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關(guān)鍵詞:應用型;校企合作;人才培養(yǎng)
中圖分類號:G646 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2017)05-0028-02
隨著我國高等教育進入大眾化教育階段,地方院校逐漸成為我國高等教育中培養(yǎng)本科層次教育的主力軍,且應用型本科人才已成為地方院校主要的人才培養(yǎng)層次。但是應用型本科人才培養(yǎng)過程中存在教學計劃和教學內(nèi)容相對陳舊,本科畢業(yè)生所具備的能力嚴重不滿足企業(yè)需求;教學方式與學生自學能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)不相適應等一系列問題,導致出現(xiàn)“大學生就業(yè)難”的現(xiàn)象。大學畢業(yè)生如何和行業(yè)接軌、和企業(yè)接軌,提高就業(yè)率的問題不僅是高校面臨的問題,同時也是企業(yè)急需解決新入職員工的職業(yè)能力的問題。近年來教育部高度重視大學生的就業(yè)工作,積極采取措施推進校企合作,創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式,提升大學生的實踐能力和就業(yè)能力,共同解決就業(yè)難問題。
大連中軟國際卓越信息技術(shù)有限公司于2011年開始與長春光華學院接觸,共同商量校企深度合作,于2012年在物聯(lián)網(wǎng)工程、計算機科學與技術(shù)兩個專業(yè)進行深度校企合作試點,根據(jù)學生的特點、專業(yè)的特色和人才培養(yǎng)現(xiàn)狀,著手探索企業(yè)“嵌入式”人才培養(yǎng)的具體模式,研究如何打破理論知識和實踐能力的界線、學校和企業(yè)的界線、理論課程和實踐課程的界線,以及如何體現(xiàn)出理論教學中有企業(yè)實踐內(nèi)容,實踐教學中蘊含企業(yè)崗位技能的相互嵌入,使學生具備的知識體系、能力素質(zhì)與企業(yè)的實際需求對接,探索出一條“合作育人、合作發(fā)展、合作就業(yè)”的嵌入型校企合作辦學機制,實現(xiàn)學校、企業(yè)、學生“三贏”的共同目標。下面簡單介紹我們實行的人才培養(yǎng)模式改革
一、人才培養(yǎng)目標及特色
我們與長春光華學院全程實行“企業(yè)嵌入式”人才培養(yǎng)模式,企業(yè)全程參與教學過程,注重實踐能力培養(yǎng)、實現(xiàn)與企業(yè)的無縫鏈接,學生入學即簽署就業(yè)協(xié)議。企業(yè)全程參與教學過程,包括人才培養(yǎng)方案的制定、新生入學教育、企業(yè)課程嵌入課程培訓、畢業(yè)設(shè)計、師資培訓、企業(yè)實踐、就業(yè)服務(wù)等。由企業(yè)專家和學校專業(yè)教師組成專業(yè)教學指導委員會,其中企業(yè)專家占50%以上。利用校企深度合作的優(yōu)勢,探索學校、企業(yè)(合作)、社會(就業(yè))的“三元”運行機制,實行“共同制定培養(yǎng)方案、共同實施培養(yǎng)過程、共同開發(fā)教學資源、共同監(jiān)控教學質(zhì)量”的合作模式,構(gòu)建“平臺+模塊”的課程體系,逐步形成“三元四共五平臺”工學融合的應用型人才培養(yǎng)模式。
二、人才培養(yǎng)方案
通過企業(yè)專家與學校專家在行業(yè)技術(shù)發(fā)展動態(tài)、行業(yè)用人需求狀況、行業(yè)用人基本要求等方面進行交流,通過物聯(lián)網(wǎng)工程、計算機科學與技術(shù)兩個專業(yè)的人才需求崗位進行分析,著眼于未來經(jīng)濟社會發(fā)展對物聯(lián)網(wǎng)工程師、嵌入式工程師、軟件工程師、Java工程師等崗位的人才需求,分別完成2012、2014、2016級以崗位需求為導向的人才培養(yǎng)方案和課程體系。先后進行三次人才培養(yǎng)方案修訂后,修訂后的人才培養(yǎng)方案實踐教學比例有很大幅度增加。其中計算機科學與技術(shù)專業(yè)實踐環(huán)節(jié)由原來的23.8%增加到33%,并有17門企業(yè)級課程由中軟國際有限公司技術(shù)人員講授,物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是新建專業(yè),實行“2.5+1.5”人才培養(yǎng)模式,人才培養(yǎng)方案中實踐教學比例占33.7%,并有16門企業(yè)級課程由中軟國際有限公司技術(shù)人員講授,全面提升職業(yè)競爭力。
三、人才培養(yǎng)實施過程
目前物聯(lián)網(wǎng)工程、計算機科學與技術(shù)兩個專業(yè)實行“2.5+1.5”的人才培養(yǎng)模式,即2.5年在學校學習專業(yè)基礎(chǔ)知識,1.5年學生全部到“中軟國際有限公司(大連)”去進行專業(yè)方向課程的W習和在中軟所屬企業(yè)進行實習、實訓、畢業(yè)設(shè)計。其中學校的2.5年期間,1.0年期末本專業(yè)學生到中軟國際有限公司(大連基地)進行為期2周的企業(yè)課程設(shè)計,讓學生真實感受企業(yè)工作環(huán)境、工作流程、工作氛圍,在1.5-2.5年每學期期末都必須有一個課程設(shè)計由企業(yè)工程師到學校來進行,給學生講解企業(yè)相關(guān)技術(shù)動態(tài)、技術(shù)詳解、方案設(shè)計等內(nèi)容。企業(yè)整體實訓流程如圖1所示。
四、職業(yè)能力培養(yǎng)過程
在大連基地學習過程中,采用學中做,做中學的5R教學方法。“5R”教學方法,即Real office(真實的企業(yè)環(huán)境)、Real PM(真實的項目經(jīng)理)、Real Project(真實的開發(fā)項目)、Real Pressure(真實的工作壓力)、Real Opening(真實的工作機會)。學生在課程設(shè)計、實習、實訓過程中,由有豐富行業(yè)經(jīng)驗的項目經(jīng)理、企業(yè)工程師講授專業(yè)課程,課程安排由淺入深,循序漸進,注重實踐。學生能夠感受真實的企業(yè)環(huán)境,初步解了企業(yè)文化、企業(yè)崗位需求、企業(yè)技術(shù)規(guī)范、企業(yè)技術(shù)標準、企業(yè)管理模式,熟悉真實的企業(yè)項目開發(fā)流程,了解真實的工作壓力,提高學生職業(yè)技能,并從入學就簽訂就業(yè)協(xié)議,最后1.5年到企業(yè)集中培訓6個月后給提供學生真實的工作機會。2012級、2013級、2014級物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)和計算機科學與技術(shù)專業(yè)全體學生的C語言課程設(shè)計都是在中軟國際做的,真正體驗了5R教學,每個學生都有很大收獲,去過企業(yè)做課程設(shè)計學生的精神面貌、學習熱情和團結(jié)合作精神都要好于沒去過企業(yè)做課程設(shè)計的同學。同時,每年都有一門課程設(shè)計到企業(yè)去做或由企業(yè)的技術(shù)人員來指導,采用5R教學,使學生真正體驗到了項目的開發(fā)過程。課程設(shè)計的階段提交物如圖2所示。
五、人才培養(yǎng)效果
通過企業(yè)和學校的共同努力,2012級校企合作第一屆物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)、計算機科學與技術(shù)專業(yè)于2016年畢業(yè),本屆共63名畢業(yè)生,除了2人考研、3人自主就業(yè)(家里安排,不用推薦)之外,其他58名畢業(yè)生經(jīng)過企業(yè)培訓和推薦已全部高薪就業(yè),就業(yè)率達到92%,就業(yè)單位對口率達到100%。
關(guān)鍵詞:產(chǎn)學研;項目驅(qū)動;實踐教學;教學模式改革
引言
人類創(chuàng)造力發(fā)展主要依靠創(chuàng)新精神,而創(chuàng)新需要在實踐中進行推動。教育工作者應該結(jié)合理論教學,通過各個方面的技術(shù)實踐,讓學生具備獨立的創(chuàng)新能力,進行跨學科知識融合,滿足技術(shù)的不斷創(chuàng)新,解決社會對多樣性人才的需求。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)作為我校新開辦的新工科專業(yè),具有學科交叉、軟硬件集成、綜合分析性強的特點,對學生的綜合實踐能力提出更高的挑戰(zhàn)。通過物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)教學實踐和探索,根據(jù)學生畢業(yè)能力支撐的要求,從教學內(nèi)容、教學手段、考核機制等進行設(shè)計和改革嘗試,培養(yǎng)具有鮮明地區(qū)特色的物聯(lián)網(wǎng)工程人才。2020年北京工業(yè)大學王秀娟等針對新工科建設(shè)圍繞專業(yè)育人目標,課程目標等,提出了課程的改革思路,以適應新工科建設(shè)的需求。2020年南華大學屈愛平等結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的行業(yè)發(fā)展趨勢以及物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)現(xiàn)狀,針對當前新工科和創(chuàng)新等熱點問題,結(jié)合南華大學的辦學定位,探索具有地方和行業(yè)特色的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才培養(yǎng)模式,以提高物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的人才培養(yǎng)質(zhì)量。2018年西安科技大學黨琪等分析了目前高校實踐教學環(huán)節(jié)存在的問題,并提出了以培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力為目標的實踐教學環(huán)節(jié)改革舉措,2017年福建師范大學陳曦碧等主要從畢業(yè)論文(設(shè)計)、實習、實驗教學、大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃四個主要實踐教學環(huán)節(jié)的管理著手,采取有效措施提高各環(huán)節(jié)質(zhì)量,并重視管理人員培養(yǎng);2017年北京信息科技大學吳韶波針對物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的特點以及工程教育認證的要求,分析了物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實踐教學體系的課程設(shè)置,設(shè)計了物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實驗教學內(nèi)容,并對實驗教學模式進行了探究。2016年沈陽工程學院戴憲濱提出實踐教學體系始終堅持以學生為主體,教師為主導,突出學生在實踐環(huán)節(jié)中的“主動性、獨立性和創(chuàng)造性”。2016年余文森對應用創(chuàng)新型物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)實踐教學體系進行研究,提出基于應用創(chuàng)新型人才內(nèi)涵、地域特色以及學校專業(yè)優(yōu)勢,給出物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)應用創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的目標定位。針對我校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的實際情況,以培養(yǎng)目標和定位為指導,優(yōu)化課程內(nèi)容,改革評價方法,探索更有效的教學模式,以培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力為目標的實踐教學改革研究就顯得尤為重要。
1目前存在的教學問題
我校通過“卓越工程師”計劃加強校企合作,針對物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實踐教學進行改革,提高學生工程實踐能力和創(chuàng)新能力,但是仍然存在如下問題:(1)專業(yè)實踐教學環(huán)節(jié)缺乏整體性、系統(tǒng)性的規(guī)劃,培養(yǎng)方案修訂工作與專業(yè)實踐需求不能及時匹配。(2)西部地區(qū)物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)相對較少,學生在實習過程中存在一定安全和技術(shù)保密隱患,企業(yè)接受學生實習的積極性不高,只允許學生對生產(chǎn)過程進行了解和觀摩,學生不能直接參與實際操作過程,生產(chǎn)實習效果無法得到保證。(3)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)屬于新型專業(yè),具有工程實踐背景專任教師較少,實習指導教師在企業(yè)的工作經(jīng)歷和實踐經(jīng)驗比較欠缺,導致在項目驅(qū)動式實踐教學的過程中存在一些問題。
2具體改革目標、方法及內(nèi)容
2.1改革目標
(1)根據(jù)人才培養(yǎng)定位和創(chuàng)新教育目標要求,結(jié)合工程教育專業(yè)認證需求,及時修訂物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的人才培養(yǎng)方案,同時在實踐教學中進行檢驗和修正。(2)利用企業(yè)的相關(guān)資源,加強實踐實訓平臺和設(shè)施的聯(lián)合建設(shè),有效解決學生實習場地問題,讓學生能夠主動參與到企業(yè)的生產(chǎn)過程,結(jié)合所學理論知識,在實踐中探索、驗證和創(chuàng)新。(3)提高教師實踐教學和創(chuàng)新能力,讓教師積極參與到理論和實踐結(jié)合的教學過程,必要的時候可以選配實習指導教師去企業(yè)進行培訓,與企業(yè)工程師共同探討實踐教學方案。
2.2改革方法及內(nèi)容
2.2.1改革方法將創(chuàng)新教育與理論教學、實踐教學各環(huán)節(jié)進行有機融合,結(jié)合工程教育專業(yè)認證需求,及時修訂物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的人才培養(yǎng)方案,增加實踐教學環(huán)節(jié)在培養(yǎng)方案中所占比重。在教學過程中,采用項目驅(qū)動的方式對各知識點進行綜合設(shè)計學習,充分利用學校已有的實驗教學示范中心和重點實驗室的實驗平臺外,加強與企業(yè)進行“產(chǎn)學研”合作,建設(shè)校外專業(yè)實踐教育基地,熟悉企業(yè)軟件開發(fā)模式及流程,提高學生軟件編程技術(shù)的實戰(zhàn)能力,制訂校企聯(lián)合專業(yè)實踐課程方案。
2.2.2實踐課程內(nèi)容智能家居是利用先進的計算機技術(shù)、嵌入式技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù),將家中的照明系統(tǒng)和報警系統(tǒng)通過家庭網(wǎng)絡(luò)連接到一起。該系統(tǒng)具有安全、方便、快捷、高效、智能化和個性化的特點,同時在節(jié)能方面的效果優(yōu)勢非常明顯,具有廣闊的市場前景。本實踐課題將針對人們在現(xiàn)實生活中的真實需求量身打造,讓人與家居之間有效互動,感受更加舒適,更加人性化的現(xiàn)代生活。該實踐課程內(nèi)容為企業(yè)自主研發(fā)的嵌入式智能家居項目,學生利用傳感器結(jié)合嵌入式開發(fā)板,通過驅(qū)動編程框架編寫硬件相關(guān)驅(qū)動代碼,使用Python語言編程制作界面程序,分析案例數(shù)據(jù),為以后進行嵌入式開發(fā)打下良好基礎(chǔ)。(1)總體流程。(2)硬件模塊:LED模塊、蜂鳴器模塊、視頻監(jiān)控模塊、溫度傳感器模塊。(3)工作內(nèi)容。首先根據(jù)電路圖以及說明書查看各引腳地址從而實現(xiàn)LED開關(guān)燈功能、蜂鳴器報警功能,將視頻監(jiān)控模塊、溫度傳感器模塊與相對應的開發(fā)板進行連接實現(xiàn)實時監(jiān)控和溫度監(jiān)控功能。獲取LED驅(qū)動程序和應用測試程序,編譯uboot和linux內(nèi)核源碼,拷貝驅(qū)動和測試程序到上位機linux系統(tǒng),在下位機上進行測試,修改linux內(nèi)核源碼,去掉led閃爍的問題,上位機執(zhí)行計算。編寫動態(tài)庫django服務(wù)器然后基于Python進行頁面布局設(shè)計及功能實現(xiàn)。
關(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng)工程;教學體系;課程設(shè)置
作者簡介:吳韶波(1970-),女,江蘇常熟人,北京信息科技大學信息與通信工程學院物聯(lián)網(wǎng)工程系,副教授;李振華(1977-),男,吉林長春人,北京信息科技大學信息與通信工程學院物聯(lián)網(wǎng)工程系,講師。(北京 100101)
基金項目:本文系北京信息科技大學校級重點教改項目(項目編號:2012JGZD04)的研究成果。
中圖分類號:G642.3 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)31-0051-03
物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things,IoT)技術(shù)具有典型的交叉學科性質(zhì),通過傳感器、射頻識別、嵌入式、分布式信息處理、網(wǎng)絡(luò)與無線通信、全球定位系統(tǒng)等技術(shù),對任何需要監(jiān)控、連接或互動的物體和過程進行實時的采集,得到有關(guān)聲音、光照、溫度、電壓、力學、位置等信息,通過選擇各類網(wǎng)絡(luò)接入,從而實現(xiàn)對物品和過程的智能化感知、識別和管理。目前,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)列入我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的核心突破領(lǐng)域,國家“十二五”規(guī)劃明確提出,物聯(lián)網(wǎng)將會在智能電網(wǎng)、智能交通、智能物流、金融與服務(wù)業(yè)、國防軍事等十大領(lǐng)域重點進行部署。
隨著物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)迅速膨脹,高層次物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)專業(yè)人才缺口較大,供不應求。預計5-10年后物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)規(guī)模將比互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)大20倍以上,大力發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的教育勢在必行。2010年教育部首次審批通過了物聯(lián)網(wǎng)工程新專業(yè),幾年來,全國已有近千個學校開設(shè)了相關(guān)專業(yè),各個學校原有學科優(yōu)勢不同,物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的側(cè)重點也各不相同,其培養(yǎng)模式的研究尚處于萌芽階段。在此,重點介紹北京信息科技大學(以下簡稱“我校”)新辦物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)在教學體系建設(shè)中的有關(guān)思考。
一、專業(yè)培養(yǎng)目標與特色
物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是涉及多領(lǐng)域的交叉學科,具有時代特色鮮明、學科交叉基礎(chǔ)雄厚、產(chǎn)學研用結(jié)合緊密、系統(tǒng)工程能力突出的工程化特色,既強調(diào)基本理論和基礎(chǔ)知識,更注重鍛煉實踐和創(chuàng)新能力,同時注意新技術(shù)和新應用的學習,具有深厚的理論與廣泛的實踐相結(jié)合的特征。其目標是培養(yǎng)掌握數(shù)學、自然科學、人文科學基礎(chǔ)知識和物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的計算機、通信、電子、控制基本理論、基本知識、基本技能和基本方法,以物聯(lián)網(wǎng)工程的基本理論和基本技能為基礎(chǔ),以現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)、計算機、控制、信息安全、系統(tǒng)工程等理論為指導,以計算機硬件和軟件系統(tǒng)為應用平臺,以物聯(lián)網(wǎng)工程領(lǐng)域為應用目標,重點突出我校在通信傳輸與信息處理方面的技術(shù)優(yōu)勢,具有較高綜合素質(zhì)和就業(yè)創(chuàng)業(yè)能力,能勝任物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的研發(fā)及物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃、分析、設(shè)計、實施、運維等工作的創(chuàng)新能力較強的高素質(zhì)應用型人才。
二、物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)教學體系
物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)知識跨度較大,是發(fā)展中的集成創(chuàng)新型技術(shù)。目前學科人才培養(yǎng)模式中存在的層次單一、教學內(nèi)容滯后、理論與實踐脫節(jié)等問題,都難以滿足物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的需求。因此,物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的教學必須處理好物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系與知識體系的關(guān)系、培養(yǎng)目標與課程體系建設(shè)的關(guān)系、課程設(shè)置與已有成熟專業(yè)課程體系的關(guān)系、學生能力培養(yǎng)與學校辦學特色的關(guān)系,以及理論教學與能力培養(yǎng)的關(guān)系,采用新的教學模式和教學手段,構(gòu)建創(chuàng)新型人才培養(yǎng)體系,培養(yǎng)學生扎實的基本功、精通的專業(yè)知識,勇于創(chuàng)新和實踐。
1.物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)知識體系
物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的涵蓋面極寬。整個物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)體系包括感知層、傳輸層、處理層和應用層四個層次,各層次間既相對獨立又緊密聯(lián)系。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)知識體系應體現(xiàn)出物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的主要關(guān)鍵技術(shù),如射頻識別、無線傳感器、無線傳感網(wǎng)、無線通信與網(wǎng)絡(luò)、軟硬件、智能信息處理和安全隱私等技術(shù),其核心技術(shù)是嵌入式。結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系的四個層次,可以從信息感知獲取、信息傳輸、信息處理、應用四個環(huán)節(jié)進行課程的有關(guān)設(shè)置。信息獲取包括傳感器以及信號檢測相關(guān)知識;信息傳輸包括網(wǎng)絡(luò)、無線通信、通信協(xié)議等;信息處理則包括數(shù)據(jù)融合、云計算、安全等。
2.物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程體系
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)正在不斷發(fā)展過程中,物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)才開辦幾年,物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程體系的設(shè)計在國內(nèi)外都沒有成熟的先例可以借鑒。經(jīng)過廣泛的調(diào)研與論證,聽取早期已經(jīng)介入到物聯(lián)網(wǎng)及其相關(guān)領(lǐng)域研究工作的教師的意見和建議,以通識教育規(guī)范、專業(yè)基礎(chǔ)扎實、專業(yè)應用精選、實踐環(huán)節(jié)突出為指導思想,本著充分發(fā)揮本校已有學科基礎(chǔ)與優(yōu)勢,從學生畢業(yè)后可能從事的就業(yè)崗位和就業(yè)所需的能力要求出發(fā),對課程體系和內(nèi)容進行取舍。我校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程體系結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。本專業(yè)課程體系圍繞涉及到的學科知識領(lǐng)域和知識點,盡可能多地對專業(yè)知識體系進行覆蓋,以專業(yè)知識為主線索,課程之間相互支持與銜接,課程體系突出專業(yè)基礎(chǔ),外語四年教學不斷線,包括三大必修模塊:公共基礎(chǔ)模塊、專業(yè)基礎(chǔ)模塊、專業(yè)核心模塊,在此之上有選擇地以選修課形式開設(shè)物聯(lián)網(wǎng)的領(lǐng)域應用模塊課程(見圖2),配合實踐教學體系可充分體現(xiàn)突出我校通信傳輸與信息處理特色,體現(xiàn)出當前物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)方向和內(nèi)容;強調(diào)基本理論和基礎(chǔ)知識;加強實踐環(huán)節(jié)教學的主要特色,滿足應用型人才培養(yǎng)要求。
專業(yè)核心課程包括:物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)——RFID原理及應用、傳感器原理及應用、物聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù);物聯(lián)網(wǎng)傳輸技術(shù)——物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)、傳感網(wǎng)原理及應用;物聯(lián)網(wǎng)處理技術(shù)——海量數(shù)據(jù)存儲與處理、數(shù)據(jù)處理與智能決策、物聯(lián)網(wǎng)信息安全技術(shù);物聯(lián)網(wǎng)應用技術(shù)——物聯(lián)網(wǎng)工程設(shè)計與實施。該課程計劃引入企業(yè)專家進行授課,培養(yǎng)學生對專業(yè)產(chǎn)業(yè)的興趣,激發(fā)創(chuàng)業(yè)意識,加強創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神的培養(yǎng)。
3.物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實踐教學體系
實踐教學體系體現(xiàn)了實踐教學各環(huán)節(jié)之間的銜接關(guān)系,如圖3所示。實踐教學從專業(yè)基礎(chǔ)類、專業(yè)類到綜合創(chuàng)新、工程實踐逐漸提高,四年不斷線,除了專業(yè)實習和畢業(yè)設(shè)計,核心課程實驗包括RFID原理及應用、傳感器原理及應用、傳感網(wǎng)原理及應用、物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)、數(shù)據(jù)處理與智能決策、物聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)信息安全技術(shù)等課程的課內(nèi)實驗;綜合課程設(shè)計包括感知、傳輸、處理和應用的多個課程設(shè)計與獨立實踐環(huán)節(jié);充分突出了實踐教學在加強學生實踐、創(chuàng)新能力,培養(yǎng)應用型人才方面的作用。實踐課程包括選修(2學分),學生可根據(jù)自己的興趣愛好選擇實踐課程,參加各種競賽活動,挑戰(zhàn)自我,勇于創(chuàng)新,提高學習目的性和主動性。
4.教學體系具體實施的一些措施
目前,在實施培養(yǎng)專業(yè)創(chuàng)新人才教學體系的過程中,還存在著一系列新的問題,還需要從4個方面加強。
(1)加強學科交叉,培養(yǎng)教學與科研能力較強的師資隊伍。由于物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)集成了計算機、電子、通信、自動化等多個專業(yè)的知識,科研與應用性極強,對教師的素質(zhì)提出了較高的要求。解決的方法:一方面加強現(xiàn)有師資的培訓,鼓勵教師取得行業(yè)培訓、認證證書,加強企業(yè)實習,盡快全方位了解物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的基本技術(shù);另一方面可優(yōu)先引進本、碩、博有跨專業(yè)學習經(jīng)歷的人員擔任新教師,進一步加強科研能力,對相關(guān)專業(yè)知識在物聯(lián)網(wǎng)中的應用會有較深理解。
(2)統(tǒng)一課程內(nèi)容,避免重復教學和遺漏重要知識。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的課程涉及多個交叉專業(yè),教師在課程設(shè)置上難以抓住重點,教學內(nèi)容可能會出現(xiàn)多門課程有重復知識的現(xiàn)象,需要多門任課老師仔細討論,區(qū)分在哪門課重點講授,避免多次講多次講不透,或者大家都不講的情況。還有一種情況是某門課程是原來多門課程的濃縮,如計算機硬件基礎(chǔ)課程,內(nèi)容集中了計算機組成原理、微機原理與接口技術(shù)、單片機等相關(guān)內(nèi)容的知識,需要根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)特點,明確基本概念,簡化內(nèi)容,為后續(xù)嵌入式課程的開設(shè)打好基礎(chǔ)。
(3)汲取多學科精華,加強物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教材建設(shè)。專業(yè)建設(shè)中,教材的建設(shè)是一個必不可少的環(huán)節(jié)。早期,由于專業(yè)剛剛建立,可以找到的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教材較少,各個學校紛紛出版自己的教材,但這些教材良莠不齊。解決方法:一是需要進行一定的分析比較,找到適合本校學生使用、口碑較好的現(xiàn)有教材,并針對本校專業(yè)特色和需要適當修改教學模式;二是吸取現(xiàn)有教材優(yōu)點,在綜合必要教學內(nèi)容以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究發(fā)展最新成果的基礎(chǔ)上,自主編寫具有本校特色的教材。
(4)貫穿整個教學體系,提高學生實踐與創(chuàng)新能力。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)注重理論與實踐結(jié)合,強調(diào)工程實踐應用與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。除了以引導式、啟發(fā)式、討論式和研究式進行理論教學,還增加了實踐教學的學時數(shù),保證實踐教學四年不斷線,還鼓勵學生積極參加各種科技競賽及科研項目,學以致用,培養(yǎng)興趣,以促進創(chuàng)新型人才培養(yǎng)。綜合實訓以項目案例驅(qū)動,促進學生在知識掌握、動手實踐、團隊合作等多方面得到鍛煉。
三、結(jié)語
物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是為滿足社會對人才的新需求設(shè)立的新專業(yè),培養(yǎng)方案制定得科學、合理、可行是人才培養(yǎng)的重要保證。本專業(yè)制定的教學體系在理論課程中既考慮學生出口,包括傳統(tǒng)相關(guān)專業(yè)的核心內(nèi)容課程,又有貼近前沿的現(xiàn)代技術(shù)的大量課程;實踐環(huán)節(jié)比例占到22.75%,通過大量的實驗與課程設(shè)計使學生動手實踐的能力培養(yǎng)得到加強;全方位的素質(zhì)培養(yǎng)在科學文化、思想道德、身體等方面都得到了較為充分的體現(xiàn),使學生在知識、能力、素質(zhì)各方面協(xié)調(diào)發(fā)展。
參考文獻:
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關(guān)鍵詞:信息素養(yǎng)教育;科技查新;嵌入式教學
一、引言
美國信息產(chǎn)業(yè)協(xié)會主席保羅澤考斯基1974年最早提出信息素養(yǎng)的概念時認為,“信息素養(yǎng)是指利用大量的信息工具及主要信息源使問題得到解答的技能”。隨著互聯(lián)網(wǎng)+、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的發(fā)展,以及微博、微信等社交平臺的涌現(xiàn),信息環(huán)境發(fā)生了翻天覆地的變化,信息素養(yǎng)也有了更為深廣的內(nèi)涵。2015年美國大學與研究圖書館協(xié)會的《高等教育信息素養(yǎng)框架》中對信息素養(yǎng)的定義為,“包括對信息的反思性發(fā)現(xiàn),對信息如何產(chǎn)生和評價的理解,以及利用信息創(chuàng)造新知識并合理參與學習團體的一系列綜合能力”[1]。如今信息素養(yǎng)不僅包含對信息的檢索、獲取、使用、傳播、共享、評價等能力,也包含了對信息及知識內(nèi)容的創(chuàng)新和批判性思維能力,這些能力的培養(yǎng)僅僅依靠傳統(tǒng)的文獻檢索課程是無法達成的,而嵌入式信息素養(yǎng)教育則能事半功倍。
二、廣東省高水平大學信息素養(yǎng)教育現(xiàn)狀
2019年3月1日至15日,通過網(wǎng)絡(luò)調(diào)查和電話咨詢相結(jié)合的方式,對廣東省10所高水平大學重點建設(shè)高校和8所高水平大學重點學科建設(shè)高校的信息素養(yǎng)教育模式的調(diào)研結(jié)果顯示:廣東省高水平大學信息素養(yǎng)教育主要是以文獻檢索課為主、以專題講座和培訓為輔的傳統(tǒng)模式,還很少開展嵌入科研和教學的信息素養(yǎng)教育;在被調(diào)研的18個高校圖書館中,18個館均有面向師生的關(guān)于數(shù)據(jù)庫使用方面的專題講座或培訓,有17個館開設(shè)了文獻檢索課程,有12個館開展了新生入館教育,只有廣州大學圖書館進行了基于科技查新的嵌入式信息素養(yǎng)的深度實踐。
三、廣州大學圖書館以研究生開題查新為載體的嵌入式信息素養(yǎng)教育實踐
(一)研究生論文開題查新工作的開展。科技查新是指以反映查新項目主題內(nèi)容的查新點為依據(jù),以計算機檢索為主要手段,以獲取密切相關(guān)文獻為檢索目標,運用綜合分析和對比方法,對查新項目的新穎性做出文獻評價的情報咨詢服務(wù)[2]。研究生在論文選題到開題報告撰寫的過程中,對選題方向、實施方案等的修正調(diào)整都是以文獻檢索、獲取、研讀、綜合分析對比為基礎(chǔ)的,為研究生提供論文開題查新服務(wù)可以將信息素養(yǎng)各種能力的培養(yǎng)嵌入到學生的科研和學習中,是實施嵌入式信息素養(yǎng)教育的一個很好的切入點。廣州大學圖書館研究生論文開題查新服務(wù)與一般的科技查新服務(wù)的不同之處在于,研究生不僅僅是項目委托人,而是要參與到完成報告的每一個環(huán)節(jié),是完成報告的主體,查新員的定位是指引和輔導,具體流程如圖1所示。(二)研究生論文開題查新的成效。2013年3月至2019年5月,廣州大學圖書館先后為來自建筑學院、土木工程學院、生物學院和數(shù)學學院的506名研究生提供了個性化的論文開題查新服務(wù),指導研究生熟練使用檢索工具、全面準確地收集文獻、深度閱讀并綜合分析文獻,進而調(diào)整選題方向、提煉創(chuàng)新點、優(yōu)化研究方案,顯著地提升了我校研究生的信息素養(yǎng)水平和學位論文質(zhì)量,也一定程度上提高了研究生導師的指導效率,得到了研究生院和相關(guān)院系的肯定和好評。(三)經(jīng)驗總結(jié)和方案優(yōu)化。廣州大學圖書館嵌入式信息素養(yǎng)教育實踐取得顯著成效主要得益于兩點:(1)采取了合作式教學,嵌入式信息素養(yǎng)教育的開展是基于圖書館與相關(guān)職能部門、院系以及研究生導師之間的緊密合作。圖書館在開展研究生開題查新服務(wù)前,有針對性地推廣普及科技查新服務(wù),得到了研究生院和相關(guān)院系的支持,2012年10月,研究生處擬定了《廣州大學研究生學位論文開題查新暫行規(guī)定》,要求理工類研究生申請學位論文開題前必須提交開題報告和科技查新報告,各相關(guān)院系也在研究生開題前積極配合圖書館安排學生參加開題查新培訓,開題查新過程中查新員與研究生導師之間也有頻繁的互動交流。(2)采取了體驗式學習。不同于傳統(tǒng)文獻檢索課與應用剝離的模式,嵌入式信息素養(yǎng)教育中檢索、評估、使用等技能的學習是依托也貫穿于具體的研究任務(wù)(論文開題)中,老師的教學是問題導向式的,學生的學習是深度體驗式的,在用中學、在學中用,因而掌握得更全面而深刻。廣州大學圖書館嵌入式信息素養(yǎng)教育模式也存在兩個局限有待改進(圖1虛線框部分):(1)因廣州大學圖書館沒有開設(shè)文件檢索課,學生的檢索技能較差,導致個性化輔導環(huán)節(jié)效率較低,存在很多重復性講解,可充分利用圖書館既有資源,比如推送數(shù)據(jù)庫使用培訓、各種專題報告、微課資源、慕課資源等調(diào)動學生的主觀能動性解決共性問題,從而提高輔導效率。(2)因人力資源有限,未能好好利用用戶反饋系統(tǒng)。開題報告的完成并不意味著服務(wù)的結(jié)束,重視用戶反饋,提供追蹤服務(wù)可使信息素養(yǎng)教育具有可持續(xù)性,同時也能累積數(shù)據(jù)、及時發(fā)現(xiàn)問題、指導優(yōu)化現(xiàn)有流程和模式。
四、啟示
3.鄭州市城市建設(shè)投資集團有限公司, 河南 鄭州 450000)
摘 要:通過智能視頻分析系統(tǒng)(Intelligent Video System,IVS)可在計算機圖像分析技術(shù)的基礎(chǔ)上,完成場景中背景和目標的分離任務(wù),進而完成分割目標的追蹤、定位與識別。為了在物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)上實現(xiàn)多個智能視頻終端的互聯(lián),并在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)多目標的動態(tài)感知,文中從嵌入式智能視頻處理的角度,探討了基于網(wǎng)格的智能行為分析系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能,給出了一個具體的視頻增強處理的實例和嵌入式智能相機的架構(gòu)。
關(guān)鍵詞:智能視頻分析; 物聯(lián)網(wǎng); 網(wǎng)格; 智能相機; 嵌入式系統(tǒng)
0 引 言
智能視頻分析系統(tǒng)(Intelligent Video System,IVS)大多利用計算機的圖像分析技術(shù)來完成將場景中背景和目標分離的任務(wù),并進一步完成目標分析、追蹤、定位,進而進行目標識別的更復雜的相關(guān)任務(wù)。隨著嵌入式DSP和FPGA技術(shù)的發(fā)展,在采用高清傳感器取代傳統(tǒng)的攝像機加圖像板卡的基礎(chǔ)上,取而代之的是具有網(wǎng)絡(luò)接入功能的智能相機(Smart Cameras)。
智能相機中集成的各種智能視頻分析技術(shù)包括目標入侵檢測算法、目標跟蹤算法,低照度圖像增強算法、圖像去霧算法等等。同時,每一個智能相機均可通過自組織的組網(wǎng)技術(shù)連成一體,每一個智能相機都是一個節(jié)點,通過成百上千個智能相機構(gòu)成一個可以適應城市監(jiān)控體系、緊急救援和應急聯(lián)動、甚至是戰(zhàn)場環(huán)境分析的分布式智能網(wǎng)格系統(tǒng),從而對目標進行大范圍的準確追蹤、定位和識別。
特別指出,利用智能相機作為終端接入的物聯(lián)網(wǎng)\[1\]系統(tǒng)架構(gòu)和應用研究在國內(nèi)外尚不多見。特別是基于視頻分析的智能感知系統(tǒng)的研究在我國的某些領(lǐng)域還屬于空白。因此,本文將探討基于智能相機的網(wǎng)格物聯(lián)網(wǎng),并將其用于智能交通、預警、安防、消防、安全生產(chǎn)監(jiān)督管理、航空航天和軍事信息一體化建設(shè)等應用中\(zhòng)[26\]。
通過將多個智能相機組成的陣列部署在現(xiàn)場,并與設(shè)在相關(guān)載體上的傳感器有機融合,然后通過實時數(shù)據(jù)采集與分析、監(jiān)視信息的分布式獲取,即可形成全方位、全時域的多維監(jiān)視、預警和管理體系。
與傳統(tǒng)的基于傳感器架構(gòu)的物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)不同,使用智能相機作為接入節(jié)點的嵌入式網(wǎng)格系統(tǒng)具有可重構(gòu)和自組織能力。智能相機不僅可以把過去需要長時間才能完成的目標信息的處理和傳送任務(wù)壓縮到幾分鐘甚至幾秒鐘,還可以通過大規(guī)模節(jié)點部署來有效避免盲區(qū),故為防汛、消防、預警和應急聯(lián)動提供了精確的實時目標定位信息。同時,其感知能力也不會因某一節(jié)點的損壞而導致整個監(jiān)測系統(tǒng)的崩潰。
1 智能視頻分析網(wǎng)格節(jié)點
本項目利用智能相機來作為信息分析系統(tǒng)的接入終端。每一個智能相機就是一個網(wǎng)格的節(jié)點。智能視頻分析網(wǎng)格節(jié)點如圖1所示,在圖1中,前端視頻采集主要使用面陣可見光CCD或者紅外圖像傳感器來完成視頻信號的采集,然后輸出數(shù)字信號到視頻編碼板。視頻編碼板使用TI公司的DSP進行實時高效的H.264壓縮編碼并作為原始圖像記錄,視頻分析板則把輸入的視頻流通過后續(xù)的TI公司的DSP進行相應的視頻處理分析。
智能視頻分析網(wǎng)格節(jié)點框圖由于高清智能相機的強大分析能力和物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)相對復雜和信息量大等特點,一個系統(tǒng)很可能同時需要視頻的多種處理方式,例如智能交通中的偷、盜、搶和套牌車輛的識別和跟蹤,可能需要分析和識別很多同時在高清晰圖像中出現(xiàn)的其他車輛。因此,需要設(shè)計出可以同時級聯(lián)多達八塊DSP視頻分析板的設(shè)計方案。各個DSP之間既可以級聯(lián)工作,也可以同時并行工作。
每一塊視頻分析板的底層硬件系統(tǒng)設(shè)計都是一致的,只需給不同板子加載不同的處理算法,便可實現(xiàn)不同的處理功能,例如,第一塊加載夜間低照度圖像增強算法、圖像去霧算法,第二塊可以加載在完成去霧處理后實現(xiàn)目標的準確跟蹤和定位算法,第三塊加載紅外目標檢測和跟蹤算法,完成夜視目標識別功能等。每一個智能相機均配備有無線、有線和3G網(wǎng)絡(luò)接口。
2 基于網(wǎng)格的分布式物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)框架
傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)\[2\]的“技術(shù)體系”框架如圖2所示,它包括感知層技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)、應用層技術(shù)和公共技術(shù)。但是,筆者在研究與交流中發(fā)現(xiàn)\[13\],許多工程人員在理解“物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)架”時,常常與圖2所示的“技術(shù)框架”混淆在一起。
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)框架物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)架應當是以“服務(wù)”為最終目標的、具有網(wǎng)絡(luò)特征的硬件和軟件系統(tǒng)。針對不同行業(yè)而言,其硬件特征和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也千差萬別,但其共同的“技術(shù)框架”均可以描述成圖2所示的各類“基本元素”。
因此,與傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)\[3\]不同的是,基于智能視頻的網(wǎng)格物聯(lián)網(wǎng)\[6\]在具體的應用中具有下面幾個優(yōu)點:
第一是感知可視化,即通過數(shù)個智能相機可以生成實時全景圖,以實時觀察監(jiān)控現(xiàn)場的實際情況,系統(tǒng)通過對各個接入節(jié)點信息的分析,自動制定出合理的處置方案。
第二是設(shè)備人工智能化。全自主式具有人工智能分析決策的智能相機具有數(shù)據(jù)采集、分析和處理的能力。基于智能視頻的網(wǎng)格物聯(lián)網(wǎng)\[4\]能將包括人在內(nèi)的場景可視信息相互連接,并允許他們相互通信。新一代網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、嵌入式智能芯片技術(shù)和計算機視覺技術(shù)均可以讓目標物體用自己的“大腦”來運算和分析。
第三是應急救援物資、生產(chǎn)后勤保障準確化。基于智能視頻的物聯(lián)網(wǎng)\[5\]可以有效避免后勤工作的盲目性。伴隨著射頻識別技術(shù)、二維條碼技術(shù)和智能傳感技術(shù)的突破,物聯(lián)網(wǎng)無疑能夠為自動獲取“在儲、在運、在用”物資信息方面提供靈活的可視性解決方案。在安全生產(chǎn)、應急救援等各種活動的全過程中,實現(xiàn)在準確的地點、準確的時間向準確的對象提供數(shù)量適當?shù)谋U希瑥亩苊庠斐刹槐匾幕靵y和浪費。
3 基于智能相機的智能交通環(huán)境監(jiān)視和去霧研究
在構(gòu)建基于網(wǎng)格的嵌入式智能相機的信息處理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,可以對每一個終端動態(tài)配置其功能,使每一個終端既能獨立完成自己的任務(wù),又可以協(xié)調(diào)工作。這樣在實際工作中,就可以為不同的智能攝像機分別配置不同的圖像增強算法來完成大范圍內(nèi)的環(huán)境監(jiān)視和目標識別任務(wù)。在本項目首先針對某些地區(qū)的多霧情況開展研究。
眾所周知,在惡劣天氣條件下(如霧,雨等),大氣能見度下降,致使光學器材獲取的圖像對比度下降,從而影響圖像中的信息提取\[7\],霧這種常見的天氣現(xiàn)象會對景物產(chǎn)生白化作用\[712\],故會使圖像退化,以至模糊,而這將給軍事偵察、自動導航、目標跟蹤等帶來很大的困難。因此對這種自然現(xiàn)象引起的圖像質(zhì)量下降開展圖像信號處理的研究具有普遍的實際意義。
圖像去霧就是采用一定的方法和策略對采集到的含有霧的圖像進行處理,從中恢復出比較清晰的圖像。去霧算法的研究,對于部署基于智能相機的網(wǎng)格監(jiān)控系統(tǒng)具有比較重要的應用價值,同時,對沿海和相關(guān)地域的應用也具有較高的指導意義。
3.1 基于暗通道先驗規(guī)律的去霧算法
在有霧天氣下,監(jiān)控系統(tǒng)捕獲場景圖像的顏色和對比度都會發(fā)生嚴重的降質(zhì)。這種現(xiàn)象主要是由大氣粒子的散射作用引起的。大氣散射的物理本質(zhì)是高度復雜的,在不考慮大氣擾動等現(xiàn)象發(fā)生時,可以假設(shè)此時的天氣條件(包括大氣粒子的類型、密度等情況)是空間不變的,這樣,到達感光器的光強就可以簡單的等效成大氣衰減后的場景輻射和因大氣懸浮粒子的散射作用而進入傳感器的環(huán)境光強兩部分的線性組合。
霧圖形成模型在計算機視覺和計算機圖形中被廣泛應用。霧越濃,介質(zhì)的透過率越小,到達傳感器的光強中實際的場景輻射衰減的就越嚴重。利用這個模型可通過求得全局大氣光和介質(zhì)的透射率來從一幅含霧圖像中恢復出原始的清晰圖片,即場景輻射。
3.2 局部暗通道先驗規(guī)律
局部暗通道先驗規(guī)律是有關(guān)文獻提出的一個統(tǒng)計規(guī)律,該規(guī)律假定在不包含天空區(qū)域的戶外無霧圖像情況下,對于任何一個像素點,在它周圍的范圍內(nèi),至少有一個顏色通道具有很低的亮度值,而對每一個像素點,都以這樣一個最小值來取代其本身的亮度,于是便可以得到暗通道圖。大量統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明,除了天空方位,戶外無霧圖像的各個像素點的強度總是很低,并且趨近于0,這就是暗通道先驗規(guī)律\[11\]。
3.3 估計全局大氣光
考慮到原始輸入圖像,在這N個位置所對應的像素點中分別求得紅色,綠色,藍色分量的最大值。它們就組成了全局大氣光(Ar,Ag,Ab )。在這個方法\[10\]中,A的三個顏色通道的亮度值并不單一的來自原始輸入圖像中的某一個像素點,而更多時候,它們分別來自三個不同的像素點,于是能在一定程度上避免將原始輸入圖像中的白色物體誤選為全局大氣光。
3.4 實驗結(jié)果分析
采用文獻\[11\]的方法可以指導我們進行去霧算法的研究,并將實驗成功的算法移植到智能相機上。其實驗結(jié)果如圖3所示,圖3(a)是去霧前的城市的照片,圖3(b)是去霧后的照片。圖3(c)是去霧前海面的照片,圖3(d)是去霧后的海面照片。從實驗結(jié)果看,去霧算法的效果非常明顯。
去霧效果比較設(shè)計的最終目標是將各類圖像處理算法移植到智能相機里,這樣一來,各個相機作為終端節(jié)點就可以更有效的接入到整個系統(tǒng)中。圖4所示為本文研制的智能相機的部分硬件系統(tǒng)實物圖,其中圖4(a)是200百萬像素CCD成像板背面,圖4(b)是200百萬像素CCD成像板正面,圖4(c)~(d)是圖像處理板的背面和正面實物圖。
筆者目前已經(jīng)成功地研制了高清晰智能相機的系列產(chǎn)品,并具有全部知識產(chǎn)權(quán)。圖5(a)所示是一款樣機。圖5(b)是其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。圖5(c)是利用智能相機上的Web服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽器看到的實驗室外面建筑物的外墻的高清晰圖像。在長距離成像的條件下(200 m),可以清晰地看到外墻上的斑點和窗戶護欄的銹跡。
高清晰智能相機樣機圖6所示是針對智能相機開發(fā)的智能交通車牌識別算法和實際應用。
中給出了利用DSP算法實現(xiàn)的智能交通中的車牌監(jiān)測的試驗結(jié)果。實際的算法已經(jīng)在智能相機中實現(xiàn)并應用到具體的工程中。針對200百萬像素的圖像,該系統(tǒng)可以檢測出多達數(shù)十個位于多車道中的車牌信息。圖6中的圖像拍攝于西安電子科技大學北校門外的二環(huán)路上,拍攝時間是2009年5月8日,筆者將多個車牌粘貼在圖像上進行智能相機的性能測試,多個車牌的亮度、對比度、色度等參數(shù)都根據(jù)不同的天氣情況進行了調(diào)整。從圖中可以明顯地看出位于樹木、車體等復雜背景下的車牌均可被準確的定位出來。在圖6中,只有一個最黑的車牌沒有被定位出來。
4 結(jié) 論
基于嵌入式智能相機的物聯(lián)網(wǎng)研究在國內(nèi)外尚不多見。對嵌入式智能相機的研究,不僅可為傳統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)接入提供一個新的數(shù)據(jù)接入形式,而且可以使接入終端具有動態(tài)可重構(gòu)的新功能。以智能相機為接入終端來研究物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建過程中的新型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)和安全策略,可以為研究物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)安全引入一個新的思路。
在積極推進智能相機的產(chǎn)業(yè)化工作的同時,應當積極推進基于智能相機作為接入終端的物聯(lián)網(wǎng)的行業(yè)應用,并應在風力發(fā)電、新能源、低碳經(jīng)濟模式等領(lǐng)域積極開展多方合作。
本文所討論的研究成果對相關(guān)領(lǐng)域的研究和應用都具有比較重要的價值。
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作者簡介: 沈沛意 男,1969年出生,浙江紹興人,博士,教授。雙博士學位(英國巴斯大學,中國西安電子科技大學),和雙博士后經(jīng)歷(英國巴斯大學,新加坡國立大學)。在SCIENCE IN CHINA, IEEE PAMI 和 IEEE TVCG 等雜志和會議30余篇。作為主要完成人順利完成國家863項目,自然科學基金項目,中法合作項目等多項相關(guān)課題。曾任安捷倫科技(原惠普)(Agilent Technologies)高級工程師(美國,英國,新加坡和馬來西亞)、英國撒里大學(Univ. of Surrey)信號處理研究中心(CVSSP)研究員(RESEARCH FELLOW)和IEEE 會員(MEMBER),現(xiàn)為西安電子科技大學教授。主持國家自然科學基金、陜西省自然科學基金課題、陜西省13115重大科技課題、國家重點實驗室開放課題、國家重大科技項目子課題等,主要研究方向:嵌入式系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)軟件、計算機視覺和圖形圖像處理、物聯(lián)網(wǎng)信息安全技術(shù)等。
陜西省物聯(lián)網(wǎng)實驗研究中心
陜西省物聯(lián)網(wǎng)實驗研究中心是由陜西省工信廳2010年8月批準,以西安電子科技大學為掛靠主體,按照政、產(chǎn)、學、研、用五位一體的組織模式組建的陜西省物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究培訓和物聯(lián)網(wǎng)應用推廣創(chuàng)新部門。
中心堅持大聯(lián)合、大協(xié)作、搭建平臺的工作思路,向國內(nèi)外各科研院所和企業(yè)積極尋求合作,共同打造政府、科研院所和企業(yè)共建共享的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應用公共平臺。中心網(wǎng)站wlw.xidian.省略開辟有政策導讀、新聞快遞、前沿技術(shù)、解決方案和成果展示等欄目,是全省范圍內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)信息交流與公共平臺。
中心的工作方向如下:
(1) 圍繞陜西省物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中的全局性、綜合性、戰(zhàn)略性問題開展跟蹤研究和超前研究,為陜西省物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展提供政策建議和咨詢意見。
(2) 開展物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)研究和應用創(chuàng)新,促進陜西省物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈加快完善,推動重點領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)應用深入開展。
(3) 承擔陜西省物聯(lián)網(wǎng)應用的宣傳推廣和培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)高級人才。
(4) 承辦省工信廳交辦的其他事項。
中心的宗旨是致力于促進陜西省物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,充分發(fā)揮其技術(shù)平臺作用,發(fā)掘市場應用需求,促進技術(shù)轉(zhuǎn)化應用,開拓技術(shù)應用領(lǐng)域,創(chuàng)建超前應用場景,研發(fā)創(chuàng)新技術(shù),引領(lǐng)本省物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)創(chuàng)新與應用推廣。
電話與傳真 :02988203592
摘要:物聯(lián)網(wǎng)描繪的是充滿智能化的世界:當司機出現(xiàn)誤操作的時候汽車會自動報警;下雨時,窗戶會自動關(guān)閉;衣服會“告訴”洗衣機對顏色和水溫的要求等。美國權(quán)威資訊機構(gòu)Forrester預測,到2020年,世界上物物互聯(lián)的業(yè)務(wù),跟人與人通信的業(yè)務(wù)相比,將達到30:1.有研究機構(gòu)預計10年內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)就可能大規(guī)模普及,這一技術(shù)將會發(fā)展成為一個上萬億元規(guī)模的高科技市場,其產(chǎn)業(yè)要比互聯(lián)網(wǎng)大30倍。因此,物聯(lián)網(wǎng)將是繼互聯(lián)網(wǎng)之后又一次給社會、經(jīng)濟各方面帶來跨越式發(fā)展得技術(shù)變革,已引起了各國各領(lǐng)域的密切關(guān)注和研究。
關(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng);高科技;技術(shù)變革
1.引言
然而,物聯(lián)網(wǎng)研究和開發(fā)的機遇更是挑戰(zhàn)。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展需要一個寬松的環(huán)境以及產(chǎn)業(yè)鏈的共同努力,這樣才能實現(xiàn)上下游產(chǎn)業(yè)及跨產(chǎn)業(yè)的聯(lián)動,形成產(chǎn)業(yè)的聯(lián)盟,帶動整個產(chǎn)業(yè)鏈,共同推動物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展。這就要求我們能夠從深層次發(fā)現(xiàn)和解決物聯(lián)網(wǎng)中的關(guān)鍵理論問題、攻克技術(shù)難點及將物聯(lián)網(wǎng)研究和開發(fā)的成果應用與實際,則我們就可以再物聯(lián)網(wǎng)研究和開發(fā)的挑戰(zhàn)中獲得發(fā)展得機遇。否則,我們只會在物聯(lián)網(wǎng)研究和開發(fā)上浪費時間和資源,又一次錯過了在科學和技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展的機遇。
2.發(fā)展現(xiàn)狀和目標
2.1發(fā)展現(xiàn)狀
無線射頻識別產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模超過100億元,傳感器市場規(guī)模超過900億元,其中, 微機電系統(tǒng)傳感器市場規(guī)模超過150億元;機器到機器終端數(shù)量接近1000萬,形成全球最大的M2M市場之一。
2.2發(fā)展目標
我國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的十年目標是把我國初步建成物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新國家。教育部工信部授權(quán)理工科高校開設(shè)物聯(lián)網(wǎng)課程,為學生傳授物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)課程,但凸顯劣勢的是,師資相對缺乏。可喜的是有華清遠見這樣的物聯(lián)網(wǎng)工程師培訓機構(gòu)。總體來講物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)在中國的發(fā)展令人期待。中國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展目標有以下三點。
(1) 自主創(chuàng)新能力明顯增強,攻克一批核心關(guān)鍵技術(shù),在國際標準制定中掌握重要話語權(quán),初步實現(xiàn)“兩端趕超、中間突破”即在高端傳感、新型RFID、智能儀表、嵌入式智能操作系統(tǒng)、核心芯片等感知識別領(lǐng)域和高端應用軟件與中間件、基礎(chǔ)架構(gòu)、云計算、高端信息處理等應用技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)自主研發(fā),技術(shù)掌控力顯著提升;在M2M通信、近距離無線傳輸?shù)任锫?lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域取得實質(zhì)性技術(shù)突破,躋身世界先進行列。
(2) 具有國際競爭力的產(chǎn)業(yè)體系初步形成。在傳感器與傳感器網(wǎng)絡(luò)、RFID、智能儀器儀表、智能終端、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備、等物聯(lián)網(wǎng)制造產(chǎn)業(yè),通信服務(wù)、云計算服務(wù)、軟件、高端集成與應用等物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)業(yè),以及嵌入式系統(tǒng)、芯片與微納器件等物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵支撐產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域培育一批領(lǐng)軍企業(yè),初步形成從芯片、軟件、終端整機、網(wǎng)絡(luò)、應用到測試儀器儀表的完整產(chǎn)業(yè)鏈,初步實現(xiàn)創(chuàng)新性產(chǎn)業(yè)集聚、門類齊全、協(xié)同發(fā)展的產(chǎn)業(yè)鏈及空間布局。
(3) 物聯(lián)網(wǎng)應用水平顯著提升。建成一批物聯(lián)網(wǎng)示范應用重大工程,在國民經(jīng)濟和民生服務(wù)等重點領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)先導應用全面開展;國家戰(zhàn)略性基礎(chǔ)設(shè)施的智能化升級全面啟動,寬帶、融合、安全的下一代信息網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施初步形成。
從網(wǎng)絡(luò)發(fā)展角度看,今后10―40年發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的第一要務(wù)是要建設(shè)讓大眾快捷獲取信息和知識、能有效協(xié)同工作、生活更加高品質(zhì)的信息網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)經(jīng)濟寬帶化、移動化和三網(wǎng)融合,走向下一代互聯(lián)網(wǎng),進一步向后IP時代的新網(wǎng)絡(luò)體系發(fā)展;物聯(lián)網(wǎng)從監(jiān)視、控制、反饋一體化,向泛在網(wǎng)絡(luò)發(fā)展;在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)方面基于物聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)代服務(wù)業(yè)快速發(fā)展普及。網(wǎng)絡(luò)媒體進入主流媒體,傳統(tǒng)媒體與網(wǎng)絡(luò)媒體的融合,聯(lián)合構(gòu)建媒體輿論引導的新格局。云計算平臺為物聯(lián)網(wǎng)提供支持環(huán)境;物聯(lián)網(wǎng)科學將從交叉學科融合,向完善的網(wǎng)絡(luò)信息論發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)和服務(wù)將相互影響,實現(xiàn)人類向往的充滿智慧、更加美好、幸福的物聯(lián)網(wǎng)時代。
3.主要任務(wù)
(一)大力攻克核心技術(shù)。(二)加快構(gòu)建標準體系。(三)協(xié)調(diào)推進產(chǎn)業(yè)發(fā)展。(四)著力培育骨干企業(yè)。(五)積極開展應用示范。(六)合理規(guī)劃區(qū)域布局。(七)加強信息安全保障。(八)提升公共服務(wù)能力。
4.前景分析
物聯(lián)網(wǎng)是通過射頻識別、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備。物聯(lián)網(wǎng)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。根據(jù)美國研究機構(gòu)預測,物聯(lián)網(wǎng)所帶來的產(chǎn)業(yè)價值將比互聯(lián)網(wǎng)大30倍,物聯(lián)W將成為下一個萬億元級別的信息產(chǎn)業(yè)業(yè)務(wù)。
2011年12月,醞釀已久的《物聯(lián)網(wǎng)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》正式印發(fā)。《規(guī)劃》明確,將加大財稅支持力度,增加物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展專項資金規(guī)模,加大產(chǎn)業(yè)化專項等對物聯(lián)網(wǎng)的投入比重,鼓勵民資、外資投入物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域。《規(guī)劃》提出,到2015年初步完成產(chǎn)業(yè)體系構(gòu)建的目標:形成較為完善的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈,培育和發(fā)展10個產(chǎn)業(yè)聚集區(qū),100家以上骨干企業(yè),一批“專、精、特、新”的中小企業(yè),建設(shè)一批覆蓋面廣、支撐力強的公共服務(wù)平臺。“十二五”期間,物聯(lián)網(wǎng)將實施五大重點工程:關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新工程、標準化推進工程、“十區(qū)百企”產(chǎn)業(yè)發(fā)展工程、重點領(lǐng)域應用示范工程以及公共服務(wù)平臺建設(shè)工程。其中,重點領(lǐng)域主要涉及智能工業(yè)、智能農(nóng)業(yè)、智能物流、智能交通、智能電網(wǎng)、智能環(huán)保、智能安防、智能醫(yī)療和智能家居等。
從物聯(lián)網(wǎng)的市場來看,至2015年,中國物聯(lián)網(wǎng)整體市場規(guī)模將達到7500億元,年復合增長率超過30.0%。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,已經(jīng)上升到國家戰(zhàn)略的高度,必將有大大小小的科技企業(yè)受益于國家政策扶持,進入科技產(chǎn)業(yè)化的過程中。從行業(yè)的角度來看,物聯(lián)網(wǎng)主要涉及的行業(yè)包括電子、軟件和通信,通過電子產(chǎn)品標識感知識別相關(guān)信息,通過通信設(shè)備和服務(wù)傳導傳輸信息,最后通過計算機處理存儲信息。而這些產(chǎn)業(yè)鏈的任何環(huán)節(jié)都會開成相應的市場,加總在一起的市場規(guī)模就相當大,可以說,物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈的細化將帶來市場進一步細分,造就一個龐大的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)市場。
據(jù)思科最新報告稱,未來10年,物聯(lián)網(wǎng)將帶來一個價值14.4萬億美元的巨大市場,未來1/3的物聯(lián)網(wǎng)市場機會在美國,30%在歐洲,而中國和日本將分別占據(jù)12%和5%。
示范工程
《物聯(lián)網(wǎng)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》圈定9大領(lǐng)域重點示范工程,分別是:智能工業(yè)、智能農(nóng)業(yè)、智能物流、智能交通、智能電網(wǎng)、智能環(huán)保、智能安防、智能醫(yī)療、智能家居。
隨著計算機技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、無線通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、嵌入式技術(shù)等飛速發(fā)展,物聯(lián)網(wǎng)的研究和應用也得到快速發(fā)展,并越來越引起各國的高度重視。物聯(lián)網(wǎng)甚至被稱為繼計算機和互聯(lián)網(wǎng)之后的又一次信息產(chǎn)業(yè)革命。美國于2008年末由IBM提出“智慧地球”概念后,“智慧地球”框架下多個典型智能解決方案已經(jīng)在全球推廣;歐盟于2009年6月了全球首個國家級物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃;韓國和日本等發(fā)達國家也都分別提出了“U-Japan”和“U-Korea”信息化戰(zhàn)略,其核心內(nèi)容都是利用無所不在的泛在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)人與人、物與物、人與物之間連接,讓民眾可以隨時隨地享有科技智慧服務(wù)。我國政府于2009年8月提出“感知中國”的戰(zhàn)略構(gòu)想,并由政府、科研院所和企業(yè)建立相關(guān)研究基地和成立物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。可見物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及相關(guān)產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為各國下一個必爭的戰(zhàn)略制高點。而任何一個新興產(chǎn)業(yè)和行業(yè)的發(fā)展,都需要大量的專門技術(shù)人才,物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展同樣也不例外。目前,我國物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才還非常緊缺,人才的培養(yǎng)還處于起步階段,而大批專門人才培養(yǎng)主要依靠高等學校來承擔。在這樣一個大的環(huán)境和背景下,國家教育部于2010年批準在35所高校設(shè)立物聯(lián)網(wǎng)工程和傳感網(wǎng)技術(shù)本科專業(yè),并于2011年開始招生。另外,全國有將近20所高職高專院校以及獨立學院開設(shè)了物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是一個多學科高度交叉的新興專業(yè),如何培養(yǎng)出合格的、符合市場需求的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才是高校面臨的一個主要問題。南于物聯(lián)網(wǎng)本身技術(shù)復雜、牽涉面廣,涉及多學科的交叉,這就必然對人才的培養(yǎng)和專業(yè)建設(shè)都需要進行全新的考慮。筆者結(jié)合安徽理工大學物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)建設(shè)和實踐,對物聯(lián)網(wǎng)丁程專業(yè)人才培養(yǎng)和教學資源建設(shè)進行了一些初步的探索,為高校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)和專業(yè)建設(shè)提供指導和參考
2 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的研究內(nèi)容
2.1 物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)
物聯(lián)網(wǎng)的概念是1999年美國Auto-ID中心首先提出的,最初的定義是通過射頻識別等信息傳感設(shè)備把所有物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來,實現(xiàn)智能化識別和管理。現(xiàn)在普遍認為物聯(lián)網(wǎng)是一個基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)等信息承載體,讓所有能夠被獨立尋址的普通對象實現(xiàn)互聯(lián)互通,具有普通對象設(shè)備化、自治終端互聯(lián)化和普適服務(wù)智能化特征的網(wǎng)絡(luò)。從物聯(lián)網(wǎng)的定義可以看出要實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)需要具有感知、通信與計算能力的智能信息傳感設(shè)備等實現(xiàn)全面感知,借助現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)和電信網(wǎng)來進行數(shù)據(jù)的可靠傳輸,以及數(shù)據(jù)的智能處理,進而實現(xiàn)人與人、物與物、人與物之間的互聯(lián)互通和智能信息服務(wù)。物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)可以根據(jù)信息生成、傳輸、處理和應用劃分為4個層次:感知識別層、網(wǎng)絡(luò)層、管理服務(wù)層和綜合應用層。其中感知層是物聯(lián)網(wǎng)信息的來源,包括各種類型的傳感器、RFID標簽和讀寫器、智能手機、智能家電以及智能測控設(shè)備等;網(wǎng)絡(luò)層實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸,包括有線和無線網(wǎng)絡(luò)的接人層、會聚層和核心交換層;管理服務(wù)層實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲、處理的和智能決策服務(wù)等,包括中間件、數(shù)據(jù)存儲與處理、數(shù)據(jù)挖掘與智能決策等;綜合應用層實現(xiàn)不同行業(yè)的綜合應用,包括智能物流、智能電網(wǎng)、智能交通、智能環(huán)保、智能醫(yī)療等。物聯(lián)網(wǎng)4層體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。
2.2 物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)和研究內(nèi)容
由物聯(lián)網(wǎng)的4層體系結(jié)構(gòu)圖可以看出:感知層是物聯(lián)網(wǎng)應用的基礎(chǔ),位于物聯(lián)網(wǎng)應用的最底層,也是物聯(lián)網(wǎng)區(qū)別于傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)的重要方面之一。感知層主要涉及RFID技術(shù)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和控制技術(shù)、短距離無線通訊技術(shù)等主要關(guān)鍵技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)的應用層與具體的應用領(lǐng)域不同存在很大的差異,需要根據(jù)具體的應用來設(shè)計。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、無線通信技術(shù)以及管理服務(wù)層涉及的數(shù)據(jù)存儲、云計算、數(shù)據(jù)挖掘等各種支撐技術(shù)都是物聯(lián)網(wǎng)應用和研究過程中涉及的主要技術(shù)和內(nèi)容。
由于物聯(lián)網(wǎng)的研究內(nèi)容比較寬泛而且涉及多學科的交叉,開設(shè)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)專業(yè)的高校現(xiàn)有學科基礎(chǔ)、專業(yè)設(shè)置以及研究內(nèi)容的側(cè)重點都會有所不同,因此在物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的課程設(shè)置以及培養(yǎng)方案方面會存在的一定的差異。由物聯(lián)網(wǎng)的4層體系結(jié)構(gòu),可以根據(jù)實際情況對物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)設(shè)置不同的研究方向,如電子技術(shù)和嵌入式技術(shù)基礎(chǔ)較好的高校可以側(cè)重于感知層設(shè)計和應用,計算機技術(shù)基礎(chǔ)較好的高校可以側(cè)重于物聯(lián)網(wǎng)應用層和信息服務(wù)層,網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)基礎(chǔ)較好的高校可以側(cè)重于網(wǎng)絡(luò)層和管理服務(wù)層,還有各相關(guān)交叉專業(yè)設(shè)置較為全面、研究基礎(chǔ)較好的高校則可以在物聯(lián)網(wǎng)的各層都平衡發(fā)展。具體設(shè)置什么樣研究方向和培養(yǎng)方案,各高校需要根據(jù)自身的學科專業(yè)基礎(chǔ)和特點以及高校的行業(yè)背景,設(shè)置具有自己特色和優(yōu)勢的培養(yǎng)方案和側(cè)重研究方向。安徽理工大學是一所具有煤炭行業(yè)背景和醫(yī)學特色的理工類高校,目前設(shè)有相關(guān)的專業(yè)有:計算機科學與技術(shù)、電子技術(shù)與儀器、網(wǎng)絡(luò)信息安全、自動化、電子信息工專業(yè)提供論文寫作、寫作論文的服務(wù),歡迎光臨dylw.net程、通信工程、電氣工程及其自動化等,具有較好的相關(guān)專業(yè)建設(shè)基礎(chǔ),尤其是面向煤礦自動化和信息化應用領(lǐng)域有著較強的優(yōu)勢。因此,基于學校的行業(yè)背景和專業(yè)基礎(chǔ)現(xiàn)狀,物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的側(cè)重點是物聯(lián)網(wǎng)的感知層設(shè)計和應用,兼顧管理服務(wù)層的相關(guān)技術(shù)研究,如中間件等。重點應用領(lǐng)域是礦山物聯(lián)網(wǎng)以及智能移動醫(yī)療,結(jié)合現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)信息安全和計算機科學與技術(shù)等相關(guān)專業(yè),制定符合學校實際和充分利用現(xiàn)有教學資源的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的培養(yǎng)方案。
3 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)培養(yǎng)目標和課程設(shè)置
3.1 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)培養(yǎng)目標
在高等學校本科人才培養(yǎng)目標的前提下,根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的研究內(nèi)容和市場需求定位,物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)培養(yǎng)目標是:具有寬厚扎實的基礎(chǔ)知識,系統(tǒng)地掌握物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)理論、方法和技能,具備網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感技術(shù)、射頻識別技術(shù)、嵌入式技術(shù)、通信技術(shù)以及計算機技術(shù)等信息領(lǐng)域?qū)拸V的專業(yè)知識,具有綜合運用所學知識解決物聯(lián)網(wǎng)中信息獲取、傳輸、處理問題的能力,能夠從事物聯(lián)網(wǎng)的通信架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和標準、無線傳感器、電子標簽射頻識別、信息安全等產(chǎn)品及系統(tǒng)的科學研究、工程設(shè)計、產(chǎn)品開發(fā)、技術(shù)管理與設(shè)備維護等工 作。
通過相關(guān)課程的學習,掌握必需的傳感器、電子、通信、單片機、RFID技術(shù)等知識和專業(yè)技能;掌握基本物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點、網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧,有線和無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)原理,無線自組織組網(wǎng)、有線和無線網(wǎng)絡(luò)拓撲以及網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)等基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù);熟練并系統(tǒng)地掌握物聯(lián)網(wǎng)應用系統(tǒng)集成、物聯(lián)網(wǎng)硬件與軟件設(shè)計、互聯(lián)網(wǎng)應用等,具有綜合應用所學知識解決物聯(lián)網(wǎng)工程中實際問題的能力,包括:工程設(shè)計、設(shè)備制造、網(wǎng)絡(luò)運營和技術(shù)管理中的實際問題等能力;掌握基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的開發(fā)、測試、推廣等知識,具有較強的綜合應用信息網(wǎng)絡(luò)相關(guān)知識解決問題的能力、綜合試驗能力與工程實踐能力;熟悉礦山物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)、應用環(huán)境和關(guān)鍵技術(shù),并能夠進行系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā);熟悉物聯(lián)網(wǎng)在智能醫(yī)療領(lǐng)域的應用技術(shù),并在現(xiàn)有醫(yī)院信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,進行移動醫(yī)療的智能終端、醫(yī)療傳感設(shè)備、中間件、數(shù)據(jù)存儲、應用系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)等。此外,還應具有較強的創(chuàng)新意識、創(chuàng)造性思維能力,能綜合運用多學科知識、技術(shù)和現(xiàn)代工程工具,將所學內(nèi)容應用到其他行業(yè)和應用領(lǐng)域。
3.2 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程設(shè)置
由于物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是綜合多學科的新興專業(yè),在課程的設(shè)置和教學內(nèi)容的安排上還不夠成熟和穩(wěn)定,還處于探索階段。需要根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)目標和實際教學情況,不斷地調(diào)整和優(yōu)化課程的設(shè)置。目前,物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程設(shè)置基本上在現(xiàn)有較成熟的計算機科學技術(shù)和電子信息類專業(yè)的基礎(chǔ)上,增加與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的核心課程,但側(cè)重點是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及應用。結(jié)合學校相關(guān)專業(yè)課程設(shè)置現(xiàn)狀,物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程分為以下幾個主要模塊:(1)公共基礎(chǔ)模塊;(2)專業(yè)必修課程模塊:(3)專業(yè)核心課程模塊;(4)專業(yè)任選課程模塊;(5)跨學科課程模塊;(6)實踐課程模塊;(7)素質(zhì)拓展模塊。各模塊包含的主要課程如表1所示。
在課程的設(shè)置上既考慮了物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的核心研究內(nèi)容和專業(yè)特色,同時考慮到物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)是一門新興的專業(yè),還沒有專門的碩士和博士學位點,目前基本上都是作為計算機或相關(guān)學科的一個研究方向,而計算機專業(yè)研究生入學考試的專業(yè)課實現(xiàn)國家統(tǒng)一命題,因此,在課程的設(shè)置上要能夠和計算機科學與技術(shù)專業(yè)核心課程實現(xiàn)無縫對接,使得物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)培養(yǎng)的學生能夠輕松實現(xiàn)進一步深造的愿望。基于這樣的一種現(xiàn)狀,學校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)在必修課程模塊和核心課程模塊中分別開設(shè)了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計算機組成原理、計算機網(wǎng)絡(luò)、操作系統(tǒng)等相關(guān)的課程,同時開設(shè)了物聯(lián)網(wǎng)導論、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、RFID原理與應用,能夠滿足學生專業(yè)學習和考研深造的需要。為了突出物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)知識,在專業(yè)任選課程模塊中開設(shè)了大量與物專業(yè)提供論文寫作、寫作論文的服務(wù),歡迎光臨dylw.net聯(lián)網(wǎng)和計算機相關(guān)和當前最為熱門的課程,充分體現(xiàn)了該專業(yè)方向的知識面寬、技術(shù)先進等特點。跨學科課程模塊的設(shè)置為進一步拓寬學生的知識面,了解煤礦行業(yè)的生產(chǎn)背景和主要技術(shù)裝備,為以后從事煤礦物聯(lián)網(wǎng)和數(shù)字礦山建設(shè)打下基礎(chǔ)。實踐課程模塊的設(shè)置是培養(yǎng)學生動手能力和學習興趣的重要教學環(huán)節(jié),是達到學以致用的主要途徑,是整個教學過程不可缺少的內(nèi)容。素質(zhì)拓展模塊通過組織多種形式和內(nèi)容的第二課堂教學活動,以培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和實踐能力,促進個性發(fā)展,提高綜合素質(zhì)。
4 人才培養(yǎng)和教學資源建設(shè)
4.1 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)
高等學校的使命是培養(yǎng)人才,高校需要根據(jù)市場的需求和自身優(yōu)勢以及綜合其他因素來確定人才的培養(yǎng)模式。因此,對人才培養(yǎng)目標的定位能夠全面反映高校對合格人才的理解和時代需求。安徽理工大學是行業(yè)特色鮮明、理工類為主的綜合型大學,學校人才培養(yǎng)目標是:結(jié)合煤炭行業(yè)特色,培養(yǎng)“厚基礎(chǔ)、高素質(zhì)、強能力、善創(chuàng)新”的創(chuàng)新型人才和高級專門人才。在人才培養(yǎng)過程中要構(gòu)建多元化、多目標的培養(yǎng)模式,同時充分考慮學生就業(yè)、創(chuàng)業(yè)和繼續(xù)深造等不同要求,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(yǎng)體系。在學校人才培養(yǎng)目標的指導下,借助現(xiàn)有相關(guān)專業(yè)的培養(yǎng)模式和經(jīng)驗,并結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的特點,對物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的人才培養(yǎng)采用校企聯(lián)合培養(yǎng)的模式。
安徽理工大學是第二批“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”高校,目前在計算機科學與技術(shù)專業(yè)以及其他電子信息類專業(yè)的卓越工程師培養(yǎng)計劃和方案制定過程中積累了一定的經(jīng)驗,其核心培養(yǎng)方式是采取的3+X培養(yǎng)模式,主要措施是其中3年時間在學校進行相關(guān)基礎(chǔ)課和理論課的學習,至少1年時間采取校企聯(lián)合培養(yǎng)模式,通過將企業(yè)納入到人才培養(yǎng)主體地位,可以進行訂單式培養(yǎng),大大增強學生對企業(yè)需求的了解和實踐動手能力。真正體現(xiàn)“卓越計劃”的3個特點,即行業(yè)企業(yè)深度參與培養(yǎng)過程;學校按通用標準和行業(yè)標準培養(yǎng)工程人才;強化培養(yǎng)學生的工程能力和創(chuàng)新能力。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)主要是培養(yǎng)工程類的專門型應用人才,可以按照“卓越工程師”的培養(yǎng)模式進行培養(yǎng)。一方面是在現(xiàn)有教學資源的基礎(chǔ)上,加強物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)基礎(chǔ)理論和專業(yè)核心課程內(nèi)容的教學,另一方面加強實踐教學環(huán)節(jié),尤其是引入相關(guān)企業(yè)的參與。目前,我校已與安徽徽斯頓電子科技有限公司以及安徽科艾網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有限公司簽訂了戰(zhàn)略合作協(xié)議,聯(lián)合培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才,由參與的公司提供相關(guān)課程的教學和實踐環(huán)節(jié)的平臺,并且公司有優(yōu)先挑選優(yōu)秀畢業(yè)生的權(quán)利。另外,安徽理工大學與附屬醫(yī)院安徽淮南東方醫(yī)院集團也簽訂了合作協(xié)議,共同研究和制訂數(shù)字移動醫(yī)療系統(tǒng)方案。移動數(shù)字醫(yī)療系統(tǒng)的實施可為學校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教師和學生提供了參與設(shè)計和開發(fā)的機會,同時也會為學生的培養(yǎng)提供很好的實習場所和平臺。另外,安徽理工大學與兩淮煤礦企業(yè)都建立了很好的合作關(guān)系,有著很好的合作基礎(chǔ),雙方都在積極準備聯(lián)合培養(yǎng)礦山物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)人才,進行校企深度合作,為拓展學校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才培養(yǎng)提供了很好的實踐和就業(yè)機會。此外,學校還與一些經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)的相關(guān)企業(yè)建立實習基地,如上海、深圳、無錫、蕪湖等,為學生進入工作崗位前提供深入企業(yè)實習機會,為進一步就業(yè)打下了堅實的基礎(chǔ)。校企合作模式的效果已經(jīng)在學校的一些專業(yè)取得了很好的效果,校企合作是物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才培養(yǎng)較為理想的模式。
4.2 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)教學資源建設(shè)
物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才的培養(yǎng),除了有定位準確的培養(yǎng)目標和合適的培養(yǎng)模式之外,還需要有配套的軟硬件教學資源的支撐,教學資源是培養(yǎng)合格人才的重要保證。一個專業(yè)辦學水平的高低往往與該專業(yè)的師資、實驗室、教材、實習場所等建設(shè)水平有關(guān)。對于物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)這樣一門新興專業(yè),面臨的專業(yè)教學問題更為嚴重和急迫。學校在物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)建設(shè)過程中,相應地采取了一些有效措施來保證高水平的教學資源。
(1)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)師資隊伍的建設(shè)。這是所有教學資源中最為重要的部分,沒有好的師資很難想象能夠培養(yǎng)出優(yōu)秀的人才。因此,學校和學院都非常重視教師的培養(yǎng),培養(yǎng)的方式主要是從學院中挑選出一部分對物聯(lián)網(wǎng)感興趣而且嵌入式技術(shù)以及軟件開發(fā)能力過硬的教師組建成物聯(lián)網(wǎng)科研團隊和教學團隊,通過申專業(yè)提供論文寫作、寫作論文的服務(wù),歡迎光臨dylw.net請物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)課題展開物聯(lián)網(wǎng)理論和應用研究,目前已有2項物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的國家自然科學基金項目,5項省部級物聯(lián)網(wǎng)應用課題,多項企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用橫向課題,通過科研課題工作的深入展開和研究,大大提高了教師對物聯(lián)網(wǎng)理論的理解和實踐應用水平,對推動物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的教學水平起到明顯的促進作用。除此之外,學院利用寒暑假時間組織部分教師到北京、無錫、長沙等地參加“全國高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教學和研討”“高級物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)工程師物”等教學和專業(yè)技術(shù)的培訓,通過培訓進一步提高教師的物聯(lián)網(wǎng)教學水平和專業(yè)技能,然后再通過校內(nèi)的研討和講座帶動更多教師物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)水平的提高。
(2)教材建設(shè)也是辦好專業(yè)必不可少的環(huán)節(jié)。由于物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)是新建專業(yè),雖然已經(jīng)出版了一些不錯的物聯(lián)網(wǎng)方面的圖書,但適合作為本科教學的好教材還是鳳毛麟角,而且大多是技術(shù)類或普及類。因此,在教材的建設(shè)方面還有很多的工作需要做。我們根據(jù)開設(shè)的課程和目前已有教材的現(xiàn)狀,挑選出相對較好的基本教材和參考書,通過大家閱讀討論,然后根據(jù)制定的教學計劃,來確定講授的內(nèi)容和學生需要自學的內(nèi)容,并整理教學講義和課件,為后續(xù)教材建設(shè)做好準備。通過這一環(huán)節(jié),充分提高了對教學內(nèi)容細節(jié)的掌握和理解,也對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)掌握得更為全面。
(3)實驗室建設(shè)是實踐教學環(huán)節(jié)的有力保障。為了能夠滿足物聯(lián)網(wǎng)實驗教學的需求,學院對物聯(lián)網(wǎng)實驗室建設(shè)投入了大量的建設(shè)經(jīng)費,實驗室采購了北京西普陽光教育科技有限公司的SimpleRFID射頻識別實驗教學系統(tǒng),并向安徽福訊信息技術(shù)有限公司訂制了無線傳感網(wǎng)絡(luò)教學系實驗系統(tǒng)。在物聯(lián)網(wǎng)實驗建設(shè)過程中,物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教學團隊全程參與整個實驗室建設(shè)過程,對系統(tǒng)的安裝、調(diào)試、運行都進行全面掌握;專業(yè)提供論文寫作、寫作論文的服務(wù),歡迎光臨dylw.net并邀請物聯(lián)網(wǎng)實驗系統(tǒng)開發(fā)的T程技術(shù)人員給教師做專門的技術(shù)培訓和講座,進一步提高了教師的理論水平和實踐水平。通過師資、教材和實驗竄3個環(huán)節(jié)的建設(shè),目前學校已經(jīng)具有較高水平的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教學團隊和完善的教學配套資源,完全能夠按照既定的教學目標和計劃來進行物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才的培養(yǎng)。當然,任何一個新的專業(yè)的開設(shè),都需要一定時間的建設(shè)和完善,在建設(shè)的過程中要不斷探索和完善,并借鑒其他高校的成功經(jīng)驗,及時修正不合理的方面。
5 結(jié)語
物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的人才培養(yǎng)和教學資源建設(shè),是所有高校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)在辦學過程中需要考慮和解決的問題,而特色人才培養(yǎng)模式和高水平教學資源建設(shè)是辦好物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的前提,因此,各個高校應根據(jù)各自不同的辦學基礎(chǔ)和行業(yè)特點,著眼于市場需求和自身的辦學優(yōu)勢,在體現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)共同特點的基礎(chǔ)上,要突出物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的行業(yè)特色,這樣培養(yǎng)出的人才更能滿足市場需求和具有更寬的就業(yè)面。
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[關(guān)鍵詞]物聯(lián)網(wǎng)專業(yè) 教學模式 支柱產(chǎn)業(yè) 適應性
中圖分類號:H195.1 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2015)05-0071-02
專業(yè)教學模式改革及設(shè)置應與區(qū)域經(jīng)濟及社會發(fā)展密切相關(guān),更是當前高職教育進一步提高質(zhì)量的要求。杭州作為全國唯一的集國家電子信息產(chǎn)業(yè)基地、服務(wù)外包基地、高技術(shù)產(chǎn)業(yè)基地、電子商務(wù)之都等稱號于一體的城市,擁有國家電子信息產(chǎn)業(yè)基地、國家軟件產(chǎn)業(yè)基地、國家集成電路設(shè)計產(chǎn)業(yè)化基地、國家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)基地等物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)基地等,物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)已形成為區(qū)域經(jīng)濟中支柱產(chǎn)業(yè)。物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展需要大量專業(yè)技術(shù)人員的支撐,更需要學校教育教學工作主動去適應其發(fā)展需求,例如辦學理念、專業(yè)建設(shè)、校企合作等方面,其中通過專業(yè)教學模式改革來適應地方支柱產(chǎn)業(yè)發(fā)展是途徑之一。
一、杭州市物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況及產(chǎn)業(yè)人才需求分析
杭州市是國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化應用研究的先行地區(qū)之一,處于全國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“第一方陣”,在產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)、技術(shù)研發(fā)與應用以及網(wǎng)絡(luò)資源等方面已形成一定領(lǐng)先優(yōu)勢,特點是企業(yè)起步早,產(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)好,當前物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)已發(fā)展為地方支柱產(chǎn)業(yè)。
1.1 物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況
目前產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷壯大。據(jù)不完全統(tǒng)計,目前我市物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)主營業(yè)務(wù)收入超億元的企業(yè)近40家,擁有物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)業(yè)務(wù)的上市公司20余家。如大華股份、銀江股份、三維通信、聚光科技、漢鼎股份等上市重點企業(yè)也都保持了快較的增長速度。
應用領(lǐng)域不斷擴大。市場應用也從交通、環(huán)保、安防、醫(yī)療等領(lǐng)域向傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域不斷擴大。浙江天馬軸承股份有限公司與浙江力太科技公司合作,對車間進行物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)改造,提高設(shè)備的利用率和產(chǎn)品數(shù)量,降低生產(chǎn)成本。創(chuàng)新能力不斷增強。企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新力度也在日趨加大,浙大網(wǎng)新、維爾科技、聚光科技等企業(yè)的3個項目分別獲國家發(fā)改委物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化專項資助。
特別是中小微企業(yè)異軍突起。它們在倉儲物流、城市管網(wǎng)監(jiān)測、智慧校園管理、工程車監(jiān)管、工廠物聯(lián)網(wǎng)、智能停車、芯片研發(fā)等多個領(lǐng)域已經(jīng)形成了自己的技術(shù)優(yōu)勢和應用市場,對杭州市物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展起到了不可或缺的作用。
1.2 產(chǎn)業(yè)人才需求分析
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)涉及范圍很大,形成龐大的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)。人才需求方面主要是兩方面,其一是涉及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的各類企業(yè),物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展壯大必須儲備物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)方面的專業(yè)技術(shù)人才。其二是各級地方政府的扶持,當年溫總理提出物聯(lián)網(wǎng)概念后,無錫以國內(nèi)的感知中心形成物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展龍頭。目前全國百分之九十以上省份都把物聯(lián)網(wǎng)作為自己的產(chǎn)業(yè)支柱之一,許多城市都在建設(shè)或籌建物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)園,可見政府對物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的支持力度,必然物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)方面的人才的需求產(chǎn)生重大影響。杭州市政府同樣對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展給予極大的扶持和政策支撐,如杭州濱江高新產(chǎn)業(yè)區(qū)以軟件產(chǎn)業(yè)和芯片制造業(yè)為核心。
若從技術(shù)層面來分析,物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)主要有感知控制、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)處理三個環(huán)節(jié)。感知控制環(huán)節(jié)需要電子設(shè)備技術(shù)人員以及芯片設(shè)計和制造人員;當物的信息被感知到,就要求進行數(shù)據(jù)的傳輸,需要掌握通訊和計算機網(wǎng)絡(luò)知識的技術(shù)人員;數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)需要對傳輸過來的數(shù)據(jù)進行處理,涉及到系統(tǒng)分析,需要系統(tǒng)設(shè)計、系統(tǒng)應用和系統(tǒng)管理人員。故物聯(lián)網(wǎng)人才需求可以概況為三類:電子設(shè)備技術(shù)和芯片設(shè)計技術(shù)人才;計算機網(wǎng)絡(luò)和通訊人才;系統(tǒng)集成和應用人才。
二、專業(yè)教學模式改革以適應地方支柱產(chǎn)業(yè)發(fā)展
教育部《關(guān)于全面提高高等職業(yè)教育教學質(zhì)量的若干意見》(教高[2006]16號)提出“積極推行訂單培養(yǎng),探索工學交替、任務(wù)驅(qū)動、項目導向、頂崗實習等有利于增強學生能力的教學模式。”由于物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)是一個多學科交叉、應用復雜的工程技術(shù)領(lǐng)域,因此在物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才培養(yǎng)過程中,要積極應用各種教學模式以適應地方支柱產(chǎn)業(yè)發(fā)展和利于學生職業(yè)素養(yǎng)職業(yè)能力的培養(yǎng)。
2.1 緊密結(jié)合地方支柱產(chǎn)業(yè)發(fā)展調(diào)整培養(yǎng)方案
了解社會發(fā)展背景和經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整的動向,特別是對地方支柱產(chǎn)業(yè)的深入調(diào)研,把握社會、經(jīng)濟及學生發(fā)展三者與高職教育之間的結(jié)合點,是高職教育發(fā)展的基礎(chǔ)。堅持專業(yè)調(diào)研,關(guān)注地方支柱產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢。隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整優(yōu)化,互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)是杭州經(jīng)濟發(fā)展重點,物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)也屬緊缺人才。
依托市物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)協(xié)會專業(yè)團隊積極探索,明確專業(yè)設(shè)置調(diào)整其培養(yǎng)方案,以利于進行課程體系的建立,使其真正實現(xiàn)專業(yè)人才培養(yǎng)目標。按照專業(yè)特點圍繞學生道德品質(zhì)、職業(yè)素養(yǎng)、職業(yè)核心能力的培養(yǎng),并兼顧知識面拓展、專業(yè)延伸和學生后繼發(fā)展,構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)培養(yǎng)方案。根據(jù)現(xiàn)狀確立培養(yǎng)方向,明確核心課程、實踐平臺和專業(yè)模塊,三年的培養(yǎng)方案以職業(yè)能力發(fā)展為導向,實施“雙循環(huán)提升式”模式提高學生職業(yè)素養(yǎng)和職業(yè)技能。
2.2 深度校企合作加強高職物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)建設(shè)
經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展離不開高職教育培養(yǎng)的人才支撐。專業(yè)建設(shè)必須有明確的職業(yè)定向性,物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)就是培養(yǎng)既懂得物聯(lián)網(wǎng)知識又擁有物聯(lián)網(wǎng)相應技術(shù)的綜合人才,物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)建設(shè)應當根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的實際情況做出相應專業(yè)交叉調(diào)整,因為這種方式既可以利用現(xiàn)有的教學、產(chǎn)業(yè)資源來實施物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的建設(shè), 同時也可以邊發(fā)展專業(yè), 邊根據(jù)行業(yè)企業(yè)需求調(diào)整專業(yè)導向,不斷更新專業(yè)內(nèi)涵。
密切校企合作堅持產(chǎn)學研將強化物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)建設(shè)。構(gòu)建特色實訓基地是高職辦學方向之一,學院的基礎(chǔ)實踐教學部分采用了無錫江南大學“無線龍”開發(fā)實驗箱。比較突出的是與利爾達科技集團共同研發(fā)的智能家居實訓室,它既有實際項目可展示,同時含有多媒體傳感節(jié)點、溫度傳感器節(jié)點、RFID節(jié)點以及多種傳感器節(jié)點,有助于學生身臨其境又培養(yǎng)動手能力。另有智能車庫、物聯(lián)網(wǎng)通信等實訓室建設(shè)。利爾達科技集團等多個企業(yè)的工程師,參與專業(yè)建設(shè)活動,提供企業(yè)崗位需求,與學院教師共同開發(fā)課程,以滿足企業(yè)對人才素質(zhì)和知識結(jié)構(gòu)的要求。共同開發(fā)的教材強調(diào)“職業(yè)”又突出“能力”,滿足學生職業(yè)能力提升。
作為市物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)協(xié)會成員與不同行業(yè)的相關(guān)企業(yè)合作建立校外實訓基地,利用企業(yè)資源為學生提供實習平臺來彌補學校沒有相應領(lǐng)域?qū)嵱枟l件的不足。
2.3 利用各種教學模式強化專業(yè)人才培養(yǎng)
高職物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)培養(yǎng)具有物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)相對應崗位必備的理論知識和專門知識,具有較強的物聯(lián)網(wǎng)崗位操作能力,能從事物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)管理工作的高技能應用型專門人才。但由于物聯(lián)網(wǎng)是一個多學科交叉的專業(yè)領(lǐng)域,因此在物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才培養(yǎng)過程中,需要充分利用各種教學模式進行人才培養(yǎng)。
根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)特征,面向的職業(yè)崗位主要有:感知設(shè)備或芯片設(shè)計、IT網(wǎng)絡(luò)管理和應用、系統(tǒng)集成與開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)管理與應用等崗位。高職物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才培養(yǎng)可以根據(jù)崗位目標定位,選擇方向性培養(yǎng)。學院培養(yǎng)目標主要以感知層為主,涉及感知終端的設(shè)計和應用,包括各種傳感器應用,以及芯片的應用技術(shù),如射頻標簽以及嵌入式芯片開發(fā)應用等,要求學生掌握相應理論知識和實踐能力,如模數(shù)電知識、傳感器、無射頻線及嵌入式開發(fā)等內(nèi)容。
目前專業(yè)采用以典型物聯(lián)網(wǎng)應用為載體的“任務(wù)驅(qū)動”和“項目導向”模式為主,如《嵌入式系統(tǒng)應用》、《物聯(lián)網(wǎng)應用系統(tǒng)設(shè)計》及《無射頻線技術(shù)應用》等核心課程,密切杭州物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢,收集地方企業(yè)典型車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、智能家居、智能物流等實際應用案例,進行分解細化工作,形成與課程相匹配的工作任務(wù)或大小項目,以任務(wù)驅(qū)動和項目導向教學模式實施教學,取得良好效果。
同時深化校企合作,逐步完善“工學交替”和“頂崗實習”教學模式的開展。以校企合作為平臺,采用“多次交替”通過兩次及以上的工學交替,頂崗實習安排在不同的學期,每次實習內(nèi)容及要求均不同,即“雙循環(huán)提升式”,是逐步提高的過程,更有利學生職業(yè)能力提高,更適應地方支柱產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展需求。
進一步依托學院物聯(lián)網(wǎng)應用技術(shù)研究所走產(chǎn)學研道路,積極爭取各類課題,加入各類學會及行業(yè)協(xié)會并參加活動,承擔研究任務(wù);對教研課題進行專題研討,培育高職研究氛圍;脫產(chǎn)進入企業(yè)鍛煉,參加各類培訓,以提升教師教學科研能力,保證各種教學模式的應用。
三、結(jié)語
基于物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)固有的龐大知識體系造就了其產(chǎn)業(yè)覆蓋面廣,且專業(yè)方向多元化的特點。目前全國高職院校相繼開設(shè)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè),但專業(yè)建設(shè)和教學模式改革必須充分考慮到專業(yè)建設(shè)的層次和方向,以深化校企合作來實現(xiàn)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展同步, 并不斷加深專業(yè)的實用性,延續(xù)性。當前物聯(lián)網(wǎng)學科的課程未形成完善體系,師資力量缺乏,實驗室建設(shè)標準等相關(guān)問題也有待進一步規(guī)范。高職院校應面對現(xiàn)狀積極利用其優(yōu)勢和特點,及時跟蹤物聯(lián)網(wǎng)可能發(fā)展的就業(yè)空間,找準物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)企業(yè)動向,更多地從物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)模塊方向著手,改革教學模式以服務(wù)地方支柱產(chǎn)業(yè)發(fā)展,完善人才培養(yǎng)機制, 培養(yǎng)以應用型、維護型, 具備二次輔助開發(fā)設(shè)計的高素質(zhì)技能型人才為目標,這更符合高職辦學宗旨。
參考文獻
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Abstract: Recently, Internet of Things is called as the third wave of information industry. In order to seize the opportunity for Internet of Things personnel training, each university should apply for the Internet of Things engineering profession or set the training direction which is relied on other relevant professions. To train competent professional personnel, making personnel training scheme is vital. Under the condition of setting the Internet of Things profession relying on computer science and technology, this paper states the personnel training scheme in the way of objectives, requirements, the formation of course system and so on, expecting to provide others who intend to start the Internet of Things engineering profession with some references.
關(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng);射頻識別;人才培養(yǎng)方案
Key words: Internet of Things;RFID;Personnel Training Scheme
中圖分類號:G642.0文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2011)24-0236-02
0引言
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為第三次信息產(chǎn)業(yè)浪潮,近年來已經(jīng)成為全球科技人員和政府決策部門持續(xù)關(guān)注的熱點,相關(guān)產(chǎn)業(yè)研討和學術(shù)交流如火如荼,方興未艾。從“智慧地球”到“感知中國”,各國都在積極布局物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)格局,力圖抓住物聯(lián)網(wǎng)帶動產(chǎn)業(yè)提升的戰(zhàn)略機會。自總理09年8月考察無錫提出“感知中國”到2010年政府工作報告中提出加快物聯(lián)網(wǎng)研發(fā)應用,加大相關(guān)產(chǎn)業(yè)的投入和政策支持,中國的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展進入了一個全新的高速發(fā)展時期[1]。
物聯(lián)網(wǎng)所涉及的關(guān)鍵技術(shù),比如射頻技術(shù)、分布式計算、傳感器、嵌入式智能、無線傳輸及實時數(shù)據(jù)交換和互聯(lián)網(wǎng)都是目前較為成熟的技術(shù),并在相關(guān)領(lǐng)域已得到廣泛的應用。物聯(lián)網(wǎng)的新穎之處在于利用這些技術(shù)的交叉與融合,建立一個物物相連的網(wǎng)絡(luò),從而完成遠程實時數(shù)據(jù)交換與控制,方便人們生產(chǎn)生活。據(jù)美國咨詢機構(gòu)Forrester預測[2],到2020年,物聯(lián)網(wǎng)將大規(guī)模普及,物物互聯(lián)業(yè)務(wù)與現(xiàn)有人與人的通信業(yè)務(wù)比例將達到30:1,物聯(lián)網(wǎng)被稱為是下一個“億萬級”產(chǎn)業(yè)。
由于2010年教育部只批準了部分211學校申辦物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè),因此,對于大多數(shù)沒有獲批的學校可以在傳統(tǒng)專業(yè)下設(shè)置物聯(lián)網(wǎng)培養(yǎng)方向。目前,各高校與IT產(chǎn)業(yè)密切相關(guān)的專業(yè)是:計算機科學與技術(shù)、軟件工程、網(wǎng)絡(luò)工程、通信工程、電子信息工程等,比如計算機科學與技術(shù)專業(yè)設(shè)置此培養(yǎng)方向更適合[3]。培養(yǎng)合格的專業(yè)人才,制定人才培養(yǎng)方案是關(guān)鍵,由于物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)(物聯(lián)網(wǎng)培養(yǎng)方向)各高校都剛涉及,沒有一個成熟的培養(yǎng)模式,都處在探索階段,所以,研究“平臺+模塊”物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)方案是非常有必要的。
1培養(yǎng)方案
1.1 培養(yǎng)目標培養(yǎng)學生德、智、體、美全面發(fā)展,在寬口徑專業(yè)基礎(chǔ)教學的基礎(chǔ)上,使學生在計算機技術(shù)、電子技術(shù)、通信技術(shù)等領(lǐng)域有扎實的理論基礎(chǔ)、系統(tǒng)的專業(yè)知識和較強的實踐技能的復合型技術(shù)人才,畢業(yè)生可在物聯(lián)網(wǎng)工程領(lǐng)域從事科學研究、技術(shù)開發(fā)、產(chǎn)品設(shè)計。
1.2 規(guī)格和基本要求①具有良好的思想品德、社會公德和職業(yè)道德,具有勤奮好學、勇于創(chuàng)新的精神。②具有基本的工程技術(shù)基礎(chǔ)理論,系統(tǒng)地掌握相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)基礎(chǔ)理論知識;具有知識更新能力。③掌握信息獲取、處理的基本理論和方法,具有設(shè)計、集成、應用及計算機模擬信息系統(tǒng)的基本能力。④具有物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域所需要的繪圖、運算、實驗、測試、表達及工藝設(shè)計技能及較強的計算機應用能力和自學能力。
1.3 課程體系建設(shè)學科基礎(chǔ)平臺:高等數(shù)學、線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計、場論與復變函數(shù)、電路分析基礎(chǔ)、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、高頻電子技術(shù)、C語言程序設(shè)計。高數(shù)和工程數(shù)學是后續(xù)課程的基礎(chǔ),必須開足,其中,場論與復變函數(shù)是為學習電磁場與電磁波、微波技術(shù)與天線做鋪墊。電路分析及模擬、數(shù)字電子技術(shù)為電路設(shè)計奠定了基礎(chǔ),系統(tǒng)底層設(shè)計需要C語言做支撐。
專業(yè)基礎(chǔ)平臺:數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、微機原理與接口技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)、Java程序設(shè)計、操作系統(tǒng)、信號與系統(tǒng)、數(shù)字信號處理、通信原理,這些課程是計算機和通信專業(yè)的核心課程。例如計算機專業(yè)考研的專業(yè)統(tǒng)考科目就有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)和計算機網(wǎng)絡(luò),Java程序設(shè)計則是當前流行的面向?qū)ο缶W(wǎng)絡(luò)編程語言。信號與系統(tǒng)、數(shù)字信號處理、通信原理也是部分學校的考研初試或復試科目,由此可以看出這些課程的地位。
方向模塊:電磁場與電磁波、微波技術(shù)與天線、傳感器技術(shù)、RFID系統(tǒng)應用、嵌入式系統(tǒng)。以上課程為實現(xiàn)射頻識別系統(tǒng)即設(shè)計電子標簽、讀寫器及天線打下良好的基礎(chǔ)。事實上,從70年代末,國外已開始從事RFID系統(tǒng)應用研究,主要應用予自動車輛管理系統(tǒng)、公路收費系統(tǒng)、碼頭車站集裝箱管理系統(tǒng)、防盜系統(tǒng)和門禁系統(tǒng)等,到90年代此項技術(shù)已很成熟,國內(nèi)相關(guān)企業(yè)可以生產(chǎn)和銷售全部國產(chǎn)化的射頻識別技術(shù)產(chǎn)品(讀寫器、電子標簽)。今年年初,筆者到臺灣幾所高校做學術(shù)交流訪問,從這些學校的資訊科技系、電腦與通信工程和電子工程系的人才培養(yǎng)方案中可以看到,都開設(shè)有RFID系統(tǒng)概論、RFID系統(tǒng)應用、RFID天線設(shè)計等課程,說明境外學校也很注重培養(yǎng)射頻識別技術(shù)應用人才。
專業(yè)選修課:DSP原理及應用、專用集成電路設(shè)計初步、FPGA設(shè)計技術(shù)與應用、oracle數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)安全、工程制圖與計算機繪圖、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、現(xiàn)代物流概論等。這些課程是為進一步拓寬電子技術(shù)和計算機學科及物聯(lián)網(wǎng)工程應用而設(shè)置的。
1.4 實踐體系建設(shè)在集中實踐環(huán)節(jié)中,包含電子工藝實習、生產(chǎn)實習、工程設(shè)計(第二課堂)、硬件課程設(shè)計、軟件課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計等內(nèi)容。此外,要保證相關(guān)課的實驗要求,需要建立電路實驗室、電子技術(shù)實驗室、高頻電子技術(shù)實驗室、微機原理與接口技術(shù)實驗室、計算機網(wǎng)絡(luò)實驗室、ARM實驗室、通信原理實驗室、電磁場與微波實驗室、傳感器技術(shù)實驗室、EDA實驗室、FPGA實驗室、DSP實驗室等。當然,如果一次性建設(shè)這么多實驗室,投資是很大的,實際上沒有必要重復建設(shè),因為各理工科高校大都有計算機科學與技術(shù)、電子信息工程和通信工程等專業(yè),其實驗室資源可以共享。
2師資建設(shè)
2.1 大力引進人才需要加大人才引進力度,由于物聯(lián)網(wǎng)是一個多學科領(lǐng)域,除需要計算機學科外還需要引進通信工程、電子科學與技術(shù)、電子信息工程等專業(yè)具有高職稱或高學歷的人才,同時在企業(yè)聘請具有豐富項目開發(fā)和管理經(jīng)驗的工程師參與教學與實訓工作,打造一支專兼結(jié)合的教師隊伍,形成企業(yè)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域?qū)<业礁咝:透咝=處煹狡髽I(yè)的雙向互動的機制和模式。
2.2 整合現(xiàn)有人才資源將計算機科學與技術(shù)、電子信息工程和通信工程等專業(yè)的現(xiàn)有教師資源整合起來,實現(xiàn)軟件資源共享。
2.3 走出去進修或請進來培訓對于有些未開過的課程,可以選派教師到國內(nèi)外相關(guān)機構(gòu)進修,或外請教師對校內(nèi)教師進行培訓的方式,提高師資水平。
3探索實踐
我院現(xiàn)有計算機科學與技術(shù)、電子信息工程和自動化等專業(yè),其中計算機科學與技術(shù)專業(yè)其“應用型軟件服務(wù)外包人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新實驗區(qū)”,2009年被陜西省教育廳批準為省級人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新實驗區(qū),2010年該專業(yè)又被批準為省級特色專業(yè)建設(shè)點。2010年及2011年教育部先后批準西安交通大學、西北工業(yè)大學、西北大學及西安理工大學開辦“物聯(lián)網(wǎng)工程”專業(yè),同時陜西省成立了由多個高校及企業(yè)參加的“物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟”,這是陜西省大力扶持物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的又一重要舉措,有利于整合資源優(yōu)勢,提升陜西省物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的知名度和競爭力。在這些外部有利的環(huán)境下,我院以計算機科學與技術(shù)專業(yè)為依托,修訂該專業(yè)的人才培養(yǎng)方案,增設(shè)一個“物聯(lián)網(wǎng)工程”專業(yè)方向,并計劃在2011年招生中實施修訂后的人才培養(yǎng)方案,為培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)人才做有益的探索。
4結(jié)束語
物聯(lián)網(wǎng)涉及的領(lǐng)域非常廣泛,從技術(shù)角度看,在計算機科學與技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)方案中設(shè)置物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)方向,通過廣泛的調(diào)研,制定盡可能合理的人才培養(yǎng)方案,并整合其他相關(guān)專業(yè)的軟硬件資源,為社會培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)復合型人才是可行的。
參考文獻:
[1]李坡,吳彤,匡興華.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其應用[J].國防科技,2011,(01):18-22.