲批物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的高校層次各不相同,有985、211研究性大
學,也有科研教學并重型大學,還有以職業(yè)教育為主的高職高專。不同層次的高校為市場培養(yǎng)不同層次的人才,這些人才大致可以分為三類:研究性、應用型和技能型。研究型人才主要從事物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議研究和標準制定,應用型人才主要從事與行業(yè)相關的系統(tǒng)集成等工作,技能型人才主要從事系統(tǒng)維護與運營等工作。我校作為地方院校,以培養(yǎng)應用型人才為主,將物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)定位為工程應用型專業(yè)。
1.2 人才培養(yǎng)目標
本專業(yè)培養(yǎng)德、智、體全面發(fā)展,具有良好的科學素養(yǎng)和人文知識背景,較系統(tǒng)地掌握計算機科學與技術、物聯(lián)網(wǎng)工程的基本理論和基本知識,具有較強的實踐應用能力與知識創(chuàng)新能力,能夠從事智能交通、智能醫(yī)療、智能家居、智能物流、智能電力等行業(yè)的系統(tǒng)集成與物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議開發(fā)工作,具有較強實踐動手能力的應用型高級工程技術人才。
1.3 業(yè)務培養(yǎng)要求
根據(jù)專業(yè)定位和人才培養(yǎng)目標,業(yè)務培養(yǎng)要求包括素質、知識和能力三方面:
1)基本素質:具備良好的思想道德修養(yǎng)、健康的心理素質和人文知識素養(yǎng),具有較強的自信心、進取心、事業(yè)心和社會責任感,具備敬業(yè)精神、團隊精神、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神。
2)知識結構:具備一定的人文社會科學與自然科學等方面的基本知識,較系統(tǒng)地掌握本專業(yè)領域寬廣的技術理論基礎知識,掌握C語言程序設計、數(shù)據(jù)結構、計算機網(wǎng)絡、射頻識別技術、嵌入式系統(tǒng)、無線傳感器網(wǎng)絡、物聯(lián)網(wǎng)原理與應用、操作系統(tǒng)、傳感器與檢測技術、密碼學基礎等基本理論、基礎知識和實驗技能,具有本專業(yè)領域內物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)知識與技能,了解物聯(lián)網(wǎng)工程相關學科和技術的理論前沿、應用前景和最新發(fā)展動態(tài)。
3)能力結構:具有較強的學習能力、溝通協(xié)調能力、社會適應能力、語言和文字表達能力,掌握一門外語,具備計算機基礎應用能力和使用文獻檢索工具能力,具有較好的物聯(lián)網(wǎng)工程系統(tǒng)分析、系統(tǒng)集成、系統(tǒng)設計及系統(tǒng)維護方面的工程能力,具有較強的動手能力、社會實踐能力,具有從事本專業(yè)業(yè)務工作的能力和適應相鄰專業(yè)業(yè)務工作的基本能力。
2 課程體系設置
2.1 課程體系設置需要考慮的因素
物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程體系設置必須考慮其人才培養(yǎng)目標、其隸屬的學科門類、市場對人才的需求和結合本校實際形成的專業(yè)特色。
我校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)定位為工程應用型專業(yè),則課程體系設置時應緊緊圍繞專業(yè)人才培養(yǎng)目標,從基本素質、知識結構和能力結構對學生進行業(yè)務培養(yǎng),處理好理論教學與實踐教學之間的關系,適度提高實踐教學比例,進一步地提高學生的動手能力。
物聯(lián)網(wǎng)工程隸屬計算機學科門類,其課程體系設置要依托計算機類的學科基礎。有人認為物聯(lián)網(wǎng)是涉及計算機技術、通信技術、傳感技術、網(wǎng)絡技術、電子技術等多項知識的交叉學科,在制定課程設置方案時面面俱到,過于求全,結果導致每門課程學時過少,知識雜亂,課程貌似全面,實則只能蜻蜓點水,這樣的課程體系培養(yǎng)出來的學生必定是博而不精,廣而不專。也有人認為物聯(lián)網(wǎng)是新技術,在做課程體系設置時脫離計算機學科門類,弄出一套冠有物聯(lián)網(wǎng)名字的課程,結果導致在課程體系實施過程中出現(xiàn)師資跟不上,教材不配套,實踐課程開設困難等問題。
任何專業(yè)培養(yǎng)的人才最終是要面向市場的,物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)也不例外。這就要求在課程體系設置之前,要深入企業(yè)、科研院所、產(chǎn)業(yè)部門做調研,充分了解市場需求,根據(jù)就業(yè)崗位的能力要求,設計出滿足市場需求、貼合科研與行業(yè)實際的課程體系。
物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是新專業(yè),也是與行業(yè)契合度很高的專業(yè),課程體系的設置可以根據(jù)各高校的實際情況,與高校的優(yōu)勢學科相結合,設置具有本校特點的課程,培養(yǎng)在某一行業(yè)更專的物聯(lián)網(wǎng)人才。
2.2 物聯(lián)網(wǎng)工程課程體系設置
根據(jù)課程體系設置需要考慮的幾個因素,結合我校的實際情況,我校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程體系設置以培養(yǎng)工程型應用型人才為主,依托計算機學科門類,厚基礎,重實踐,緊跟市場,突出特色。
課程體系由通識教育課程、學科基礎課程、專業(yè)課程及實踐教學課程四個模塊構成,課程學時學分統(tǒng)計見表1。
通識教育課程主要有高等數(shù)學、大學英語、體育、思想道德修養(yǎng)與法律基礎、中國近現(xiàn)代史綱要、思想和中國特色社會主義理論體系概論、基本原理概論、形勢與政策、人文素質教育、心理健康教育、職業(yè)發(fā)展規(guī)劃、大學藝術和就業(yè)指導等課程。
學科基礎課程主要有計算機學科概論、C語言程序設計、大學物理、大學物理實驗、線性代數(shù)、面向對象可視化編程、離散數(shù)學、電子技術基礎、電子技術基礎實驗、概率論與數(shù)理統(tǒng)計、算法與數(shù)據(jù)結構等課程。
專業(yè)必須課程有計算機網(wǎng)絡、操作系統(tǒng)原理、計算機組成與系統(tǒng)結構、密碼學基礎、傳感器原理及應用、傳感器網(wǎng)絡、嵌入式系統(tǒng)設計與應用、RFID原理及應用、TCP/IP協(xié)議分析、物聯(lián)網(wǎng)原理與應用等。
另外還開設了12門集中教學實踐課程,實踐教學環(huán)節(jié)占總學時比例為36.1%,可以很好地提高學生的實踐動手能力。
我校是學科門類齊全的綜合性大學,石油和農(nóng)學是我校的優(yōu)勢學科,為了更好地將物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)與我校的優(yōu)勢學科相結合,培養(yǎng)出具有我校特色的物聯(lián)網(wǎng)工程人才,在課程設置中,安排了行業(yè)知識講座,使物聯(lián)網(wǎng)工程的學生能夠了解石油行業(yè)和農(nóng)業(yè)的基本知識、為以后從事智慧石油和智能農(nóng)業(yè)打基礎。
3 結語
物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)相關專業(yè),人才培養(yǎng)方案地制定是專業(yè)建設和發(fā)展的依據(jù),科學合理、切實可行的人才培養(yǎng)方案是為行業(yè)輸送可用人才的保障,探討物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案,以期與各兄弟院校互相學習,共同進步。
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關鍵詞:物聯(lián)網(wǎng)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(lián)盟正式提出了“物聯(lián)網(wǎng)”(Internet of Things,IoT)概念[1]。“物聯(lián)網(wǎng)”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(tǒng)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(chǎn)制造、社會管理以及個人生活等實現(xiàn)互聯(lián)互通,被稱為繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后,世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮。考慮到物聯(lián)網(wǎng)技術對社會發(fā)展的重要影響,世界各科技強國都將物聯(lián)網(wǎng)放在未來發(fā)展戰(zhàn)略中的重要位置。我國“十二五”規(guī)劃中也將物聯(lián)網(wǎng)作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)予以重點關注和推進。
為滿足國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)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(lián)網(wǎng)工程”本科專業(yè)以來,發(fā)展至今全國共有100多所高校獲批開設“物聯(lián)網(wǎng)工程”本科專業(yè),并開始陸續(xù)招生。目前,“物聯(lián)網(wǎng)工程”專業(yè)在我國各高校的開設處于剛剛起步的階段,有關“物聯(lián)網(wǎng)工程”專業(yè)的知識體系、課程體系、工程實踐、師資建設和人才培養(yǎng)等方面都還是一片空白。一些高校在“物聯(lián)網(wǎng)工程”專業(yè)的建設上也存在著專業(yè)定位不明確、學科知識體系認識模糊、專業(yè)特色不突出、實踐教學體系缺乏層次性和系統(tǒng)性等問題。如何依據(jù)物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展規(guī)律和特征,建立科學的專業(yè)人才培養(yǎng)體系,并使之能夠快速適應戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對人才培養(yǎng)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(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的知識體系及核心知識領域,力求歸納物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)建設的專業(yè)共性基礎,提出構建物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程體系的主體思路,以期為兄弟高校物聯(lián)網(wǎng)相關專業(yè)課程規(guī)劃拋磚引玉。
1 物聯(lián)網(wǎng)體系結構
物聯(lián)網(wǎng)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(lián)網(wǎng)的體系結構是搞清楚物聯(lián)網(wǎng)知識體系的基礎,也是建設物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的基礎。
物聯(lián)網(wǎng)作為一種形式多樣的聚合性復雜系統(tǒng),涉及了信息技術的每一個層面。目前世界上還沒有形成統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)規(guī)范和標準。從物聯(lián)網(wǎng)工程教學角度分析,本文更傾向于采取物聯(lián)網(wǎng)四層結構模型[2]。如圖1所示,物聯(lián)網(wǎng)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(lián)網(wǎng)的安全隱私保護以及網(wǎng)絡管理兩大方面。
1.1 感知控制層
感知控制層包括數(shù)據(jù)采集子層、短距離通信技術和協(xié)同信息處理子層。數(shù)據(jù)采集子層通過各種傳感器實現(xiàn)對物理對象的感知和數(shù)據(jù)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(xié)同信息處理子層將采集到的數(shù)據(jù)在局部范圍內進行協(xié)同處理,并通過具有自組織能力的短距離傳感網(wǎng)接入廣域承載網(wǎng)絡。在有些應用中還需要通過執(zhí)行器或其他智能終端對感知結果做出響應,實現(xiàn)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(wǎng)絡傳輸給上層,并提供透明的數(shù)據(jù)傳輸能力。其中,基礎承載網(wǎng)主要包括移動通信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星網(wǎng)、廣電網(wǎng)、行業(yè)專網(wǎng)及形成的融合網(wǎng)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(wǎng)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(yè)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(shù)據(jù)挖掘、模式識別等理論,對多點網(wǎng)元感知信息高效綜合,從而使物聯(lián)網(wǎng)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(lián)網(wǎng)技術與行業(yè)專業(yè)系統(tǒng)相結合,將信息轉化為內容,實現(xiàn)廣泛的物物互聯(lián)的應用解決方案。
簡單概括,物聯(lián)網(wǎng)就是傳感網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、智能服務的綜合體。與傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)相比,物聯(lián)網(wǎng)加進了感知控制層以降低互聯(lián)門檻,實現(xiàn)非智能、弱智能設備的互聯(lián),同時這也給數(shù)據(jù)傳輸、信息處理、信息服務帶來了新的挑戰(zhàn),使網(wǎng)絡體系結構變得更加復雜。
2 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)知識體系
物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是學科交叉度高、理論體系尚未完全成型、市場應用又發(fā)展迅速的新興專業(yè),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(yè)劃分,物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)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(yè)技術類知識領域,本文主要討論物聯(lián)網(wǎng)工程的專業(yè)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(jù)物聯(lián)網(wǎng)技術及產(chǎn)業(yè)發(fā)展對人才培養(yǎng)的需求,物聯(lián)網(wǎng)工程知識結構中的專業(yè)技術知識部分應能夠覆蓋物聯(lián)網(wǎng)整體的結構框架并體現(xiàn)其關鍵技術,因此對應于物聯(lián)網(wǎng)的體系結構,物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的專業(yè)技術類知識領域主要涵蓋感知識別、網(wǎng)絡構建、智能信息處理和創(chuàng)新應用等四個知識模塊[3]。其中,感知識別、網(wǎng)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(chuàng)新應用模塊則偏重軟件技術。
物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)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(wǎng)絡、嵌入式系統(tǒng)應用等;網(wǎng)絡構建知識模塊主要包括網(wǎng)絡結構框架、通信協(xié)議、技術標準、信息安全等知識單元,涉及的關鍵知識點有數(shù)據(jù)通信網(wǎng)與路由交換技術、無線通信技術、組網(wǎng)技術、網(wǎng)絡融合技術、網(wǎng)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(tǒng)、人工智能系統(tǒng)、分布智能系統(tǒng)等知識單元,涉及的關鍵知識點有數(shù)據(jù)融合技術、數(shù)據(jù)庫技術、云計算技術、智能中間件技術等;創(chuàng)新應用模塊主要包括工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、智能電網(wǎng)、智能交通、智能家居、環(huán)境監(jiān)測等知識單元,涉及的關鍵知識點有物聯(lián)網(wǎng)應用系統(tǒng)設計、物聯(lián)網(wǎng)工程規(guī)劃與設計等。
3 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程體系
物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)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(yè)的知識體系,并將相關主干學科的核心課程和專業(yè)課程進行通盤考慮。圍繞物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)涉及的學科知識領域和知識點,物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程體系可由通識教育模塊、自然科學公共基礎模塊、專業(yè)基礎模塊、專業(yè)必修模塊、專業(yè)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(yè)、非職業(yè)性”的教育, 是關注人的生活、道德、情感和理智和諧發(fā)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(yǎng)學生的政治思想素質和職業(yè)道德,以使學生兼?zhèn)淙宋乃仞B(yǎng)與科學精神,從而把學生培養(yǎng)成為全面發(fā)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(jīng)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(yè)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(yè)知識提供方法論的基礎支持。作為工科專業(yè),物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的自然科學公共基礎模塊主要包括大學物理、高等數(shù)學、復變函數(shù)與積分變換、概率論與數(shù)理統(tǒng)計、線性代數(shù)、計算機文化基礎、C/C++語言程序設計基礎等課程。
3.3 專業(yè)基礎模塊
專業(yè)基礎課是高等學校中設置的一種為專業(yè)課學習奠定必要基礎的課程,是學生掌握專業(yè)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(yè),物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的專業(yè)基礎課主要包括電路分析、工程制圖、電子技術、離散數(shù)學、C語言程序設計、面向對象程序設計、信號與系統(tǒng)概論、通信原理、數(shù)據(jù)結構、操作系統(tǒng)、計算機組成原理、微機原理與接口技術、計算機網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)庫原理、軟件工程、物聯(lián)網(wǎng)工程導論、傳感器原理與應用等。
3.4 專業(yè)必修模塊
物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的專業(yè)必修課是在專業(yè)基礎課程之上對物聯(lián)網(wǎng)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(fā)展打下基礎。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的專業(yè)必修課程主要包括[4]物聯(lián)網(wǎng)體系結構、無線傳感器網(wǎng)絡、射頻識別技術、Zigbee原理與應用、嵌入式系統(tǒng)原理、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)及交換技術原理、物聯(lián)網(wǎng)信息安全、大型數(shù)據(jù)庫應用技術、物聯(lián)網(wǎng)技術與應用等課程。
3.5 專業(yè)選修模塊
專業(yè)選修課程的設置體現(xiàn)了學科發(fā)展的專業(yè)特點,同時也指明了物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)學生的職業(yè)之路。作為新設專業(yè),物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的學生培養(yǎng)走向一直引人注意;作為一門學科,物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)可以從學科發(fā)展角度劃分為三個方向:感知與控制方向、傳輸與網(wǎng)絡方向、軟件與服務方向;作為一門工程實踐,物聯(lián)網(wǎng)工程又可以從崗位需求角度劃分為三種工作:系統(tǒng)綜合工程師、產(chǎn)品研發(fā)工程師、設計規(guī)劃工程師。各個學校可以根據(jù)本校的學科優(yōu)勢、特色及所處行業(yè)背景,構建有自己特色的可選專業(yè)課程,并將其融入到核心課程體系中。下面給出按照學科發(fā)展的方向設置的專業(yè)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(shù)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(wǎng)絡方向主要設置下一代互聯(lián)網(wǎng)技術、短距離無線與移動通信網(wǎng)絡、網(wǎng)絡融合技術、網(wǎng)絡規(guī)劃與設計、網(wǎng)絡管理與安全、網(wǎng)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(shù)據(jù)挖掘與融合技術、Web應用開發(fā)技術、物聯(lián)網(wǎng)應用系統(tǒng)設計等選修課程。
在具體設計課程體系時,各高校可根據(jù)本校的專業(yè)背景和學科優(yōu)勢,充分考慮物聯(lián)網(wǎng)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(lián)網(wǎng)工程是一個戰(zhàn)略性新興本科專業(yè),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(fā)展變化的動態(tài)特性。因此,在制定專業(yè)教學計劃時,要以時刻服務于社會發(fā)展需要為根本依據(jù),緊密結合當前物聯(lián)網(wǎng)新技術及行業(yè)應用的時代需求,依托學校自身的學科優(yōu)勢和行業(yè)背景,設計出與時俱進的、科學合理的、可持續(xù)發(fā)展的專業(yè)課程體系,只有這樣才能為國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需高素質專門人才的培養(yǎng)做出更多貢獻。
參考文獻:
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作者簡介:姜穎(1971-),女,碩士,河北廊坊人,講師,研究方向為網(wǎng)絡技術與信息安全、圖像處理,河北工業(yè)大學廊坊分校,河北廊坊 065000
【關鍵詞】紫砂 物聯(lián)網(wǎng) 云計算
一、項目介紹
(一)行業(yè)背景
紫砂行業(yè)是宜興市具有地方特色的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),產(chǎn)業(yè)歷史個悠久,但行業(yè)中存在的問題也是自古有之,一直沒有一種最好的方案杜絕其亂象,這些問題一直限制著該行業(yè)的進一步發(fā)展。隨著現(xiàn)代信息云計算技術的發(fā)展和物聯(lián)網(wǎng)應用的推廣,將新興的技術運用到傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)勢在必行。
(二)平臺簡介
物聯(lián)網(wǎng)的應用領域不斷擴張,由云計算硬件運營商提供硬件服務,在這個服務的基礎上運行各種云計算軟件。用戶只需一個帳號和一個PC終端或手持智能設備就可以使用各種云計算軟件。云計算的技術使得軟件使用成本大大降低,使軟件使用者能夠負擔得起軟件服務產(chǎn)品,借助現(xiàn)在信息化技術及網(wǎng)絡技術的高速發(fā)展,應用軟件的實施平均時間將大大縮短,用戶只需投入一些監(jiān)控及識別器件,就可以對產(chǎn)品進行追蹤溯源,并可以進行網(wǎng)上電子商務交易。紫砂作為一個地方產(chǎn)業(yè)來說,從事生產(chǎn)和銷售的企業(yè)數(shù)量眾多,當項目推廣并帶動電子商務啟動后,可達8000萬以上規(guī)模,市場廣闊。
1.將物聯(lián)網(wǎng)技術衍生到地方特色的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。推廣云計算技術和物聯(lián)網(wǎng)RFID技術的應用領域,同時為以為進實現(xiàn)紫砂業(yè)電子商務的實現(xiàn)打下基礎。
2.溯源打假、塑造宜興紫砂壺響亮品牌、保護宜興傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。采用全球唯一ID的RFID電子標簽,無法造假,完整、精準的紫砂行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用公共服務平臺管理系統(tǒng),讓消費者買到放心產(chǎn)品,產(chǎn)品出現(xiàn)問題可以非常準確確定責任人(生產(chǎn)者,銷售者)。電子標簽(RFID標簽)就是記載他們父子關系的DNA圖譜,有了這份DNA圖譜,假貨無處藏身。
3.保護消費的權益。通過現(xiàn)代云計算和物聯(lián)網(wǎng)的手段讓消費者看得明白,買得放心,用得安心。
4.保護知識產(chǎn)權。紫砂壺產(chǎn)品不同于一般商品,工藝師花費大量時間精力設計出有較高藝術價值的產(chǎn)品,很快就被人仿制,侵犯他人的著作權、專利權和商標權的事常有發(fā)生,仿冒的紫砂壺做出來了,也無處可查,不知道是誰做的,同樣也打上了“宜興紫砂壺”的商標,有了RFID標簽,侵權者有據(jù)可查,鼓勵紫砂從業(yè)者積極創(chuàng)新,做出更多更有藝術價值的紫砂壺來。
5.建立紫砂數(shù)據(jù)庫,加強行業(yè)監(jiān)管力度。通過平臺,建立宜興紫砂產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫,數(shù)據(jù)信息眾多內容,從業(yè)人員信息,企業(yè)信息,年產(chǎn)銷量,各地區(qū)銷量,專利情況,產(chǎn)品獲獎情況等,為政府采集到眾多紫砂行業(yè)的數(shù)據(jù),為政府制定行業(yè)政策,扶持產(chǎn)業(yè)措施提供依據(jù),而這些數(shù)據(jù)依靠原有模式很難準確采集到。把宜興紫砂行業(yè)擰成了一股繩,產(chǎn)銷存全程都得到監(jiān)控。對損害宜興紫砂形象者制定懲罰措施,讓宜興紫砂在全世界樹立誠信的形象。建立從業(yè)者信用檔案,對違規(guī)者可執(zhí)行罰款和扣分制,滿分可以是12分,扣完吊銷執(zhí)照且不能補考。嚴格的制度是對這個行業(yè)最好的保護。并為以后進一步發(fā)展紫砂電子商務打下基礎。
二、項目目標
(一)能夠利用云計算技術和物聯(lián)網(wǎng)技術對紫砂產(chǎn)品進行網(wǎng)上登記。(二)對登記的產(chǎn)品進行防偽追溯、投訴。(三)紫砂行業(yè)可以進行行業(yè)監(jiān)管,促使紫砂行業(yè)健康地發(fā)展。(四)利用登記的產(chǎn)品構建電子商務交易平臺。
三、應用技術
(一)整體技術概論。軟件開發(fā)采用作為開發(fā)平臺,界面層采用ajax技術,數(shù)據(jù)庫使用sql2008和orcale9.2,新產(chǎn)品90%以上是B/S模式的軟件,采用saas模式開發(fā)軟件,采用最新云計算技術開發(fā)新的產(chǎn)品。
(二)RFID技術。無線射頻技術的應用,一套完整的RFID系統(tǒng),由閱讀器(Reader)與應答器(TAG)共同組成的。
應答器的能量供應以及應答器與閱讀器之間的數(shù)據(jù)交換不是通過電流的觸點接通而是通過磁場或電磁場,這方面采用了無線電和雷達技術。射頻識別是無線電頻率識別的簡稱,即通過無線電波進行識別[1]。
(三)云計算技術。該軟件和系統(tǒng)管理軟件模塊的數(shù)據(jù)庫可拆分到多個數(shù)據(jù)庫服務器,依托計算機硬件云構成我們的數(shù)據(jù)云,解決海量數(shù)據(jù)的存儲及存取速度問題。各軟件模塊也分布部署到不同的服務器上,構成應用軟件云,系統(tǒng)整個設計采用分布式計算、并行計算來完成,各軟件模塊都通過系統(tǒng)管理中的單位和用戶聯(lián)結起來。這樣既分散又集中的軟件管理模式,既靈活方便組合功能,又提高各服務器的性能。
(四)新的架構。采用最新的架構,我們稱之為D/S架構,即桌面/服務器架構,它是B/S架構的一種延續(xù)和提升。在D/S架構里客戶端是一個“桌面”,數(shù)據(jù)存放在服務器端,能夠使用本地的資源,能夠很好地解決現(xiàn)在的windows應用的問題(數(shù)據(jù),安全,部署),并且可以脫機工作,安全方面得到了一定的保證,容易部署和維護。
(五)新的模式。提供的不是一種產(chǎn)品,而是使用這個產(chǎn)品通過互聯(lián)網(wǎng)進行軟件服務,消費者將從“購買軟硬件產(chǎn)品”向“購買信息服務”轉變。如同居民購買“電”來使用一樣。
四、結語
云計算紫砂行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用公共服務平臺軟件和系統(tǒng)管理軟件模塊的數(shù)據(jù)庫可拆分到多個數(shù)據(jù)庫服務器,依托計算機硬件云構成我們的數(shù)據(jù)云,解決海量數(shù)據(jù)的存儲及存取速度問題。這些數(shù)據(jù)庫分布到各個服務器上,既分散又集中,但這些數(shù)據(jù)庫之間又通過互聯(lián)網(wǎng)互相關聯(lián),數(shù)據(jù)庫與系統(tǒng)管理的數(shù)據(jù)庫相關聯(lián),以廠家、角色、權限貫穿各業(yè)務模塊。各軟件模塊也分布部署到不同的服務器上,構成應用軟件云,各軟件模塊都通過系統(tǒng)管理中的廠家和用戶聯(lián)結起來。
使用RFID移動數(shù)據(jù)采集終端再配備其他類型數(shù)據(jù)采集器把廠家商家、制作者、作品、作品狀態(tài)等信息采集到數(shù)據(jù)服務器中,通過云計算軟件對它進行處理、分類、查詢追溯、投訴、統(tǒng)計為生產(chǎn)用戶和消費者服務,也為監(jiān)管部門更方便、快捷地監(jiān)督規(guī)范市場服務。同時逐步形成網(wǎng)絡銷售交易渠道,進行在線紫砂商務交易。
參考文獻:
[1](德)Klaus Finkenzeller.射頻識別(RFID)技術 .電子工業(yè),2001,(1)