規(guī)范建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教材
謝琛1 楊家海2
2010年初，教育部辦公廳發(fā)布“關(guān)于戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)相關(guān)專業(yè)申報(bào)和審批工作的通知”(教高廳函 [2010]13號)，在2010年4月底前完成一次戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)相關(guān)專業(yè)的申報(bào)和審批工作，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)專業(yè)作為信息網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)方向重點(diǎn)支持的開辦專業(yè)之一，也在此次申報(bào)之列。通知公布后，眾多高校爭相申報(bào)，截至2010年3月，全國已有近700所高等院校向教育部提交了增設(shè)物聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)專業(yè)的申請，其中 37所院校獲準(zhǔn)開設(shè)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)專業(yè)，并從2011年起開始招生。
涉及廣泛的技術(shù)領(lǐng)域
物聯(lián)網(wǎng)被稱為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后，世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮。業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，物聯(lián)網(wǎng)一方面可以提高經(jīng)濟(jì)效益，大大節(jié)約成本；另一方面可以為全球經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇提供技術(shù)動力。
物聯(lián)網(wǎng)的概念于1999年由美國麻省理工學(xué)院提出。早期的物聯(lián)網(wǎng)是指依托射頻識別(RFID)技術(shù)的物流網(wǎng)絡(luò)，隨著技術(shù)和應(yīng)用的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵已經(jīng)發(fā)生變化。
中國式物聯(lián)網(wǎng)定義是：將無處不在的末端設(shè)備和設(shè)施，包括具備“內(nèi)在智能”的傳感器、移動終端、工業(yè)系統(tǒng)、樓控系統(tǒng)、家庭智能設(shè)施、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等，和“外在使能”，如貼上RFID標(biāo)簽的各種資產(chǎn)、攜帶無線終端的個人或車輛等“智能化物件或動物”或“智能塵埃”，通過各種無線和/或有線的長距離和 /或短距離通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通、應(yīng)用大集成，以及基于云計(jì)算的SaaS營運(yùn)等模式，在內(nèi)網(wǎng)、專網(wǎng)和/或互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，采用適當(dāng)?shù)男畔踩Ｕ蠙C(jī)制，提供安全可控乃至個性化的實(shí)時在線監(jiān)測、定位追溯、報(bào)警聯(lián)動、調(diào)度指揮、預(yù)案管理、進(jìn)程控制、安全防范、進(jìn)程維保、在線升級、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、決策支持、領(lǐng)導(dǎo)桌面 （集中展示的Cockpit Dashboard）等管理和服務(wù)功能，實(shí)現(xiàn)對“萬物”的“高效、節(jié)能、安全、環(huán)保”的“管、控、營”一體化TaaS（everyThing as a Service）服務(wù)。
物聯(lián)網(wǎng)具備以下特征：
?。保娓兄蠢脗鞲衅?、RFID等隨時隨地獲取物體的信息；
?。玻煽總鬟f，通過承載網(wǎng)，將物體的信息實(shí)時準(zhǔn)確地傳遞出去；
?。常悄芴幚?，利用云計(jì)算、模糊識別等智能計(jì)算技術(shù)，對海量數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行分析和處理，對物體實(shí)施智能化的管理。
物聯(lián)網(wǎng)涉及的技術(shù)領(lǐng)域非常廣泛，歐盟于2009年9月發(fā)布了《歐盟物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略研究路線圖》白皮書。這份白皮書列出13類關(guān)鍵技術(shù)，包括：標(biāo)識技 術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)、軟件和算法、硬件、數(shù)據(jù)和信號處理技術(shù)、發(fā)現(xiàn)與搜索引擎技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)管理相關(guān)技術(shù)、電源和能量儲存技術(shù)、安全與隱私技術(shù)以及標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)等。
設(shè)置人才培養(yǎng)要求與主干學(xué)科
物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)作為一個全新的學(xué)科，其理論體系尚未健全，各高校物聯(lián)網(wǎng)學(xué)科建設(shè)和課程還未成體系，實(shí)驗(yàn)室建設(shè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有待探討和規(guī)范。有鑒于此，除 了已經(jīng)獲準(zhǔn)設(shè)立物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的有關(guān)高校在準(zhǔn)備專業(yè)課程設(shè)置相關(guān)的工作外，有關(guān)部門和單位也先后組織了多場研討會。2010年8月29日，在教育部高等學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)教學(xué)指導(dǎo)委員會和教育部高等學(xué)校電子信息與電氣學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)委員會的共同指導(dǎo)和支持下，由全國首批批準(zhǔn)設(shè)立物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)專業(yè)的高校共同發(fā)起的 “全國高校物聯(lián)網(wǎng)及相關(guān)專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)小組”正式成立，以推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)及相關(guān)專業(yè)的建設(shè)與發(fā)展。
物聯(lián)網(wǎng)是典型的交叉學(xué)科，它所涉及的核心技術(shù)包括IPv6技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、傳感技術(shù)、RFID智能識別技術(shù)、無線通信技術(shù)等。因此，從技術(shù)角 度講，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)主要涉及的現(xiàn)有高校院系與專業(yè)有：計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程、電子與電氣工程、電子信息與通訊、自動控制、遙感與遙測、精密儀器、電子商務(wù)等等。在已經(jīng)獲準(zhǔn)設(shè)立物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的37所高校中，很多高校都是在上述院系（專業(yè)）的基礎(chǔ)上，擴(kuò)充形成新的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)或者物聯(lián)網(wǎng)學(xué)院。但不管物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的“實(shí)體” 如何形成，有關(guān)專家在物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)、基本要求和主干學(xué)科及主要課程設(shè)置等方面已經(jīng)達(dá)成共識。
培養(yǎng)目標(biāo)
物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)是要培養(yǎng)適應(yīng)國家現(xiàn)代化建設(shè)需要的，具有基礎(chǔ)厚、口徑寬、能力強(qiáng)、綜合型、素質(zhì)高等特點(diǎn)的，面向現(xiàn)代信息處理技術(shù)，能從事物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域 的基礎(chǔ)理論、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)分析與科技開發(fā)及研究方面的高層次人才。這種人才必須具備扎實(shí)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(jì)算機(jī)技術(shù)、系統(tǒng)工程等基礎(chǔ)理論，掌握物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，及傳感層、傳輸層與應(yīng)用層關(guān)鍵設(shè)計(jì)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(qiáng)的創(chuàng)新實(shí)踐能力和從事科學(xué)研究的能力。
基本要求
物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的基本要求包括3個方面，即知識要求、能力要求和素質(zhì)要求。具體內(nèi)容包括：
1．知識要求：包括共性的要求和專業(yè)知識的要求。在共性要求方面，應(yīng)具有寬廣的專業(yè)知識面、較強(qiáng)的工作適應(yīng)能力；具有扎實(shí)的自然科學(xué)基礎(chǔ)、較好的人文社會科學(xué)基礎(chǔ)和外語綜合能力。在專業(yè)知識要求方面，應(yīng)系統(tǒng)地掌握物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域的基本理論、基本知識，掌握本專業(yè)所需的電工、電子、計(jì)算機(jī)、自動化 和通信等相關(guān)學(xué)科的基本理論和基本知識；掌握物聯(lián)網(wǎng)感知與標(biāo)識的基本理論與技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)信息處理技術(shù)；掌握物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)傳輸與安全技術(shù)；掌握物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的硬件、軟件設(shè)計(jì)和開發(fā)能力，具備在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)及其應(yīng)用方面進(jìn)行綜合研究、開發(fā)和集成的能力。
2．能力要求：獲取最新科學(xué)技術(shù)知識和信息的能力；熟練閱讀英文專業(yè)科技文獻(xiàn)、并具有運(yùn)用英語進(jìn)行溝通和交流的能力；運(yùn)用計(jì)算機(jī)及信息網(wǎng)絡(luò)輔助物聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、計(jì)算、控制的能力；了解相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，具備進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)及裝置研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行與管理的能力；具備較強(qiáng)的創(chuàng)新意識和從事物聯(lián) 網(wǎng)領(lǐng)域科學(xué)研究的基本能力；具有國際視野和跨文化的交流、競爭與合作能力。
3．素質(zhì)要求：具有高度的社會責(zé)任感；具有良好的職業(yè)道德和學(xué)術(shù)道德；具有全球視野及可持續(xù)發(fā)展理念；具有博愛和寬容的道德情操；具有鍥而不舍、追求真理的精神。
主干學(xué)科與課程
物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)涉及的主干學(xué)科包括信息與通信工程、電子科學(xué)技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、控制科學(xué)與工程等。主要的專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課包括：物聯(lián)網(wǎng)概 論、信號與系統(tǒng)、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)代通信網(wǎng)、傳感器原理、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)、無線通信原理、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、近距無線傳輸技術(shù)、二維條碼技術(shù)、數(shù)據(jù)采集與處理、物聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)等。
啟動教材建設(shè)
當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教育面臨的最大的問題就是缺乏規(guī)范的教材。各個學(xué)校各自為政，缺乏有效的學(xué)術(shù)合作與協(xié)作。各個學(xué)校選用不同的教材或者傳授自編的內(nèi)容，不同學(xué)校的學(xué)生所學(xué)到的有關(guān)物聯(lián)網(wǎng)的概念、見解都不統(tǒng)一。
因此，針對物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的教材規(guī)劃和建設(shè)工作應(yīng)該盡快啟動。
制定參考性教材大綱
由于高校設(shè)置物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)在某種程度上具有一定的超前性，許多準(zhǔn)備工作都未及時跟上，其中之一就是缺少規(guī)范統(tǒng)一的教學(xué)大綱。四年制的本科培養(yǎng)時間 緊湊： 在大學(xué)的一、二年級，除了公共基礎(chǔ)課以外，一般是計(jì)算機(jī)、軟件或通信專業(yè)的基礎(chǔ)課程，這些基礎(chǔ)課程大同小異；在大學(xué)三年級，學(xué)生開始學(xué)習(xí)專業(yè)課程（含課程實(shí)踐）；在大學(xué)四年級，學(xué)生忙于制作畢業(yè)設(shè)計(jì)和尋找工作。為了最大限度地體現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的特色，并使該專業(yè)的畢業(yè)生在將來的就業(yè)選擇中具備足夠的競爭力， 高校應(yīng)該及早規(guī)劃本專業(yè)的教學(xué)大綱和專業(yè)主干課，特別是對大學(xué)三、四年級的教學(xué)內(nèi)容安排。
成立叢書編寫委員會
和教學(xué)大綱同等重要的是教材的出版工作。實(shí)際上，早在此次物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)申報(bào)工作之前，全國就已經(jīng)有部分高校的部分院系開展了一些和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相關(guān) 的教學(xué)工作，但缺乏統(tǒng)一的組織和管理工作，缺乏系統(tǒng)的教材，導(dǎo)致各個學(xué)校各自為政，所選參考教材內(nèi)容不系統(tǒng)、針對性不強(qiáng)，授課內(nèi)容差別很大，甚至出現(xiàn)了基本概念不統(tǒng)一的現(xiàn)象。
此次37所高校正式設(shè)立物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)后，這種狀況將有所改變。在教育部相關(guān)職能部門和新成立的“全國高校物聯(lián)網(wǎng)及相關(guān)專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)小組”的指導(dǎo) 下，37所高?？梢砸劳胁糠钟袑?shí)力的出版社，共同成立“全國高校物聯(lián)網(wǎng)及相關(guān)專業(yè)教材編寫委員會”，邀請部分已經(jīng)獲準(zhǔn)設(shè)立物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的高校相關(guān)院系的授課 老師、相關(guān)專業(yè)的專家學(xué)者，有針對性地編寫和出版一套和教學(xué)大綱配套的教材。
優(yōu)先編寫專業(yè)基礎(chǔ)課程的教材
物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)是一門寬口徑的學(xué)科，在應(yīng)用層面可以衍生出許許多多的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，比如教育領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用（智能教室）；農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用（蔬 菜大棚的智能監(jiān)控），地下礦井的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用（礦井無人警報(bào)系統(tǒng)）等等。各種各樣的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用都有共性的技術(shù)基礎(chǔ)，這應(yīng)該成為物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)基礎(chǔ)課程涵蓋的內(nèi)容，這些內(nèi)容相對成熟，在教材的使用上也更急迫，因此在教材的組織上應(yīng)該優(yōu)先組織人力編寫專業(yè)基礎(chǔ)課程的教材。
實(shí)驗(yàn)輔助教材和實(shí)驗(yàn)室建設(shè)
對于物聯(lián)網(wǎng)這種應(yīng)用性強(qiáng)的學(xué)科，僅僅傳授基本概念和基礎(chǔ)知識是不夠的，要從實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用入手，培養(yǎng)學(xué)生從事實(shí)際產(chǎn)品研發(fā)的能力，這樣培養(yǎng)出來的學(xué) 生才會受到社會和企業(yè)的歡迎，才能更好更快地促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展。因此在規(guī)劃教學(xué)大綱和課程教材的同時，應(yīng)該同步考慮實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的輔助教材，并出版相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)指南。同時，物聯(lián)網(wǎng)既涉及單元技術(shù)的研發(fā)，也涉及系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，因此，除了實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)之外，學(xué)生進(jìn)行實(shí)際產(chǎn)品的研發(fā)，甚至動手搭建實(shí)際的物 聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，也是必要的環(huán)節(jié)?？傊?，有關(guān)高校應(yīng)該聯(lián)合相關(guān)的企業(yè)，共同建立學(xué)生實(shí)訓(xùn)基地。
（作者單位：1為清華大學(xué)出版社，2為清華大學(xué)信息網(wǎng)絡(luò)工程研究中心）
（文章來源：《中國教育網(wǎng)絡(luò)》雜志2010年12月刊）
