物聯網技術專業課程體系探索
根據教育部辦公廳關于戰略性新興產業相關專業申報和審批工作的通知(教高廳函[2010]13號)的精神,為了加大戰略性新興產業人才培養力度,支持和鼓勵有條件的高等學校從本科教育入手,加速教學內容、課程體系、教學方法和管理體制與運行機制的改革和創新,積極培養戰略性新興產業相關專業的人才,滿足國家戰略性新興產業發展對高素質人才的迫切需求,教育部決定在2010年4月底前完成一次戰略性新興產業相關專業的申報和審批工作。
這些戰略性新興產業涉及的領域包括:1)新能源產業,包括可再生能源技術、節能減排技術、清潔煤技術、核能技術等;2)信息網絡產業,包括傳感網、物聯網技術等;3)新材料產業,包括微電子和光電子材料和器件、新型功能材料、高性能結構材料等;4)農業和醫藥產業,包括轉基因育種技術等;5)空間、海洋和地球探索與資源開發利用等。這些新專業的設置和人才培養將有力地促進我國在互聯網、綠色經濟、低碳經濟、環保技術、生物醫藥等關系到未來環境和人類生活的重要的戰略性產業的快速發展,滿足這些新興產業的人才需要。
物聯網(TheInternetofThings)技術專業是信息網絡產業方向重點支持的開辦專業之一,本文論述物聯網技術專業設置的必要性、可行性,以及物聯網技術專業的培養目標和課程體系。
物聯網技術專業設置的必要性和可行性
物聯網概念于1999年提出,其本意是"物物相連的互聯網"。物聯網是通過射頻識別(RFID)、紅外感應器、無線傳感器網絡(WirelessSensorNetwork,WSN)、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備,按約定的協議,把任何物品與互聯網連接起來,進行信息交換和通訊,以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。
"物聯網"被稱為繼計算機、互聯網之后,世界信息產業的第三次浪潮。業內專家認為,物聯網一方面可以提高經濟效益,大大節約成本;另一方面可以為全球經濟的復蘇提供技術動力。
目前,美國、歐盟、中國等都在投入巨資探索物聯網。中國工業和信息化部會同有關部門,對新一代信息技術開展研究,以期形成支持新一代信息技術發展的政策措施。2009年8月7日,國務院總理溫家寶視察中科院嘉興無線傳感網工程中心無錫研發分中心,提出"在傳感網發展中,要早一點謀劃未來,早一點攻破核心技術",并且明確要求盡快建立中國的傳感信息中心,或者叫"感知中國"中心。隨后,全國信息技術標準化技術委員會專門[FS:PAGE]組建了傳感器網絡標準工作組,正式推動物聯網相關產業發展。工信部總工程師、新聞發言人朱宏任2009年8月26表示,政府高度關注物聯網的新技術,工信部也會與有關部門就物聯網等新技術開展研究,以形成支持新一代信息技術的一些新的政策措施。
物聯網用途廣泛,遍及智能交通、環境保護、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工業監測、老人護理、個人健康等多個領域。預計物聯網是繼計算機、互聯網與移動通信網之后的又一次信息產業浪潮。有專家預測10年內物聯網就可能大規模普及,這一技術將會發展成為一個上萬億元規模的高科技市場。因此,社會對物聯網技術方面的人才需求巨大。西安交通大學計算機科學與技術、信息與通信工程、控制科學與工程專業以良好的辦學條件和過硬的教學質量贏得了社會信譽,培養了大批合格的信息技術人才。這些專業均具有悠久的辦學歷史、強大的師資力量和完善的實驗設備,在國內排名領先,國際上也具有重要影響。近年,學院在物聯網技術領域承擔了大量國家級和省部級重要科研項目,并在人才培養方面積極開展教育改革試點與實踐工作,為開辦"物聯網技術"新專業打下了良好基礎。
新專業以《國家中長期科學和技術發展規劃綱要》為指南,以物理信息混合網絡化系統為載體,圍繞"網絡化信息感知"、"網絡化信息傳輸"、"網絡化信息服務與安全"、"網絡化資源優化"四個主要研究方向,緊密結合國民經濟發展與國防建設的重大需求與發展戰略,整合我校及國內外合作團隊的優勢資源,建立多學科交叉的"物聯網技術"專業,為實現國家"信息化帶動工業化"的戰略決策,促進信息產業的發展做出重大貢獻,并推動依托單位信息學科群的跨越式發展。
物聯網技術專業的人才培養目標
培養目標
物聯網專業培養適應國家現代化建設需要,德、智、體、美全面發展,具有基礎厚、口徑寬、能力強、綜合型、素質高等特點,富有社會責任感,系統扎實地掌握物聯網技術基礎理論、物理信息系統標識與感知、計算機網絡理論與技術和數據分析與處理方法的,具有信息獲取、存儲、檢索、分析和處理能力的,能在計算機、自動化和通信等信息領域起引領作用、具有國際視野和競爭力的創新性高層次專門人才。通過專業學習,在物-物感知理論、數據傳輸與融合、基于云計算的新型數據處理方法等方面,具備獨立的科學研究能力。
基本要求
物聯網專業的基本要求包括3個方面,即知識要求、能力要求和素質要求。具體內容包括:[FS:PAGE]1)知識要求:具有較寬廣的專業知識面,較強的工作適應能力。具有扎實的自然科學基礎、較好的人文社會科學基礎和外語綜合能力;系統地掌握物聯網技術領域的基本理論、基本知識,掌握本專業所需的電工、電子、計算機、自動化和通信等相關學科的基本理論和基本知識;掌握物聯網感知與標識的基本理論與技術、物聯網信息處理技術;掌握物聯網體系結構、數據傳輸與安全技術;掌握物聯網系統的硬件、軟件設計和開發能力,具備在物聯網系統及其應用方面進行綜合研究、開發和集成的能力。
2)能力要求:獲取最新科學技術知識和信息的能力;熟練閱讀英文專業科技文獻、并運用英語進行溝通和交流的能力;運用計算機及信息網絡輔助物聯網規劃、設計、計算、控制的能力;了解相關的技術標準,具備進行物聯網系統及裝置研發、設計、制造、運行與管理的能力;具備較強的創新意識和從事物聯網領域科學研究的基本能力;具有國際視野和跨文化的交流、競爭與合作能力。
3)素質要求:具有高度的社會責任感;具有良好的職業道德和學術道德;具有全球視野及可持續發展理念;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。
主干學科和相關學科
物聯網專業修學4年,授予工學學士學位。主干學科包括:控制科學與工程、計算機科學與技術、信息與通信工程。相關學科包括:電子科學與技術、管理科學與工程、電氣工程及自動化。
物聯網技術專業的課程體系設置
物聯網技術專業的設置需要綜合考慮相關交叉學科的特點,注重課程體系的交叉融合,將相關主干學科的核心課程和專業課程進行通盤考慮。在總學分170學分(教學16學時對應1學分,實驗32學時對應1學分)的情況下,相關課程學分設置如圖1所示,具體課程分類論述如下:
1)思想政治教育與國防教育(16學分,必修)。
課程包括:毛澤東思想和中國特色社會主義理論體系概論、思想道德修養與法律基礎、國防教育、馬克思主義基本原理、中國近代史綱要和形勢與政策。

2)體育(2學分)、英語(10學分)、計算機技術基礎(3學分)。計算機技術基礎本專業設置程序設計基礎課程。體育每學期0.5學分,共4學期。英語根據入學時英語水平考試成績,分A、B、C三級;A級必修大學英語(I)(10學分);B級必修大學英語(II)(6學分),另外從拓展提高類中選修4學分;C級免試獲得4學分,另外從拓展提高類中選修6學分。
3)基礎通識類選修課(12學分)。[FS:PAGE]其中核心課限選6學分,其他課程任選6學分。
4)基礎科學課程(40學分,必修31學分,選修9學分)。具體包括:高等數學、線性代數與空間解析幾何、大學物理、大學物理實驗、概率論與數理統計、復變函數與積分變換、離散數學、形式語言與自動機、數學建模、數值計算方法、數理邏輯、組合數學、模糊數學和隨機過程等。
5)專業主干課程(46學分,必修)。具體包括:物聯網技術導論、電路、模擬電子技術、電子技術基礎實驗、數據結構與算法、運籌學、信號與系統、數字邏輯與數字系統、傳感與檢測技術、自動控制原理、電磁場與電磁波、軟件工程、計算機網絡原理、通信原理、嵌入式系統與接口技術、數據庫與數據挖掘。具體學時學分安排如表1所示。
6)專業課程(17學分,選修)。具體包括:無線傳感網與自組織網絡、天線原理、物聯網信息安全、物流管理概論、RFID技術、計算機系統結構、智能交通概論、GPS技術、環境工程概論、電力工程概論、電子商務等。

表 1 物聯網技術專業的專業主干課程
7)集中實踐(24學分,必修)。其中金工、電工實習2學分,集中生產實習3學分,工業系統測量、驅動與控制2學分,工程項目設計2學分,畢業設計(論文)12學分,專題實驗3學分。
8)工程項目設計是本專業根據"工程教育認證"要求設置的教學與科研結合類的實踐課程,其總體思想是:由指導教師提出項目設計目的、背景和具體考核指標;學生據此具體規劃和設計項目,教師參與項目設計方案的評估指導,如果遇到困難時,教師指導學生克服;教師定期負責檢查、督導;項目完成后組織5人專家組進行評價和考核。考慮分2批進行:第1批在第5學期第10周開始啟動,第6學期完成;第2批在第6學期第10周開始啟動,第7學期完成。
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