物联网工程嵌入式培训范文

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关键词：嵌入式系统；集中授课；教学方式

中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）49-0182-02

一、引言

随着信息化与工业化的融合及工业4.0国家战略的提出，嵌入式系统技术有着越来越广阔的应用空间。目前，嵌入式系统技术已经深入应用到了工业控制、智慧城市、智慧交通、智能家居、智能医疗、智能穿戴、通信设备等人们生活的各个领域。为了适应社会对嵌入式系统开发人才的紧迫需要，如今大多数高校在电子信息工程、自动化等专业开设了嵌入式系统方向[1-3]。在嵌入式系统开发方向课程教学中大多高校仍采用传统的授课方式，即把相关专业课分散到三到四个学期，每门课又分散到一个学期讲授，每周二到三次课。其教学效果并不理想，学生普遍感到该课程难以掌握。为了解决上述问题，本文给出集中授课方式在嵌入式系统方向教学中应用的一些想法和意见。

二、嵌入式系统方向开设背景及课程介绍

（一）嵌入式系统开设背景

所谓嵌入式系统是软硬件紧密结合的综合系统，一般而言，嵌入式系统由嵌入式硬件和嵌入式软件组成，它是面向用户、面向应用、面向产品的专用计算机系统。嵌入式系统拥有软件硬件可裁剪，对可靠性、成本、体积和功耗严格要求的特点。基于嵌入式系统的“专用性”以及“嵌入性”，在各个领域均有嵌入式系统的广泛应用。因此当前嵌入式系统拥有巨大的发展潜力、社会需求大量的嵌入式软硬件工程师。在此背景下，以及遵循培养应用型人才的教学理念下，国内绝大多数高校纷纷开设嵌入式系统开发课程。

目前我校的嵌入式系统方向人才培养目标是：掌握电子技术、嵌入式系统应用与开发、物联网技术开发与应用等工程领域的实践知识和技能，具备嵌入式开发、嵌入式系统测试、物联网应用开发能力，能在通信、电子设备设计制造、物联网应用、IT业等部门从事嵌入式系统软硬件分析与设计、测试、物联网研究与开发、电子信息系统应用与维护、开发、测试、销售及研究等生产和管理第一线需要的高素质应用型人才[4]。

（二）嵌入式系统课程介绍

嵌入式系统课程一般包括：Linux系统、C语言、C++面向对象的程序设计、ARM微处理原理与应用、嵌入式系统GUI开发。其中Linux系统为嵌入式系统课程的核心部分，在今后的嵌入式开发编程过程中大多是在Linux环境下进行；C语言则属于嵌入式系统开发最基础也是最重要的编程语言，目前嵌入式系统硬件开发多是基于C语言；C++语言则是属于面向对象的高级编程，嵌入式系统GUI开发则是在Linux环境下在Qt上使用C++语言进行图形界面的编程设计；最后ARM微处理器的原理与应用是整个嵌入式系统课程的精华也是其难点所在，所有的程序都需要在ARM处理器上运行，所以学习好ARM原理与运用无论以后做硬件工程师还是软件工程师都有着重要意义[5-7]。

三、嵌入式系统方向教学方式现状

目前绝大多数高校仍然采用传统的授课方式来讲授嵌入式系统课程，即把相关专业课分散到三到四个学期，某门课程在一个学期开展，分散在15～18个教学周，每周讲授4～6节课。从近几年毕业生难以适应市场的需求来看，按照传统的教学方式对嵌入式系统课程进行教学显然有着巨大的不足之处。主要不足是：

1.知识点的讲授不连贯，往往在下节课浪费了大量的时间来进行上次课的补习。

2.实践应用少，尤其对于应用开发型的课程，讲完理论之后缺失及时的实验开发。即使加了实验课，某些实验项目不能在两节课完成[8]。

3.时间跨度过大，嵌入式系统课程知识涉及面广，仅仅上述的四门基础课程按传统授课计划一学期一门课来看，需要两年才能完成。

4.高校针对嵌入式系统教学知识落后于当下嵌入式技术发展，同时也缺乏有资深嵌入式工作经验的教师。

四、集中授课方式在嵌入式系统方向教学应用

集中授课方式是指把某门课程集中在一段时间内连续进行学习，直到该门课程进行完毕，再开展下一门课程的学习。整个学习阶段大致是以知识点做基础，实际应用做课程案例，开发项目为驱动，注重提高学生的实际编程能力。这样能够及时有效地进行针对性学习，能够稳固知识点，加强学生实践动手能力，而且学习时间跨度大大降低，根据人类的记忆规律更能使学生加深理解记忆，更好地掌握本阶段的知识[9]。

由于嵌入式课程涉及知识面广，系统的嵌入式系统开发课程我在这里大致分为了四个阶段：

1.嵌入式系统开发基础篇。首先，进行Linux系统的基础学习，其主要内容为：学习Linux系统的理论知识，如Linux系统简介、Linux的文件系统、文件类型及属性、文本编辑器等；之后进行学习Linux系统下的常用命令和shell编程；最后也是以后常使用的知识便是编译与调试，学习GCC编译器和GDB调试器以及make工具，通过makefile文件来描述源程序之间的相互关系并自动维护编译工作。其次，在学习了Linux基础之后便可以在Linux环境下进行开发，也就意味着进入了C语言的高级编程学习中，而在此阶段学习中不能像传统教学一样仅仅教授C语法基础，要更深入学习C语言的灵魂知识――指针的学习，之后进行C的高级编程，例如编译的预处理、链表及操作、树和二叉树等知识的学习。这样就基本上完成了本阶段的理论学习，本阶段最后一步是学生实战提高的一项内容即C项目系统的设计开发，在一个系统项目的开发过程中几乎会用到此前所学的所有知识，学生在开发过程中也会看清自己学习中所欠缺的知识。

本阶段因为是基础性知识学习，在后期学习应用中均占有很大的分量，所以用时也是最长的一个阶段，约在5～6周方可完成阶段性学习。

2.嵌入式开发系统篇。在完成了C语言的学习后，便可以开始进行学习Linux系统程序的设计，本阶段学习目标便是掌握Linux系统编程和网络编程的基本方法，掌握多进程和多线程的编程能力。学习过程中主要学习进程与线程的原理、进程间通信的方式、网络的基本原理、Socket编程等。在此阶段的学习中要多锻炼大型程序和复杂项目框架的设计能力，使得学生能够在未来工作中具备掌控和领导项目的潜力。

在完成本阶段性学习之后，同样需要大量的练习以及系统项目的设计开发训练。本阶段主要是系统的设计学习，则需训练诸如局域网OICQ程序设计、远程终端管理系统之类的开发项目，来提高学生系统设计开发能力。本阶段主要学习系统的基础性开发，大约在四周左右完成。

3.嵌入式开发的软件应用篇。本阶段主要进行C++面向对象的程序设计开发，学习类和对象的区别与应用，面向对象程序设计的三个基本特征：封装、继承和多态。因其在C语言基础上演变而来，故而此阶段属于快速学习阶段，在一到两周即可完成。然后学习系统GUI开发，主要要求掌握Qt开发的基本流程和Qt提供的类库的使用方法。在整个的软件应用阶段会在两周内完成。

虽然学习用时比较短，项目的开发练习依然不可缺少，在未来工作中这类快速学习并加以应用的情景有很多，学生们有必要也必须有快速学习的能力。

4.嵌入式开发的硬件篇。本阶段在整个嵌入式系统开发中属于难点，需在本阶段学习ARM微处理原理和应用，主要掌握ARM的基本架构、指令系统，同时也要了解ADS集成开发环境；嵌入式Linux的系统移植，主要掌握u-boot启动流程、u-boot的移植流程及关键步骤，学会构建根文件夹系统，掌握整个嵌入式Linux系统开发方法；学习Linux驱动开发，掌握嵌入式Linux设备驱动程序的基本原理、架构和设计方法以及驱动开发中常用的机制和内核资源。

该阶段主要以实验为主，加强学生动手能力，熟悉嵌入式的硬件程序开发，该阶段也在四周左右。

五、总结

经过对社会上嵌入式系统培训机构的调研来看，大多数机构都是应用的此类授课方式专项培训嵌入式系统开发人才，而经过培训之后的学员有着扎实的知识功底和良好的实用技能，明显比高校毕业生有更高的动手能力和岗位适应优势。因而在高校嵌入式系统方向课程的教学中尝试使用集中授课方式，对提高应用型人才培养有重要的借鉴意义。

参考文献：

[1]王崴.“嵌入式系统”课程的教学改革与实践[J].常州工学院学报，2013，26（1）.

[2]郭锐.嵌入式系统教学中若干教学方法研究与实践[J].科技信息，2012，（16）.

[3]彭道刚，李辉，夏飞.基于项目驱动的嵌入式系统教学改革与实践[J].中国电力教育，2013，（28）.

[4]张广渊，肖海荣，马昭，梁伟.应用科技大学本科生科研能力培养改革探讨[J].大学教育，2014，（4）.

[5]冀常鹏，马飞，徐维.项目驱动的嵌入式系统教学改革.电气电子教学学报，2012，（33）.

[6]郑广海，曲英伟.嵌入式系统课程群实践教学优化整合与知识融合的研究[J].2015，18（6）.

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关键词：嵌入式技术；专科；教学模式

中图分类号：G642

1目前在嵌入式系统课程教学中诸多问题，如下所示

1.1嵌入式人才培养与社会需求脱节

目前我国嵌入式技术方面的人才主要分为两种类型：单片机工程师和软件工程师。单片机工程师一般毕业于电子、自动化、仪器仪表等相关专业，优点是有较厚的硬件基础，掌握计算机底层工作原理[1]。《报告》显示在大部分从事嵌入式产品研发的企业中，基本都是采用软硬件人员分工合作完成产品的开发方式（62%），而与去年的调查数据（56%）横向对比看，这一选项所占的比例也呈现出增长趋势（提高了6个百分点）。由此我们可以看到企业最需要的还是擅长某一方向的专才。

1.2师资力量薄弱，实践水平差

各个高校及高职院校中嵌入式方向师资力量薄弱，教师软硬件知识兼通的较少，在企业中有工作经验的教师缺乏。因为现在高校招聘的教师大部分是硕士或者博士毕业后直接上岗，教学期间进行工程实践的机会较少，实践水平差，软硬件知识兼顾的全能教师缺乏。教师队伍的封闭性决定了“双师型”教师比例不高[2]。

1.3专科培养课程设置不合理

专科与本科学生的培养目标是不同的。专科是培养具有某种专业知识和技能的中、高级人才；培养掌握一定理论知识，具有某一专门技能，能从事某一种职业或某一类工作的人才。而本科是培养较扎实地掌握本门学科的基础理论，专门知识和基本技能，并具有从事科学研究工作或担负专门技术工作初步能力的高级人才。在嵌入式人才培养方面的问题尤为突出。多数院校设置专科培养学制为三年或者两年，但是目前设置课程体系时仍设置较多计算机专业基础课：如高等数学，大型数据库等。

1.4教学方法、课时分配有待改善

嵌入式课程的改革出现很多好的方法，有些学校实行开放式办学，与国外高校联合，实行“3+1”或“2＋2”（即前3年在国内最后一年到国外，或者前两年在国内后两年到国外，取得国内和国外双学士学位）的培养办学模式。有些试试“项目驱动”式教学等。但是具体应用实施效果不佳。针对嵌入式系统课程的软硬件兼顾的特点在理论-实践-实习等课时分配上还不完善。

2课程改革体系研究

2.1课程体系改革

依据上述《报告》，从专业角度反映了嵌入式开发硬件平台的发展趋势，在嵌入式开发领域，ARM处理器毫无疑问的占据了嵌入式处理器90%以上的市场份额，该项调查数据显示了不同系列处理器的市场占有率情况（截止到2011年5月底），ARM9系列仍然是ARM市场占有率最高的ARM处理器（45%），而Cortex系列处理器作为未来ARM公司主打产品线，其市场份额目前已占15%。嵌入式linux虽然比去年低了5个百分点，但依然占据了明显的优势（48%），在全球新一代通讯网络和物联网等大的产业带动下，采用Linux内核的Android，仅正式上市两年就已经超越称霸十年的Symbian系统，一跃成为全球最受欢迎的智能手机平台。C语言作为嵌入式开发最经常使用的语言的地位依然无容置疑，所占比例高达67%。

课程设置作为人才培养的落脚点，在一定程度上决定着人才培养的规格和质量[4]。针对高等院校嵌入式方向专科学生来讲，想在两年或三年时间学习好嵌入式课程，设置好课程体系极为重要。嵌入式方向专科课程体系设置以当前社会需求出发，结合嵌入式系统开发的特点，分为硬件、软件基础知识，如嵌入式系统结构、电子技术基础、c语言程序设计等。对于三年制专科来讲，硬软件基础知识在第一年学习。第二年的课程设置主要结合当前嵌入式行业流行的ARM9微处理器和linux操作系统进行嵌入式设计与开发的学习，包括嵌入式linux驱动程序开发、网络编程和应用程序开发等。第三年根据学校的设置可以进行实习实践、毕业设计。如校企合作项目、集体参加校外培训。对于两年制专科来讲，在第一年第二学期开始学习嵌入式设计与开发相关课程。大学生电子设计竞赛、嵌入式物联网竞赛等一系列嵌入式方向的竞赛是学生实践学习的好机会，也是激发学生学习兴趣的一种渠道，应融合贯通到课程体系中。

2.2嵌入式教学体系改革

（1）重视嵌入式教学师资培养

一般具备扎实的专业知识，但是针对嵌入式专业的内容新、发展快、软硬结合的特点，教师的嵌入式方向综合实力较弱。建立“企业培训-外出进修”相结合的培养机制。嵌入式课程一般需要购买硬件开发平台，针对硬件开发平台及在平台上的嵌入式应用开发，教师有针对性的进行培训，或者跟企业进行项目合作或者进入企业培训学习。

（2）嵌入式软、硬件教学设备

目前嵌入式方向的教材不计其数，实用而且高质量的教材却难寻，因为嵌入式方面的教材是针对相应的硬件设备编写的，嵌入式系统课程教材的更新速度远低于技术的速度更新，所以可根据本校的硬件设备来订购教材或者自己学院的教师根据学生情况编写本校的嵌入式教材。“教材-设备-课程”是一个整体，根据学生课程的设置，配备合理的硬件设备，征订适合的教材，不可独立考虑，否则教学过程中出现课本、设备不匹配的问题。

（3）合理分配学时

嵌入式方向的课程实践性很强，在课时分配时应注意。比如嵌入式系统课程一般学校分配64或48课时，理论-实验课时量为3：1或2：1。这种情况下会出现实验课是不够，理论、实践脱节。在课时设置时分配时设置为理论-实验1：1或实验比例更大些。嵌入式系统课程在机房上课是发展趋势，理论实验根据讲授内容随机分配，有些院校已经开始实施。这样可以充分发挥学生的主动性和实践动手能力，理论实验结合，在教师教授完理论后可以立即上机实践。

3三位一体实验教学模式

嵌入式系统课程与传统的微机原理和单片机课程有着本质的区别。第一，单片机课程基本是面向硬件的，只有少部分软件内容，而嵌入式系统课程利用高性能嵌入式微处理器能够进行复杂的运算，侧重于软件；第二，单片机课程大多以某种特定的微控制器为案例进行教学，而嵌入式系统课程以嵌入式操作系统为软件基础，进行驱动程序、应用软件等的设计实现。

本文根据嵌入式系统课程的特点及嵌入式发展趋势，提出了“ARM9微处理器+LINUX+课题实践”三位一体的嵌入式系统实验教学模式。嵌入式课程的实验以微处理器、LINUX操作系统等基本概念、硬件接口知识、程序设计与分析等内容为主，重点考核学生对嵌入式系统基本概念和设计方法的掌握程度。实验分为基础实验和课题实践。

3.1基础实验

（1）基础环境实验

学习嵌入式基本开发流程，学习软件和硬件的安装与调试与集成环境的使用――交叉开发环境，通过简单的Hello World嵌入式应用程序，介绍基本的应用程序程序开发流程，同学通过此实验了解和熟悉嵌入式的软硬件平台及程序设计方法及流程。

（2）CPU GPIO驱动程序

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[关键词]嵌入式 教学改革 课程设置

[中图分类号]G434 [文献标识码]A

一、引言

在上个世纪七十年代前后，出现了嵌入式系统的概念，当时，还没有出现操作系统（OS），仅有监控系统及汇编语言，随着计算机技术的发展及应用需求，将OS引入了嵌入式系统，嵌入式的编程以C语言为主，并有了强大的嵌入式开发平台。我国嵌入式软件应用规模为世界第三，在中国软件前10家企业中，嵌入式软件产品生产企业占了6家。数字化、智能化、网络化的趋势将使传统设备逐渐转变为嵌入式设备，因此嵌入式软件对改造和提升传统产业有重大作用。 中国工程院院士倪光南强调，我国IT行业应大力发展嵌入式软件，提升我国IT产业的核心竞争力。

嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，其软硬件可配置，对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格约束的一种专用系统。所使用的计算机为嵌入式计算机。嵌入式系统一般可由嵌入式微处理器、硬件设备、嵌入式操作系统及应用程序四部分组成，嵌入式系统一般嵌入到应用系统中[1]。

广义而言，可将计算机技术作为一种技术，嵌入到应用系统中，计算机技术又经常是一种核心技术。对一般用户而言，嵌入式系统是透明的。

对于处于高速发展时期的嵌入式技术及物联网技术时代，嵌入式系列课程的教学也在各大院校中开展起来。要设置适应社会需求的嵌入式技术人才，在设置嵌入式系列课程时，需要解决以下问题：

1.课程体系设置

嵌入式课程目前开展最多的还是在研究生阶段，但随着嵌入式市场需求的增加，一些高校在本科阶段开始设置嵌入式方向体系课程。那么怎样设置适合本科在校生学习的课程是现在亟需解决的问题。

2.实验教学环节设置

嵌入式技术对学生动手能力要求很高，而且嵌入式系统是软硬件结合的产物，对学生能力要求很高，既要会硬件设计又要会软件设计。

二、嵌入式系统基本结构

1.嵌入式处理器

（1）嵌入式微处理器：对应通用计算机CPU。

（2）嵌入式微控制器：对应用单片计算机。

（3）嵌入式DSP：应用于数字信号处理，数字滤波，FFT谱分析，图象处理等领域。

2.微内核结构

微内核结构是指仅提供基本的功能，任务调度，通信及同步，内存管理，对外管理等。嵌入式系统一般配有操作系统。OS分为内核层与应用层两个层次。内核仅提供基本功能，建立及管理进程，I/O、文件系统由应用层完成。其它属于应用组件，如网络功能，文件系统，GUI等，工作在用户，系统可裁剪，即用户可选择需要的组件。

3.任务调度

在嵌入式系统中，任务即线程，大多数嵌入式OS支持多任务。

多任务运行是指靠CPU在多个任务之间切换、调度，每个任务有优先级。不同任务的优先级不同，调度方式可分为三种方式：

（1）不可抢占式调度：一旦某个任务获得CPU，就独占CPU，除非某种原因（任务完成、等待资源），它才放弃CPU。

（2）可抢占式调度：基于任务优先级，当前运行的任务，随时可让位于优先级更高的处于就绪态的任务。

（3）时间片轮转调度：当两个以上的任务，优先级相同，一个进程在用完自已的时间片，就将cpu让位于同优先级的另一个进程。

嵌入式系统大多数OS采用优先级不同时用抢占式和优先级相同时间片轮转调度法。

4.硬实时系统与软实时系统

一般嵌入式系统对时间要求较高，即要求在较短的时间内，对提交的任务作出响应，称之为实时系统（μS级）。

硬实时系统对响应时间有严格要求，软实时系统可在较宽时间范围内完成。

5.内存管理

用MMU，使用虚拟存储器概念，大多数嵌入式系统MMU，从而采用实地址管理模式，这样，存储保护技术也相应降低。然而，随着嵌入式技术的发展及需求的牵引，近来不少嵌入式系统中也在加强存储管理，引入虚拟存储器概念，引入MMU，同时也在加强存储保护。

6.内核加载方式

OS内核既可在FLASH中运行，也可在片内RAM中运行，一般而言，在片内RAM中运行，可获得更快的速度，但RAM是易失性的，故无论内核还是应用程序，都应放在FLASH中，以免挥发。故在实际加载时，就存在两种方式，一是在FLASH中直接运行；另一是运行在@FLASH中的加载程序，将内核装入片内RAM，然后再运行装入RAM的内核。

7.嵌入式系统开发的有关技术

嵌入式系统的开发技术，比一般在Windows下开发要复杂一些，它与硬件平台有关。

开发平台分为宿主机与目标机。

（1）宿主机（一般用通用PC机）：主要功能是编译、链接、定址，还进行调试期间的运行控制。

目标机（硬件平台-目标板）：运行嵌入式软件。

第一过程：用交叉编译器。所谓交叉，是在一个计算机平台，为另一个计算机平台产生代码的编译器。

第二过程：链接，将所有目标程序链接为一个目标文件。

第三过程：定址，将目标文件分配到物理存储器的相应地址。

这一过程与目标机硬件结构有关，即与各存储器的起始地址有关。

（2）宿主机的调试功能

宿主机的第二个功能为支持调试目标机上的应用程序。应用交叉调试器，采用宿主机与目标机联合调试。首先下载，将宿主机中的内核及应用程序下载至目标板；然后，分别对目标板源码级、汇编级进行调试。

目标监控器是对目标机上的应用程序进行控制的，它事先被固化在FLASH中，宿主机与目标监控器相联接，完成调试控制过程，其步骤为：下载程序至目标板，控制其运行，并随时检测返回状态[2]。

三、嵌入式系统课程设计

嵌入式技术在中国的发展已经有十几年的历史，根据嵌入式系统基本结构，其涵盖的课程非常广泛，有《嵌入式操作系统》、《嵌入式系统及其应用》、《嵌入式组件设计》，《嵌入式Linux设计》等，目前这些课程基本是各大院校电子类相关专业的必修或选修课程。通过这些课程的学习，使学生能够独立完成嵌入式系统的硬件系统设计和软件设计。

《嵌入式操作系统》主要介绍实时内核原理、多个常用OS（UCOS、UCLinux、WIN CE、VXWorks、Nucleus）的比较、实时时效的分析与提高、实时OS的设计方案。

《嵌入式软件设计》主要结合汇编、C（C++）、JAVA等语言的嵌入式实现精华，体现实时OS的移植，低、高级语言的集成应用。

《嵌入式系统及其应用》讲解嵌入式系统的定义、发展、分类、组成、特点、开发调试方法、嵌入式处理器等概念性的介绍，帮助建立系统的概念和特征，完成应用层编程。

《嵌入式Linux设计》涉及嵌入式Linux驱动程序的设计，包括I/O口、CAN总线、触摸屏、IIC、PS/2、异步串口、音频、显示、USB、以太网及Flash的使用及驱动程序的编写。在ARM Linux的中断处理、BootLoader和内核上电启动过程。

为了更好的体现嵌入式门课的实用性，在课程之后配有一个为期两周的课程设计《嵌入式系统及应用课程设计》。在前面实践能力基础上，面向某一领域的应用，以嵌入式系统基础设计实现相应功能系统。提高了学生的实际动手能力与综合能力。学生要将嵌入式操作系统移植到智能手机中，并在此基础上进行二次开发，完善智能手机的功能。包括电话簿、记事本、日程、计算器、日历和时间显示、游戏软件（包括俄罗斯方块、五子棋、拼图、高尔夫球、沙壶球等）、音频功能（包括播放MP3等歌曲）、手机摄像头以及手机通讯功能（包括GPS通讯、GPRS通讯、红外通讯、蓝牙无线通讯等）。我校电子信息科学与技术专业嵌入式方向自2002年创建至今，已有六届毕业生。由于创建之初嵌入式还是个新兴的技术，所以无论从课程内容设置、教学顺序设置以及教学环节的配合都很不成熟，师资和实验设备严重短缺。但在不断探索和调整中我们总结出一套嵌入式课程体系建设的方案，科学合理设置教学内容、从实际出发调整教学顺序、各教学环节相互配合。

由于嵌入式相关课程涉及的范围甚广，尤其随着现在物联网及许多新技术的兴起，针对嵌入式课程体系的建设，包括教学内容的体系化建设和教学环节的体系化建设，是教学过程中需要解决的问题，需要提出相应的解决方案[3]。

由于嵌入式系统面向应用的主要特点，在课程设置别强调培养学生动手实践的能力。以教师科研环境和专业实验室为基地，开展课外学习方式培养学生的综合实践能力；知识讲解与主流嵌入式系统实例结合，搞好课程教材体系的配套建设；配有课程设计，加强学时在工程设计方面的能力；多位教师授课，充分发挥每位教师优势，使新技术能贯穿在教学中；与学生实际相结合，对学生毕业找工作和再学习有很大帮助；设计了多种等级实验，学生通过循序渐进设计能提高综合设计实验能力。

基于嵌入式系列课程的教学改革与探索能解决好课程间的联系、衔接问题。从理论教学、实验教学到课程设计、毕业设计统筹安排，形成一个整体，使学生的学习层次化、阶梯化。建立嵌入式实验平台，提高学生参加相关竞赛的积极性，培养学生对嵌入式相关课程的学习兴趣，促进学生自学能力和解决问题能力的提高，突出学生的能力建设、知识探究和人格养成。

四、嵌入式系统研究方向

嵌入式系统有着广泛的市场前景。市场需求方面：中国具有世界最大嵌入式技术市场。手持仪器设备、信息家电、城市建设、工业控制、军事应用等，嵌入式技术无处不在。企业人才需求方面：软硬件设计人才，应用开发人才，综合性人才，培训增加，工资待遇逐渐上升。技术发展趋势要求方面：8位单片机到16位单片机主要用于不需要操作系统的只需要处理简单任务的控制系统，但现在的手机、智能家居等系统已经不能满足于简单的控制了，多个任务并发出现时，需要具有实时操作系统的32位嵌入式微控制器的解决。图1概况了现在嵌入式系统的主要研究方向。

图1 嵌入式系统研究方向

五、总结

未来几年，市场对嵌入式人才尤其是嵌入式Linux人才的需求旺盛。而目前熟练的嵌入式Linux应用人才只有几千名。这意味着各大跨国公司及国内消费类电子巨头企业都面临着人才严重短缺的挑战。所以设置好嵌入式系列课程，培养出优秀的具有嵌入式技术人才是迫在眉睫的事情，希望我们的努力能对我国嵌入式市场带来新的生机与活力。

基金项目：本文系“北京市教委科技发展计划面上项目”（项目编号：KM201110772018）的研究成果。

[参考文献]

[1]李金芳.嵌入式教学的案例分析与分享[C].图书馆联盟建设与发展，2012-10-01

[2]梁志远，邹晓敏，劳有兰.面向嵌入式课程群建设的《微机原理》课程教学探讨[J].高教论坛，2008年04期

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【关键词】嵌入式系统；嵌入式技术；ARM微处理器；开发板；软件

一、目前嵌入式系统教学概况

嵌入式系统概念的提出已经有相当长的时间，其历史几乎和计算机的历史一样长。但在以前，它主要用于军事和工业控制领域，所以很少被人们关注和了解。随着数字技术、大规模及超大规模集成电路的发展和功能更强的操作系统的出现，它才被广泛应用于航天、航空、工业控制、智能手机、消费类电子产品、信息家电、安防监控、医疗仪器、汽车电子等领域。目前，嵌入式系统产品正不断渗透各个行业，并以其应用领域广、人才需求大等优势，获得更大的关注，特别是将来3G和物联网的普及与推广，应用前景非常好。基于此，我国一些高校的信息类专业相继开设了有关《嵌入式系统》的课程，但大多数是以选修课的形式开设的，课时量少，学校、教师和学生也没有对该课程的教学和学习给于足够的重视，导致教学效果不理想。尽管社会对嵌入式人才需求大，但因为我们的不重视，使得学生在激烈的就业竞争中失去了很多机会。

二、嵌入式系统教学现状分析及对策

《嵌入式系统》课程一般作为选修课开设且一般在大四开设，学生接触嵌入式技术时间较晚，对其没有基本的认识，在有限的课时内也只能对其有一个大致的了解，相比大三、大四学生们学习JAVA、C++的热情，嵌入式的学习气氛就显得很冷清。加之嵌入式系统课程要求的知识面广，涉及基础课程多（与电子类专业相关的基础课程有数字电子技术、电子设计自动化（EDA）、单片机原理、可编程逻辑器件、DSP原理及应用等，与计算机类专业相关的课程有C语言程序设计、计算机组成原理、计算机系统结构、微机原理、数据结构、操作系统等，如果要进行嵌入式应用软件开发的还应掌握计算机网络、网络编程、数据库原理及软件工程等课程），所以，学生学习嵌入式系统课程就存在一定的难度，学习热情也不高。对此，我们应该给与足够的重视，积极帮助学生能在嵌入式领域占有自己一席之地。首先，在对学生进行入学教育专业介绍时，要强调嵌入式方面的就业前景，目前国内外这方面的人都很稀缺，与应用软件开发的行业不同，嵌入式领域人才的工作强度通常低一些，但收入却高一些，利用这样的好的就业前景刺激同学们好好学习。再者，要强调嵌入式系统课程涉及的先行课程多，一定要打好基础；还有，学生在学校学习期间，老师们可以多开展期嵌入式技术的讲座及嵌入式产品的展示，比如无线点餐系统、车载GPS定位、智能家居等；最后，在学生大一、大二学习期间，各科任课教师要督促学生扎扎实实的学好每一门课程，以便为后续课程打好基础。在竞争如意激烈的今天，学生们也该从进入大学就逐步规划自己的职业生涯。

三、《嵌入式系统》课程教学的内容、教学方法的改进

嵌入式系统融合了电子、计算机、微电子等多种学科和技术。对于什么是嵌入式系统，还没有一个明确的定义。嵌入式系统一般定义为以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁减，应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗和应用环境有特殊要求的专用计算机系统。

1.《嵌入式系统》课程教学的内容

《嵌入式系统》的教学通常以32位微处理器为平台，32位的微处理器主要有ARM、MIPS、POWER PC，目前国内的大多数高校都是以介绍ARM微处理器为主，教学的内容主要包括ARM微处理器内核的介绍、ARM的汇编指令和汇编程序设计、嵌入式系统的C语言设计和嵌入式操作系统、嵌入式Linux开发环境及其在ARM上的移植、设备驱动程序和用户图形界面GUI等内容。在试验内容的安排上，通常包括ARM汇编语言的程序设计、BootLoader的移植、嵌入式操作系统内核的移植、UCOS II、LINUX、WINCE等嵌入式操作系统下的C语言驱动程序设计和应用程序设计等。

2.教学方法的改进

对于嵌入式课程的学习，很多同学都认为很难，除了前面提及到的它涉及的基础学科较多以外，一个很重要的原因是以传统的教学模式讲述的内容学生完全不理解，比如宿主机、目标板、交叉开发环境、GCC交叉编译器arm-Linux-gcc、引导装载程序BOOTLOADER、Linux内核裁减等。这就需要教师在上课时将嵌入式Linux开发流程给学生作演示，包括建立开发环境，下载相应的GCC交叉编译器进行安装（例如arm-Linux-gcc、arm-μclibc-gcc），或者安装产品厂家提供的交叉编译器；配置开发主机；建立引导装载程序BOOTLOADER；下载针对所使用的CPU的Linux操作系统内核、再添加自己的特定硬件的驱动程序；建立根文件系统；开发应用程序；烧写内核、根文件系统、应用程序；产品。学校还可聘请企业讲师讲述部分课程以使学生们可以了解到嵌入式的最新的技术。关于嵌入式系统的实验部分，需要有相应的开发板，有的学校实验条件还不成熟或实验设备不足，那么可以在主机上安装模拟器来模拟开发板，使学生了解将嵌入式的开发流程即可。

四、教学保障

前面已提及，嵌入式的教学过程及实验环节都离不开计算机及开发板，这就需要学校投入一定的资金来改善教学和实验条件。因为嵌入式这方面的人才较少，高校教师中也有很多人从未接触过嵌入式相关技术，所以，对于高校要积极寻求与嵌入式相关的企业的合作，以进行师资的培训，从企业吸收最新的嵌入式的技术和成果用于教学过程中。

五、就业及培训

嵌入式系统是一个软件与硬件紧密结合的学科，从事嵌入式开发的人员主要有两类。一类是电子工程、通信工程等偏硬件专业出身的人，他们主要是搞硬件设计，有时要开发一些与硬件关系密切的最底层软件，如BootLoader、Board Support Package，最初级的硬件驱动程序等。另一类是学软件、计算机专业出身的人，主要从事嵌入式操作系统和应用软件的开发。嵌入式设备的增值很大程度上取决于嵌入式软件，这占了嵌入式系统的最主要工作，越是智能设备越是复杂系统，软件越起关键作用，而且这是目前的趋势。

从事嵌入式开发的好处是：（1）目前国内外这方面的人都很稀缺。一方面，是因为这一领域入门门槛较高；另一方面，是因为这一领域较新，目前发展太快，掌握这些新技术的人当然很难找。嵌入式人才稀缺，身价自然就高，越有经验价格就越高。其实嵌入式人才稀少根本原因可能是大多数人无条件接触，这需要相应的嵌入式开发板和软件，另外需要有经验的人进行指导开发流程。（2）与应用软件开发领域不同，嵌入式领域人才的工作强度通常低一些，但收入却高于普通的应用软件开发人员。搞嵌入式系统的公司，所开发的产品通常是通用的，不会因客户的不同而修改。另外，从事嵌入式软件的每个人工作范围相对狭窄，所涉及的专业技术范围基本上固定，时间越长越有经验。

如果以后想从事嵌入式技术方面的工作，那就需要进行这方面的培训，因为教学计划中的很少的课时量只是让学生们对嵌入式系统有一个大致的认识，而自学的话又不知道该从哪里下手。现在很多培训机构都有脱产的嵌入式就业班，大概学习四五个月的时间就可推荐就业，对于想从事嵌入式开发的学生来说，无疑是一个比较好的途径。

六、总结

嵌入式是一个有很大发展潜力的学科，各个高校也相继开设了嵌入式系统的课程，笔者仅从自己多年的嵌入式教学的角度上提出自己的一些看法，希望能够抛砖引玉，听到同行们更精彩的见解。

参考文献：

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关键词：物联网；课程体系；能力；人才培养

作者简介：胡中栋（1958-），男，江西婺源人，江西理工大学信息工程学院，教授；曾传璜（1964-），男，江西吉安人，江西理工大学信息工程学院，副教授。（江西赣州341000）

基金项目：本文系江西省教育厅教改资助课题（编号：JXJG-10-6-33）的研究成果。

中图分类号：G642     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2012）12-0071-02

2009年1月美国IBM首席执行官彭明盛首次提出了“智慧地球”这一概念。[1-2]奥巴马政府希望通过物联网技术能掀起像当年“信息高速公路”战略一样的科技和经济浪潮，继续成为管理全球的战略工具。[3]同年，欧洲制订了《物联网战略研究路线图》等意见书，日本也制定了i-Japan计划。[4-5]我国也已将物联网上升为国家五大战略性新兴产业之一。物联网技术已成为各国竞争的焦点和制高点。

培养物联网工程技术人才对于增强国家的核心竞争力具有重要意义。2010年教育部《关于战略性新兴产业相关专业申报和审批工作的通知》。我国有几百所大学申报新建物联网工程专业。[6]全国有几十所高校自2011年率先开始招收培养“物联网工程”专业本科生。

物联网的研究开发涉及多个学科，是一门新兴的综合学科。物联网研究开发人员必须掌握交叉多学科专门知识。物联网工程技术人才的培养有其特殊性。建设物联网工程专业在国内外无先例可以借鉴。因此，开展对物联网工程技术人才培养的研究是必要的，而且具有重要的现实意义。

一、确立物联网人才培养目标

目标定位是人才培养方案设计的基本指导思想。培养目标明确就有了方向。目标定位以市场需求为导向。物联网技术及相关产业正处于迅猛发展中，物联网的体系结构目前还未完全形成。物联网技术的不断更新，对物联网技术人才的需求也将不断发展变化，需要培养基础扎实、适应面广、具有较强创新能力的物联网工程技术人才。

物联网专业培养学生掌握扎实的电子技术、无线传感器网络技术、计算机技术等基础理论，掌握物联网系统的信息感知层、汇聚层、传输层与应用层关键设计等专门知识和技能，培养从事物联网领域的系统设计、系统集成、系统应用等方面的物联网工程技术人才。

二、设计“厚基础、模块化”的课程体系

培养目标在方案设计方面起了宏观指导作用，而课程体系是人才培养的基础。构成人才的素质、能力和竞争力都是通过课程学习逐步形成的。物联网是典型的交叉学科，涉及到计算机、网络工程、通信工程、自动化、电子工程、信息安全等，如图1所示。由于物联网产业涵盖面宽，应用广泛，所以要求物联网工程专业必须培养宽口径人才。课程体系设计以“厚基础、模块化”为基本原则。设计公共基础模块课、专业基础模块课、专业方向特色模块选修课与实践课程等四大体系。

厚基础：包括公共基础模块课与专业基础模块课，强调基础面宽而且扎实。主要专业基础模块课有：离散数学、数据结构、操作系统、程序设计、信号与系统、通信原理、计算机网络、无线传感器网络、嵌入式系统、射频识别技术等。

模块化：专业方向特色模块选修课。由于物联网产业涵盖面宽，应用广泛，物联网专业应设置不同的培养方向，根据不同的专业方向设置不同的专业选修课程模块。学生可灵活选择不同的选修课程模块学习。

主要专业实践课程：高级语言程序设计、基于Web的数据库设计、嵌入式系统设计、无线传感器网络设计、RFID系统设计、物联网综合设计与实现等。

三、建立以能力为中心的人才培养模式

物联网新理论、新技术层出不穷，涉及的行业众多，应用广泛。因此，必须建立以“学习新理论、新技术的能力，实践能力，创新能力”为中心的物联网专业技术人才培养模式。

1.建立优良的物联网实践教学环境

（1）完善物联网基础实验室。对已有的计算机、网络与通信等相关专业实验室进一步完善和发展，主要包括：计算机应用实验室(C/C++语言、JAVA、数据库等)、无线传感器网络实验室、嵌入式系统实验室、RFID实验室等。

（2）建立物联网综合实训室。由于物联网技术涉及领域广泛，应根据专业方向与行业特色建立若干个物联网综合实训室。如建立物联网智能家居综合实训室、物联网定位控制实训室等。

（3）建立校外实习基地。物联网应用遍及智能交通、环境保护、智能家居与军事领域等很多领域。学校没有资金建设这么多实验室，实验室设备更新更无法及时跟上物联网技术的发展。所以，必须在物联网技术发展较好的行业和企业建立实习基地，使学生能学习到最新的物联网技术，提高实践能手能力和创新能力。

2.课内与课外相结合的教学方式

在课堂教学中，教师充分利用现代教育技术，采用双语、启发式、案例法和项目驱动下互动式等先进的教学方法，结合自己的研究方向和课题向学生传授最新的、实用的专业知识。

重视实践教学，增加设计型和综合型实验的比例，充分利用课程设计、生产实习、毕业设计等环节，让学生将所学知识连贯起来，获得实际工程项目从分析、设计到实现的完整过程的训练，激发学生的学习兴趣，提高动手能力。

课外教学采用丰富多彩的互动式科研活动和创业演练活动等方法，以培养学生的自主学习与创新能力。具体课外教学活动有：建立程序设计、无线传感器网络设计等学习兴趣小组；结合专业方向，鼓励学生自选课题进行研究与开发或参与老师的科研项目；向学生开放实验室，进行各种综合设计性实验和科技制作发明；鼓励有专业特色的社团活动；鼓励学生参与社会实践，积极参加各种类型的技能竞赛；鼓励学生参加高级程序员、网络工程师等IT认证培训与考试，取得相应的资格证书等。

3.建立新型校企合作模式

（1）与企业共同研究、制订人才培养方案。目前全球物联网状况尚处于概念、论证与试验阶段，处于攻克关键技术、制定标准规范与研发应用的初级阶段。[7]物联网技术的应用首先在企业实现。高校与物联网及相关企业合作，共同制订人才培养目标、教学计划，可以使高校培养的人才更符合实际的需求。

（2）与企业合作培养教师。物联网专业师资需要“从零开始”培养。物联网是典型的交叉学科，涉及到多方面专业知识，学校中精通物联网技术的科研人才很少。随着大专院校中物联网专业的迅速发展，物联网专业师资将严重不足。学校必须与物联网相关企业建立教师培训、交流和深造的长效机制，指派专业教师定期到企业进行学习交流，加强工程训练，参与科技开发等。

（3）与企业联合开发专业教材。目前，物联网的教材很少，可选择的范围非常小。而最新的物联网技术往往是先在企业中应用，高校教材中介绍的技术一般相对要滞后一段时间。与物联网企业联合开发教材可以使学生更好更快地掌握物联网的最新技术。

（4）共建产学研实训基地，学生到企业顶岗实习。企业与学校共建技术水平先进的实验室，使人员培训、教学实验、科学研究及服务运营融为一体。共建产学研实训基地，学生到企业顶岗实习。使学生尽早了解企业文化，熟悉企业规章制度，加强学生对企业的认同，培养学生的主人翁责任感和敬业精神，培养学生的实践动手能力与创新能力。[8]

四、结束语

物联网工程专业是面向国家战略性新兴产业发展的需要而设置的。物联网技术正在迅猛发展，要着眼于未来，前瞻性地培养物联网工程技术人才。由于物联网体系结构目前还未完全形成，物联网工程专业的人才培养体系还需要随着物联网技术的发展而不断调整。本文对物联网专业人才培养进行了探讨，期望对高校物联网专业建设与物联网工程技术人才培养有所帮助。

参考文献：

[1]彭明盛.智慧的地球[N].人民日报,2009-07-24(9)．

[2]邢书编译.各国“物联网”战略部署及技术应用[J].信息化建设,2010,

(1):49-51.

[3]宁焕生,徐群玉.全球物联网发展及中国物联网建设若干思考[J].电子学报,2010,38(11):2590-2598.

[4]封松林,叶甜春.物联网/传感网发展之路初探[J].中国科学院院刊,2010,25(1):50-54.

[5]邓赵红,桑庆兵．物联网在教育中的应用与思考[J].无锡职业技术学院学报,2010,9(4):48-51.

[6]刘忠宝.物联网工程专业人才培养体系研究[J].办公自动化,2011,

(20):4-6.

[7]朱仲英.传感网与物联网的进展与趋势[J].微型电脑应用,2010,

篇6

本次竞赛中职组裁判、浙江交通职业技术学院物联网应用技术专业带头人马兆丰老师向记者介绍：“竞赛以智慧生活为主题，从智能健康管理、智能商业应用、智能环境监控三个应用领域出发，考察并锻炼参赛选手物联网的基础知识、物联网平台搭建与配置（感知、识别层设备安装与调试）、物联网平台使用与维护（物联网网络传输层连接与配置）、物联网应用系统的部署与配置等几大方面知识及技能，重点考察参赛选手对物联网认知，物联网设备部署、实施、应用安装、系统运维等方面的能力，以及中职学生于职业规范、团队协作、组织管理等方面的团队风貌。”

此次竞赛为全国同行提供了了解浙江省职业院校物联网应用技术专业“从无到有、从有到精”发展历程的窗口。

校企各展所长　共育物联网英才

——记浙江省职业院校物联网应用技术专业建设

文/本刊记者　刘　飞

物联网被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网应用涉及人类社会生活的方方面面，包括工业、农业、环保、物流、交通、安全、家居、医疗、电网等，因此物联网应用技术是一门关联程度非常强的专业，可以辐射众多领域，是职业院校的新兴专业。2012年，浙江省教育厅批准浙江经济职业技术学院、浙江机电职业技术学院、职业技术学院等学校开设物联网应用技术专业，从此拉开了浙江省职业院校物联网应用技术专业建设的序幕。

浙江省职业院校在建设物联网及其相关专业的过程中，及时跟踪市场需求的变化，主动适应区域、行业经济和社会发展的要求，以学校强势专业为依托，有针对性地调整和设置专业，并与物联网企业及行业紧密合作，形成各自的物联网专业特色。

因地制宜，原有专业衍生“物联网”

在比赛现场记者了解到，浙江职业院校已开设的物联网应用技术专业，大多是从原有的计算机、通信网络或信息等专业的基础上衍生的。金华职业技术学院物联网应用技术专业主任苏红富向记者介绍：“2012年，我们学校在信息工程学院原有的计算机网络技术专业新增物联网专业方向。2014年，物联网应用技术专业开始单独招生，学制三年。”该校物联网应用技术专业凭借计算机网络技术专业原有的办学基础，主要培养偏向软件技术的物联网专业人才。

物联网应用技术专业的人才培养目标是“掌握物联网的基础知识，具备能运用计算机技术、嵌入式系统技术、传感技术和互联网技术进行信息感知识别、传输处理和控制的能力，能进行系统集成及相关技术与产品的开发和应用推广，具有物联网工程实践能力”的高素质技能人才。金华职业技术学院根据自身的实际情况，致力于培养社会紧缺型技术工程师。所培养的学生主要面向三个方面发展：大型软件公司从事手机、掌上电脑等移动终端的客户端软件设计与开发，网络运营、系统集成单位从事物联网络施工管理与工程管理工作，以及联想服务及其战略合作伙伴的设备维修。

以计算机网络技术专业为依托，金华职业技术学院的物联网应用技术专业集合了通信、网络、楼宇智能等专业优秀教师进行授课，下辖Cisco授权网校、联想工程师合作培训中心，并提供智能安防实训室、电子产品检测中心等共享型实训室。专业教学以ASP.NET技术学习为主线，逐渐上升至网页设计、高级程序设计乃至整个物联网项目的开发。该专业开设的主干课程还包括物联网工程制图识图、嵌入式系统应用、传感器与测控技术、无线传感器网络、RFID安装与调试、综合布线技术、服务器配置与管理、C#程序设计基础、ASP.NET中高级编程等。专业以学校“智慧校园”建设为契机，将网络部分（教务系统、网上图书馆、IC卡管理等）的工作根据学校现有实训设备以项目的形式分配给学生进行系统集成实训，确保学生学以致用。

本次竞赛为金华职业技术学校物联网专业的学生提供了展现技能的舞台和提升技能水平的机会。学校物联网应用技术专业学生劳银翔向记者介绍说：“比赛以北京新大陆时代教育科技有限公司物联网工程应用实训系统2.0为平台，内容涉及智慧城市物联网应用环境安装部署、物联网感知层设计开发、智慧城市物联网Android平台应用设计开发、智慧商超物联网PC平台应用设计开发。要求参赛学生具备物联网工程部署、物联网设备调试、嵌入式产品开发、Android应用开发、.NET应用开发等方面的知识，提升了团队成员专业理论知识水平、实践能力和团队协作精神。”最终，金华职业技术学院参赛团队获得团体第一名的优异成绩。

除了高职院校的物联网应用技术专业是从原有专业衍生外，中职学校虽然目前尚未获得物联网专业代码，没有专门开设物联网应用技术专业，但不少中职学校也在现有专业的基础上细化出与物联网相关的专业方向，培养掌握物联网应用技术的人才。

真枪实弹，真实项目引领教学

嘉兴技师学院自2014年起开设通信网络应用（物联网方向）专业，学制5年。学生前两年主要学习电气自动化设备安装与维修专业的相关课程及通信网络专业的基础课程。两年后，经过校内统一选拔分流，达到物联网技术方向要求的学生可以进一步学习物联网技术的专业课程。

同高职院校相比，嘉兴技师学院的物联网技术方向更加注重真实项目引领教学。嘉兴技师学院电气工程系主任钱琴梅告诉记者：“在接下来的教学中，该专业的教学想以‘智慧实训大楼’项目建设为引领，让学生进行真刀真枪的训练，而不是仅仅止步于实训室中实训设备的操作。”

嘉兴技师学院有7000多平方米的电气工程实训中心，预设的管理系统完全基于物联网技术进行设计建设。例如学生考勤系统，中心内的每一间实训室门外都有电子班牌，除了通过人脸识别系统记录学生考勤之外，还可以展示上课班级的基本信息以及实训中心的环境指数等内容。除此之外，基于RFID以及二维码技术的资产管理系统可以实时跟踪实训资产的领用及归还。实训中心智能管理系统项目的设计依托北京新大陆时代教育科技有限公司工程师以及该校专业教师共同完成。以“智慧实训大楼”项目引领教学，不仅能够提升学生的实践能力，还能够实现教学内容与企业需求的完美对接。

嘉兴技师学院副院长沈民权说：“此次全省‘物联网技术应用与维护’竞赛就是一次对物联网应用技术教学的检验，不仅有利于学生素质的全面提升，也为学校以赛促教、以赛促训提供了良好的契机。”

企业参与，全方位助力人才培养

物联网应用技术人才培养离不开企业的参与。作为本次竞赛的设备提供方，北京新大陆时代教育科技有限公司全程全方位参与了职业院校物联网应用技术人才的培养。

该公司物联网产品中心产品支持部经理邹梓秀向记者介绍：“公司物联网产品中心下设产品支持部，专门负责将公司研发产品的使用方法转化为专业教材，为各院校物联网专业的课程教学提供方便。”学校具有物联网专业的理论优势，企业具有实践优势。在教材编写的过程中，公司邀请学校老师介入，并进一步了解物联网专业的课时设置，与老师共同撰写课程大纲以及教材目录，力求编写出以实际工程应用为目标的理论教材。

公司销售经理贺育华说：“除了为学校物联网应用技术专业教师提供挂职锻炼的机会之外，公司还通过协助政府完成国培、省培计划，针对单体学校开展定向培训，组织区域学校物联网专业师资定期培训等，助力职业院校物联网专业师资建设。”

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传统网络工程专业与物联网专业在知识结构上有很多共性，只要适当补充和调整网络工程专业的课程体系，就能够达到物联网专业人才培养的目标。因此，在计算机网络工程专业中设置物联网方向是切实可行的。近两年，国内申请增设物联网相关专业的高校数量众多，但他们在不同程度上存在着物联网课程体系规划不完善、教材建设计划不完备、师资力量薄弱、实验室配套设备缺乏和实验方案标准有待规范等问题。区别于部分高校现开设的物联网工程专业，学校在计算机网络工程专业开设物联网方向时可以在该专业多年积累的教学资源的基础上，结合本校独特的优势学科制定具有行业物联网应用特色的战略性新兴产业人才培养方案。计算机网络工程专业开设物联网方向的专业目标是要让学生在具备一定的数学和计算机科学理论知识的基础上，系统地掌握计算机网络以及物联网的相关原理和应用技能。笔者认为计算机网络工程专业物联网方向的学生对有关物联网感知层的基本知识和基本技能达到掌握程度即可，重点是要结合各高校的优势学科及地方人才市场需求，让学生在充分掌握计算机网络技术的基础上，强化对物联网应用层关键技术的理论学习和应用实践。

结合高校优势学科培养网络工程专业人才

不同的发展历史、相异的学科建设等因素使得每一所大学都有自己的品牌专业、强势学科以及与其培养目标相配套的软硬件资源的建设与积累。物联网有着非常广泛的应用范围，高校在计算机网络工程专业物联网方向的专业定位上可以结合自身现有的优势学科，参考人才市场的用人需求，改革网络工程专业的课程体系，因地制宜地制定具有本校重点学科特色的培养方案和教学内容。网络工程（物联网）培养模式可以从专业定位、知识结构、创新能力培养和人才培养模式评价体系四个方面进行讨论。其中，专业定位和知识结构将在下一节论述。在复合型工程应用人才的创新能力培养上，需要转变以往的以传授知识为主导的教育模式，注重学生的创新思维和自主学习能力的培养，强化教学实践环节。例如：开设具有行业背景的工程训练课程，开展个性化的创新能力培养研究，提高实验和培训课程的比重，扩展大学生创新实践基地建设[5]等，形成以行业应用为背景的立体化培养模式。完善的评价体系可以实现人才培养模式与质量的跟踪与评价，依据评价结果可以适时地调整教学内容，有利于提高人才的适应性。从行业应用出发，可以分别从学生的综合素质能力培养、学生知识结构优化、工程实践与创新能力培养等方面对研究成果进行评价。计算机网络工程专业物联网方向人才培养模式如图1所示。将传统网络工程专业的课程设置与学校的优势学科的专业知识有机结合，使得毕业生不仅能够从事计算机网络方面的工作，也能直接从事行业背景下的物联网工程领域的工作，增强毕业生的工程实践能力，拓宽其就业范围。以天津科技大学为例，学校建有“食品营养与安全”、“工业发酵微生物”2个教育部重点实验室和1个教育部“食品生物技术工程研究中心”，在食品科学和生物工程等领域的研究与教学处于全国前列。依托天津科技大学的食品、生物等优势学科和应用背景，笔者认为，目前计算机学院的网络工程专业可以以食品安全和生物发酵与菌种保藏控制物联网为应用领域，融合食品学院和生物学院相关专业的教学资源，拓展网络工程专业的培养方向。通过多学科的交叉融合，建设以轻工行业物联网应用为特色的计算机网络工程专业培养体系。

优化网络工程专业培养目标和课程体系

由于物联网技术下的网络工程专业需要融入不同专业学科，所以，在确立了以轻工行业物联网应用为特色的网络工程专业培养目标的基础上，调整教学大纲，对原有专业的课程配置进行科学地增补和取舍。结合学校的优势学科的应用背景，依照网络工程专业物联网方向的培养目标设置相应的课程内容和实践环境，形成特色教育，增强毕业生的就业竞争力。

1.专业培养目标物联网技术下的计算机网络工程专业面向现代信息处理技术，主要培养学生良好的科学素养，使学生毕业后可在轻工行业、信息产业、科研单位从事物联网应用相关技术开发和研究，成为具备行业知识和专业技能的高级应用型人才。培养的学生具备通信技术、网络技术、传感技术的基本理论和应用能力，能进行系统集成及相关技术的开发和应用推广，具有物联网工程实践能力。专业能力培养要求：掌握计算机科学与技术和网络工程等方面的理论和方法，具有扎实的理论基础知识；掌握传感器技术、无线通信网等物联网感知层关键技术的基本知识和基本技能；具备各类网络系统的运维能力和一定的分析、设计和开发能力，拥有较强的软件编程功底；具备从事轻工行业物联网领域的科学研究能力；了解计算机网络及物联网的行业发展动态和技术标准，掌握文献检索、资料查询的基本方法，熟悉利用Internet获取信息的手段，具有获取信息的能力。

2.主干课程网络工程专业物联网方向的课程设置以专业培养目标为向导，注重学生动手能力和创新思维的提高。学生可以通过对计算机网络及物联网的基本理论和基本知识的学习，掌握网络分析和设计的基本方法，掌握物联网应用的基本技能。物联网中的感知层主要用来感知和采集现实世界中的信息，网络工程专业物联网方向的课程设置可以在现有计算机物理层的相关课程基础上，融合通信原理、传感器技术基础和射频技术与无线通信等课程，提高学生在物联网感知层理论知识的理解。对于物联网网络层方面，传统的网络工程专业已包含该领域涉及的大部分知识，需要增加无线传感网络和无线自组网理论课程，强化学生对物联网网络层的理解。物联网应用层的主要作用是依据各行业的实际需求开发信息管理平台，并根据行业应用的特点集成相应的内容服务[6]。结合应用层的特点，各院校可结合自身优势学科增设具有行业特色的物联网信息处理技术、无线自组网应用和物联网应用程序设计等课程。有关物联网安全技术的课程，不仅涉及物联网的三个层次，也关系到嵌入式知识的相关课程。网络工程专业物联网方向的课程体系结构如图2所示。综合考虑现有网络工程专业的课程设置，计算机网络工程专业物联网方向的专业课程主要有：离散数学、数据结构、计算机组成原理、操作系统、计算机网络、数据库原理、物联网技术概论、物联网应用程序设计、无线传感网络、嵌入式系统概论、嵌入式操作系统、网络系统集成、网络程序设计、网络管理、射频技术与无线通信、物联网安全技术、无线自组网理论及应用、物联网信息处理技术等。

3.主要专业实验专业实验的设置将使得学生具有一个计算机网络技术和物联网技术学习、开发与实验的综合平台，有利于提高学生的创新能力和实际动手能力，便于学生熟悉和掌握网络工程与物联网的原理和实际应用。网络工程（物联网）专业的实践环节可以从毕业实习、计算机基础练习、课程设计、生产实习和毕业设计（论文）五个方面进行。专业实验主要包括：C语言课程设计、面向对象课程设计、数据结构课程设计、无线传感器网络课程设计、网络系统集成课程设计和物联网综合应用课程设计等。

篇8

目前市场上和物联网联系紧密的产品市场主要包括大致三个层面：较低层面的传感器研制、数据采集系统、RFID产品及应用、生物识别、现场总线等；中上层次的无线通讯、工业控制、智能电力、智能交通、智能楼宇、智能家居、环境监控等；较高层次的大致有系统集成、项目实施、软件外包等。根据学生特点和专业技能要求，廊坊燕京职业技术学院物联网应用技术专业的人才培养目标定位在以下几个方面：①物联网企业一线高技能产品人才：可以在相关技术人员指导下，完成物联网项目规划和具体实施，包括现场布线、相关产品和部件安装、设备调试、设备使用及运行维护、针对客户的简单使用培训等工作。②物联网企业研发助手：可以按照研发工程师的要求，进行相关智能终端产品的辅助设计和生产测试；进行相关物联网系统的简单二次开发和运行调试；进行相关产品资料的整理和维护等工作。③物联网企业销售和售后服务人员：可以发挥其专业知识，进行物联网整体项目和相关产品的推广和销售；进行客户关系拓展和巩固；进行项目后期使用跟踪和售后服务等工作。

2师资队伍建设

应探索培养具有较丰富的企业实践经验、较强的团队合作意识和创新思维，具有较强把握专业发展方向能力、项目开发能力、组织协调能力和教学科研能力的专业带头人，培养知识结构覆盖嵌入式、通讯、射频识别、传感器、手机应用开发、电子电路技术、单片机等领域，具备物联网项目规划、新技术开发以及工程管理能力，获得相应资格认证证书的专业教师队伍。可以从以下方面着手：①增多相关教师进行外出调研学习和参加专业培训的机会，以利于其专业知识和专业技能的提升，鼓励其取得相应的资格认证证书。②定期选派教师深入企业进行实践锻炼，进而使其掌握最新的专业知识和技能。③经常性地开展专业前沿知识专题讨论，及时跟踪专业和技术前沿。④主动承担和自行组织实施专业相关项目的研发，实际提升教师技能水平。⑤组织并积极参加各项物联网技术技能大赛，帮助提升教师和学生的专业技能。

3实训实践环境建设

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关键词：物联网工程；专业教学体系；建设思考

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）48-0211-02

我国的物联网专业是教育部为了适应国家经济发展战略的需要在2010年设立的新兴专业，它属于计算机科学与技术类，并且有30所高校在同一年被批准开设该专业，2011―2013年，陆续有270多所学校也被批准开设，同时，物联网仍然处于发展阶段，没有清楚的知识体系，涵盖了多种专业技术，无法清楚对其边界进行界定。因此，在建设物联网工程专业教学体系时，我们没有现成的经验可供借鉴，在建设中就必须要非常谨慎。为了避免在建设物联网工程专业教学体系时出现一些问题，我们在进行该专业的目标定位和课程体系设置时，要遵照有效发挥源学科的学科基础与优势、依据未来毕业生的就业岗位和需求这两个原则。

一、物联网工程专业建设现状

国内的多所高校陆续获批开设了物联网工程专业，物联网专业也逐渐受到广泛关注，成为最热门的专业之一，社会上对物联网专业人才的需求也在逐渐增大。虽然物联网专业近年来发展较快，很多高校开设物联网相关专业的热情也很高，但是他们对于物联网工程专业的专业定位仍然不是很明确，没有形成一定的专业体系，也没有具有过硬的物联网专业教师队伍来支持该专业的发展，专业方面的实验实训建设标准也没有制定出规范准则。物联网专业的教学体系建设面临着缺乏师资队伍、缺乏物联网技术专业的教材、缺乏物联网教学基地的问题，这些问题严重影响着物联网高端人才的培养。要想建设好物联网工程专业教学体系，就必须设法解决这些现实问题。

二、物联网工程专业理论课程教学体系

物联网工程专业的课程体系主要包括了基础类课程模块、感知层课程模块、网络层课程模块及应用层课程模块这四个课程模块。而基础类的课程模块又包含了公共基础课程模块和专业基础课程模块两部分。

物联网体系结构被分为感知层课程模块、网络层课程模块与应用层课程模块三个层次。感知层课程模块包括了RFID原理与技术、传感器原理、短距离无线通信技术、无线传感器网络技术、嵌入式系统等。学生通过这个模块的学习可以学习到物联网的相关硬件知识及物联网的节点感知技术。网络层的课程模块包括了无线自组网技术、解决实际生活中遇到的一些技术问题，主要有物联网应用系统设计、云计算基础、移动终端开发等课程。

三、对物联网工程专业课程建设的理解

在进行物联网工程专业课程教学体系建设中，各大高校都要本着“课程精、实验强”这两大原则。在物联网工程专业课程教学体系建设中，包含了计算机学科的基础课程和体现物联网工程专业特点的专业课课程两大类型。教育部高等学校计算机学科与技术教学指导委员会在《高等学校计算机科学与技术计算机科学与技术专业公共核心知识体系与课程》与《高等学校计算机科学与技术计算机科学与技术专业人才专业能力构成与培养》中已经对计算机学科的基础课程以及实践能力培养问题做出了明确的指示和系统讨论。

要成为一名合格的物联网工程技术人员，除了要学习相关的物联网知识，还必须要能够掌握计算机原理与操作系统、软件基础与软件编程技术、网络与嵌入式系统、数据库与智能信息处理技术等基础知识和技能，以及移动计算、普适计算和云计算知识，学会将学到的知识与实践结合起来，达到学以致用的目的。

在进行物联网工程专业课程体系建设中，高校要注意以下几点。

1.我们所学习的这些课程属于物联网工程专业的基础课程，是所有高校的物联网工程专业课程中都有的课程，学校在进行课程设置时可以将它们与本学校的具体实际相结合，依据自己的教学优势和科研优势来进行特色课程设置。以天津科技大学为例，物联网专业建设依托计算机学科，而学校在食品科学和生物工程等领域的研究与教学处于全国前列。笔者认为，目前计算机学院的物联网工程专业可以以食品安全智能追溯为物联网应用领域，融合食品学院和生物学院相关专业的教学资源，因此在涉及感知层的“感知技术及应用”与应用层的“智能信息处理”课程的设置中，学校可以发挥自身的优势，要从有特色的教学中培养一批物联网技术能力较强的学生，帮助学生在就业中脱颖而出，旨在培养具有轻工业特色的物联网专业应用型产业人才。

2.进行物联网工程专业的课程体系建设中，学校要注意避免教学内容层次较低、重复、深浅不一等问题，要从教学内容与教学环节出发，注重改变课程内容的衔接和协调方式，帮助学生学习相关的专业知识，提高学生的物联网技术能力。

3.物联网工程专业是一个新兴的专业，该专业还处于初级阶段，基础较差。我们不能像对待已有的专业一样看待它，直接从已有的教师中抽取教师队伍，根据已有的教师知识结构来设定课程，而是要根据物联网工程专业的特点，制定新的专业培养目标，形成一个真正的有机课程教学体系。物联网工程专业是一个新的专业，我们的教师对于这个专业也不是很熟悉，还没有形成成熟的专业教学模式和教学技能，这就要求学校要定期对教师进行相关的培训，让教师通过培训进修，在教学中结合教学及科研的实践来不断积累教学实践经验。物联网工程专业是为国家培养一批“工程应用型”人才的需要才出现的，学校必须对其十分重视，要注意将物联网的专业理论与具体的教学实际相结合，进行物联网工程专业实验教学环境建设。为了能够培养和提高学生的物联网专业能力，建设实验教学环境，我们的教师要加强对所教授的专业技术的深入理解，不断提高自身的教学能力，积累一些教学经验；学校要加大对该专业的实验室建设经费支出，完善教学设施。所有的物联网专业的学科建设者和管理者、学科带头人都要坚持“课程精，实验强”的原则，在物联网工程专业课程体系建设中时刻保持清醒的头脑，为物联网工程专业课程体系建设贡献自己的力量。

四、结语

总而言之，物联网工程专业是应国家战略性新兴产业发展的需要才出现的，我们对其要特别重视，要用国家发展战略的视野来进行物联网工程专业的建设，要将目光放长远，要有全局观和预见性，为国家培养一批具有扎实的物联网基础知识的复合型人才。物联网技术如果能够得到快速发展和广泛的应用，那么与之相关的计算机技术也将会得到广阔的发展空间，计算机类的教育教学就有了新的发展方向，计算机应用型人才也就多了一条新的发展道路。我们要在进行物联网工程专业的课程教学体系建设中保持“积极、谨慎”的态度，在进行科学研究和教学研究紧密结合的基础上，发挥信息技术学科的综合优势，从中研究出能够体现本校教学特色的办学优势。只有这样，才能培养出国家需要的合格人才，后续开设该专业的高校也就有了成功的经验可以借鉴。

参考文献：

[1]吴功宜.对物联网工程专业教学体系建设的思考[J].计算机教育，2010，（21）：26-29.

[2]陈辉，李敬兆，詹林.物联网工程专业人才培养和专业建设探索[J].计算机教育，2014，（04）：13-17.

篇10

2013年，东北林业大学物流工程系进行了本科人才培养方案的修订工作，这次培养方案修订的原则是整合交叉重复课程，明确研究方向，加大实践教学比例。

(1)整合交叉重复课程，明确课程内容。

2009年制定的人才培养方案经过多年的实践教学发现，很多课程存在着交叉重复的问题，例如物流采购学与采购与供应、项目采购管理、政府采购管理等课程都存在着较大的重复性，所以本次人才培养方案修订对这些课程进行了整合，并对课程内容进行了确定，如物流信息系统课程以前以介绍信息自动采集与识别技术、数据库技术、电子数据交换(EDI)技术为主，这与物流装备课程中的智能装备内容有重复之处，所以本次修订，将数据库部分单独设为数据库与数据挖掘技术课程，将数据库设计与数据挖掘技术结合。将物流信息系统课程内容确定为以讲授物流系统平台设计为主，并加入了16学时的实验课，强化学生的设计与实践能力。

(2)明确研究方向，为研究生教育奠定基础。

本次人才培养方案的制定再次明确了东北林业大学物流工程专业要以培养工程技术人才为主的思想，在课程设置方面，立足夯实基础课程、优化必修课程、精化选修课的理念，确定了物流装备与技术、物流规划与设计、物流系统优化与仿真、网联网技术、林业物流等研究方向，并根据每个研究方向制定了相应的培养计划，以物联网技术方向为例，在基础课、必修课和选修课的设置方面采取层层递进的设置原则。物联网技术包括感知层、传输层和应用层三部分，感知层以传感器技术、数据采集技术为主，传输层包括zigbee、Bluetooth、WIFI、WLAN、GPRS、3G等技术，应用层包括数据挖掘、智能决策、产品追溯、产品监测等应用方面。在基础课中，设置计算机基础和C语言课程，奠定程序设计的基础，进而能够进行单片机和嵌入式系统的开发与设计，为传感器技术和数据采集技术的开发奠定基础。在必修课中，物流信息系统课程讲授操作系统设计开发，物联网技术课程讲授通讯传输层的zigbee、Bluetooth、wifi、WLAN、GPRS、3G等通讯技术，在选修课中，从物流工程角度出发，对采集的数据进行分析，定位于数据挖掘技术和智能决策技术两个方向。

(3)增加实践教学的比例。

物流工程是一门要求实践性很强的专业，在本次的人才培养方案修订中，加大了实验学时和课程设计的比重。如在基础课的设置中，60%的课程有实验课，像C语言、嵌入式系统与接口技术、机械制图、工程力学等课程的实验学时达到8～16学时，目的是为了强化同学们对所学知识的应用能力。在课程设计方面设置了物流系统仿真课程设计、物流自动化技术课程设计、物流系统规划课程设计、机械设计基础课程设计、ERP沙盘实训、物流实验实训、金工实习和生产实习等，学时总数达到14周，加上毕业设计与军事训练，总学时达到28周。

2“产学研”实践教学基地的建设

目前，高校在“产学研”实践教学基地的建设方面存在诸多的困难，物流工程专业也不例外，主要困难包括:

(1)“产学研”基地建设目前是“一头热”，高校的积极性较高，而企业没有积极性，属于一种被动接受的情况，所以基地建设持续性不好。

主要原因是高校有实习任务，需要企业提供实习机会，而企业一般是碍于人情或者社会责任，不得不接待，所以造成了“一头热”的情况。

(2)高校和科研所的科研课题的考核指标与企业所需求的不一致，难以实现无缝结合。

高校和科研所申请的课题考核指标以发文章数量、等级，专利的数量、类型，得奖等级为评价标准，而企业需要的是解决生产实际问题的工艺、技术，二者需求不一致，所以结合的不好。

(3)企业难以实现高校人数众多的顶岗实习要求，所以本科实习都以认识实习为主，实习效果不好。

从1999年高校实行扩招以来，高校学生人数一直保持着比较大的数量，一个专业一届学生100多人，要满足这么多人的实习，企业的难度很大，所以现在的实习还是以参观认识实习为主，学生亲自动手操作的机会很少，实习的效果不好。近年来，东北林业大学物流工程专业陆续签订了6家实习基地，并与青岛港集团、海尔集团、澳柯玛集团、五菱汽车和三精制药等企业建立了长期的合作关系，满足本科教学不同研究方向的需求。目前签订的6家实习基地的规模较大，涉及面较广，但多数还是以参观认识实习为主，值得一提的是，2013年在顺丰物流哈尔滨分公司实现了顶岗实习，主要是在顺丰中转场和各区的点部进行分拣和分派实习，同学们真正锻炼了实际操作的能力，对快递行业有了亲身体验，收获非常大。

3“产学研”实践教学的建议

虽然目前“产学研”实践教学还存在诸多困难，但只要找准切入点，这是对三方均有利的事情，高校要对自己的实践教学模式进行改革，要站在企业的角度考虑问题，通过学生实践解决企业存在的实际问题。

(1)改革高校目前的实验教学模式，对相近课程的实验、实训内容进行整合，打破课程界限，独立设置实验或实训课，并单独考核，以提高专业技能和操作技能为目标，加大实践教学的比重。

(2)改革传统的教学方式，采用全开放教学模式，加大实验室实训基地开放力度，提供学生创新能力培养外部条件。

(3)全面提高实训教师队伍素质。

通过学习、培训等措施，建立“双师型”素质提高体制，切实提高实验、实训教师业务水平，优化实验和实训技术人员队伍。

(4)改变原来的“一头热”的“产学研基地”建设模式。

利用高校的人力资源优势，针对物流企业人员流失严重的情况，为企业提供“替岗”培训的学生，解决企业空岗后一时无法找到合适的工作人员，耽误生产进度的问题，通过这种互惠互利的方式使“产学研基地”建设实现共赢。

(5)学以致用。

学生从物流企业的生产运营入手，按企业要求进行课程设计和毕业设计，致力于解决企业生产、管理中的实际问题。通过这种模式，对高校来说，强化了学生的专业能力，锻炼了解决实际问题的能力，对企业来说，帮助它们解决了实际问题，双方互利互惠。

4结束语