对物联网工程的认识范文第1篇

关键词：物联网专业；知识体系；培养方案；高校教育

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2014）10-00-03

0 引 言

物联网技术目前成为全球各行业各领域研究和应用的热点，它能给我们的经济、生活带来巨大的变革。随着物联网的兴起，对人才的需求必然会有一个飞跃性的增长。专家预测10年内就可能会大规模普及，产生一个上万亿元规模的高科技市场，因此社会对物联网技术方面的人才需求巨大[1]。国家教育部从2010年3月，了《关于战略性新兴产业相关专业申报和审批工作的通知》，随后我国有数百所大学申报和准备申报物联网或传感网专业。

信息获取、信息传输和信息处理，这三个部分构成了信息产业的三大支柱，他们也是物联网产业的三个组成部分。电子、通信、计算机是物联网三大支柱中的必备学科。其中每一个学科都有一套人才培养的知识体系，而每一个学科又有多个方向。而物联网工程专业需要这三个学科知识的支撑，所以物联网工程专业可选择的基础、专业课程众多，所涉及的应用更是无处不在，在教学上往往会希望面面俱到但是又无所适从[2]。如何根据具体情况做出取舍是一个值得探讨的课题。

各院校物联网工程专业的课程体系设计不尽相同，有的甚至差异很大[3-6]。绝大部分院校的物联网工程专业课课程体系只是对物联网工程涉及的多学科领域现有课程进修简单的裁剪和叠加，再增加物联网导论等专业核心课程，这类课程体系没有体现出物联网工程专业的特色。因此有必要从物联网技术自身发展、物联网相关企业人才需求和学生自身素质全面发展三个角度，对物联网工程专业人才培养方案进行分析探讨[7]。

许昌学院2013年通过国家教育部审批通过，开始招收物联网工程专业的学生，在探索物联网工程专业培养方案的过程中，我们也借鉴了许多高校的经验和做法，也寻求了多家企业的合作，目前对该专业的课程设置也有了自己的看法和思考。我们可以从物联网技术体系架构和人才就业方向入手，探究不同人才培养就业方向在体系架构中所需要的核心技术和课程，从而理清思路，为物联网工程专业培养方案和课程体系的设置提供参考。

1 物联网技术体系框架

图1 物联网技术体系框图

物联网的整体架构如图1所示，从图中可以看出，物联网按照网络架构可以分为应用层、网络层和感知层。围绕着这三层，可以探讨其中所需要的核心知识，从而得出物联网工程专业学生所需的知识体系。

2.1 感知层

感知层的主要作用是信息的感知和采集，主要由感知器件来实现各类信息的采集，如各种传感器、RFID、各种二维码、红外和智能装置等。

在这一层中，需要具备的知识主要包括：

各种传感器的功能、性能、结构、特性和工作原理等内容；

RFID、条形码等的相关知识；

各种智能终端的特点、结构、工作原理等。

根据物联网工程专业的特点，不需要对传感器的具体细节做过多的认识和学习，只需要简单了解和使用即可，所以不需要开始相关的传感器原理等课程。但是传感器所采集到的信息需要有相应的硬件进行收集处理并上传至网络层进行发送，可以说嵌入式是整个物联网的基础部分，所以有必要开设嵌入式相关的课程。

与嵌入式相关的硬件主要包括：单片机、ARM和FPGA三种。

2.1.1 单片机

单片机的使用非常广泛，而且在后续网络层中所使用的CC2530 ZigBee模块中也包括单片机模块，因此，单片机课程应成为物联网工程专业所必开的课程。与之相配套的课程包括：C语言程序设计、电路和电子学和数字电路。有些学校还开设有计算机组成原理和微机原理与接口技术，笔者认为，这两门课程可以选择一门进行开设。

计算机组成原理主要面向计算机专业的学生进行考取研究生需要，并且它可以让学生从计算机整体的结构、功能和组成角度认识和理解整个处理器、存储器和输入输出系统之间是如何协同工作的。微机原理与接口技术主要面向接口，但是其中接口的内容可以放到单片机课程中进行讲解和实践，而汇编语言的相关内容在计算机组成原理课程中也可以进行补充和加强，所以笔者建议只需选用计算机组成原理课程进行开设即可。

2.1.2 ARM

ARM是一个总称，其中也包含系列产品，对于物联网工程专业的学生来说，ARM也是其知识体系中必备的一项内容。单片机无法运行操作系统，因此在有些情况下需要用到更高级的处理器。物联网网关和许多高级的电子产品都需要用到它。开设与嵌入式相关的课程还需要开设Linux操作系统，有必要对Linux的使用和主要组成有一个清晰的认识和掌握。另外还有嵌入式应用层开发的高级语言，如C++等。

2.1.3 FPGA

FPGA是一个提高性的内容，如果偏电子设计与开发的学校可以考虑开设，或者可以为学生开设相关的选修课程，增加学生的知识面和视野。但是由于这门课程的难度要高于前两部分，所以笔者认为可以根据学校的特点和学生接受能力进行取舍，它可以不算作物联网工程专业学生所必备的知识体系成员。

2.1.4 RFID技术和条形码技术

对于RFID而言，是目前应用最为普遍的物联网应用技术，所以它理所当然成为物联网学生知识体系中不可或缺的部分，因此建议开设RFID技术与应用课程，除了讲解RFID原理之外，还要针对RFID的应用进行相应的开发和实践。

2.2 网络层

网络层主要负责将感知层采集到的信息进行传输。目前常用的网络协议包括：ZigBee、蓝牙、Wi-Fi和433等，所使用的通信网络主要有2G/3G/4G电信网和传统互联网。所以在这一层次上，需要学习的内容主要包括ZigBee技术、无线传感器网络技术、通信原理、计算机网络等内容。

针对无线网络，除了ZigBee之外，还有Wi-Fi、蓝牙和其他无线传输技术，如300 MHz、433 MHz、915 MHz无线通信技术，对它们的特点和应用也应当给予适当的讲解。尤其目前蓝牙4.0技术已经得到了比较大的改进，苹果新推广的ibeacon技术有可能会对蓝牙技术起到大力推广的作用，所以对这几种技术应当让学生都有所接触和认识。在课程中可以体现在物联网导论、无线传感器网络中进行讲解。另外在课程设计和实践活动中，可以对这些技术予以应用加深学生的理解和掌握。

2.3 应用层

物联网目前的应用非常广泛，但是就应用层技术而言主要是应用层软件的开发，所以物联网工程学生应该掌握的主要技术应该包括Java技术和移动平台应用程序开发技术，但是偏硬件和体系构成的学生可以淡化这两个内容的学习，偏软件的学生应该加强这两项技术的训练。

另外，目前提得比较多的云计算和大数据的内容，也应体现在物联网工程专业学生的知识体系之中。云计算其实应该是云服务，它主要包括三个方面的内容，即IaaS、PaaS和SaaS。在这三个内容中，PaaS是目前云服务所用到最多的技术，所以要让物联网工程专业的学生对这项技术有所了解，从而为后续物联网应用服务开发开拓更宽广的思路。

就目前物联网的主要应用案例来看，每个案例往往是这三层的综合，所以物联网工程的学生的知识体系在这三层中离开了哪一层都不完整。我们从这三层出发，梳理出了大致的脉络，有了比较清晰的思路，再根据所定位的学生的就业方向予以加入相关的专业知识或者根据学生的培养定位增删一些相关的内容，即可确定相应的培养方案。

3 物联网工程专业人才就业方向分析

在人才需求方面，各地政府纷纷上马物联网项目，急需大量的物联网人才。由于物联网专业的一些课程涵盖了电子、通信和计算机三个学科领域，所以学生的就业范围比较广泛，但是也有有人提出质疑，认为物联网三个学科都有所涉及但是哪一个学科都没有学精，所以就给物联网专业学生的就业规划提出了问题。

目前许多高校往往会结合自身的原有学科特点，对某一方面有所侧重，关键是看学生的培养目标，并且要和当地的经济特点相结合，有所侧重，也就是要瞄准行业应用而开展，这样才能做到有的放矢。

也有专家提出来了相应的物联网专业学生就业可从事的行业主要有[8]：

物联网系统设计架构师、物联网系统管理员、网络应用系统管理员等核心职业岗位以及物联网设备技术支持与营销等相关职业岗位；

物联网终端系统的设计与开发；

物联网应用系统开发工程师，进行物联网相关软件系统的设计与开发；

无线传感网络系统的设计和管理；

物联网在智能系统、普适计算、工业控制、信息处理、通讯和管理等领域的应用开发和工程实现；

高等院校和科研院所与物联网相关的教学科研工作。

从以上专家所列出的就业方向来看，可以将就业方向也归纳为硬件、网络和应用三个大类，这和以上根据物联网基本架构所描述的知识体系基本吻合。

物联网工程专业的人才有自身特有的素质构成，与计算机、通信和自动化专业的学生比较起来，主要有以下特点[9]：

计算机专业的学生要么侧重于计算机软硬件技术的研究与应用，要么侧重于计算机网络系统的组网、管理或者开发，但缺少物联网工程应用中所必须的传感、控制、通信等领域的知识。

通信专业侧重于使学生掌握基本的通信原理，但对物联网中所涉及的传感、嵌入式和应用开发涉及较少。

自动化专业虽然对物联网中必须的传感和控制技术等有所侧重，但是对于计算机应用开发领域涉及较少。

由此可见，对物联网工程专业的人才而言，是适应物联网行业的特点而具备更综合的专业素质。

4 知识体系基本构成

通过以上的分析，综合物联网体系架构和人才就业方向的定位，另外与二本层次学生的特点相结合，可以归纳出物联网工程专业学生的知识架构，归纳总结如下：

基础知识相关课程：数学（高等数学、线性代数、概率论与数理统计）、英语、电工与电子学（在这门课中包含有电路分析和模拟电路）、数字电路、C语言、数据结构、计算机网络、计算机组成原理。

专业必备知识：物联网导论、Linux操作系统、Java语言程序设计、RFID技术与应用、传感器原理与应用、单片机、嵌入式技术、通信原理、无线传感网络、云计算和移动互联网开发。

专业实训课程：安卓系统开发、ZigBee课程设计、RFID课程设计、无线传感网课程设计。

另外可增加：印制电路板设计、数字信号处理、EDA等相关课程，以扩展学生的学习视野和基本技能。

5 实践教学的开展

实践教学模块有基础实践教学部分和专业实践教学部分。基础实践教学部分由“基础实验―综合设计―应用创新”三个层次组成。第一层主要培养学生的基本技能，以电子技术学习为主。通过电子技术的学习使学生掌握元器件的辨别和使用，结合专业课程的教学，进行课程实验，掌握基本知识和基本技能等；第二层主要包括各门课程的课程设计、电子综合设计以及先进设计工具 EDA技术，旨在培养学生的综合设计能力、团队合作能力以及创新意识；第三层是应用创新层，引导学生参加大学生电子设计竞赛、挑战杯作品大赛和科研项目等。

专业实践教学部分注重物联网的核心技术――嵌入式系统技术。通过开设硬件设计一条线课程（单片机、嵌入式、RFID技术、传感器网络）和软件设计一条线课程（C 语言、面向对象程序设计、嵌入式操作系统、移动互联网开发），使学生系统掌握嵌入式系统的硬件和软件设计技术，掌握物联网网络协议栈和实现物联网通信。

6 结 语

物联网工程专业由于涵盖的学科范围广，在学生知识体系构建方面需要花费较大力气进行研究，从物联网自身的体系架构来探讨物联网工程专业人才所必须的知识体系，在满足基础知识体系的前提下，结合相应的就业方向，增加适当的特色课程，构建出适应各个学校特色的培养方案，从而培养出适应行业需求的物联网工程专业人才。

参考文献

[1]吴国民，徐秀芳.地方工科院校物联网工程专业人才培养的研究[J].现代计算机，2011（7）：35-37.

[2]赵学健.物联网工程专业人才培养方案探讨[J].科技信息，2013（4）： 63-66.

[3]李仲生，唐杰，黄同成，等.地方本科院校物联网工程专业建设探讨[J].信息技术教育与研究，2013（3）：126-128.

[4]潘丹，甘宏.构建物联网工程专业课程体系的思考与分析[J].广东技术师范学院学报，2012（1）：68-70.

[5]彭力，谢林柏，吴治海，等.物联网工程新专业本科人才培养方案研讨[J].计算机教育，2013（15）：77-81.

[6]刘鹏.物联网工程专业创新人才培养探索[J].计算机教育，2012（21）：9-12.

[7]教育部高等学校计算机科学与技术专业指导委员会.高等学校物联网工程专业发展战略研究报告暨专业规范[M]. 北京：机械工业出版社，2012.

对物联网工程的认识范文第2篇

关键词：人工心理；物联网；情感计算；智能服务；感知

中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)25-6190-03

Artificial Psychology and IoT ― The Realization Technologies of Smart Service

FENG Hao-tian1,2, LI Ming2, WANG Zhi-liang2

(1.Shenhua Hollysys Information Technology Co.,LTD, Beijing 100011, China; 2.School of Computer and Communication School, University of Science & Technology Beijing, Beijing 100083, China)

Abstract: Artificial psychology and the Internet of things (IoT) are both the frontiers of research. This paper firstly elucidates the idea and essence of artificial and IoT. Then the connection between them is addressed. The paper brings up the following viewpoint: artificial psychology provides IoT with smarter control policies, while IoT servicing as a supporting technology makes artificial psychology possible. The two arrive at the same point to offer users smart service, and will put our society forward to a world in which men are intercommunicated and things are interlinked.

Key words: artificial psychology; internet of things; affective computing; smart service; sensing

物联网(Internet of Things，简称IoT)被认为是继计算机、互联网、移动通信网之后的又一次信息产业浪潮。物联网的终极目标，是为人类提供更好的智能服务，满足人们的各种需求，让人们享受美好的生活，而如何实现这一目标是值得研究和探索的问题。作为走向智能社会的一个重要步骤，物联网要达到感知世界的目的，仅在互联网的基础上增加传感器是不可能实现的，必须借助于高度智能化的处理技术。作为一种前沿的智能处理技术，人工心理也借助于物联网逐步走向成熟。

1 人工心理

目前人工智能的研究发展已经达到了较高的水平，对人的情感和认知的研究是在人工智能理论框架下一个质的进步，它从广度上扩展并包含了情感智能，从深度上体现了比思维更高层次的智能。

情感计算[1](Affective Computing)是由MIT媒体实验室的R. Picard教授提出的，她指出情感计算是关于情感、情感产生的以及影响情感方面的计算，认为情感计算目前主要分为三个方面，即让机器发自内心地拥有情感驱动力、让机器表现得似乎拥有情感以及让机器能够识别理解人类的情感表现。

人工心理[2-4] (Artificial Psychology)理论是由中国北京科技大学、中国人工智能学会人工心理与人工情感专业委员会主任王志良教授提出来的。他指出，人工心理就是利用信息科学的手段，对人的心理活动(包括情感、意志、性格、创造等)更全面的再一次人工机器(计算机、模型算法等)实现，它是人工智能的高级阶段，是自动化乃至信息科学的全新研究领域。

人工心理是一门交叉性学科，如图1所示。其理论根源来自于脑科学、心理学、生理学、伦理学、神经科学、人类工学、感性工学、语言学、美学、法律、信息科学、计算机科学、自动化科学、人工智能。它的应用范围主要是情感机器人的技术支持、拟人机械、人性化商品设计、感性市场开发、人工心理编程语言、人工创造技术、人类情感评价计算机系统（虚拟技术）、人类心理数据库及数学模型、人际和谐环境技术和人机和谐多通道接口等。

建立可以在机器上实时运行的情绪心理计算模型，使得计算机真正能够识别、适应人类的情感和心理，是人工心理研究所追求的目标。要实现这一目标，首先需要采集各种情感生理信号参数，如人的体温、心率、呼吸、皮肤电反应(GSR)、肌电图(EMG)、血容量搏动(BVP)等，还有人的声音信号、面部表情信号、姿态信号等。获取到这些信号信息之后，通过网络传输，利用情绪心理模型进行情感计算和分析，获知人的心理状态和需求。整个人工心理获取过程如图2所示。

对于人工心理的研究，将会大大促进拟人控制理论等方面的进展，为最终营造一个人与人、人与机器和谐的社会环境做出贡献。

2 物联网[5]

国内外普遍认为物联网是MIT大学Ashton教授于1999年最早提出来的，其理念是基于射频识别技术(RFID)、电子代码(EPC)等技术，在互联网的基础上，构造一个实现全球物品信息实时共享的实物互联网，即物联网[6]。

虽然目前国内外对物联网还没有一个统一公认的标准定义，但从物联网的本质分析，物联网是现代信息技术发展到一定阶段后，才出现的一种聚合性应用与技术提升，它是将各种感知技术、现代网络技术和人工智能与自动化技术聚合与集成应用，使人与物智慧对话，创造一个智慧的世界。因此，物联网技术的发展几乎涉及了信息技术的方方面面，是一种聚合性、系统性的创新应用与发展，因此被称为是信息产业的第三次革命性创新。其本质主要体现在三个方面：一是互联网特征，即对需要联网的物一定要能够实现互联互通的互联网络；二是识别与通信特征，即纳入物联网的“物”一定要具备自动识别、物物通信的功能；三是智能化特征，即网络系统应具有自动化、自我反馈与智能控制的特点。总体上物联网可以概括为：通过传感器、射频识别技术、全球定位系统等技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程的声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，通过各种可能的网络接入，实现物与物、物与人的泛在连接，从而实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。

3 人工心理与物联网的关系

人工心理和物联网都是当今研究的前沿领域，通过前面的论述，可以看出二者的本质和目标是等同的，如图3所示。从二者的分层结构对比示意图中可以看出，它们都是分为3层，且每层的功能是相同的。二者的目标都是向用户提供智能服务。从这个角度来讲，物联网和人工心理在实现了“技术大同”，二者将共同推进人类社会向“人人相通、物物互联”的大同世界迈进。

既然在本质上是相互贯通的，那么二者之间就可以实现互相推进，共同实现智能服务的目标。

3.1 人工心理为物联网提供更加智能化的决策[7]

在人类社会中，人们利用哲学上的整体论与还原论来认识其周围的世界：人们是通过现象认识世界的。虽然人们生存在具体的世界中，处于一定的情景环境之中，但人们任何时刻都不可能站在宇宙之外来观察世界，达到清楚地认识世界；人类只有通过自己的感官认识世界，通过实践总结规律。人们所具有的有限的感官、有限的时间、有限的能力，在一定条件下获得知识，通过实践与联想将各种现象联系起来。人类任何时候都不可能脱离自己的感官而觉察到一个完整的世界。

同样，在物联网中，智能系统也是采取的人类社会类似的方式来认识世界的：世界无时无刻不在产生巨量的信息(本体论信息)，要想认识世界，必须将本体论信息转变为感知信息，这个过程，就是信息获取的过程，包括信息感知、信息识别等。获取到信息之后，需要进行信息传递，包括信息发送、传输、接收等环节。信息处理泛指为了各种目的而对信息所进行的变换和加工。浅层次的信息处理是指对信息进行形式化的变换获处理，例如为了提高信息传递的抗干扰性而进行的检错和纠错编码处理，为了改善信息的安全性而进行的信息加密处理等；深层次的信息处理是指从信息中获取相关知识的过程。在大多数情况下，获取信息和加工出知识都不是真正的目的，我们需要知识的目的在于利用它们来解决实际问题，即求解问题的策略。决策制定出之后，就可以执行相关的策略，产生行动，作用于外部环境。在物联网中，信息、知识、策略在这个回路中进行相互转换，整个过程构成一个完整的回路，这个转换的过程，就是智能活动的过程，如图4所示。

如果物联网只是增加了传感器的互联网，而没有考虑智能技术的作用，那么物联网就不能实现智能服务。

智能技术在物联网中有如下几个重要作用：

1) 不同传感器获得的信息之间的智能融合；

2) 把这样得到的形式化信息转换为“能够显示内容和价值因素”的信息（称为“全信息”）；

3) 从这些信息中提炼相应的知识；

4) 以这些知识为基础在目标的引导下生成解决问题的智能策略。

物联网智能系统中的高级活动，就是利用人工心理理论，借助于感知信息处理技术，挖掘和探知环境中人的心理需求，从而形成某种智能决策方案，最终满足人类的需求。因此，人工心理是物联网实现高级智能的技术手段。

3.2 物联网为人工心理提供技术支持

物联网作为一种感知的技术，也能感知人类的心理需求。

人工心理中情感模型的计算需要数据支撑，这些信号可以借助于物联网中的终端进行采集，如体温传感器、心率传感器、肺活量测试仪、表面肌电仪等。采集到的信号数据可以通过有线网络或者无线网络传输到系统中心处理器，通过心理模型计算出人的情感和心理状态，获知人的心理需求，进而得到智能化决策，向用户提供智能服务，满足用户的心理需求。

另一方面，人类心理感知系统的感知范围是受限制的。例如，人的视觉器官的敏感域只在可见光范围内，无法直接感知红外或紫外光范围的各种信息。又如，人耳很难在微弱声场中保持良好的感知特性。而物联网中的各种传感器设备，有效地扩展和增强了人类自身的信息感知能力。例如，光敏传感器能够灵敏地感知光参量的状态及变化，并把这种状态及变化转换为电参量的状态及其变化；声敏传感器能够灵敏地检测声振动参量的状态及变化，并把它们转换为相应的电参量状态及电参量状态的变化，等等。因此，物联网扩展了人类的感知范围，使感知机器化，为心理的人工化提供技术支撑。

4 小结

人类社会正在从信息社会迈向智能社会，而物联网和人工心理无疑是促进这个转变的重要推动力。人工心理将和物联网紧密结合，创造更加智慧的生活。

参考文献：

[1] Picard R W.Affective Computing:Perceptual Computing Technical Report No.321[R].Massachusetts:MIT Media Lab,1995.

[2] Wang Zhiliang,Xie Lun.Artificial Psychology―an Attainable Scientific Research on the Human Brain[C]//IPMM'99(KEYNOTE PAPER).Honolulu,USA:1999.

[3] 王志良.人工心理学―关于更接近人脑工作模式的科学[J].北京科技大学学报,2000,22(5):478－481.

[4] 王志良.人工心理[M].北京:机械工业出版社,2007.

[5] 王志良.物联网――现在与未来[M].北京:机械工业出版社,2010.

对物联网工程的认识范文第3篇

关键词：物联网工程项目应用 物联网 教学设计 实训

中图分类号：F250 文献标识码：A

文章编号：1004-4914（2017）05-223-01

随着物联网技术的发展以及社会对物联网技术的认可，开设物联网应用技术专业的高职院校也逐渐增多，物联网应用技术专业发展态势较好。《物联网工程项目应用》课程是连接物联网理论知识与工程实践的纽带，我们通过调研各院校同专业课程体系发现物联网工程项目应用课程已成为各院校物联网应用技术专业的必备课程。虽然各院校对应此课程的名称有所区别，但内容大同小异，这也就说明大家对于该课程的重要性具有统一的认知，但是该课程相对于传统课程在课程内容、教学方法、实训实验课程等方面还存在明显不足。我们所在学校已连续四年开设了《物联网工程项目应用》课程，在课程内容设置、教学方法以及实训实验课程设置方面已进行了一些探索，积累了部分经验。

一、课程特点及课程定位

《物联网工程项目应用》是集无线传感器网络技术、综合布线技术、嵌入式开发技术于一体的综合应用课程，是将理论知识转化为实用技能的纽带课程。该课程最大的特点就是学科交叉，从单片机编程到上位机开发、从设备安装到设备布线、从方案设计到整体项目调试，每一步都对学生的基础知识和知识面有较高的要求。并且由于物联网工程均要落实到具体的应用，所以要求学生对于行业规范标准要有一定的认知。总的来说，此课程具有面向应用、注重实践、强调实用技能的特点。

高职院校《物联网工程项目应用》课程一般_设在第四学期，此课程的前导课程有《电子技术基础》、《无线传感器网络技术》、《嵌入式开发》、《传感器技术》和《网络综合布线》，通过这些课程的学习，学生能够掌握物联网工程项目所需的理论知识和基本技能，为后面工程应用做好铺垫。《物联网工程项目应用》这门课程不仅仅是物联网技术技能的出口，同时也是连接理论知识和实际工程项目的桥梁，在整个课程体系中具有非常重要的作用。

二、课程理论教学设计

《物联网工程项目应用》课程的特点使得此课程理论内容覆盖范围较广，所以在进行理论教学时要考虑到学生知识基础和学校实训条件。通过上文介绍，我们通过对学生前导课程的学习，基本能够掌握物联网工程应用的理论知识。我们物联网工程实训平台为凌阳公司生产的物联网智能家居实训平台，智能家居工程作为物联网工程的典型代表，具备物联网工程的大部分特点，同时涵盖市场需求较大，所以《物联网工程项目应用》课程以智能家居工程项目应用为主，理论内容包括智能家居理论基础、智能家居相关技术、控制设备理论、安防报警及监控理论和工程案例分析。课程涉及到的传感器知识、编程知识等内容将在授课过程中进行穿插讲解，这样方便学生活学活用，效率较高。

针对理论课程存在理解困难、复杂枯燥等问题，我们利用分组教学、角色扮演等方法来提高课堂的互动和趣味性。将完整的物联网工程分解为一个个小工程，由同学扮演甲方和乙方，在提出需求和解决问题的过程中融入理论知识，不仅增强了学生的互动，同时也让学生掌握了理论知识，效果较好。

三、课程实训教学设计

课程的实训教学与理论教学相互联系又存在很大不同，本课程的实训教学特别重视对学生实用技能的培养，通过物联网项目的设计、安装、调试来锻炼学生对完整工程项目的把控能力。为完成课程目标，我们将此课程的实训分为两部分内容：上位机软件实训和智能家居平台实训。

1.上位机软件实训。上位机软件是物联网工程项目不可缺少的部分，目前主流的上位机大部分采用C#开发，但是随着工业智能化改造的加快，工业物联网也有了越来越多的需求，工业组态屏这一新型应用也逐渐普及。为适应产业需求，我们在进行上位机软件实训的时候，在不影响学生学习的基础上，适当的调整了C#开发时间，增加了组态屏上位机软件开发的课程，让学生能够尽快的接触新应用，为以后的岗位需求做好铺垫。

2.智能家居平台实训。智能家居平台实训是本课程实施的核心，主要可以分为终端节点实训和综合项目实训两部分。其中终端节点实训包括光照探测器、温湿度探测器、烟雾探测器、灯光控制器、家电控制器等16个实训项目，通过这些实训学生能够掌握常用传感器、控制器的基本原理和使用方法，能够具备独立调试设备、网络布线以及参数配置的能力。综合项目实训包括门禁控制系统、灯光控制系统、智能安防系统、智能监控系统和情景模式控制系统等五部分内容，每个实训项目都是综合传感器、控制器和上位机软件的完整项目，学生从项目的设计、安装到实施都亲历亲为，在这个过程中学生能够锻炼解决问题的能力、学会团队协作同时也能够积累部分项目经验。我们在指导学生实训的同时，注重培养学生文档写作能力，让学生注重保存过程材料，积极撰写项目实施方案，从多方面锻炼学生的能力。

四、结论

《物联网工程项目应用》课程是连接物联网理论知识与工程实践的纽带，在物联网应用技术专业的课程体系具有重要地位。我们结合最新的项目需求和实践经验对教学内容进行了重新设计，增加了工业组态屏开发内容，使课程内容更充实。在课程实施过程中以智能家居实训平台为基础注重学生实际技术技能的培养，效果显著。

参考文献：

[1] 王健.高职“无线传感器网络技术”课程教学研究[J].中国市场，2017（2）

[2] 赵良，金星，郑芳.无线传感器网络创新性实践教学的实施[J].实验室研究与探索，2014（10）

[3] 刘涛，钱良，王新兵，田晓华.无线传感器网络实验教学方法实践与探讨[J].电气电子教学学报，2015（2）

对物联网工程的认识范文第4篇

关键词：课程体系；教学模式；平台建设；分层/分类培养

中图分类号：G642 文献标识码：B 文章编号：2095-1302（2014）01-0077-03

0 引 言

物联网是继计算机、互联网、移动通信网之后的又一次信息产业浪潮。代表了未来网络的发展趋势与方向，政府大力支持物联网的发展，企业和教育界、科技界共同推动，物联网产业已经成为国家战略性新兴产业，需要大量熟悉和精通物联网的专业人才[1，2]。在此背景下，北京联合大学自动化学院对2011版自动化专业培养计划进行了修订，在 “智能测控技术”专业方向的基础上建立了“信息处理与物联网技术”方向[3]。

1 专业现状与背景分析

原“智能测控技术”专业方向以信息的采集和处理为主，课程主要包括检测技术、传感器原理及应用、智能仪器、计算机控制技术以及LabVIEW技术等，是传统的专业方向，课程的覆盖面较窄，偏重于系统前端的硬件采集原理，系统的概念较为薄弱；从人才培养的角度来看，已经满足不了厚基础、宽口径的人才需求，学生掌握知识的集成度不高。为了既保持传统的经典知识内容，又要为课程体系增加新的特色和先进内容，将传统的专业方向赋予时代意义，使学生们真正学以致用，“信息处理与物联网技术”专业方向应运而生。

“智能测控技术”和“信息处理与物联网技术”并不是割裂的，前者是后者的基础，后者是前者的延续和拓展。从技术的角度上讲，物联网分成三个层次[4，5]，即感知层、网络层、应用层，形成了物联网的体系架构。物联网的感知层涉及到传感网技术，会有多种传感器应用其中，正是“智能测控技术”方向的核心内容；物联网的应用层是多种信息的智能处理技术，也是“智能测控技术”方向的主要内容，它们被物联网网络层连接，即新的专业方向加入无线传感网等新知识、新技术，形成物联网系统体系的概念。

我们的教学理念在于从一个大系统的角度看待物联网，利用物联网实现系统的集成创新应用和信息化服务。以物联网体系框架为依托，实现信息的采集、传输、有用信息的提取和整理、以及完成相应的控制和信息应用，重点突出无线传感网和应用层设计，及物联网的行业应用和信息化服务。因此本课程体系的设置将突出系统网络架构、选择物联网关键技术，并将物联网技术与经典的检测及控制方法相结合，实现物联网的多领域应用[6，7]。以物联网为载体，培养学生的创新意识，增强学生的实践动手能力，提高学生专业综合素质。

2 课程体系设置

“信息处理与物联网技术”专业方向设置在自动化学院，因此它的应用特色非常鲜明。课程体系的设置如图1所示，加强了实验/实践环节的内容设置。其中，理论教学是基础，对物联网的体系结构、关键技术和相关领域的典型应用形成完整的阐述，实验教学作为理论课程的延伸，是抽象到具体的过程，试验环节的设置按照物联网的体系结构，完成由下而上的知识获取和验证；物联网作为一种实用技术，让学生去感受、去体验、去亲自动手设计和实现一个系统更是至关重要的。通过实践环节中的认识实践，学生去企业参观感受，体会知识的力量和企业文化，培养对专业的认知和信心；工作实践则更近了一步，利用假期时间到相关企业中从事基础和简单的专业工作，深化所学知识的专业应用技能；请工程师或行业企业从业者走进学校的课堂，结合实际的应用案例，为学生出题和指导，进行专业综合训练，为学生的实际设计能力和实际动手能力培养打造了平台，提供了方向。理论教学、实验教学、案例教学和各个实践环节相结合，增加课程的实用性。为应用型人才的培养奠定了基础。

2.1 理论课程

集成了多种新知识和新技术的应用，涉及的知识点众多，作为系统的学习和设计，理论教学中课程内容的衔接、承上启下的课程安排非常重要；理论课程包括基础课程（也称为学科大类课程）和专业课程[1]。

本专业方向偏重于传感检测、无线网络的设计以及行业应用，尤其是工业物联网的两化（信息化、自动化）融合，因此在限选课中还有相关行业技术应用课程：虚拟仪器技术、现场总线技术等。任选课作为专业限选课的补充，完善物联网的设计和应用。

通过理论课的学习，学生将会对知识融会贯通，对信息处理和物联网的应用体系和架构充分了解，具有物联网系统的理念和基本的组网设计能力。但是在实际应用中，需要将多门课程、甚至多学科的知识融为一体，去设计、安装、调试、运行一套系统。这种灵活运用所学知识于实际系统的能力，是真正的学以致用的体现。因此实验室建设、实验基地建设和实验项目开发，对于学生消化、理解理论知识和培养实际动手能力至关重要。

2.2 实验室建设

图2所示是物联网专业方向的实验室建设框架，实验室建设与课程设置紧密相连，并考虑到学生的分层教学以及科研平台的扩展性。利用已申请的中央财政支持地方高校专项资金，正在筹建支撑“物联网技术及应用”、“无线通信和无线网络基础”及“物联网应用层系统设计”等课程的课内实验平台，包括三个模块：第一是物联网技术基础实验模块； 第二是无线传感网开发设计模块；第三是物联网技术沉浸式体验模块。其中第一和第二模块在教学上采用学生熟悉的C或C++语言实现节点和无线网的设计，网关采用Linux、andor两种操作系统，学生可以根据自己的基础和喜好选择；第三模块是智能家居（体验）实验室，根据家居实景建立的物联网系统，可以实现灯光、安防、烟感、窗帘、空调等家居设备的远程控制。此系统采用最适合无线传感网络的Tiny OS操作系统，可以作为学生初识物联网系统的感性认识体验模块，也可以作为教师、学生进行科研开发的平台。目前在建实验室物流综合实验室和未来超市都是物联网在行业中的具体应用，提供学生进行专业综合训练。

课程的实验内容全部以实际系统为主，综合训练学生的系统设计、软件编程和系统调试能力，包括对传感/变送器的选取、信号的采集与处理方法、无线传感网组网技术、物联网应用层设计、针对不同领域执行器的选择等；并将先进的虚拟仪器技术与物联网应用相结合作为物联网的信息处理方式，培养学生设计智能仪器的开放性创新能力。通过实际项目训练，学生可以完成从了解任务的需求、根据需求制定系统方案、在最佳性价比的基础上选型系统的硬件配置、组网，到应用所学知识编制合理的软件程序，并具有系统调试、通过系统运行结果分析问题、定位问题、以及解决问题的专业核心能力。

2.3 实践基地建设

物联网工程技术是集成的信息/控制服务系统，可以应用于不同的行业和领域。据报道目前物联网专业的人才缺口近20万，因此培养适合于企业的应用型人才就是物联网专业的人才培养目标。产学研的办学模式是企业和学校快速沟通、共建共赢的很好方法。在课程建设、实验室建设的同时，积极与企业联系，建设校外实践教学基地是专业方向建设的重要环节。同时在我们的教学计划中还有工作实践的内容，建设实践基地也为学生的工作实践提供了场所和条件。利用北京市高新企业多，许多区县建立数字北京、智慧北京的物联网项目的机会，与企业和公司合作，进行横向项目的开发和实践基地的建设。选派学生到相应的公司企业进行毕业设计，不但使学生掌握了物联网技术、熟悉了企业的运行模式，还可以为企业提供专业的人才，实现企业与学生的双向选择。

3 教学模式的探索

物联网教学涉及的知识点众多，学生直接进行理论课的学习难免感觉枯燥和凌乱；但物联网的应用可以无所不在、生动有趣，这样的特点决定了我们在教学时可以先引起学生的兴趣，让他们明白所学可以如何用。因此在课程的安排上首先是导论和浸入式体验的认识实践，然后才是相关专业课的学习和实验，并在第六个学期进行工作实践，加深专业知识的应用，第七学期开设专业综合训练，学生进行设计性、应用性训练，形成物联网系统。图3所示是学校物联网方向的教学进程图。

4 结 语

物联网技术的课程设置应当具有以下特色：

第一是先进。课程设置针对目前最热门的集成技术应用—物联网系统的设计及应用，是传感技术、计算机技术、网络技术和信息控制技术的发展方向，体现了先进技术的特质；

其次就是实用。课程设置和内容将重点突出实用性，理论是基础，实用是根本。强调实验环节，以增强学生的实践动手能力和毕业后对岗位的适应能力为宗旨，突出重点，强调实用。

第三是灵活。不但体现在课堂上课程设置的灵活性，也显示了物联网学习的灵活性。以物联网体系框架为依托，重点突出无线传感网和应用层设计及工业物联网的应用。学生可以根据实际系统的需要灵活配置。强调培养学生灵活思维，突出创造性和创新意识，是学生综合素质的体现。

最后是深入。课程的工程性、实用性、设计性很强，也有许多公司会举办大型的物联网设计大赛，因此可以为有兴趣的同学开辟第二课堂，通过指导学生参加相关专业的科技竞赛带动大家的学习热情，深入理解本门课的内容。

参 考 文 献

[1] 王志良，闫纪铮.普通高等学校物联网工程专业知识体系和课程规划[M].西安：西安电子科技大学出版社，2011.

[2] 王志良，石志国.物联网工程导论[M].西安：西安电子科技大学出版社，2011.

[3] 教育部高等学校计算机科学与技术专业教学指导委员会.高等学校物联网工程专业实践教学体系与规范[M].北京：机械工业出版社，2011.

[4] 张光会，余晃晶.试论物联网工程专业的人才素质和培养目标[J].科技信息，20ll（11）： 216-217.

[5] 沈苏彬，范曲立，宗平，等.物联网的体系结构与相关技术研究[J].南京邮电大学学报，2009，29（6）：1-11.

对物联网工程的认识范文第5篇

关键词：物联网；计算机网络；课程群；教学改革

1 计算机网络技术课程群在物联网工程专业中的重要地位

物联网是继计算机、互联网之后信息产业的第三次革命性浪潮。它融合了智能感知、识别技术、传感器网络以及普适计算等技术，按照约定的协议，实现无处不在的物与物、物与人、人与人之间的互联，其应用领域包括医疗监测、智能交通、政府工作、智能消防、环境监测、情报搜集等。物联网公认有3个层次，其中底层是感知数据的感知层，中间是传输数据的网络层，上层是内容信息处理的应用层。

由物联网技术层次结构可以看出，物联网是三网融合的延伸和扩展，技术的核心和基础仍然是互联网。它以IP协议为基础，采用类似互联网TCP/IP协议的分层网络通信协议为上层的各种应用提供服务[1]。

从物联网技术核心需求的角度来看，计算机网络基础知识在整个物联网的课程知识体系中尤为重要。在专业建设过程中，应以互联网为核心和基础，以计算机网络课程为中心，充分考虑物联网工程专业对计算机网络知识的需求，围绕课程选取与阶梯式课程群设置、教学内容安排与衔接、教学方法与改革、实践课程体系设置等方面展开改革和探索，培养学生扎实的网络知识，为后续物联网相关课程打好基础[2]。

2 课程选取与阶梯式课程群的课程设置

课程群的课程设置不是简单的课程组合，需要对课程体系统筹规划。计算机网络技术作为一个重要的知识模块，涵盖了从计算机网络的理论基础到实践操作，再到综合应用的全部内容，是一个内涵丰富的课程体系。

湖北工业大学的物联网工程专业依托原有的网络工程专业，课程体系设置在网络工程专业的基础上进行了大幅度的修改，网络工程专业计算机网络技术课程群的主要课程见图1。

可以看出，原有计算机网络技术课程群的课程主要基于IPV4，偏重于互联网理论基础、层次模型、有线网络结构及组建、网络管理与分析等方面，并不能体现现代物联网的架构和特点。

因此，在进行物联网工程专业的计算机网络技术课程群设置过程中，笔者充分考虑物联网工程专业的需求和特点，经过大量调研和反复思考，整体改造原课程群，加入了无线网络、嵌入式、传感等知识模块，形成一条层次分明且知识体系完整而独立的课程链，主要专业核心课程有计算机网络、TCP/IP协议原理、网络互联技术、物联网技术概论、无线传感器网络、RFID原理及应用、物联网安全技术、网络编程与系统开发。物联网工程专业阶梯式计算机网络技术课程群具体课程设置见图2。

由图2可以看出，经过精心设置的物联网工程专业计算机网络技术课程群的各门课程并非简单的、平面式的结构，而是5个阶段的课程群[3]，分别为网络基础理论模块、网络基础应用模块、物联网基础模块、物联网应用与安全模块、物联网综合应用与实践模块，具有良好的课程递进层次关系。

3 课程群具体的教学内容设置

计算机网络课程群主要培养物联网工程系本科生的互联网与物联网理论基础和实践能力，要求学生掌握互联网和物联网的基本理论知识与关键技术，能够理解网络体系结构与物联网总体构架，并具备网络管理与配置、网络应用与创新的能力。计算机网络课程群的建设不仅是选取内容纵向有传承关系、横向有内在联系的几门课程，还要梳理和整合课程教学内容，打破课程间的壁垒，减少重复内容并保证内容的连贯性与完整性[4]。因此，在进行课程群建设时，笔者充分考虑了课程群内诸课程在结构、内容、侧重点、时间分配等方面的相互关系。经过几年的教学实践与探索，笔者在教学内容的安排和设置方面做了如下安排和改革，见表1。

从第三学期开始，每学期逐渐增加网络方向的课程，这学期开设的计算机网络主要以培养学习兴趣和奠定网络基础为主。从最熟悉的互联网应用入手，首先阐述计算机网络的起源与发展、网络的基本概念以及网络协议与体系结构分层模型，使学生对网络整体架构有清晰的了解；然后以自底至上的顺序详细讲解网络各层次的协议内容与工作原理，并在实验环节使用抓包软件进行协议分析和观察，以验证性和演示性实验为主，使学生通过实验过程了解网络相关知识；在计算机网络课程的后期，加入对未来网络展望的内容，包括下一代因特网、物联网等知识，一方面扩展传统计算机网络授课的范畴，增加课程的广度和深度，另一方面旨在提高学生的学习兴趣，为后续课程打好基础。

第四学期的教学内容主要在第三学期课程的基础上进行扩充和深入，开设网络互联技术与TCP/IP协议原理课程。通过学习网络互联技术课程，学生将掌握交换与路由的基本知识与基本原理，培B学生对中小型园区网的组网与管理能力，能对具体的网络应用给出合理的规划和可行的解决方案，并具备解决网络中常见问题的基本技能，将理论知识付诸于应用。TCP/IP协议原理课程是计算机网络课程的延续和深化，通过课程学习，学生将深入掌握TCP/IP原理，在理论学习的基础上用程序设计语言实现，从而提高网络应用程序开发能力，夯实网络管理基础，提高网络安全意识，增强网络分析能力。

在前面两个学期学习互联网技术的基础上，第五学期的教学内容开始体现物联网特色，开设的物联网技术概论、无线传感器网络以及RFID原理及应用3门课程都是物联网专业的核心课程。物联网技术概论是学生认识物联网的起点，通过课程学习，学生能了解物联网的起源和典型应用，理解物联网的概念与内涵，并对物联网的体系架构和核心技术有充分的认识，这是一门重要的物联网技术启蒙课程。无线传感器网络和RFID原理及应用这两门课，是深入学习和研究物联网技术的核心专业课程。通过学习，学生应掌握无线传感器平台和网络架构、射频识别技术的基本概念与原理方法，为后续的综合实践环节打好理论基础。

第六学期开设的网络管理与安全和物联网安全两门课程是进阶课程，通过这两门课程的学习，学生应在掌握互联网与物联网基本原理的基础上，了解网络管理和网络安全知识模块，包括密码理论、无线传感器网络安全概述、密钥管理、安全路由、物联网中的抗干扰、射频识别的隐私与安全、物联网嵌入式系统的安全设计等基础知识，达到从理论到应用、从架构到安全的全方位提升。

第七学期设置的物联网应用综合设计及创业实践环节，旨在提高学生的综合应用和动手能力。通过为期一个月的实践学习，学生能够设计一个物联网综合应用系统，能够从系统的角度看待物联网的应用问题，并能综合利用几年来所学的互联网及物联网知识解决网络通信及应用的相关问题。

综上所述，本课程群的课程内容在设置上是完整的、连续的、突出重点的，涵盖了从基础的互联网到物联网的基本原理、体系架构、网络应用、关键技术与安全的内容，并遵循从易到难、从浅到深、从原理到应用、从互联网到物联网、从系统到安全的原则来设置教学内容。课程分布于第三学期到第六学期之间，内容在时间的安排上符合学习的一般规律，并注重理论与实践相结合的原则，具有科学性和可实施性。

4 计算机网络课程群教学方法改革

物联网技术属于集成创新型技术，培养的人才不仅要具备扎实的理论基础，还应具备很强的工程实践与应用能力。因此，在计算机网络课程群的教学中，笔者坚持“课程精、实践强”的原则，强调理论与实践相结合的教学方法，不断改革理论教学，引入MOOCs、混合教学、开放课堂、对分课堂等形式，强化实践教学，深入开展校企合作模式，形成了工程训练、专业认证、创新培养并举的特色教育理念。鉴于在实践教学和创新能力培养方面的有力措施和突出成绩，笔者在2012年获得了湖北工业大学优秀教学成果一等奖。

4.1 根据不同课程探寻多种教学模式，提高教学效果

近年来，以MOOCs为代表的新型教学模式不断涌现，大多依托网络教学资源，秉承自由学习的理念，旨在调动学生的学习积极性和创造性，为传统课堂注入了新的活力。笔者在计算机网络课程群的建设中，结合各门课程的优势和特点，进行了多种课程教学模式的改革和尝试，力求获得更好的教学效果。

以计算机网络课程教学模式改革为例，该课程作为课程群的第一门专业基础课，其教学效果对整个专业的后续学习至关重要。考虑到这门课程的网络资源比较丰富，且大部分内容难度不大，笔者采取了传统教学与网络教学相结合的混合教学模式。这种模式由课前预习、面对面授课（face-to-face）、在线学习（On-line）、实践训练4个过程组成。此学习模式整合了各种教学资源和多样化的学习形式，如课堂学习、自主学习、分组讨论、任务驱动、协作项目实践活动、实践训练等[5]。混合教学模式既保持了传统课程教W的优势，又在课前和课后引导学生自主学习，学生能通过各种学习方式保持学习兴趣并取得良好的学习效果。

在物联网技术概论课程教学模式改革中，针对该课程内容繁而细、知识更新快、实践性强的特点，笔者提出了物联网导论的开放式教学法，主要途径有开放教学过程、开放教学内容、开放教学考核与开放教学环境等。在教学过程中，以学生为主体开展教学活动，课堂上有分组讨论、头脑风暴、及时答疑、小组展示等各种环节。在注重师生关系平等的基础上，尽量与学生进行课堂互动，引导学生积极思考并大胆表达自己的观点。在教学内容上以新技术和实例教学为主，每学期的课件和内容都要及时更新和补充，并将教学内容融入实际案例。比如在介绍常用传感器及其典型应用的时候，会联系生活中的小米手环、智能医疗、智能家居应用等，既提高了学生的学习兴趣，也扩充了学生的视野。在教学环境上，以开放的网络教学平台作为课堂的补充，并以开放的形式进行考核，注重对学生分析能力和创新能力的考核。

实践证明，依据不同课程的特点和性质，在课程群中开展适合不同课程的多种教学模式探索，能大大增加课程的吸引力并降低学习的难度，学生不仅能学到知识，更能提高学习的兴趣，并锻炼自学能力和创新能力。

4.2 重视实践教学环节，提高学生工程实践能力

为了保证实践教学环节的教学质量和教学效果，笔者多次对物联网工程专业实践教学计划进行深入的研究和有针对性的修订，包括增加实践教学环节的学时、提高综合性与设计性实验比例、增加物联网应用综合设计及创业实践环节、强化实习环节和毕业设计环节，并加强对实践教学体系各环节的规范化管理。

1）调整实验学时，改革实验教学方式，提高综合性与设计性实验比例。

计算机网络课程群中的每门课程都配备了实验教学环节。对于一些实践性较强的课程，如网络互联技术课程，根据其课程特点，改革性地将理论课堂搬到实验室。为保证课堂效果和实验过程完整性，采用4节连上的方式，并将对分课堂和任务驱动的教学理念引入课堂，用一节课讲解核心的理论和实验内容，余下3节课全部进行实验、调试和答疑。每节课以一个实践小项目为驱动，学生通过分组合作的方式进行，以实践项目完成效果为考核的标准。学生普遍反映这种实践教学效果良好，可以及时消化和理解理论知识，避免理论与实践的脱节，并锻炼了协作与学习能力。

为了弥补大多数课程中以验证性实验为主的局限性，课程在每门课程的实验教学大纲中都加入了一个综合性的实验内容，并在高年级增加了物联网应用综合设计及创业实践环节，主要提供一些平台和一段时间给学生进行知识的梳理和总结，鼓励学生进行创业计划实现自己的想法，把学生的兴趣、爱好、学习、创新融为一体，这也是实践环节的主要目标。