物联网的专业课程精选(五篇)

序言：作为思想的载体和知识的探索者，写作是一种独特的艺术，我们为您准备了不同风格的5篇物联网的专业课程，期待它们能激发您的灵感。

篇1

Abstract: Firstly, the author expounds the concept of the Internet of things, puts forward problems that higher vocational colleges come across when setting up the Internet of things major, and then, the training target of this major in higher vocational colleges is set up, and the curriculum system of the major is put forward to provide reference for higher vocational colleges who set up the Internet of things major.

关键词：物联网；培养目标；课程体系

Key words: the Internet of things；training target；curriculum system

中图分类号：G622.3文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2011）24-0232-01

0引言

物联网[1]是通过信息传感设备，按约定的协议实现人与人、人与物、物与物全面互联的网络，其主要特征是通过射频识别、传感器等方式获取物理世界的各种信息，结合互联网、移动通信网等网络进行信息的传送与交互，采用智能计算技术对信息进行分析处理，从而提高对物质世界的感知能力，实现智能化的决策和控制。目前物联网技术还属于一个新兴技术，正在快速发展。物联网专业是以计算机科学与技术、电子科学与技术、通信工程、控制以及软件工程、管理工程等多个学科相融合的综合性专业学科，因此在一个专业内要学习整个物联网相关知识和关键技术是不现实的。尤其是对于高职院校，由于培养目标与本科院校的不同，因此在高职院校物联网专业中应该开设哪些课程尚不明确。

1培养目标

针对物联网专业毕业的学生就业的工作岗位，省内的几所开设该专业的本科院校根据自己的特长、开设的课程、实验分别给出不同的定位，而高职院校培养的目标是高技能应用型人才，与本科院校的培养目标有着很大的区别。高职院校必须紧密结合社会发展的最新产业和最新技术，这样才能培养出满足产业分工和就业岗位群的人才需求，只有掌握产业新型技术和核心技术的专业人才才会受到用人单位的欢迎，才有更广阔的发展前景。为了提高物联网人才的技术含量，加强物联网人才的技能培养，最终培养出一批适合岗位的高技能型人才，必须满足企业对人才素质和知识结构的要求，强调“职业”又突出“能力”。高职院校培养学生是以就业为导向，以根据社会的需求为原则的，有很强的针对性。尽管很多高校都尝试着开设物联网技术专业，但是一切的工作都在摸索中。目前很多研究成果都是针对四年制的本科物联网技术专业[2][3]的研究，对于如何在高职院校内开设和发展物联网专业的研究不多，因此高职院校开设物联网专业存在着很多的难题[4]，有待进一步的研究和探索。

结合企业的调研和交流，根据物联网的三个网络层次――传感层、网络层、应用层，设定不同的培养目标。传感层是以二维码、射频标签、传感器为主，实现物的识别，是与物理世界联系的纷繁复杂的数据采集方式，此层次的培养目标是使学生能够根据实际应用环境设计、开发、使用、维护不同的物联网节点、数控设备等；网络层，即通过现有的互联网、通信网络等，实现数据的传输与计算，将数据以各种接入方式进入互联网等各种通讯网络，使数据自由迅速的流动，此层次的培养目标是使学生能够根据实际应用环境设计、开发、使用、维护在各类通信系统中组织传感和控制信号的应用设备；应用层，即利用现有的手机、PC等终端实现应用，此层次的培养目标是使学生能够根据实际应用领域和应用实例设计、开发、使用、维护全面的物联网行业应用系统等。

2课程体系的设计

根据物联网专业的培养目标，确定知识与技能的要求，将物联网专业的课程体系，分为基础类课程和“传感采集控制”、“通信网络”、“系统应用”专业课程，其中专业课程与物联网的三个层次一一对应。基础类课程，主要让学生掌握自然科学、专业相关的基本理论知识及与人沟通基本技能。通常在高职院校中，最后一学期，即大三下学期为毕业设计和参加实习的阶段，因此专业的所有课程必须在大三上学期全部结束。课程体系的设计可以依据根据物联网的三个网络层次设定的培养目标来设计。

物联网本身是应用性很强的学科，仅仅传授基本概念和基础知识是不够的，因此在课程体系设计中一定要从实验和应用入手，切实培养出符合企业和社会需求的物联网实用人才。因此除了大一两个学期以外，建议每一学期都开设相应的综合实训课程。综合实训的目的就是将学生学习的专业知识融合到实际的项目中，通过实训项目的实施，使学生进一步巩固专业知识，从而掌握专业的工作技能，尤其是在第五学期，可以设计两个典型、实际的物联网系统的应用项目。如多物理量数据采集系统设计综合实训，包含物联网无线传感数据采集基础、数据采集原理和应用、数传控制设计环境和应用开发流程。在该实训中可以基于现有产品实施监测体系的搭建和实际运行，通过该实训掌握传感数据采集方法，熟悉专用设计语言编程方法，熟悉传感数据采集变化，掌握搭建无线探测监测体系的思路、方法和步骤。智能家居系统设计综合实训，将物联网技术上层最重要的应用之一的智能家居作为一个实训载体，突出了无线传感网络技术与RFID技术的实际应用。在该系统中包括了智能门禁系统、煤气泄漏监测系统、火灾预警系统、智能家电控制系统、室内人体红外感知系统等。这些综合实训的顺利实施离不开课程的支持，如单片机与嵌入式技术、zigBee技术、无线通信技术等，所有的专业课程在综合实训中都有所体现。

3结束语

高职院校开设物联网专业才刚刚兴起，因此没有现成的模式可借鉴。而且物联网本身是一个战略性新兴的学科，这就决定了其课程体系具有发展变化的动态特性。学校在办学过程中，紧密结合国家经济社会发展需要，不断地进行市场调研和人才需求的分析，改革人才培养方案，积极开展专业课程教学内容改革，及时更新教学内容，让学生能够掌握物联网的最新技术，为毕业后能够顺利地在物联网相关产业找到合适的就业岗位奠定坚实的基础，为国家战略性新兴产业发展培养高素质物联网专业人才。

参考文献：

[1]龙妍.物联网技术及其发展趋势沪忠望[J].科技信息,2010,(35):86-87.

[2]胡忠望.“物联网工程”新专业课程体系的设计[J].中国电力教育，2010，（22）：109-110.

篇2

关键词：物联网工程 课程体系建设 技术体系结构 知识体系结构

中图分类号：G642.0 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1672-8181.2013.17.098

2005年11月17日，国际电信联盟正式提出了“物联网”（Internet of Things，IoT）概念[1]。“物联网”颠覆了人类之前将物理基础设施和IT基础设施截然分开的传统思维，将具有自我标识、感知和智能的各种物理实体基于通信技术连接在一起，并使政府管理、生产制造、社会管理以及个人生活等实现互联互通，被称为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮。考虑到物联网技术对社会发展的重要影响，世界各科技强国都将物联网放在未来发展战略中的重要位置。我国“十二五”规划中也将物联网作为战略性新兴产业予以重点关注和推进。

为满足国家战略性新兴产业对高素质人才的迫切需求，自2010年我国教育部首次批准30余所高校设立“物联网工程”本科专业以来，发展至今全国共有100多所高校获批开设“物联网工程”本科专业，并开始陆续招生。目前，“物联网工程”专业在我国各高校的开设处于刚刚起步的阶段，有关“物联网工程”专业的知识体系、课程体系、工程实践、师资建设和人才培养等方面都还是一片空白。一些高校在“物联网工程”专业的建设上也存在着专业定位不明确、学科知识体系认识模糊、专业特色不突出、实践教学体系缺乏层次性和系统性等问题。如何依据物联网技术的发展规律和特征，建立科学的专业人才培养体系，并使之能够快速适应战略性新兴产业的发展对人才培养的需要，是近期教学研究任务中一个重要的课题。本文通过分析物联网工程专业的知识体系及核心知识领域，力求归纳物联网工程专业建设的专业共性基础，提出构建物联网工程专业课程体系的主体思路，以期为兄弟高校物联网相关专业课程规划抛砖引玉。

1 物联网体系结构

物联网涉及的关键技术很多，包括自动控制、通信、计算机、电子、测控等不同领域，是跨学科综合应用的典型代表。理解物联网的体系结构是搞清楚物联网知识体系的基础，也是建设物联网工程专业的基础。

物联网作为一种形式多样的聚合性复杂系统，涉及了信息技术的每一个层面。目前世界上还没有形成统一的物联网规范和标准。从物联网工程教学角度分析，本文更倾向于采取物联网四层结构模型[2]。如图1所示，物联网的体系结构自下而上依次包括感知控制层、信息传输层、服务支撑层和应用服务层四部分，此外还有物联网的安全隐私保护以及网络管理两大方面。

1.1 感知控制层

感知控制层包括数据采集子层、短距离通信技术和协同信息处理子层。数据采集子层通过各种传感器实现对物理对象的感知和数据获取，其中涉及传感器、射频识别（RFID）、多媒体信息采集、二维码和实时定位等技术。短距离通信技术和协同信息处理子层将采集到的数据在局部范围内进行协同处理，并通过具有自组织能力的短距离传感网接入广域承载网络。在有些应用中还需要通过执行器或其他智能终端对感知结果做出响应，实现智能控制。

1.2 信息传输层

信息传输层将来自感知控制层的各类信息通过基础承载网络传输给上层，并提供透明的数据传输能力。其中，基础承载网主要包括移动通信网、互联网、卫星网、广电网、行业专网及形成的融合网等。

1.3 服务支撑层

在高性能计算和海量存储技术的支持下，服务支撑层对网络获取的大量不确定信息进行重组、清洗、融合等处理，整合为相对准确的结论，并为上层行业应用提供智能的支撑平台。本层的主要特点是智慧处理，运用概率论、机器学习、数据挖掘、模式识别等理论，对多点网元感知信息高效综合，从而使物联网能够提供更加多样化、人性化的服务。

1.4 应用服务层

应用服务层主要将物联网技术与行业专业系统相结合，将信息转化为内容，实现广泛的物物互联的应用解决方案。

简单概括，物联网就是传感网、互联网、智能服务的综合体。与传统的互联网相比，物联网加进了感知控制层以降低互联门槛，实现非智能、弱智能设备的互联，同时这也给数据传输、信息处理、信息服务带来了新的挑战，使网络体系结构变得更加复杂。

2 物联网工程专业知识体系

物联网工程专业是学科交叉度高、理论体系尚未完全成型、市场应用又发展迅速的新兴专业，因此通过知识体系来梳理和指导课程体系的建设是非常必要的。按照一般工程专业划分，物联网工程专业可分为三大知识领域：通识基础类知识领域、综合管理类知识领域和专业技术类知识领域，本文主要讨论物联网工程的专业技术类知识领域所涉及的知识模块、知识单元和知识点。依据物联网技术及产业发展对人才培养的需求，物联网工程知识结构中的专业技术知识部分应能够覆盖物联网整体的结构框架并体现其关键技术，因此对应于物联网的体系结构，物联网工程专业的专业技术类知识领域主要涵盖感知识别、网络构建、智能信息处理和创新应用等四个知识模块[3]。其中，感知识别、网络构建知识模块属于物理基础层次，偏重于硬件技术；智能信息处理、创新应用模块则偏重软件技术。

物联网工程专业知识模块涵盖的知识单元较多，其中感知识别模块主要包括传感与控制技术、短距离无线通讯技术、射频识别技术、阅读器技术和智能终端设备等知识单元，涉及的关键知识点有EPC编码技术、标签技术、RFID技术、传感器技术、无线传感器网络、嵌入式系统应用等；网络构建知识模块主要包括网络结构框架、通信协议、技术标准、信息安全等知识单元，涉及的关键知识点有数据通信网与路由交换技术、无线通信技术、组网技术、网络融合技术、网络管理与安全技术等；智能信息处理模块主要包括云计算系统、人工智能系统、分布智能系统等知识单元，涉及的关键知识点有数据融合技术、数据库技术、云计算技术、智能中间件技术等；创新应用模块主要包括工业物联网、智能电网、智能交通、智能家居、环境监测等知识单元，涉及的关键知识点有物联网应用系统设计、物联网工程规划与设计等。

3 物联网工程专业课程体系

物联网工程专业课程体系的设置需要综合考虑相关学科的交叉融合，尽可能多地覆盖本专业的知识体系，并将相关主干学科的核心课程和专业课程进行通盘考虑。围绕物联网工程专业涉及的学科知识领域和知识点，物联网工程专业课程体系可由通识教育模块、自然科学公共基础模块、专业基础模块、专业必修模块、专业选修模块等五部分构成。

3.1 通识教育模块

通识教育是高等教育的组成部分，它是“非专业、非职业性”的教育， 是关注人的生活、道德、情感和理智和谐发展的教育。通过学习这部分知识可增强学生接触知识的广度与深度，拓展学生视野，培养学生的政治思想素质和职业道德，以使学生兼备人文素养与科学精神，从而把学生培养成为全面发展的人。各高校的通识教育课程通常会贯穿第一至第四学期，主要涉及思想、政治、心理健康、英语、体育、经济与管理等方面。

3.2 自然科学公共基础模块

自然科学公共基础课是高等学校各专业学生共同必修的课程，通过学习这部分知识学生可以掌握作为一名大学生所要学习的源于中学又高于中学的理论性知识，从而为进一步学习专业知识提供方法论的基础支持。作为工科专业，物联网工程专业的自然科学公共基础模块主要包括大学物理、高等数学、复变函数与积分变换、概率论与数理统计、线性代数、计算机文化基础、C/C++语言程序设计基础等课程。

3.3 专业基础模块

专业基础课是高等学校中设置的一种为专业课学习奠定必要基础的课程，是学生掌握专业知识技能必修的重要课程。作为隶属计算机科学与技术一级学科下的工科专业，物联网工程专业的专业基础课主要包括电路分析、工程制图、电子技术、离散数学、C语言程序设计、面向对象程序设计、信号与系统概论、通信原理、数据结构、操作系统、计算机组成原理、微机原理与接口技术、计算机网络、数据库原理、软件工程、物联网工程导论、传感器原理与应用等。

3.4 专业必修模块

物联网工程专业的专业必修课是在专业基础课程之上对物联网的体系框架以及主要原理技术进行深入研究探讨，为进一步学习和发展打下基础。物联网工程专业的专业必修课程主要包括[4]物联网体系结构、无线传感器网络、射频识别技术、Zigbee原理与应用、嵌入式系统原理、数据通信网及交换技术原理、物联网信息安全、大型数据库应用技术、物联网技术与应用等课程。

3.5 专业选修模块

专业选修课程的设置体现了学科发展的专业特点，同时也指明了物联网工程专业学生的职业之路。作为新设专业，物联网工程专业的学生培养走向一直引人注意；作为一门学科，物联网工程专业可以从学科发展角度划分为三个方向：感知与控制方向、传输与网络方向、软件与服务方向；作为一门工程实践，物联网工程又可以从岗位需求角度划分为三种工作：系统综合工程师、产品研发工程师、设计规划工程师。各个学校可以根据本校的学科优势、特色及所处行业背景，构建有自己特色的可选专业课程，并将其融入到核心课程体系中。下面给出按照学科发展的方向设置的专业选修课参考内容。

感知与控制方向主要设置单片机原理及应用、DSP处理器及应用、数字信号处理、计算机控制技术、ARM结构与编程等选修课程；传输与网络方向主要设置下一代互联网技术、短距离无线与移动通信网络、网络融合技术、网络规划与设计、网络管理与安全、网络编程等选修课程；软件与服务方向主要设置云计算与服务计算、模式识别、数据挖掘与融合技术、Web应用开发技术、物联网应用系统设计等选修课程。

在具体设计课程体系时，各高校可根据本校的专业背景和学科优势，充分考虑物联网工程知识体系各领域、各模块、各单元的内容，依照不同的学科方向灵活调整课程开设时间和授课学时，增加或删减具体课程。

4 结束语

物联网工程是一个战略性新兴本科专业，它不是以理论为主导，重点在于工程应用[5]，这就决定了其课程体系具有发展变化的动态特性。因此，在制定专业教学计划时，要以时刻服务于社会发展需要为根本依据，紧密结合当前物联网新技术及行业应用的时代需求，依托学校自身的学科优势和行业背景，设计出与时俱进的、科学合理的、可持续发展的专业课程体系，只有这样才能为国家战略性新兴产业发展所需高素质专门人才的培养做出更多贡献。

参考文献：

[1]ITU Internet report 2005：The Internet of Things[DB/OL]. http：//itu.int/[dms_pub/itu-s/opb/pol/S-POL-IR.IT-2005-]SU

M-PDF-E.pdf.

[2]崔莉，刘强，李栋.物联网系统及核心设备[J].中国计算机学会通讯，2010，6（4）：18-22.

[3]胡忠望.物联网工程新专业课程体系的设计[J].中国电力教育，2010，（22）：109-110.

[4]桂小林.物联网技术专业课程体系探索[J].计算机教育，2010，（16）：1-3.

[5]马忠梅，孙娟，李奇.物联网工程专业课程体系与实践探讨[J].单片机与嵌入式系统应用，2011，（10）：1-4.

作者简介：姜颖（1971-），女，硕士，河北廊坊人，讲师，研究方向为网络技术与信息安全、图像处理，河北工业大学廊坊分校，河北廊坊 065000

篇3

关键词：物联网；课程群；课程建设；电子感测技术

中图分类号：G718.5 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）14-0244-02

一、研究背景

随着现代信息技术的发展，以物联网技术为代表的聚合性应用与技术的提升不断出现。对应的人才培养专业随之诞生，这类专业往往是多个学科的融合。物联网是一门交叉学科，涉及计算机、通信技术、电子技术、测控技术等专业基础知识，以及管理学、软件开发等多方面知识。在专业课程建设和完善的过程中，单一学科课程体系无法适用于物联网应用的需要，采用跨学科的教学模式才能满足专业课程建设的要求。同样，细化到课程建设，单门课程的闭门建设已无法满足跨学科知识体系的要求，迫切需要将相关课程进行融合和整体规划，形成课程群进行“大课程”建设。

二、课程群的组建

课程群是由内容上密切相关，相承和渗透，具有互补性的几门系列课程组成的有机整体，并配备相应的教学素质，按大课程框架进行课程建设，获得整体优化，进而更适用于跨学科的课程建设。面向物联网方向课程群建设的基本思路是通过梳理物联网关键技术，理清物联网应用的技术体系层次结构。跨专业挑选出相关课程对应到各个层次结构中，分层次进行课程组团形成课程群。

三、基于物联网技术体系层次组建课程群

物联网技术体系架构分为感知层、网络层、应用层三个层次。

以感知层课程群组建为例，感知层位于物联网三层结构中的最底层，其功能为“感知”，是由各种具有感知能力的设备组成，主要用于感知和采集物理世界中发生的物理事件和数据。感知层是物联网的核心，是信息采集的关键部分。

基于感知层在物联网中的作用，梳理出该层的核心技术包括射频技术、新兴传感技术、无线网络组网技术、现场总线控制技术（FCS）等，涉及的核心产品包括传感器、电子标签、传感器节点、无线路由器、无线网关等。

通过多方调研高职层次应用型岗位的需求出高职层次应届毕业生岗位需求主要集中在“测试工程师”、“系统运维工程师”、“售后工程师”、“产品销售人员”、“工程施工人员”及“产品检测人员”等。

通过对上述岗位典型职业活动进行分析，将岗位描述和能力要求进行汇总，再对应到知识技能要求后，将学院原开设相关课程的内容与物联网方向相关技能和知识进行比对，在已开设课程中跨专业选取出《电子感测技术》、《单片机技术》和《无线通信》三门课程形成课程群进行统一建设。

四、课程群建设方法探索

（一）教学内容建设方面

以《电子感测技术》课程为例，原有课程内容侧重于传感器原理、基本结构的教学，强调被测量检测为目的的传感器应用。然而，从传感器技术在物联网中的应用现状分析，传统传感器及独立传感器功能已无法满足物联网行业的需求。除了熟悉传感器原理和结构外，还需要掌握传感器智能化、组网、信息获取、传输及应用等相关技术。而上述这些相关技术的应用和实现涉及到单片机、无线通信等相关技术，仅凭《电子感测技术》课程本身增加概念性教学内容是无法使学生理解和掌握的。

为保障新增和调整的教学内容开展有效的教学，面向物联网方向的《电子感测技术》课程教学内容的调整及课程本身的二次开发需要基于课程群建设。在《单片机技术》和《无线通信》两门课程的支撑下，教学内容主要从以下二方面进行新增和调整。

1.新增无线传感器节点相关教学内容。物联网行业技术发展现状要求传感器不仅具有感知获取功能，还具有信息处理、逻辑判断、自诊断等功能。目前成熟的技术是将传感器部分与信号预处理电路、输入输出接口、微处理器等结合到一起，形成传感器节点。传感器节点是无线传感器网络的基本功能单元。传感器节点基本组成模块有：传感单元、处理单元、通信单元以及电源部分。

2.新增无线传感网相关教学内容。传感器节点的开发和大量使用，使分布式控制系统中对传感信息交换提出更高要求，单独传感器数据采集已不能适应物联网技术的发展，取而代之的是无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）。无线传感器网络是由大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络。

教学内容主要在融合无线通信和单片机课程相关内容基础上新增无线传感器网络的介绍，重点包括传感器网络结构、通信协议等。

（二）教学方法改进

课程群中的课程各自按特点选用合适的教学方法外，主要采用项目引导、任务驱动的教学方法来开展教学。但随着课程群中课程学习的深入，课程间的交叉和融合越来越明显，需要共同开发建设教学项目和任务，让学生全面了解和掌握物联网关键技术的要领。

以物联网感知层课程群设计的教学项目“校园环境温湿度监测系统”为例，《电子感测技术》课程主要解决感知端传感器的选型和信号预处理（侧重硬件），《单片机技术》课程主要完成传感器节点的构建（侧重编程），《无线通信技术》课程主要完成无线传感网的组网（侧重通信协议和网络构建模式）。

（三）实训设备开发

高职层次的物联网方向专业培养目标是能够从事物联网领域的系统维护、产品制造和施工的高等工程技术人才。培养目标决定了学生在具有一定理论基础的同时，要有较强的实践能力。因此，实践教学至关重要。而对于一个交叉学科而言，仅凭原有课程相互独立的实训设备无法满足教学需求，需要构建一个结合课程组中课程配套实训设备的开放式交叉硬件共享平台，为物联网方向教学提供硬件设备保障。

以《电子感测技术》课程为例，原有实训设备大都是传统传感器，孤立性较高，缺乏完整的系统化实训系统，能满足基础实训内容却无法满足如上述物联网方向的公共教学项目和任务的实践教学需要。因此，我们另外立项设计与实现系统化的公共实训系统，并逐步完善课程组硬件共享平台的建设。

（四）教材选取和建设

由于面向多学科融合的物联网方向，使得课程内容具有一定广度。针对课程知识面的广泛性，教材选取上避免局限单一教材，在选取主导教材的同时，引导学生选用其他课程资料作为学习辅助参考资料。

课程组积极进行教材的建设，基于课程建设编写出更适合的教材。以《电子感测技术》课程教材建设为例，新版教材根据物联网用传感器的特点和发展趋势，新增相关内容。在课程组课程相关教学内容的支撑下，新增物联网感知层中传感器节点和无线传感网的相关内容。对原有教学内容中的应用举例进行合理的补充，增加物联网应用方向举例。开发新的物联网方向相关实训内容新增到教材中。

五、结语

面向物联网方向的课程建设需要跨专业课程间形成稳定持续的合作机制，以课程组的形式进行建设是一种行之有效的方法。面向物联网方向的跨专业课程群建设是对新专业方向和课程建设新方法的全新探索，以物联网学科建设为契机，探索多学科交叉合作模式，建立物联网方向融合教W环境，为后续相关课程开发和建设探索可借鉴性的经验。

参考文献：

[1]张少初.物联网交叉学科融合教学环境探究.[J].中小企业管理与科技旬刊，2014，（09）.

[2]刘华，冉盈.课程群内涵及其相关概念辨析[J].湖北函授大学学报，2014，（05）.

[3]刘少强，张靖.现代传感器技术――面向物联网应用（第2版）[M].北京：电子工业出版社，2016.

篇4

关键词：多学科；物联网工程；课程体系；技术体系

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2016）04-0-03

0 引 言

物联网的概念由美国麻省理工学院的Kevin Ash-ton教授于1991年首次提出，2005年在突尼斯举行的信息社会世界峰会（WSIS）上进一步确定了物联网的定义和范围，自此在美国、欧盟、日本、韩国和中国掀起一次新的信息发展浪潮[1]。物联网被认为是继计算机、互联网之后的第三次信息时代大革命，物联网作为一项战略性新兴信息产业，越来越多的企业把目光投向先进的物联网技术。

国家把物联网作为重点发展的战略性新兴产业之一，物联网的发展离不开人才的需要。从2010年起，在高校设立了物联网工程本科专业，到2015年全国共有340多所高校设立，已成为一个规模较大的本科专业[2]。物联网工程专业肩负了高层次人才的培养使命，但其高度综合交叉的专业特征决定了专业人才培养具有挑战性的特点，专业建设需要综合考虑IT技术发展、现实需求及已有基础等多个因素，以建立清晰的预期目标。但是各个学校设立专业的学科来源和基础各不相同，有电子科学与技术的，有通信工程的，有计算机科学与技术等，同时也说明物联网自身的学科体系还没建立起来。

一般地，任何新出现的专业学科都离不开相关成熟学科的支撑，通过学科交叉及其知识集成构成新专业新学科[3]。作为学科交叉极强的物联网工程新兴专业，如何构建其科学合理的课程体系成为该专业建设面临的首要课题[4]。因此，本文从物联网产业与技术体系的构成进行剖析，结合本校实际情况，分析其学科交叉内涵，从中抽取相应的支撑课程构建物联网工程专业的课程体系，为制定符合规范的培养计划奠定基础。

1 物联网产业与技术体系剖析

物联网是近几年出现的信息产业发展战略的新兴行业，目前还没形成体系完备的行业规模，处于发展初期。但受各国战略引领和市场推动，全球物联网应用呈现加速发展态势，物联网所带动的新型信息化与传统领域走向深度融合，物联网对行业和市场所带来的冲击与影响已经广受关注。物联网行业表现出以下两个基本特征：

（1）纳入物联网行业的产业庞杂，面广量大。涉及到芯片 （传感器、RFID、无线通信模块等）、终端设备（PC机、TV、手机等）、网络设备、系统集成、软件与应用、网络服务商（移动、联通等）、运营及服务提供商等。

（2）带动物联网应用的领域多、规模大。有智能电网、智能交通、智能物流、智能家居、环境与安全检测、工业智能制造、医疗健康、精细农牧业、金融与服务业、国防军事十大重点领域。

目前，国内总共有超过2 000家相关物联网公司或者研究机构成立。其中，研究机构以研究设计、示范引导应用为主业，许多省市、行业都成立了一些研究机构，一些知名企业如华为、格力电器、联想、海尔、移动、联通等也将物联网作为新的增长点。国外主要集中在美、欧、日、韩等少数国家，IBM、英特尔、西门子、霍尼韦尔等大牌公司也在进军物联网产业。企业对从事物联网人才的要求主要有重点发展物联网技术，从事物联网相关产品的研发、设计和制造；大力培育物联网产业，在传统产业中通过物联网技术促进产品智能化水平，提高产品的市场竞争力；在新兴信息产业中，创新开发适应物联网市场需求的智能化产品，开拓新产品；全力推广物联网应用，在一些应用领域推动物联网技术的融合，带动物联网技术的应用，提高智慧化水平；努力搭建物联网平台，在网络平台嵌入物联网服务功能，拓展新业务。

由于物联网工程专业是新建立的，所以其知识结构和课程的学科体系还没有独立建立起来。但从技术和产业角度来看，其技术体系结构已经基本确定下来，物联网系统的构成很长，其体系构架大致可分为感知层、网络层、应用层三个层面，每个层面又涉及诸多细分领域[5]，图1所示为物联网技术的体系构架示意图。

感知层的功能主要是识别与获取信息，负责采集物理世界中发生的物理事件和数据，实现外部世界信息的感知和识别。包括传统的无线传感器网络、全球定位系统、射频识别、条码识读器等。这一层主要涉及两大类关键技术：传感技术和标识技术。传感器网络的感知主要通过各种类型的传感器对物体的物质属性（如温度、湿度、压力等）、环境状态、行为态势等信息进行大规模、分布式的信息获取与状态识别，它可用于环境监测、远程医疗、智能家居等领域。标识技术通过给每个物体分配一个唯一的识别编码，实现物联网中任何物体的互联。感知层的主要技术方向为新型传感器及其感知节点的研发技术。实现感知节点中的感知单元、处理单元、传输单元和电源单元的高度集成、高度智能，结合节点节能技术，数据融合技术，开发新结构、新原理、新工艺的传感器技术。

网络层主要是完成感知信息高可靠性、高安全性的传送和处理。从具体实现的角度，本层由下而上又分为接入网、核心网和业务网三层。

（1）接入网：主要完成各类设备的网络接入，强调各类接入方式，比如现有的蜂窝移动通信网、无线局域/城域网、卫星通信网、各类有线网络等。

（2）核心网：主要完成信息的远距离传输，目前依靠现有的互联网、电信网或电视网。随着三网融合的推进，核心网将朝全IP网络发展。

（3）业务网：是实现物联网业务能力和运营支撑能力的核心组成部分。

网络层的主要技术方向是感知节点组网与协同处理技术，多应用监测区域下的感知节点通信与组网技术，异构网融合技术，网络管理与安全技术。

应用层主要利用经过分析处理的感知数据，将物联网技术与个人、家庭和行业信息化需求相结合，可向用户提供丰富的服务内容，大大提高生产和生活的智能化程度，应用前景十分广阔。其应用可分为监控型（物流监控、污染监控、灾害监控）、查询型（智能检索、远程抄表）、控制型（智能交通、智能家居、路灯控制、远程医疗、绿色农业）、扫描型（手机钱包、ETC）等。应用层的主要技术方向是服务用户的应用软件及系统集成技术。满足用户的操作系统技术，存储和处理大数据的数据库技术、数据挖掘技术，适应物联网数据处理与使用的中间件软件技术，物联网系统设计与实现技术等。

由此可知，广义传感器在监测区域获取和采集各种信息后转化为数据形式，通过数据传输协议构成了从感知层、网络层到应用层的“数据流”。与物联网三层技术结构对应的知识结构支撑学科分别是电子信息类（电子科学与技术、仪器科学与技术等）、通信类（通信工程等）和计算机类（计算机科学与技术、软件工程、网络工程等）。因此，在制定物联网工程专业的人才培养计划时，需要考虑以下两个问题：

（1）物联网工程专业尚未建立起自身的学科体系，需要在多学科支撑下，逐步从各学科体系中收取相关内容，在工程实践中不断融合，才可形成自身的学科体系。因此制定计划时，需要从电子信息类、通信类和计算机类三大学科中提取与物联网直接相关的内容，确定主干和核心课程；

（2）物联网技术涉及的知识链较长、内容繁多，在大学4年中，很难做到“面面俱到、样样学到”。同时，如果所有物联网知识点都涉及的话，也会出现“样样了解样样松”的问题，无法做到“扎实掌握”的目的。而且在现代企业实际工作中，都是团队合作的模式，也不需要样样松的“全才式”毕业生。所以制定计划时，各校可以依据各自的基础，选择一部分课程，达到掌握程度；另一部分课程，达到了解程度即可。

从物联网产业群可知，其产业不仅长，而且庞大，将是下一个万亿级规模的产业。与之对应的人才能力要求也会因企业不同而各有不同，而且4年的大学教育也难以覆盖其全部内涵。因此，在物联网产业中，不同的岗位对毕业生的要求不同。

各学校应结合各自的条件和基础，制定出具有自身特色和自我优势的培养计划，以培养工程师工程设计和技术开发的能力为出发点，构筑工程师必备的知识体系、能力结构，重点加强工程技术等工程科学基础课程、信息大类专业基础课程、物联网专业技术课程群等工程应用类课程。实现相同专业的错位培养，满足物联网产业对各类人才的需求。

2 相关学科对物联网知识构建的支撑作用

虽然物联网工程专业是新出现的电子信息领域专业，可以认为是一个数据流过程，但本专业也是在其相关学科的技术积累集成而形成的。在物联网产生和发展的过程中，与之密切相关的支撑学科主要有仪器科学与技术、信息与通信工程和计算机科学与技术，从中抽取与物联网有关的知识点分别支撑着物联网技术体系的感知层、网络层和应用层。

从仪器科学与技术学科抽取“电子技术”、“微机原理”、“信号与系统”、“测控电路”、“传感技术”、“计算机控制技术与系统”、“数字信号分析与处理”、“误差理论与数据处理”等课程的部分内容，提供智能感知和控制仪器的知识和能力，解决物联网数据“测的准”的问题。从信息与通信工程学科抽取 “通信电子线路”、“通信原理”、“计算机通信网络”等课程的部分内容，提供数据接入、传输和下载的主干网（如互联网）的知识和能力，解决物联网数据“传的远”的问题。从计算机科学与技术学科抽取“计算机C语言”、“数据结构”、“计算机组成原理”、“软件工程”、“操作系统”、“算法设计与分析”、“Java语言”、“Linux系统应用”、“数据库技术与应用”等课程的部分内容，提供数据应用软硬件平台与数据算法的知识和能力，解决物联网数据“用的好”的问题。

由上述分析可知，3个支撑学科在构成物联网的三层技术结构的知识内容时，各层之间的关联性知识点还没有考虑进去，难以集成在一起。因此，必须结合与物联网有关的当今新出现的先进技术，在感知层与网络层之间构建无线通信、区域组网、融合、网关协议等知识，在网络层与应用层之间构建异构网络互联、数据挖掘、移动操作系统、物联网系统设计、应用管理等知识。

3 对课程体系构建的思考

综上所述，物联网工程专业的课程体系与产业对物联网技术的需求、三层物联网技术架构及支撑学科的作用是一致的。那么，如何解决在四年的大学本科教育活动中，既要让学生掌握专业知识，又让其知识体系符合认证标准呢？本文认为需要从以下两点考虑：

（1）物联网的最终目标是应用数据来提高社会的智慧信息化水平。因此可以认为，在物联网三层技术体系中，感知层技术是数据提供者，是专业建设的基础；应用层技术是数据的应用者，是专业建设的引领和推动者；这两层是专业建设的重点。

（2）网络层技术是数据通信的传输通道，可以认为网络层在专业建设中起桥梁作用，特别是核心网络中通信设备专用的、协议软件固化好的，因此网络层的知识了解即可。

综上所述，该学科应重点掌握物联网数据流中的数据采集与控制、数据的区域（短距离）传输与通信、数据的接入与异构互联、数据的存储与建仓、数据的计算、挖掘与应用等知识，基本掌握数据的公用网络传输、通信与管理知识等。所以，专业合理的定位为哑铃式线性课程结构，即重点掌握物联网两端的感知层和应用层知识，基本了解中段的网络层知识。图2所示为本文构建的课程体系。

从图2可见，该课程体系涵盖了物联网知识点，做到了与仪器科学与技术、信息与通信工程两大支撑学科的紧密融合，与计算机科学与技术支撑学科的深度交叉，突出了物联网“数据测量的准确”、“数据传送的遥远”、“数据应用”的专业能力和工程素养。

4 结 语

本文剖析了物联网产业对技术的要求，探讨了其体系构架的感知层、网络层、应用层三个层面的技术内容。分析了与物联网工程密切相关的仪器科学与技术、信息与通信工程和计算机科学与技术的支撑学科作用，从中与物联网有关的知识点分别支撑着物联网技术体系的感知层、网络层和应用层，为构建规范培养计划的课程体系奠定基础。

参考文献

[1]Kevin Ashton.That ‘Internet of Things’ hing In the real world， things matter more than ideas[J].RFID Journal， 2009（6）.

[2]张敬伟，张青，张会兵，等.物联网工程专业建设和人才培养模式探索[J].中国电力教育，2014（32）：111-112.

[3]马廷奇.高等教育如何适应新常态[J].高等教育研究，2015，3（36）：6-10.

篇5

关键词：物联网工程；课程体系；人才培养

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）13-3100-02

1 物联网工程专业课程体系结构的现状

物联网（IOT，The Internet of Things）是互联网的延伸，是未来网络的发展趋势。面对国家战略性新兴产业发展的需要，为了满足人才培养的需求，教育部于2010年7月组织相关专业教学指导委员会的专家审批设置了物联网工程专业。但整体而言，目前无论国内还是国外，物联网的研究和开发都还处于起步阶段，不同领域的专家对物联网的研究有不同的角度，物联网的系统模型、体系架构和关键技术都还没有明确的共识，而且物联网又是一门交叉学科，涉及到计算机、通信、电子、自动化等领域，内容繁多。因此怎么样针对不同学校的特点建立有特色的物联网工程的课程体系结构是普通高校进行物联网教育的主要问题。

本文在分析物联网体系架构、知识体系结构、关键技术的基础上，对物联网技术在平顶山区域特色经济煤炭、电力、化工领域的应用进行深入分析总结，提炼出技术应用点和相应岗位的岗位技能、知识结构，并据此调整物联网工程专业课程体系结构，使之培养学生能更好服务平顶山地方经济发展，实现平顶山学院 “立足平顶山，面向河南，为区域经济社会发展服务”的服务面向定位和“特色名校”的发展战略。

2 物联网技术在平顶山的特色经济中应用

河南省平顶山市作为中原城市群中心城市之一，经过五十年的发展，已形成以能源和原材料工业为主体，以煤炭、电力、钢铁、纺织、化工、机电、建材、食品等工业基地为支撑的新兴工业体系。随着“十一五”期间我国向环保型、节约型社会发展战略的转变，平顶山面临着整个能源和原材料产业体系的全面升级。升级的核心是利用现代信息技术手段改造传统的粗放式生产模式，物联网技术成为产业升级的主要推动力之一。但物联网人才的严重匮乏成为制约这些产业升级的主要瓶颈。河南和平顶山的发展，需要一大批培养具有较高工程技术能力和创新精神的高级物联网专业人才。

本文恰以此为契机，面向社会需求，调整课程体系，提炼平顶山学院物联网工程专业的特色，力求专业建设和信息产业发展保持同步，不断适应社会对人才需求的变化。

2.1 物联网技术在煤炭领域的应用

本文在研究大量的国内外文献和实地调查，发现物联网技术在煤炭领域的应用体现在以下几个方面：

1） 利用物联网技术对煤矿井下人员、生产设备进行精确定位、自动识别、智能管理。在传统生产中，地面人员难以及时动态掌握井下人员的分布及作业情况。因此，井下人数不详、被困人员位置不清、通信不畅是灾后应急救援急需解决的问题[1]。煤炭开采面临的是移动的生产环境，大量的设备需要跟随采掘的进度搬迁，煤炭企业的设备管理与运行维护水平普遍较低，导致效率低下，设备、材料损耗浪费现象严重[2]。利用物联网技术对人员和设备进行准确定位和智能管理能有效提高煤矿企业的安全水平和设备的利用率；

2） 利用物联网技术加强煤矿防爆电气设备等安全标志产品管理（传感器，无线网络，监控系统开发），实现煤矿防爆电气设备等矿用安全标志准用产品生产、运输、仓储、使用、维护等全程管控，可以有效地防止假冒伪劣产品用于煤矿井下[3]；

3） 采用物联网技术，实现瓦斯多级监管； 即使煤矿没能及时实现瓦斯风电闭锁，没能将相关区域作业人员全部撤至地面或全风压进风流处； 上级主管部门也能及时发现事故隐患，指导煤矿采取相应的防范措施[3]；

4） 煤炭产量远程监测，以物联网技术嵌入式控制器为重点，可通过煤炭产量远程监测系统，把物联网技术运用于安全生产领域，使煤炭生产全过程置于严密监控之下[4]。

2.2 物联网技术在电力领域的应用

智能电网是与物联网最为密切的一个行业，物联网应用于智能电网是信息通信技术发展到一定阶段的必然结果，未来智能电网的建设必然产生世界上最大、最为智能、信息感知最为全面的物联网。利用物联网技术将能有效整合电力系统基础设施资源，提高电力系统信息化水平，改善现有电力系统基础设施的利用效率。

在研究大量的国内外文献和实地调查的基础上，该文总结物联网技术在电力领域的应用的几个重要方面：

实现按需发电，避免电力浪费。感知中心就是一个面向智能电网的传感器网络中枢，通过搜集家家户户的电表信息，可以计算出一定时间段的生活用电动态需求量，再将这一信息及时反馈到发电企业，按需发电，避免无效发电的成本浪费；在用电环节中，智能管理，节约用电。智能交互终端是实现家庭智能用户服务的关键设备。它通过近距离无线传输和GPRS等通信技术，对家庭用电设备进行统一监控与管理，指导用户合理用电，调节电网峰谷负荷，实现电网与用户之间智能用电 [5]；

此外，利用物联网技术对公共设施用电进行智能控制。利用物联网技术可以解决传统控制方法中存在的问题，使得路灯监控脱离了人工干预，实现自动化控制[6]；并且基于在线状态监测的状态检修可通过物联网技术获得的实时可靠地在线数据，对数据和信息分析与管理并制定检修计划[7]；

2.3 物联网技术在化工领域的应用

传统的化工在物联网技术的推动下，也会出现新的局面。在进行大量研究的基础上，我们发现物联网技术未来在化工领域的应用主要体现在以下几个方面：

1） 制造业供应链管理。物联网应用于企业原材料采购、库存、销售等领域， 通过完善和优化供应链管理体系， 提高供应链效率， 降低成本；

2） 生产过程工艺优化。物联网技术的应用提高了生产线过程检测、实时参数采集、生产设备监控、材料消耗监测的能力和水平[8]；

3） 利用物联网技术全程监控危险品供应链，在提高危险品供应链效率的同时，有效改善了危险品供应链的安全性能[9]。

3课程体系结构的借鉴和调整

在上面的论述中可以发现，定位技术、远程监控技术、无线传感网技术和远距离信息传输技术在在平顶山特色经济煤炭、电力和化工中应用尤其广泛。根据这些应用点，可以准确把握这些领域对未来物联网相关的岗位的能力要求和知识结构要求，从而调整物联网课程体系结构，体现专业特色。

针对平顶山学院应用型本科教育的特点，我们制定物联网工程专业的专业素养培养目标为系统地掌握物联网的相关理论、方法和技能，具备基于计算机技术，通信技术、网络技术、传感技术进行信息标识、获取、传输、处理、识别和控制的能力，能在物联网的感知、接入、网络、应用等不同层次进行嵌入式应用软件的开发的高级应用型人才。

为了实现培养目标，学生的专业知识结构为掌握与物联网工程技术相关的计算机、电子与通信学的知识，物联网关键技术的基本理论、基本知识；掌握物联网各个层次的嵌入式应用软件设计、开发、应用和维护；

为了提炼专业特色，项目人员加大学生对掌握远程监控技术，定位技术、无线传感网技术和远距离信息传输技术的工程应用的教学力度，并采用多种校企合作的模式，把企业生产中的实际问题引入课堂，提高学生利用专业知识解决实际问题的能力。

4 结束语

本文讨论了物联网工程专业课程体系结构的现状和研究意义，提炼出物联网技术在平顶山特色经济煤炭、电力和化工中的应用点和相应岗位的岗位技能、知识结构，并据此调整物联网工程专业体系结构，加大远程监控技术，定位技术、无线传感网技术和远距离信息传输技术的工程应用课程，使学生能更好服务平顶山地方经济建设。

参考文献：

[1] 刘延龄. 基于物联网的煤矿人员定位系统解决方案[J].煤矿机械， 2011，32（5）：222-223.

[2]孙继平. 煤矿物联网特点与关键技术研究[J]. 煤炭学报，2011，36（1）：167-170.

[3] 孙继平. 基于物联网的煤矿瓦斯爆炸事故防范措施及典型事故分析[J]. 煤炭学报，2011，36（7）：1172-1175.

[4] 张剑勇，陈泽亮，赵娜. 基于物联网的煤炭产量远程监测系统[J]. 科技风向标，2011（3）：44-46.

[5] 刘克恒. 无线传感器网络在电力监控中的应用研究[D]. 重庆大学，2011：36-37.

[6] 平青. 基于物联网技术的城市照明控制系统[D].苏州大学，2010：22-24.

[7] 赵强. 基于物联网技术的电力设备状态检修[D].华北电力大学，2011：35-37.