高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程及實驗室建設(shè)初探

1、高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程及實驗室建設(shè)初探高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程及實驗室建設(shè)初探 李朱峰李朱峰 北京師范大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院北京師范大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 2010.7 主主題題 2.高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的課程建設(shè)架構(gòu) 1.物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)的重要性 4.推動物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)的外部問題 3.高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實驗室建架構(gòu) 物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)的重要性物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)的重要性 v 作為新一輪的信息技術(shù)革命，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)上升為中國國作為新一輪的信息技術(shù)革命，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)上升為中國國 家戰(zhàn)略。因此隨著中國家戰(zhàn)略。因此隨著中國“互聯(lián)網(wǎng)時代互聯(lián)網(wǎng)時代”向向“物聯(lián)網(wǎng)時代物聯(lián)網(wǎng)時代”的的 過渡，作為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展根本要素的人才培養(yǎng)尤顯重要。過渡，作

2、為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展根本要素的人才培養(yǎng)尤顯重要。 今年三月份，教育部號召我們高校建立物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)學(xué)科今年三月份，教育部號召我們高校建立物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)學(xué)科 ，一呼百應(yīng)，專業(yè)已經(jīng)開始審，一呼百應(yīng)，專業(yè)已經(jīng)開始審批批，專業(yè)，專業(yè)即將招生即將招生，人才，人才 如何如何培養(yǎng)培養(yǎng)迫在眉睫迫在眉睫。 高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的課程建設(shè)高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的課程建設(shè)架構(gòu)架構(gòu) v高校建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的特點 物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)是多是多專業(yè)的專業(yè)的融合融合與與提提 升，升，需需要要多多專業(yè)課程的專業(yè)課程的匯聚匯聚，取其共取其共 性，建立性，建立基礎(chǔ)基礎(chǔ)教學(xué)教學(xué)；各；各院校根院校根據(jù)自身據(jù)自身 行行業(yè)應(yīng)業(yè)應(yīng)用背景優(yōu)勢用背景優(yōu)勢建立建立各自各自的應(yīng)

3、的應(yīng)用方用方 向的課程向的課程和和實實訓(xùn)訓(xùn)。 高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的課程建設(shè)高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的課程建設(shè)架構(gòu)架構(gòu) v物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)培養(yǎng)目標目標 物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)面向現(xiàn)代信息處理技術(shù)，培養(yǎng)從事物 聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的系統(tǒng)設(shè)計、系統(tǒng)分析與科技開發(fā)及研究方 面的高等工程技術(shù)人才。 本學(xué)科專業(yè)培養(yǎng)的學(xué)生知識結(jié)構(gòu)合理、具備扎實 的電子技術(shù)、現(xiàn)代傳感器和無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)相 關(guān)高頻和微波技術(shù)，有線和無線網(wǎng)絡(luò)通信理論、信息 處理、計算機技術(shù)、系統(tǒng)工程等基礎(chǔ)理論，掌握物聯(lián) 網(wǎng)系統(tǒng)的傳感層，傳輸層與應(yīng)用層關(guān)鍵設(shè)計等專門知 識和技能，并且具備在本專業(yè)領(lǐng)域跟蹤新理論、新知 識、新技術(shù)的能力以及較強的創(chuàng)新實踐能力。 高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)

4、的課程建設(shè)高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的課程建設(shè)架構(gòu)架構(gòu) v物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)培養(yǎng)要物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)培養(yǎng)要求求 n能力要求 具有熟練地運用多學(xué)科知識和評估技能，制定系 統(tǒng)計劃并對不同應(yīng)用對象實施整體規(guī)劃維護的基本能 力、掌握基礎(chǔ)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)、了物聯(lián)網(wǎng)主要技術(shù)標 準，高頻微波技術(shù)，嵌入式無線和有線系統(tǒng)設(shè)計技術(shù) 、無線通信組網(wǎng)技術(shù)等，具有物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用方案簡單設(shè) 計能力。 具有自主學(xué)習(xí)、自我發(fā)展的基本能力，能夠適 應(yīng)不斷變化的未來物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的需求。 高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的課程建設(shè)高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的課程建設(shè)架構(gòu)架構(gòu) v物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)培養(yǎng)要物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)培養(yǎng)要求求 u知識結(jié)構(gòu)要求 n掌握與物聯(lián)網(wǎng)學(xué)科相關(guān)的理工知識和基本理論和方法。 n掌握物聯(lián)網(wǎng)基

5、本知識和基本技能，了解物聯(lián)網(wǎng)科技發(fā)展 動態(tài)。 n熟悉國際國家關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)標準。 n掌握必需的傳感器、電子、通信、單片機，高頻微波， RFID、計算機技術(shù)等知識和專業(yè)技能。 n掌握信息采集、處理和融合、通訊傳輸?shù)然纠碚摵头?法。 n掌握物聯(lián)網(wǎng)工程應(yīng)用和科學(xué)研究方法和管理方面的基本 知識。 高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的課程建設(shè)高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的課程建設(shè)架構(gòu)架構(gòu) v物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程目標目標 u專業(yè)基礎(chǔ)課/專業(yè)方向課 物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)應(yīng)用的多樣性，要求我們必須培養(yǎng)寬 口徑人才，重視加強基礎(chǔ)訓(xùn)練。學(xué)生在掌握專業(yè)技能 的同時，要求盡可能多地跨學(xué)科學(xué)習(xí)，打破課程、學(xué) 科間的壁壘，從而獲得可持續(xù)發(fā)展的能力。在一、二

6、年級時，要淡化專業(yè)方向界限，構(gòu)建普通教育課和學(xué) 科基礎(chǔ)課公共平臺，在高年級時，設(shè)置專業(yè)方向課程 群，以加強基礎(chǔ)，增強適應(yīng)性，形成寬口徑專業(yè)培養(yǎng) 方案。增加選修課課時和門數(shù)，增大學(xué)生自主選擇的 機會，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力和創(chuàng)新精神。 高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的課程建設(shè)高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的課程建設(shè)架構(gòu)架構(gòu) v物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程目標目標 u創(chuàng)新能力培養(yǎng) n在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力方面，培養(yǎng)的途 徑總體上講有科研訓(xùn)練、競賽活動、 設(shè)計性實驗、社會實踐、畢業(yè)設(shè)計等 。針對物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)特點，增強學(xué)生科 研訓(xùn)練的開放性與應(yīng)用導(dǎo)向的特點。 高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的課程建設(shè)高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的課程建設(shè)架構(gòu)架構(gòu) v課程課程結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) u專業(yè)

7、基礎(chǔ)課： n物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)與技術(shù)導(dǎo)論、電路分析、模擬電路、數(shù)字電路、 高頻電路、信號與系統(tǒng)、通信原理，C語言、算法與數(shù)據(jù)結(jié) 構(gòu)、單片機基礎(chǔ)、電磁場與電磁波、傳感器原理及應(yīng)用、計 算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)、通信網(wǎng)技術(shù)、移動通信、無線傳感網(wǎng)絡(luò)概論 、嵌入式系統(tǒng)、C+、RFID技術(shù)概論 u專業(yè)方向課：根據(jù)側(cè)重點不同可以區(qū)分傳感層傳感層專業(yè)專業(yè)方方向向、通通信信 層層專業(yè)專業(yè)方方向向、網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層絡(luò)層專業(yè)專業(yè)方方向向 n微波與天線、可編程邏輯設(shè)計、信號檢測與估計技術(shù)、數(shù)字 信號處理、Java程序設(shè)計、大規(guī)模數(shù)據(jù)計算/云計算、工業(yè) 信息化及現(xiàn)場總線技術(shù)、數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)、光纖理論及技術(shù)、光 纖傳感器技術(shù)、軟件無線電、電信網(wǎng)與交換

8、技術(shù) +應(yīng)應(yīng)用行用行業(yè)業(yè)特色特色課程課程 高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實驗室高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實驗室架構(gòu)架構(gòu) 高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實驗室建高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實驗室建架構(gòu)架構(gòu) v基礎(chǔ)基礎(chǔ)教學(xué)實驗室教學(xué)實驗室(電子電子+計算機計算機+通通信信) n模擬電路實驗室 n數(shù)字電路實驗 n計算機編程實驗室（C語言、C+、Windows編程、JAVA、數(shù) 據(jù)庫） n傳感器實驗室 n計算機網(wǎng)絡(luò)實驗室 n單片機實驗室 n嵌入式系統(tǒng)室 n通信原理實驗室 nRFID教學(xué)實驗室 n大規(guī)模數(shù)據(jù)計算/云計算實驗室 高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實驗室建高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實驗室建架構(gòu)架構(gòu) v綜合演示綜合演示實實訓(xùn)訓(xùn)中中心心 u以“智慧校園”為背景搭建，集成了傳感 層、網(wǎng)

9、絡(luò)層、應(yīng)用層的綜合應(yīng)用系統(tǒng)， 以智能家居、智能安防、智能消防、智 能門禁、智能教學(xué)、廣域信息發(fā)布等為 應(yīng)用背景的綜合系統(tǒng)，系統(tǒng)堅持開放性 和應(yīng)用為導(dǎo)向的原則，以實訓(xùn)的形式培 養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力為主要目的。 高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實驗室建高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實驗室建架構(gòu)架構(gòu) v綜合演示綜合演示實實訓(xùn)訓(xùn)中中心心 高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實驗室建高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實驗室建架構(gòu)架構(gòu) v綜合演示綜合演示實實訓(xùn)訓(xùn)中中心心- 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)中中心心 綜合演 示實訓(xùn)中心 ，以大屏幕 交互的方式 ，實現(xiàn)物聯(lián) 網(wǎng)中心數(shù)據(jù) 的綜合展示 ，直觀展示 各種物聯(lián)網(wǎng) 應(yīng)用。 高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實驗室建高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實驗室建架構(gòu)架構(gòu) v綜合演示綜合演示實實訓(xùn)訓(xùn)中中

10、心心- 智能智能家家居居 智能家居 ，以樣板間 的形式呈現(xiàn) 未來家居的 物聯(lián)網(wǎng)交互 方式，傳感 網(wǎng)控制單元 內(nèi)嵌到各個 家居設(shè)備實 物中，實現(xiàn) 智能控制 高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實驗室建高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實驗室建架構(gòu)架構(gòu) v綜合演示綜合演示實實訓(xùn)訓(xùn)中中心心- 智能智能家家居居 智能家居 ，以樣板間 的形式呈現(xiàn) 未來家居的 物聯(lián)網(wǎng)交互 方式，傳感 網(wǎng)控制單元 內(nèi)嵌到各個 家居設(shè)備實 物中，實現(xiàn) 智能控制 高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實驗室建高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實驗室建架構(gòu)架構(gòu) v綜合演示綜合演示實實訓(xùn)訓(xùn)中中心心- 智能智能建建筑筑的的其他其他部部分分 智能安防 智能消防 智能門禁 樓宇人員定位 。 。 高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實驗室建高校

11、物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實驗室建架構(gòu)架構(gòu) v綜合演示綜合演示實實訓(xùn)訓(xùn)中中心心- 智能交通智能交通 通過GPS等傳 感器捕獲的信息 ，通過GPRS網(wǎng) 絡(luò)回傳到服務(wù)器 ，服務(wù)器后臺實 現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管 理，通過GIS系 統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng) 一發(fā)布。 高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實驗室建高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實驗室建架構(gòu)架構(gòu) v綜合演示綜合演示實實訓(xùn)訓(xùn)中中心心- 開開源源的物聯(lián)網(wǎng)中的物聯(lián)網(wǎng)中間件間件 物聯(lián)網(wǎng)中間件 ，接入各種傳感 網(wǎng)或現(xiàn)場總線數(shù) 據(jù)，以JAVA實 現(xiàn)底層數(shù)據(jù)的封 裝。以網(wǎng)頁的形 式實現(xiàn)應(yīng)用層調(diào) 用。 高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實驗室建高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實驗室建架構(gòu)架構(gòu) v綜合演示綜合演示實實訓(xùn)訓(xùn)中中心心- 開開源源的物聯(lián)網(wǎng)中的物聯(lián)網(wǎng)中間件間

12、件 物聯(lián)網(wǎng)中間 件，接入各種傳 感網(wǎng)或現(xiàn)場總線 數(shù)據(jù)，以JAVA 實現(xiàn)底層數(shù)據(jù)的 封裝。以網(wǎng)頁的 形式實現(xiàn)應(yīng)用層 調(diào)用。 高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實驗室建高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實驗室建架構(gòu)架構(gòu) v綜合演示綜合演示實實訓(xùn)訓(xùn)中中心心- 開開源源的物聯(lián)網(wǎng)中的物聯(lián)網(wǎng)中間件間件 物聯(lián)網(wǎng)中間 件，接入各 種傳感網(wǎng)或 現(xiàn)場總線數(shù) 據(jù)，以JAVA 實現(xiàn)底層數(shù) 據(jù)的封裝。 以網(wǎng)頁的形 式實現(xiàn)應(yīng)用 層調(diào)用。 高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實驗室建高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實驗室建架構(gòu)架構(gòu) v綜合演示綜合演示實實訓(xùn)訓(xùn)中中心心- 開開源源的物聯(lián)網(wǎng)中的物聯(lián)網(wǎng)中間件間件 物聯(lián)網(wǎng)中間 件，接入各 種傳感網(wǎng)或 現(xiàn)場總線數(shù) 據(jù)，以JAVA 實現(xiàn)底層數(shù) 據(jù)的封裝。 以網(wǎng)頁的

13、形 式實現(xiàn)應(yīng)用 層調(diào)用。 高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實驗室建高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實驗室建架構(gòu)架構(gòu) v綜合演示綜合演示實實訓(xùn)訓(xùn)中中心心- 特點特點 l直觀、直接體會傳感網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用場景，不僅是每一個點，主要 可以了解應(yīng)用的整個系統(tǒng)，激發(fā)學(xué)生興趣 l所以系統(tǒng)部件都為實際產(chǎn)品，而不是實驗箱、實驗臺或開發(fā)板，增強 系統(tǒng)的真實性 l倡導(dǎo)真正的“透明”教學(xué)，開放產(chǎn)品設(shè)計的軟、硬件資源，讓學(xué)生學(xué)真 正的產(chǎn)品開發(fā)，讓真正有能力、有創(chuàng)新性的學(xué)生深入進去，真正達到素 質(zhì)的培養(yǎng)。系統(tǒng)中設(shè)備以產(chǎn)品形式存在，但開放硬件設(shè)計、軟件設(shè)計、 通信協(xié)議等設(shè)計資源，同時配套詳細的教學(xué)實驗文檔，讓學(xué)生以工程開 發(fā)的形式學(xué)習(xí)原理知識、開發(fā)中的工程

14、問題，同時把各個學(xué)科的知識融 會貫通，達到真正的學(xué)以致用。 l在設(shè)備硬件設(shè)計中保留擴展接口，學(xué)生可以基于接口擴展創(chuàng)新硬件設(shè) 計；在軟件設(shè)計中，也保留學(xué)生的擴展接口，基于接口學(xué)生可以擴展軟 件功能，增加通信協(xié)議等，實現(xiàn)“學(xué)習(xí)”+“創(chuàng)新”+“科研”的綜合應(yīng)用。 高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實驗室建高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實驗室建架構(gòu)架構(gòu) v綜合演示綜合演示實實訓(xùn)訓(xùn)中中心心- 特點特點 v透透 v明明 v化化 v教學(xué)教學(xué) 高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實驗室建高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實驗室建架構(gòu)架構(gòu) v綜合演示綜合演示實實訓(xùn)訓(xùn)中中心心- 特點特點 v透透 v明明 v化化 v教學(xué)教學(xué) 高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實驗室建高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實驗室建架構(gòu)架構(gòu) v綜合演示綜

15、合演示實實訓(xùn)訓(xùn)中中心心- 特點特點 透明化透明化 教教學(xué)學(xué) 高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實驗室建高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實驗室建架構(gòu)架構(gòu) v實實訓(xùn)訓(xùn)室室 u智能交通實訓(xùn)室 u智能農(nóng)業(yè)實訓(xùn)室 u智能建筑實訓(xùn)室 u智能物流實訓(xùn)室 u智能電網(wǎng)實訓(xùn)室 u。 實訓(xùn)室可以可以學(xué)校建，也可以和地方政府建立 的物聯(lián)網(wǎng)示范基地結(jié)合起來，學(xué)校成熟案例加入示范 基地，示范基地培養(yǎng)學(xué)生，實現(xiàn)高校和政府的互動。 推動推動物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)的物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)的外外部部問問題題 v建立物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教學(xué)建立物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教學(xué)交流交流的開的開放統(tǒng)放統(tǒng)一一平臺平臺 n問題：高校教學(xué)和課程相對獨立和封閉，缺乏以全國為范圍的 教與學(xué)溝通平臺，阻礙了我們新學(xué)科的發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)做為 新學(xué)科，本著開放性的態(tài)度，我們有必要建立全國物聯(lián)網(wǎng)學(xué)科 的教學(xué)統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，實現(xiàn)功能： n教學(xué)交流（按不同課程分版塊，教師討論、交流、共享，促 進課程的標準化、完善化，最后形成精品課程，包括教材、 PPT、實訓(xùn)案例、甚至教學(xué)視頻） n學(xué)生學(xué)習(xí)交流（按知識點不同分版塊、課程交流、學(xué)生項目 交流） n以學(xué)科競賽促進交流 n業(yè)界廠家新技術(shù)交流、人才需求發(fā)布 n標準課程的再推廣，包括：師資培訓(xùn)、社會人才培訓(xùn)、高校 課程的再植入。 推動推動物聯(lián)網(wǎng)人才