物联网应用技术专业课程体系构建与实践的技术

　物联网应用技术专业是以计算机科学与技术、电子科学与技术、通信工程、软件工程以及管理工程等多个学科相融合的综合性专业学科，物联网产业具有覆盖行业广、包含内容多、应用性强等特点，拥有广阔的发展空间，迫切需要培养大批适应物联网产业生产、建设、管理、服务的一线高等应用技术人才。《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010～2020年）》指出：通过课程、教材、教学模式和评价方式的创新，推进就业创业教育，实现人才培养方式转变，着力提高学生的职业道德、职业技能和就业创业能力，注重学思结合，倡导启发式、探究式、讨论式、参与式教学，帮助学生学会学习。因此，探索物联网应用技术专业课程体系成为广泛研究的热点，本文从物联网应用技术专业的培养目标、人才素质的基本要求出发，分析了物联网专业学生职业能力和从业技能的培养，就课程目标的定位、课程内容、实践教学设计等方面进行了探讨。
　　一 物联网应用技术专业培养目标
　　物联网应用技术专业秉承厚基础、重实践、求创新的育人理念，在坚持全面发展的同时兼顾个性发展，培养具有良好的职业道德和敬业精神，掌握物联网应用技术的基本理论知识和基本技能，接受校企合作实践项目训练，具备一定的物联网综合应用能力，能在物联网技术应用的相关行业和领域中从事物联网应用技术建设、管理、维护及方案设计的高素质技能型专门人才。特别是针对物流企业，培养物联网技术与物流企业进行产业对接时，所急需的掌握智能物流等相关专业知识的高级专门技术人才。
　　二 物联网应用技术专业人才素质和能力要求
　　物联网应用技术专业毕业生可在各行业、企业从事物联网系统开发、系统集成、测试、销售及物联网产品技术支持等工作。
　　1.素质要求
　　第一，思想政治素质。具有正确的世界观、人生观和价值观；践行社会主义荣辱观；具有爱国主义精神；具有责任心和社会责任感；具有法律意识。
　　第二，文化技术素质。具有合理的知识结构和一定的知识储备；具有不断更新知识和自我完善的能力；具有持续学习和终身学习的能力；具有一定的创新意识、创新精神及创新能力；具有一定的人文和艺术修养；具有良好的人际沟通能力。
　　第三，专业素质。了解物流企业基本的运营知识，掌握从事物联网产品集成、物联网平台运营、物联网技术支持、物联网产品营销与策划等工作所必需的专业知识；具有一定的工程意识和效益意识；具有一定的市场营销能力。
　　第四，职业素质。具有良好的职业道德与职业操守；具备较强的组织观念和团队意识。
　　第五，身心素质。具有健康的体魄和良好的身体素质；拥有积极的人生态度和良好的心理调节能力。
　　2.能力要求
　　第一，职业基础能力。良好的沟通表达能力；无线网络基础知识应用和常见故障的处理能力；单片机基本知识的理解能力；数据库操作系统的基本操作能力；基本的程序设计能力；基本的市场营销和策划能力；常用办公软件、工具软件的使用能力，利用Office进行项目开发文档的整理（Word）、报告的演示（PPT）、表格的绘制与数据的处理（Excel）的能力，利用Visio绘制流程图的能力；阅读并正确理解需求分析报告和项目建设方案的能力；阅读本专业相关英语技术文献、资料的能力；熟练查阅各种资料，并加以整理、分析与处理，进行文档管理的能力；通过系统帮助、网络搜索、专业书籍等途径获取本专业帮助的能力。
　　第二，专业核心能力。传感器、RFID、二维码等感知设备的识别和集成能力；ZigBee、WiFi、蓝牙等无线网络的配置与维护能力；物联网应用层开发、物联网平台的运营能力；智能物流平台设计与维护能力；智能设备平台的认知与维护能力；物联网-ERP集成技术应用能力。
　　第三，其他能力。分析问题与解决问题的能力；应用知识能力；创新能力；工程实践能力；人员管理、时间管理、技术管理、流程管理等能力；组织管理能力。
　　三 物联网课程体系构建
　　为了强化物联网基础教育，突出物联网应用技术专业实践能力的培养，对应用技术型专业培养模式进行改革和调整，将课程体系分为公共基础课、专业基础课、专业核心课和实践教学课等4个阶段，如下图所示。通过改革和优化培养方案，强化物联网理论教学、网络物联网工程实验教学以及特色网络课教学，建立了适应物联网时代技术发展的整套课程体系。课程设置以能力为本位，依据课程间的关联循序渐进地培养职业能力。
　　1.主要课程设置
　　第一，公共基础课程。公共基础类课程是高等学校各专业学生必修的课程，课程体系将公共基础课程划分为三类，其中通识教育类课程包括体育、英语、思想政治概论、大学生素养等课程；公共基础类课程包括计算数学、概率论与数理统计、信息技术基础等课程；职业教育类课程包括入学教育、职业生涯规划、职业道德等。
　　第二，专业基础课程。本阶段主课程有C语言程序设计、电子技术基础、通讯基础、数据库技术、计算机网络基础等课程。
　　第三，专业核心课程。根据物联网的三个层次（感知层、传输层、应用层），本阶段主要课程有传感器设计基础、RFID技术及应用、嵌入式系统开发、物联网组网技术、网络设备配置与管理、智能家居应用技术、制造业ERP技术应用、物联网系统集成等课程。
　　第四，实践教学课程。主要实践教学和主要专业实验为：行业认知实践、职业规划实践、C语言程序设计实验、条码应用实践、数据库设计实验、无线传感器网络设计实验、RFID系统设计实验、嵌入式系统开发实验、C# Windows编程实验、单片机与传感器结点实验、物流与ERP实验、物联网综合应用设计与实现、毕业实践和毕业设计等。
　2.主要实践性教学环节
　　第一，行业认知实践。第1学期安排一周时间开展行业认知实践。学生通过听取物联网技术发展报告，了解行业背景和发展状况；通过走访考察物联网企业，了解岗位职业需求以及岗位技能与素质要求；通过专业教师对本专业课程体系的介绍，明确学习目标及就业取向，增强学生对专业的认同感和使命感。学生参加行业认知实践必须做好相应的记录，写出相应的实践报告，报告应包括行业认知、自我评估和职业定位等。
　　第三，职业规划实践 。第3学期安排一周时间开展职业规划实践。人才测评专家将学生的职业发展预测、学生的社会活动、学生自我评价、教师对学生评价、职业素质综合评分、专业课成绩、基础课成绩等原始数据与胜任特征模型的动机、特质、自我认识、社会角色、技能、知识等层次进行匹配，给出职业素质评分报告和职业生涯规划建议，学生根据评分报告和建议完成职业规划报告。
　　四 物联网应用技术专业实践教学设计
　　1.专项实践设计
　　第一，程序设计实践。在第1学期的教学周内，单独利用一周时间开设程序设计实践。本设计实践是程序设计基础课程的重要组成部分。通过本设计实践，学生能更进一步理解C语言程序设计方法，在编程实现时要保持良好的程序设计风格，对程序设计风格在软件设计中的重要作用有进一步的认识。根据程序设计实践完成情况进行考核，并结合设计报告对学生进行等级评定。
　　第二，数据结构实践。在第2学期的教学周内，单独利用一周时间开设数据结构实践。要求学生利用掌握的数据结构知识，对各种典型的算法问题进行编程、调试，并分析其时间复杂度与空间复杂度，理解设计选型对软件性能的重要性，撰写设计报告。
　　第三，电子技术设计实践。在第3学期的教学周内，单独利用一周时间开设电子技术设计实践。要求学生运用所学的电子技术知识，针对具体的实际问题或任务，全面地分析和设计出解决该问题的实施方案，最后完成电路的制作和测试。根据学生提交的设计报告和图纸进行考核。
　　第四，设计实践。基于Web的数据库设计实践，在第4学期的教学周内，单独利用一周时间开设基于Web的数据库设计实践。要求学生能够利用服务器端和客户端脚本进行网络数据库编程，掌握利用.Net平台进行网络数据库系统的设计能力。根据学生的完成情况和设计报告进行考核。
　　第五，无线传感器网络设计实践。利用一周时间开设无线传感器网络设计实践。要求学生运用所学知识，结合C51RF-WSN平台，选择合适的器件与模块来设计常用的无线传感器网络解决方案。根据学生的完成情况和设计报告进行考核。
　　2.综合系统设计实践
　　第一，RFID系统设计实践。在第5学期的教学周内，单独利用一周时间开设RFID系统设计实践。要求学生利用所学的RFID技术实现短距离通信，设计具有写卡与读卡功能的单片机、无源应答器和阅读器，完成设计报告。根据学生的完成情况和设计报告进行考核。
　　第二，小型物联网综合设计与实现。在第6学期的教学周内，单独利用一周时间开设小型物联网综合设计实践。要求学生利用IEEE802.15.4标准和ZigBee协议，将无线传感器网络和RFID技术结合起来组建简单的物联网并实现相关应用，完成设计报告。根据学生的完成情况和设计报告进行考核。
　　3.毕业实践与毕业设计
　　第一，毕业实践。第5～6学期安排18周的毕业实践。实践的形式包括企业考察与调研、参与短期项目开发、到企业进行顶岗锻炼等。学生实践结束后，写出实践报告或总结，指导教师根据学生实习情况对实践进行评定。
　　第二，毕业设计。毕业设计是工程项目和教学紧密结合的实践环节。学生毕业设计题目可以源于教师科研项目、物联网公司、电信运营商的工程项目以及其他来源。学生必须通过论文选题、资料收集、开题答辩、系统设计、论文撰写、论文答辩等环节。
　　物联网应用技术专业是面向国家战略性新兴产业发展需要而设置的新专业，物联网应用技术专业学生是物联网产业人才的重要来源，核心能力对他们整个职业生涯来说起着至关重要的作用。物联网专业学生核心能力的培养必须以多渠道、多角度渗透式进入所有课程，贯穿于教育教学的全过程，最终培养和训练学生的职业核心能力。物联网课程从根本上强化了网络教学的先进性和实践性，为培养具有网络应用能力、工程实践能力和创新能力的计算机特色人才提供了条件。
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