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谷歌并不只是用嘴說說,這家公司正在使Android成為物聯網的標準操作系統。反觀國內,阿里巴巴也已經開始布局物聯網,并在操作系統上有所突破。A股市場也隨之刮起了一陣物聯網風潮。
長電科技(600584.SH) 概念股指數:
公司是中國半導體封裝生產基地,是國內知名的三級管制造商,集成電路封裝測試龍頭企業(yè),國家重點高新技術企業(yè)。公司于2015年1月15日消息,公司僅出資2.6億美元,就有望拿下全球第四大芯片封測廠星科金朋半數股份,從而打造出新的行業(yè)巨頭。預計公司2015年一季度實現歸屬于上市公司股東的凈利潤與上年同期136.27萬元相比,將增加3700%-3750%。
英唐智控(300131.SZ) 概念股指數:
公司主要從事智能家居物聯網相關產品的研發(fā)和銷售,其長期戰(zhàn)略之一是在持續(xù)加大智能家居物聯網相關產品及技術的研究開發(fā)、持續(xù)創(chuàng)新的同時,拓展產業(yè)鏈上下游領域。2015年3月30日,公司公告稱,擬以發(fā)行股份及支付現金方式,耗資11.45億元向鐘勇斌等9名交易對象收購深圳華商龍100%的股權,拓展電子元器件分銷商領域。
漢威電子(300007.SZ) 概念股指數:
公司主營氣體傳感器、氣體檢測儀器儀表的研發(fā)、生產、銷售及自營產品出口。2015年2月12日,公司公告稱與浙江風向標科技有限公司(簡稱風向標)簽署戰(zhàn)略合作框架協議,雙反將在智能家居及家居安全方面開展深度合作。
新大陸(000997.SZ) 概念股指數:
公司是國內電子信息以及稅控收款機等多領域的龍頭企業(yè),在國內終端廠家中唯一掌握終端核心芯片設計技術。2014年11月7日,公司停牌籌劃重大資產重組。公司擬采取非公開發(fā)行股份及支付現金相結合的方式向相關交易對方收購優(yōu)博訊股權,同時擬募集不超過本次交易總金額25%的配套資金。
廈門信達(000701.SZ) 概念股指數:
公司主營網絡信息服務及信息產品的開發(fā)與生產、商業(yè)批發(fā)零售、貿易和房地產開發(fā)。公司2015年2月3日公告稱,將通過全資子公司廈門信達物聯科技有限公司,收購國內一體化視訊解決方案供應商深圳市安尼數字技術有限公司控股權,進一步延伸物聯網產業(yè)布局。安尼數字2015年預計凈利潤為3000萬元,并將在今后數年保持30%左右的高增長,公司稱,通過將安尼數字的視頻監(jiān)控以及智能安防核心技術與公司RFID技術進行互補,可以更迅速,全面地為客戶提供物聯網應用整體解決方案。
寶信軟件(600845.SH) 概念股指數:
公司主營計算機、自動化、網絡通訊系統及軟硬件產品的研究、設計、開發(fā)、制造、集成,及相應的外包、維修、咨詢等服務。公司2015年1月12日消息稱,定增預案擬以11.8億元“加碼”寶之云互聯網數據中心(IDC)三期,項目計劃在25個月內分三階段建設完成,同時擬建設9500個機柜的大型互聯網數據中心(IDC),提供IT設備托管的IDC外包服務。
長江通信(600345.SH) 概念股指數:
公司是國家光電子信息產業(yè)基地“武漢-中國光谷”的骨干企業(yè)之一,主要從事通信產品的投資、研發(fā)、制造和銷售,產品包括光傳輸設備、接入網設備、光纖光纜、基站射頻電纜、數字視頻設備等以及相關軟件,并從事通信、信息系統的集成和技術服務。公司具有多年與全球優(yōu)秀通信企業(yè)合作的成功經歷和經驗,積累了較強的科技實力和綜合優(yōu)勢。
達華智能(002512.SZ) 概念股指數:
公司是專業(yè)生產非接觸式智能卡,智能電子標簽,高性能無線射頻識別(RFID)讀卡設備的高新技術企業(yè),是業(yè)內應用芯片類型最為全面的生產廠家。公司首創(chuàng)的無開孔一次層合制卡新工藝和芯片創(chuàng)新封裝工藝,被國家4部委聯合授予“國家重點新產品”稱號,產品性能和質量可媲美進口產品。
航天信息(600271.SH) 概念股指數:
公司主營防偽稅控系統、IC卡、系統集成業(yè)務等,公司擁有遍布全國的服務單位,并設立了信息安全、智能商務、RFID等博士后工作站,具備信息產業(yè)部計算機系統集成一級資質,承擔了“金稅工程”、“金卡工程”、“金盾工程”等國家重點工程,是國家大型信息化工程和電子政務領域的主要參與者。2014年11月27日,公司與蘇寧云商在北京簽署戰(zhàn)略合作協議,正式宣布雙方將在電子發(fā)票,線下金融收單,供應鏈金融等領域開展全方位的合作。電子發(fā)票業(yè)務將是未來雙方合作的重點。
關鍵詞:物聯網;多傳感器;語義融合;本體
中圖分類號:TP202
物聯網是計算機科學發(fā)展的產物,滲透到各個領域,工業(yè)、醫(yī)療、軍事、家庭等多領域,對各領域的各環(huán)節(jié)進行信息數據的自動化采集、處理、決策分析、預警等控制活動。負責信息數據采集的設備主要是傳感器。傳感器節(jié)點是信息采集、處理和傳輸的基礎。每個傳感器都是一個信息源,對于信息系統來說,數據是海量的,并呈指數級別增長,產生和存儲這些數據的軟硬件環(huán)境有很大的差別,因此采集到的數據內容和格式都不相同,使得數據的利用和共享成為難題,而處理這些數據需要面臨的主要技術問題就是異構的數據源問題[1]。因此,設計高質量的傳感器數據融合[2-4]方法,是多傳感器數據的核心問題。
異構的數據源問題[5]包含四個級別:系統、結構、語法和語義。對于系統和結構上的異構問題,解決方案是使用XML語言消除異構,但是語義上的異構問題,使用本體是最有效的。本文的研究思路是:針對物聯網中多傳感器采集數據的格式不同問題,提出基于本體進行語義融合的方法,以達到多傳感器數據有效利用、決策控制等目的。
1 本體(Ontology)
1.1 本體知識簡介
在人工智能界,Neches等人將本體定義為“給出構成相關領域詞匯的基本術語和關系,以及利用這些術語和關系構成的規(guī)定這些詞匯外延的規(guī)則的定義”。文獻[6]指出:“本體包含有明確定義的詞匯表,定義概念間關系,同一個本體的所有使用者都遵循這些定義規(guī)則?!币虼吮倔w能夠在領域內部描述概念和概念間關系,而且具有確定的屬性,促進人機交流。
1.2 混合本體
由于本體是可以共享的,首先查找現有本體資源,是否有可直接使用的本體。如果不能直接使用,那么利用混合本體方法[7],為每個傳感器創(chuàng)建本體。常見的基于本體集成模型有單一本體法、多本體法、混合本體法?;诨旌媳倔w的信息集成方法,是消除數據結構上異構的有效方法。
1.3 本體開發(fā)工具
本文在選擇本體創(chuàng)建和實例化的工具是protégé,版本4.1。Protégé也是目前開發(fā)人員在創(chuàng)建本體模型與本體化應用程序時使用的一款開源軟件。
這款軟件主要優(yōu)點有:
(1)采用圖形化界面,對類、屬性、類間關系等的編輯非常容易。
(2)protégé軟件結構有很好的擴展性。因此,其功能很強大,能夠編輯本體,也能將本體信息存入數據庫,并能夠實現查詢推理功能。
2 基于融合規(guī)則的語義數據融合方法
2.1 傳統的數據融合算法
多傳感器數據融合的過程是綜合處理信息的過程,提取出多個傳感器的數據信息,根據一定的規(guī)則重新組合,得到對被測對象的一致性測量結果,融合后的數據更加可靠、準確,是決策分析和預警的重要依據。多傳感器數據融合,關鍵是信息形式更加復雜的異構數據源問題。數據融合的主要算法有:基于權系數的融合方法,基于參數估計的信息融合方法,基于D-S證據理論的融合方法,基于Kalman濾波的融合方法,基于模糊神經網絡的融合方法,基于粗糙集理論的融合方法,聚類分析法等多種方法。每種融合算法的依據理論不同,其優(yōu)劣勢也不同,D.S證據推理和表決法的理論還不夠成熟,神經網絡和模糊邏輯應用難度較高。
2.2 語義數據融合的核心問題描述
語義數據融合方法[8-10],利用本體在領域內進行概念級建模,促進資源描述、信息共享和整合,有效消除海量異構設備產生的異構數據源問題。本體是針對語義內容,實現語義標注、語義檢索等概念匹配的統一數據集。本文使用本體描述領域內多傳感器資源,確定資源中概念的定義,消除二義性,便于計算機理解。
語義數據融合的核心問題有:
2.2.1 異構數據間語義沖突。語義沖突的結構包含模式層和數據層的沖突。模式層沖突是不同數據源中對相同概念采用不同邏輯結構造成的沖突。數據層沖突是對相同概念的表示不同造成的沖突。每種型號的傳感器產生的數據內容和格式都有區(qū)別,數據的精度也不同,這對數據融合造成一定的難度。事實證明,傳統的數據融合方法并沒有很好地解決這個問題。
2.2.2 融合后的數據可靠性差。融合后的數據依然存在語義沖突和冗余。不能有效地用于決策分析、決策處理等。
2.3 基于混合本體的語義數據融合方法
本文中混合本體的作用主要表現在兩方面:
2.3.1 從全局角度規(guī)范化領域內多傳感器資源的概念和術語,各傳感器本體中的概念參照全局本體,從而使概念具有一致性,有效解決語義沖突問題,為領域內和領域間的實際應用起到共享本體作用。
2.3.2 通過混合本體的分析、處理,既理清了多傳感器領域知識的結構,又提高數據的可靠性,分析并提取出不安全數據,從而為后續(xù)決策分析、處理和事故預警等問題打好基礎。而且多傳感器本體可以重用,從而避免重復的多傳感器領域知識分析。
本文利用混合本體為每個傳感器創(chuàng)建本體,結合一定的算法,將提出一種基于異構多傳感器數據的語義數據融合的方法?;诨旌媳倔w的數據融合方法不僅從數據的整體層面,也從局部角度處理數據,使處理后的數據更加可靠。具體步驟如下:
(1)收集多傳感器數據到網關。收集多傳感器數據到網關,本質上是從串口讀取、收集、發(fā)送數據到網關的過程。通過各傳感器收集環(huán)境感知的數據,將數據精度處理并保持一致。這部分知識是數據融合過程中已經具備的前提,不多做闡述。
(2)描述異構多傳感器數據資源。分析多傳感器數據,結合本體知識,描述多傳感器資源的本體概念,描述概念屬性,和概念間關系。本文涉及的傳感器有Arduino傳感器和物聯網實驗室的傳感器試驗箱,這兩種傳感器采集到的數據內容和格式都不相同。以溫度傳感器為例,Arduino傳感器采集到的數據是數值,而教學用的傳感器試驗箱中溫度傳感器采集到的數據有時間和溫度值。傳感器資源的描述如下,以溫度傳感器為例,有傳感器數據,溫度傳感器,采集時間(包含月、日、時、分、秒),采集區(qū)域,傳感器數值屬性。
(3)創(chuàng)建多傳感器的混合本體數據模型及其實例化。以混合本體為基礎與傳感器本體模型相結合,構建基于混合本體的多傳感器數據模型。全局本體描述的是傳感器的概念集合,局部本體描述的是各傳感器數據庫中的概念及其具體內容,局部本體中的概念與全局本體中相應的概念之間存在映射關系。傳感器本體創(chuàng)建的步驟是:
1)抽取領域詞匯。研究領域知識、學習領域資料,定義領域本體的關鍵概念詞匯,以及概念間關系。定義類之間的繼承關系,以及概念的屬性關系。抽取領域內的核心詞匯,需要結合領域和應用實際反復推敲,確定概念間的層次關系,以備用。
2)確定類屬性及其屬性值的取值范圍和類型。根據領域本體詞匯,定義本體概念的屬性,確定屬性取值類型和取值范圍。
3)創(chuàng)建類的實例。定義本體資源屬性取值后,需要創(chuàng)建本體實例。分析并選擇一個類,確定屬性的取值。最后確定本體概念、類以及類間關系的一致性,重復檢測正確性。
(4)基于混合本體的數據融合算法。傳感器類型、采集時間和采集區(qū)域屬性能夠唯一標識傳感器,稱為傳感器的關鍵屬性。基于混合本體的數據融合算法:首先比較傳感器的類型屬性。如果相等,則繼續(xù)比較傳感器的區(qū)域屬性。如果不等,則直接向網關輸出。再比較傳感器區(qū)域屬性,如果不相同,則根據傳感器類型屬性進行數據合并后,直接輸出,如果相同,則說明是等價實例。繼續(xù)比較采集時間,采集時間若相同,則需要根據融合規(guī)則,進行數據融合。如果采集時間不同,說明采集時間稍早的數據是過時冗余的數據,做刪除處理。
(5)基于融合規(guī)則輸出結果到網關。融合規(guī)則包含:
1)平均原則:將多個相同類型傳感器的數據進行取均值運算,最終返回均值。
2)加權平均原則:將多個相同類型傳感器的數據進行加權均值運算,并返回結果。
3)統計原則:統計數據,將出現頻率高的值作為返回結果。
4)最值原則:取數據中的最大值或是最小值作為返回結果。
5)隨機原則:在多個相同類型傳感器的數據中隨機取一個數值作為結果返回。
本文建議:如果有敏感數據產生,即不安全數據,那么基于統計原則必須輸出不安全的數據信息,如果采集到的數據在安全范圍內,那么以上融合規(guī)則都可以使用。
3 結束語
本文基于混合本體提出的語義數據融合方法,基本達到研究的預期目標?;诒倔w的語義數據融合方法,解決了語義沖突問題,使融合的數據更加可靠。語義數據融合,為自動化分析、處理多傳感器數據打下基礎,后續(xù)研究可以結合jena推理機,書寫推理規(guī)則,對融合后的傳感器數據進行推理,特別是對環(huán)境安全的決策分析、控制和預警活動有重要意義。
語義技術應用于物聯網領域的數據融合研究,已經具備一定的理論基礎。本文提出基于語義的數據融合方法,促進語義在物聯網中的應用。
參考文獻:
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[8]房立芳.基于本體的異構數據集成與融合方法研究[D].中國科學技術大學,2010(05).
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[11]黃漫國,樊尚春,鄭德智.多傳感器數據融合技術研究進展[J].傳感器與微系統,2010(03).
作者簡介:孫麗麗(1981-),女,吉林德惠人,物聯網與網絡工程教研室,研究方向:物聯網。
關鍵詞:物聯網傳感器
一、物聯網概念與定義
物聯網(TheInternetofthings)的概念是在1999年提出的,它的定義很簡單:把所有物品通過射頻識別(RFID)、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備與互聯網連接起來,進行信息交換和通訊,實現智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。
現在對物聯網的定義至少有幾十種,都是不同領域專家從不同領域定義的,我們取幾種有代表性的供大家參考:
1.英語中“物聯網”一詞:InternetofThings,可譯成物的互聯網。
2.2005年ITU關于物聯網的定義:是一個具有可識別,可定位的傳感網絡。
3.經過與無線網絡(也含固定網絡)連接,使物體與物體之間實現溝通和對話,人與物體之間實現溝通與對話。能實現上述功能的網稱為物聯網。
4.作者比較贊成一種基于泛網及其多制式、多系統、多終端等綜合的物聯網的定義——或稱為廣義物聯網。
二、國內外物聯網發(fā)展現狀
從國際上看,歐盟、美國、日本等國都十分重視物聯網的工作,并且已作了大量研究開發(fā)和應用工作。如美國把它當成重振經濟的法寶,所以非常重視物聯網和互聯網的發(fā)展,它的核心是利用信息通信技術(ICT)來改變美國未來產業(yè)發(fā)展模式和結構(金融、制造、消費和服務等),改變政府、企業(yè)和人們的交互方式以提高效率、靈活性和響應速度。按歐盟專家講,歐盟發(fā)展物聯網先于美國,確實歐盟圍繞物聯網技術和應用作了不少創(chuàng)新性工作。在北京全球物聯網會議上,他們介紹了《歐盟物聯網行動計劃》(Internetofthings-AnactionplanforEurope)其目的也是企圖在“物聯網”的發(fā)展上引領世界。
我國在“物聯網”的啟動和發(fā)展上與國際相比并不落后,我國中長期規(guī)劃《新一代寬帶移動無線通信網》中有重點專項研究開發(fā)“傳感器及其網絡”,國內不少城市和省份已大量采用傳感網解決電力、交通、公安、農漁業(yè)中的“M2M”等信息通信技術的服務。
在溫總理關于“感知中國”的講話后我國“物聯網”的研究、開發(fā)和應用工作進入了,江蘇省無錫市一馬當先率先提出建立“感知中國”研究中心,中國科學院、運營商、知名大學云集無錫共同協力發(fā)展我國的物聯網。
三、傳感器在物聯網中的應用
一說到傳感器,可能大家就會往小的方面想,在物聯網的大概念下,一個泛在的物聯網系統,隨著參照物的不同,傳感器可以是一個“大”的“智能物件”,它可以是一個機器人、一臺機床、一列火車,甚至是一個衛(wèi)星或太空探測器。物聯網關注傳感器的實際應用,下面是按應用方式進行的分類。
1.液位傳感器:利用流體靜力學原理測量液位,是壓力傳感器的一項重要應用,適用于石油化工、冶金、電力、制藥、供排水、環(huán)保等系統和行業(yè)的各種介質的液位測量。
2.速度傳感器:是一種將非電量(如速度、壓力)的變化轉變?yōu)殡娏孔兓膫鞲衅?,適應于速度監(jiān)測。
3.加速度傳感器:是一種能夠測量加速力的電子設備,可應用在控制、手柄振動和搖晃、儀器儀表、汽車制動啟動檢測、地震檢測、報警系統、玩具、結構物、環(huán)境監(jiān)視、工程測振、地質勘探、鐵路、橋梁、大壩的振動測試與分析,以及鼠標,高層建筑結構動態(tài)特性和安全保衛(wèi)振動偵察上。
4.濕度傳感器:分為電阻式和電容式兩種,產品的基本形式都為在基片涂覆感濕材料形成感濕膜。空氣中的水蒸汽吸附于感濕材料后,元件的阻抗、介質常數發(fā)生很大的變化,從而制成濕敏元件,適用于濕度監(jiān)測。
5.氣敏傳感器:是一種檢測特定氣體的傳感器,適用于一氧化碳氣體、瓦斯氣體、煤氣、氟利昂(R11、R12)、呼氣中乙醇、人體口腔口臭的檢測等。
6.壓力傳感器:是工業(yè)實踐中最為常用的一種傳感器,廣泛應用于各種工業(yè)自控環(huán)境,涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機床、管道等眾多行業(yè)。
7.激光傳感器:利用激光技術進行測量的傳感器,廣泛應用于國防、生產、醫(yī)學和非電測量等。
8.MEMS傳感器:包含硅壓阻式壓力傳感器和硅電容式壓力傳感器,兩者都是在硅片上生成的微機械電子傳感器,廣泛應用于國防、生產、醫(yī)學和非電測量等。
9.紅外線傳感器:利用紅外線的物理性質來進行測量的傳感器,常用于無接觸溫度測量、氣體成分分析和無損探傷,應用在醫(yī)學、軍事、空間技術和環(huán)境工程等。
10.超聲波傳感器:是利用超聲波的特性研制而成的傳感器,廣泛應用在工業(yè)、國防、生物醫(yī)學等。
11.遙感傳感器:是測量和記錄被探測物體的電磁波特性的工具,用在地表物質探測、遙感飛機上或是人造衛(wèi)星上。
12.視覺傳感器:能從一整幅圖像捕獲光線數以千計的像素,工業(yè)應用包括檢驗、計量、測量、定向、瑕疵檢測和分撿。
雖然,物聯網的產業(yè)供應鏈包括傳感器和芯片供應商、應用設備提供商、網絡運營及服務提供商、軟件與應用開發(fā)商和系統集成商。但是,作為“金字塔”的塔座,傳感器將會是整個鏈條需求總量最大和最基礎的環(huán)節(jié)?!皞鞲衅魇俏锫摼W技術的支撐、應用的支撐和未來泛在網的支撐,傳感器感知了物體的信息,RFID賦予它電子編碼,傳感網到物聯網的演變是信息技術發(fā)展的階段表征?!?/p>
參考文獻:
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[5]趙茂泰.智能儀器原理及應用[J].北京:電子工業(yè)出版社.
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摘要:針對物聯網工程專業(yè)計算機組成原理課程在教學中面臨的新問題,分析物聯網工程專業(yè)的人才培養(yǎng)目標及物聯網行業(yè)的特點,闡述面向物聯網工程專業(yè)的計算機組成原理課程教學改革方法,提出基于分流培養(yǎng)模式的層次化教學內容設置方案。
關鍵詞:物聯網;計算機組成原理;分流培養(yǎng);教學改革
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)50-0103-02
一、引言
計算機組成原理課程是計算機類專業(yè)本科階段最重要的核心基礎課之一,在整個計算機類專業(yè)教學中起著重要的承上啟下的作用。該課程對于學生完整地理解計算機系統的層次結構,系統地建立計算機整機的概念,培養(yǎng)學生對計算機系統分析、應用、設計及開發(fā)的能力,都具有非常重要的作用。目前,國內重點高校的計算機組成原理課程主要是面向計算機科學與技術、軟件工程和網絡工程等專業(yè)的學生,相關教學改革研究也主要是針對上述計算機類專業(yè)展開的,很少針對物聯網工程專業(yè)展開計算機組成原理課程教學改革研究。然而,教育部自2010年批準設置物聯網工程專業(yè)以來,國內很多高校陸續(xù)開設了物聯網工程專業(yè),我校于2014年也開設物聯網工程專業(yè)。針對新開設的物聯網工程專業(yè)的培養(yǎng)方案、人才培養(yǎng)目標及物聯網行業(yè)的特點,有必要對計算機組成原理課程的教學改革展開新的研究,以使本課程更好地為物聯網工程專業(yè)學生后m課程的學習打下堅實的基礎。本文針對物聯網工程專業(yè)的人才培養(yǎng)方案與人才培養(yǎng)目標,基于物聯網行業(yè)的整體發(fā)展趨勢和人才市場的需求,通過分析當前物聯網工程專業(yè)的專業(yè)特點,并總結目前物聯網工程專業(yè)在教學過程中存在的問題,構建適用于物聯網工程專業(yè)的計算機組成原理課程的教學內容。在設置教學內容時把握內容的基礎性和新穎性,既注重基礎的、核心教學內容的完整性,又要考慮物聯網工程專業(yè)的特點。同時,又要跟上現代計算技術的發(fā)展水平和實際情況,增加新進而實用的相關知識點。既要考慮教學內容的完整性,又要考慮到教學學時的有限性,設計部分培養(yǎng)和訓練學生自主學習的內容,從而構建課堂學習與自主學習相融合的教學內容,最終形成一套基于分流培養(yǎng)模式的層次化教學內容。
二、物聯網工程專業(yè)計算機組成原理課程面臨的新問題
物聯網工程專業(yè)以培養(yǎng)能夠系統地掌握物聯網的相關理論、方法和技能,具備通信技術、網絡技術、傳感技術等信息領域寬廣的專業(yè)知識的高級工程技術人才。物聯網涵蓋了傳感器技術、射頻識別技術、嵌入式系統技術、數據庫技術、通信技術、互聯網技術以及云計算技術等,是一門具有涉及領域廣、學科交叉性強和工程實踐性強等特點的學科,物聯網系統更是新一代信息技術的高度集成和綜合運用。因此,面向物聯網工程專業(yè),本課程的授課內容還需要考慮以下二個方面的問題。
1.物聯網工程專業(yè)對嵌入式相關內容有較高要求。英特爾構架事業(yè)部副總裁兼嵌入式與通信事業(yè)部總經理唐迪曼指出“物聯網的核心基礎:嵌入式”。指出物聯網是嵌入式計算系統一種新的應用,比較傳統的嵌入式系統應用,物聯網應用的層次更加豐富和復雜,既有表現在傳感層上的實時應用,還有在計算和網絡應用層上的海量的數據處理和分析工作。物聯網作為新一代信息技術的重要組成部分,是互聯網與嵌入式計算系統發(fā)展到高級階段的融合。嵌入式計算技術已經成為物聯網行業(yè)的關鍵技術。然而,傳統面向計算機科學與技術專業(yè)和軟件工程專業(yè)的計算機組成原理的大部分內容是面向復雜指令系統計算機類而設置的,而面向嵌入式類的,如面向精簡指令系統計算機類的授課內容幾乎沒有涉及。而我校物聯網工程專業(yè)在本課程的后續(xù)課程中有很多與嵌入式相關的課程。
2.物聯網工程專業(yè)的培養(yǎng)方案及前后課程設置與其他計算機類專業(yè)不同。隨著半導體工藝技術的飛速進步和體系結構的不斷發(fā)展,多核/眾核處理機硬件日趨普及,使得昔日高端的并行計算機呈現出普適化的發(fā)展趨勢,并行計算系統已成為各類計算系統的基礎。然而,我校物聯網工程專業(yè)的培養(yǎng)方案與計算機科學與技術專業(yè)的培養(yǎng)方案不同,在本課程之前并未設置匯編語言與接口技術課程,本課程之后也沒有計算機系統結構、編譯原理等課程。因此,需要結合物聯網工程專業(yè)培養(yǎng)方案的實際情況,根據前后課程的設置來構建本課程的授課內容。例如,原先在計算機系統結構課程中介紹的新進技術,如多處理器、多核、流水線技術等有必要有取舍地引入到本課程中來。因此,我們有必要結合物聯網工程專業(yè)的培養(yǎng)方案、人才培養(yǎng)目標和物聯網的行業(yè)特點,對本課程的教學內容的設置進行進一步深入研究。
三、基于分流培養(yǎng)模式的層次化教學內容設置
在我校原有課程內容的基礎上,我們借鑒了南京大學計算機系統基礎課程的部分授課內容,同時結合物聯網工程專業(yè)的人才培養(yǎng)目標和我校物聯網工程專業(yè)培養(yǎng)方案,采用了“計算機組成與設計:硬件/軟件接口”一書的部分內容,將本課程由原來的9個部分優(yōu)化為7個部分,去除了原有課程中外部設備部分內容。并將原先第2部分(計算機中數據信息的表示)和第3部分(運算方法和運算器)的內容進行合并,弱化了運算部件設計部分的內容,此部分內容可在實驗課程或后續(xù)計算機組成與設計課程中重點講解。同時,將系統總線和輸入輸出系統進行了合并,并增加了異??刂屏鞑糠謨热荨?yōu)化后的授課內容如下:第1部分是計算機系統概述,第2和第3部分分別介紹高級語言程序中的數據和語句所對應的底層機器級表示,展示的是高級語言程序到機器級語言程序的對應轉換關系,即數據的機器級表示與處理和指令系統;第4部分和第5部分著重介紹與程序的運行密切相關的硬件部分―中央處理器和存儲器的組織,即中央處理器和層次結構存儲系統;第6部分介紹打斷程序正常運行的事件機制―異??刂屏鳎坏?部分主要介紹程序中I/O操作的實現機制。其中,每個部分又包含了3個層次:基礎與核心、專業(yè)特色和新進技術和知識點強化。
1.基礎與核心:本部分內容主要包括計算機系統最基礎與最核心的內容,是本門課程重點講授的內容,與原有課程的教學內容基本上相同,但結合物聯網工程專業(yè)的培養(yǎng)需求,做了部分優(yōu)化。
2.專業(yè)特色與新進技術:本部分內容結合物聯網工程的專業(yè)特色,考慮了嵌入式計算系統在物聯網應用系統中核心與基礎地位,設置了部分以ARM和MIPS為實例的內容。同時,考慮到并行計算系統的重要性及我校物聯網工程專業(yè)后續(xù)課程中沒有計算機系統結構課程,引入了部分新進技術,如流水線方式下指令的執(zhí)行和并行與存儲器層次結構。
3.知識點強化:本部分內容貫穿整個教學內容,是訓練和強化學生建立整機概念的重要環(huán)節(jié)。擬以高級語言程序的開發(fā)和運行過程為主線,將該過程中每個環(huán)節(jié)所涉及的硬件和軟件的基本概念P聯起來,以使學生建立起一個完整的計算機系統層次結構及其相互轉換關系,并建立起整個專業(yè)課程之間的相互關系。同時,對指令在硬件上的執(zhí)行過程和指令的底層硬件執(zhí)行機制有一定的認識和理解,從而增強學生在程序的調試、性能優(yōu)化、移植和健壯性保證等方面的系統能力,并為后續(xù)的相關課程打下基礎。最后,考慮到課時的限制,我們設置了部分培養(yǎng)和訓練學生自主學習能力的內容,主要包括數字邏輯電路、匯編語言、基于FPGA的數字系統開發(fā)基礎等內容。
四、結束語
計算機組成原理課程的地位決定了合理設置本課程教學內容的重要性。在面向新開設的物聯網工程專業(yè)時,需要考慮新專業(yè)的培養(yǎng)方案、人才培養(yǎng)目標以及物聯網行業(yè)的特點,同時要考慮新技術的發(fā)展,并結合物聯網專業(yè)學生的實際情況來設置合理有效的教學內容。
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關鍵詞:物聯網;計算機網絡;課程群;教學改革
1 計算機網絡技術課程群在物聯網工程專業(yè)中的重要地位
物聯網是繼計算機、互聯網之后信息產業(yè)的第三次革命性浪潮。它融合了智能感知、識別技術、傳感器網絡以及普適計算等技術,按照約定的協議,實現無處不在的物與物、物與人、人與人之間的互聯,其應用領域包括醫(yī)療監(jiān)測、智能交通、政府工作、智能消防、環(huán)境監(jiān)測、情報搜集等。物聯網公認有3個層次,其中底層是感知數據的感知層,中間是傳輸數據的網絡層,上層是內容信息處理的應用層。
由物聯網技術層次結構可以看出,物聯網是三網融合的延伸和擴展,技術的核心和基礎仍然是互聯網。它以IP協議為基礎,采用類似互聯網TCP/IP協議的分層網絡通信協議為上層的各種應用提供服務[1]。
從物聯網技術核心需求的角度來看,計算機網絡基礎知識在整個物聯網的課程知識體系中尤為重要。在專業(yè)建設過程中,應以互聯網為核心和基礎,以計算機網絡課程為中心,充分考慮物聯網工程專業(yè)對計算機網絡知識的需求,圍繞課程選取與階梯式課程群設置、教學內容安排與銜接、教學方法與改革、實踐課程體系設置等方面展開改革和探索,培養(yǎng)學生扎實的網絡知識,為后續(xù)物聯網相關課程打好基礎[2]。
2 課程選取與階梯式課程群的課程設置
課程群的課程設置不是簡單的課程組合,需要對課程體系統籌規(guī)劃。計算機網絡技術作為一個重要的知識模塊,涵蓋了從計算機網絡的理論基礎到實踐操作,再到綜合應用的全部內容,是一個內涵豐富的課程體系。
湖北工業(yè)大學的物聯網工程專業(yè)依托原有的網絡工程專業(yè),課程體系設置在網絡工程專業(yè)的基礎上進行了大幅度的修改,網絡工程專業(yè)計算機網絡技術課程群的主要課程見圖1。
可以看出,原有計算機網絡技術課程群的課程主要基于IPV4,偏重于互聯網理論基礎、層次模型、有線網絡結構及組建、網絡管理與分析等方面,并不能體現現代物聯網的架構和特點。
因此,在進行物聯網工程專業(yè)的計算機網絡技術課程群設置過程中,筆者充分考慮物聯網工程專業(yè)的需求和特點,經過大量調研和反復思考,整體改造原課程群,加入了無線網絡、嵌入式、傳感等知識模塊,形成一條層次分明且知識體系完整而獨立的課程鏈,主要專業(yè)核心課程有計算機網絡、TCP/IP協議原理、網絡互聯技術、物聯網技術概論、無線傳感器網絡、RFID原理及應用、物聯網安全技術、網絡編程與系統開發(fā)。物聯網工程專業(yè)階梯式計算機網絡技術課程群具體課程設置見圖2。
由圖2可以看出,經過精心設置的物聯網工程專業(yè)計算機網絡技術課程群的各門課程并非簡單的、平面式的結構,而是5個階段的課程群[3],分別為網絡基礎理論模塊、網絡基礎應用模塊、物聯網基礎模塊、物聯網應用與安全模塊、物聯網綜合應用與實踐模塊,具有良好的課程遞進層次關系。
3 課程群具體的教學內容設置
計算機網絡課程群主要培養(yǎng)物聯網工程系本科生的互聯網與物聯網理論基礎和實踐能力,要求學生掌握互聯網和物聯網的基本理論知識與關鍵技術,能夠理解網絡體系結構與物聯網總體構架,并具備網絡管理與配置、網絡應用與創(chuàng)新的能力。計算機網絡課程群的建設不僅是選取內容縱向有傳承關系、橫向有內在聯系的幾門課程,還要梳理和整合課程教學內容,打破課程間的壁壘,減少重復內容并保證內容的連貫性與完整性[4]。因此,在進行課程群建設時,筆者充分考慮了課程群內諸課程在結構、內容、側重點、時間分配等方面的相互關系。經過幾年的教學實踐與探索,筆者在教學內容的安排和設置方面做了如下安排和改革,見表1。
從第三學期開始,每學期逐漸增加網絡方向的課程,這學期開設的計算機網絡主要以培養(yǎng)學習興趣和奠定網絡基礎為主。從最熟悉的互聯網應用入手,首先闡述計算機網絡的起源與發(fā)展、網絡的基本概念以及網絡協議與體系結構分層模型,使學生對網絡整體架構有清晰的了解;然后以自底至上的順序詳細講解網絡各層次的協議內容與工作原理,并在實驗環(huán)節(jié)使用抓包軟件進行協議分析和觀察,以驗證性和演示性實驗為主,使學生通過實驗過程了解網絡相關知識;在計算機網絡課程的后期,加入對未來網絡展望的內容,包括下一代因特網、物聯網等知識,一方面擴展傳統計算機網絡授課的范疇,增加課程的廣度和深度,另一方面旨在提高學生的學習興趣,為后續(xù)課程打好基礎。
第四學期的教學內容主要在第三學期課程的基礎上進行擴充和深入,開設網絡互聯技術與TCP/IP協議原理課程。通過學習網絡互聯技術課程,學生將掌握交換與路由的基本知識與基本原理,培B學生對中小型園區(qū)網的組網與管理能力,能對具體的網絡應用給出合理的規(guī)劃和可行的解決方案,并具備解決網絡中常見問題的基本技能,將理論知識付諸于應用。TCP/IP協議原理課程是計算機網絡課程的延續(xù)和深化,通過課程學習,學生將深入掌握TCP/IP原理,在理論學習的基礎上用程序設計語言實現,從而提高網絡應用程序開發(fā)能力,夯實網絡管理基礎,提高網絡安全意識,增強網絡分析能力。
在前面兩個學期學習互聯網技術的基礎上,第五學期的教學內容開始體現物聯網特色,開設的物聯網技術概論、無線傳感器網絡以及RFID原理及應用3門課程都是物聯網專業(yè)的核心課程。物聯網技術概論是學生認識物聯網的起點,通過課程學習,學生能了解物聯網的起源和典型應用,理解物聯網的概念與內涵,并對物聯網的體系架構和核心技術有充分的認識,這是一門重要的物聯網技術啟蒙課程。無線傳感器網絡和RFID原理及應用這兩門課,是深入學習和研究物聯網技術的核心專業(yè)課程。通過學習,學生應掌握無線傳感器平臺和網絡架構、射頻識別技術的基本概念與原理方法,為后續(xù)的綜合實踐環(huán)節(jié)打好理論基礎。
第六學期開設的網絡管理與安全和物聯網安全兩門課程是進階課程,通過這兩門課程的學習,學生應在掌握互聯網與物聯網基本原理的基礎上,了解網絡管理和網絡安全知識模塊,包括密碼理論、無線傳感器網絡安全概述、密鑰管理、安全路由、物聯網中的抗干擾、射頻識別的隱私與安全、物聯網嵌入式系統的安全設計等基礎知識,達到從理論到應用、從架構到安全的全方位提升。
第七學期設置的物聯網應用綜合設計及創(chuàng)業(yè)實踐環(huán)節(jié),旨在提高學生的綜合應用和動手能力。通過為期一個月的實踐學習,學生能夠設計一個物聯網綜合應用系統,能夠從系統的角度看待物聯網的應用問題,并能綜合利用幾年來所學的互聯網及物聯網知識解決網絡通信及應用的相關問題。
綜上所述,本課程群的課程內容在設置上是完整的、連續(xù)的、突出重點的,涵蓋了從基礎的互聯網到物聯網的基本原理、體系架構、網絡應用、關鍵技術與安全的內容,并遵循從易到難、從淺到深、從原理到應用、從互聯網到物聯網、從系統到安全的原則來設置教學內容。課程分布于第三學期到第六學期之間,內容在時間的安排上符合學習的一般規(guī)律,并注重理論與實踐相結合的原則,具有科學性和可實施性。
4 計算機網絡課程群教學方法改革
物聯網技術屬于集成創(chuàng)新型技術,培養(yǎng)的人才不僅要具備扎實的理論基礎,還應具備很強的工程實踐與應用能力。因此,在計算機網絡課程群的教學中,筆者堅持“課程精、實踐強”的原則,強調理論與實踐相結合的教學方法,不斷改革理論教學,引入MOOCs、混合教學、開放課堂、對分課堂等形式,強化實踐教學,深入開展校企合作模式,形成了工程訓練、專業(yè)認證、創(chuàng)新培養(yǎng)并舉的特色教育理念。鑒于在實踐教學和創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面的有力措施和突出成績,筆者在2012年獲得了湖北工業(yè)大學優(yōu)秀教學成果一等獎。
4.1 根據不同課程探尋多種教學模式,提高教學效果
近年來,以MOOCs為代表的新型教學模式不斷涌現,大多依托網絡教學資源,秉承自由學習的理念,旨在調動學生的學習積極性和創(chuàng)造性,為傳統課堂注入了新的活力。筆者在計算機網絡課程群的建設中,結合各門課程的優(yōu)勢和特點,進行了多種課程教學模式的改革和嘗試,力求獲得更好的教學效果。
以計算機網絡課程教學模式改革為例,該課程作為課程群的第一門專業(yè)基礎課,其教學效果對整個專業(yè)的后續(xù)學習至關重要??紤]到這門課程的網絡資源比較豐富,且大部分內容難度不大,筆者采取了傳統教學與網絡教學相結合的混合教學模式。這種模式由課前預習、面對面授課(face-to-face)、在線學習(On-line)、實踐訓練4個過程組成。此學習模式整合了各種教學資源和多樣化的學習形式,如課堂學習、自主學習、分組討論、任務驅動、協作項目實踐活動、實踐訓練等[5]。混合教學模式既保持了傳統課程教W的優(yōu)勢,又在課前和課后引導學生自主學習,學生能通過各種學習方式保持學習興趣并取得良好的學習效果。
在物聯網技術概論課程教學模式改革中,針對該課程內容繁而細、知識更新快、實踐性強的特點,筆者提出了物聯網導論的開放式教學法,主要途徑有開放教學過程、開放教學內容、開放教學考核與開放教學環(huán)境等。在教學過程中,以學生為主體開展教學活動,課堂上有分組討論、頭腦風暴、及時答疑、小組展示等各種環(huán)節(jié)。在注重師生關系平等的基礎上,盡量與學生進行課堂互動,引導學生積極思考并大膽表達自己的觀點。在教學內容上以新技術和實例教學為主,每學期的課件和內容都要及時更新和補充,并將教學內容融入實際案例。比如在介紹常用傳感器及其典型應用的時候,會聯系生活中的小米手環(huán)、智能醫(yī)療、智能家居應用等,既提高了學生的學習興趣,也擴充了學生的視野。在教學環(huán)境上,以開放的網絡教學平臺作為課堂的補充,并以開放的形式進行考核,注重對學生分析能力和創(chuàng)新能力的考核。
實踐證明,依據不同課程的特點和性質,在課程群中開展適合不同課程的多種教學模式探索,能大大增加課程的吸引力并降低學習的難度,學生不僅能學到知識,更能提高學習的興趣,并鍛煉自學能力和創(chuàng)新能力。
4.2 重視實踐教學環(huán)節(jié),提高學生工程實踐能力
為了保證實踐教學環(huán)節(jié)的教學質量和教學效果,筆者多次對物聯網工程專業(yè)實踐教學計劃進行深入的研究和有針對性的修訂,包括增加實踐教學環(huán)節(jié)的學時、提高綜合性與設計性實驗比例、增加物聯網應用綜合設計及創(chuàng)業(yè)實踐環(huán)節(jié)、強化實習環(huán)節(jié)和畢業(yè)設計環(huán)節(jié),并加強對實踐教學體系各環(huán)節(jié)的規(guī)范化管理。
1)調整實驗學時,改革實驗教學方式,提高綜合性與設計性實驗比例。
計算機網絡課程群中的每門課程都配備了實驗教學環(huán)節(jié)。對于一些實踐性較強的課程,如網絡互聯技術課程,根據其課程特點,改革性地將理論課堂搬到實驗室。為保證課堂效果和實驗過程完整性,采用4節(jié)連上的方式,并將對分課堂和任務驅動的教學理念引入課堂,用一節(jié)課講解核心的理論和實驗內容,余下3節(jié)課全部進行實驗、調試和答疑。每節(jié)課以一個實踐小項目為驅動,學生通過分組合作的方式進行,以實踐項目完成效果為考核的標準。學生普遍反映這種實踐教學效果良好,可以及時消化和理解理論知識,避免理論與實踐的脫節(jié),并鍛煉了協作與學習能力。
為了彌補大多數課程中以驗證性實驗為主的局限性,課程在每門課程的實驗教學大綱中都加入了一個綜合性的實驗內容,并在高年級增加了物聯網應用綜合設計及創(chuàng)業(yè)實踐環(huán)節(jié),主要提供一些平臺和一段時間給學生進行知識的梳理和總結,鼓勵學生進行創(chuàng)業(yè)計劃實現自己的想法,把學生的興趣、愛好、學習、創(chuàng)新融為一體,這也是實踐環(huán)節(jié)的主要目標。
關鍵詞:物聯網技術;校園網;應用研究
近幾年來,物聯網技術的發(fā)展十分迅速,物聯網不僅可以降低成本,增加貿易機會,而且簡化貿易流通過程和提高生產力,改善物流和金流、商品流、信息流的環(huán)境與系統。物聯網發(fā)展勢頭很強,而且所占整個貿易額的比例很好。同時,物聯網在校園網構建中也發(fā)揮了重要的作用,把他其與互聯網相結合在一起,在互聯網的基礎上進一步的提高,使其作用更好的得以利用。這樣不僅僅能夠快速的利用網絡化的時代,也能夠使我們在實用的途徑中收到更大的啟發(fā),研發(fā)更多的成果,供人類的生產需求,也為所有在校生提供了更好的發(fā)展平臺,使他們更能很好的接觸到網絡的科學技術,學到更多的知識。
1 物聯網技術在校園網應用的發(fā)展史
物聯網這個概念最早由麻省理工的Auto-ID中心在1999年提出,其基本想法是將RFID和其他傳感器相互連接,形成RFID架構的分布式網絡。在2005年國際電信聯盟的同名報告中,物聯網的定義和范圍已經發(fā)生了變化,覆蓋范圍有了較大的拓展,不再只是RFID技術的物聯網。自2009年明總理提出“感知中國”以來,物聯網被正式列為國家五大新興戰(zhàn)略性產業(yè)之一,寫入“政府工作報告”,物聯網在中國受到了全社會極大的關注,其受關注程度是在美國、歐盟、以及其他各國不可比擬的。
“The Internet of things”是物聯網的英文名稱。在中國把物聯網稱之為“傳感網”。中科院早在1999年,就啟動了傳感網的研究,并已建立了一些實用的傳感網。與其它國家相比,我國技術研發(fā)水平處于世界前列,具有同發(fā)優(yōu)勢和重大的影響力。2005年,11月27日,在突尼斯舉行的信息社會世界峰會上,國際電信聯盟了《ITU互聯網報告2005:物聯網》的報告,正式提出了物聯網的概念。IBM大中華區(qū)首席執(zhí)行官錢大群在2009IBM論壇上公布了名為“智能的地球”的最新策略,這次革命成為一次巨大的飛躍。現在隨著科學技術的不斷發(fā)展,物聯網的運用不再僅僅局限于科學研究領域中,而且也都遍布世界中的各種網絡技術當中。隨著校園網絡的廣泛運用,物聯網也涉足于校園文化中。
2 物聯網技術在校園網構建的應用方法
2.1 在圖書館中的應用
物聯網技術利用其自身具有的無線傳輸能力和大容量的數據儲存,可以極大地提高圖書館管理的效率。具體表現為:
①簡化借還書服務工作:以前圖書館的借還書采用刷條形碼的方式,這種方式還需要充磁等繁瑣的步驟,帶來了許多不便,現在如果利用物聯網技術就不用一本書一本書的用掃描儀掃描條形碼,這樣既減少讀者的等待時間,也可以提高管理人員的工作效率。
②可以有效快速地查找到需要的書籍:利用物聯網中RFID無線電波感應技術,可以快速的查找到所要的書籍,這樣也提高了管理員的辦事效率;
③使圖書的管理工作更加有效快速:以前學校對圖書的管理需要相關的人員進行依次整理和清點,而利用物聯網無線電波傳送信息的功能,能夠一次性掃描出資料,簡化了盤點工作;
④讀者自助借還書:圖書館利用物聯網技術提供自助借還書設備,則讀者可以自行辦理圖書的借還,就不用親自去圖書館進行辦理。
2.2 與學校部分專業(yè)的結合應用
現在物聯網技術運用到學校開設專業(yè)各個領域,起到了不可忽視的作用。從技術角度,主要涉及的現有高校院系與專業(yè)有:計算機科學與工程,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,建筑與智能化,土木工程,交通運輸與物流,節(jié)能與環(huán)保等等,以下是我了解到的一些專業(yè)中的運用。
2.2.1 在醫(yī)學方面的應用
利用物聯網的各種獨特的技術運用在校園網中的有關醫(yī)學方面的設備。如在醫(yī)學學院教師可以通過各種媒體設備進行教學模擬、學生模擬實驗的設備的監(jiān)控、還有就是對學生實驗過程中追蹤管理等等。這些都是把物聯網的技術應用在醫(yī)學設施上,通過這些先進的技術,大大增強了學校的醫(yī)學設施,提高了同學的學習效率,也促進了學校的進步。
物聯網是我國信息產業(yè)的革命性發(fā)展。2009年,我國的RFID產值就達到了85億元,居全球第三位,僅次于英國和美國。我國將打造全球產業(yè)高地。
告訴一個你不知道的“物聯網”時代:當司機出現操作失誤時汽車會自動報警;公文包會提醒主人忘帶了什么東西;衣服會“告訴”洗衣機對顏色和水溫的要求;貨車超重時,汽車會自動告訴你超載了多少,輕重貨怎樣搭配;卸貨時,一包貨物可能會大叫“你扔疼我了”“親愛的,請你不要太野蠻,可以嗎?”司機開車閑扯時,貨車會裝作老板的聲音怒吼“笨蛋,該發(fā)車了!”……
什么是物聯網?
物聯網這個概念,早在1999年就提出來了,當時叫傳感網。它是一種網絡概念,就是按約定的協議,把任何物品與互聯網相連接,以實現智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。
物聯網是什么?我們經常會說RFID,這只是感知。物聯網的價值在于網,而不在于物。如果沒有一個龐大的網絡體系,不能進行管理和整合,那網絡就沒有意義。所以,物聯網就是“物物相連的互聯網”。
1.很多人把傳感網、RFID網等技術視為物聯網。事實上,所有能夠實現自動識別與物物通信的技術,如傳感技術、RFID技術、GPS、視頻識別、紅外、激光、掃描等,都是物聯網的某一種應用。
2.很多人把物聯網當成互聯網的無邊無際的無限延伸。實際上,互聯網也有廣域網和局域網之分,物聯網絕不這么簡單。
它既可以是互聯網向物的延伸,也可以是局域網、專業(yè)網。今后的物聯網與互聯網會有很大不同。它最大的應用空間是:專業(yè)網,如智慧物流、智能交通、智能電網等;局域網,如智能小區(qū)等。
3.很多人認為物聯網是空中樓閣,是目前很難實現的技術。事實上,物聯網是實實在在的,很多初級的物聯網應用早就在為我們服務。
它用途廣泛:遍及智能交通、環(huán)境保護、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工業(yè)監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測、老人護理、個人健康、花卉栽培、水系監(jiān)測、食品溯源、敵情偵查和情報搜集等多個領域。
物聯網的“國際履歷”
1990年,施樂公司的網絡可樂販售機,揭開了物聯網的神秘面紗。
1999年,物聯網的概念形成。
2003年,物聯網被譽為“未來改變人們生活的十大技術之首”,國際上掀起第一輪物聯網熱潮。
2005年,物聯網不再只是基于RFID技術的物聯網。
2008年,各國政府將目光放在了物聯網上。
2009年,奧巴馬接受“智慧地球”的概念,將物聯網列為振興經濟的重點。
2009年,物聯網被正式列為國家五大新興戰(zhàn)略性產業(yè)之一,寫入“政府工作報告”。
現狀及物聯網之最
中國物聯網產業(yè)仍處于概念導入期,清華大學技術創(chuàng)新研究中心一份調查報告預計,到2020年,中國物聯網市場規(guī)模將超過1萬億元。
物聯網市場前景廣闊已成共識,但我國尚處于發(fā)展初期,應用水平較低,產業(yè)規(guī)模小,缺乏龍頭骨干企業(yè)。國內研究機構數量眾多,但達到應用水平的還不多,重復性工作居多。物聯網產業(yè)仍處于概念導入期和產業(yè)鏈的初步形成階段。
物聯網產業(yè)鏈現雛形。目前,我國物聯網需要的上游技術和產業(yè)都已成熟或基本成熟,如自動控制、信息傳感、射頻識別等技術,下游的應用也已廣泛存在。同時,產業(yè)呈現各環(huán)節(jié)迅速聚合聯動之勢,如電信運營商、高校、科研機構、傳感器企業(yè)、系統集成、應用軟件開發(fā)等。
物聯網時代即將來臨。未來十年,重點應用領域投資可達4萬億元,產出8萬億元。
2010年9月,《國務院關于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產業(yè)的決定》中確定了七大戰(zhàn)略性新興產業(yè),明確將物聯網作為新一代信息戰(zhàn)略性產業(yè)。工信部主辦的“2010中國通信產業(yè)十大關鍵詞”評選活動中,“物聯網”繼2009年后,再次入選,名列十大關鍵詞第2位,彰顯出其重要的戰(zhàn)略地位。
2011年上半年,物聯網開始步入政策資金扶持階段。5月,5億元的專項基金主要用于物聯網技術研發(fā)和產業(yè)化、標準研究與制訂、應用示范與推廣、公共服務平臺等方面的項目支持。6月,財政部增加了為服務外包、物聯網企業(yè)提供場所服務的貼息。
技術理論家指出,我國物聯網現存在五大問題,短期內,物聯網技術不能帶來產出的快速增長。這些挑戰(zhàn)和制約因素包括:標準規(guī)范、核心技術、統籌規(guī)劃、商業(yè)模式、規(guī)模應用。
物聯網之最――
1.國際標準制定的主導國之一。我國的無線通信網絡已經覆蓋了城鄉(xiāng),這是實現“物聯網”的基礎設施。在世界傳感網領域,中國與德國、美國、韓國一起,具有國際話語權。
2.國內研究物聯網的核心單位:中科院無錫微納傳感網工程技術研發(fā)中心。
3. 國內最早的物聯網學院:物聯網與傳感網研究院、物聯網學院。2009年成立。
4.我國第一家高校物聯網工程學院――物聯網工程學院,于2010年成立。
5.首個全國性物聯網產業(yè)社團組織――物專委,于2010年成立。
6.最大的政策性投入:物聯網“十二五”規(guī)劃出臺,產業(yè)規(guī)模超5000億元。財政部50億元物聯網專項資金支持,預計5年內發(fā)放完畢,共有600多家企業(yè)申報。預計到2015年,產業(yè)規(guī)模將達2000億元。形成萬億級規(guī)模的時間節(jié)點預計在“十三五”后期。
7.十大物聯網應用重點領域:智能電網、智能交通、智能物流、智能家居、環(huán)境與安全檢測、工業(yè)與自動化控制、醫(yī)療健康、精細農牧業(yè)、金融與服務業(yè)、國防軍事;建成50個面向物聯網應用的示范工程,5到10個示范城市。
8.主流媒體:《物聯網技術》月刊、《物聯網世界》雜志、物聯網世界――行業(yè)門戶網站、物聯中國、國脈物聯網。
問題
1.規(guī)?;袠I(yè)應用不足。國內物聯網產業(yè)鏈較為零散,缺乏主導力量,尚未找到清晰的商業(yè)模式。物聯網的許多相關技術仍在開發(fā)測試階段,離不同系統之間融合、物與物之間普遍鏈接的遠期目標還存在一定差距。
物聯網的市場潛力巨大,產業(yè)鏈的任何一個環(huán)節(jié)都舉足輕重。目前,我國物聯網產業(yè)下游的通信運營商和中游的系統設備商都已是世界級水平,但是,其他環(huán)節(jié)相對欠缺,初期成本居高不下,產業(yè)鏈的不完善在一定程度上制約了物聯網產業(yè)的發(fā)展。
2.商業(yè)模式缺失。我國物聯網技術在很多領域開始應用,如鐵路、交通、電力、治安、石化、衛(wèi)生醫(yī)療、城市管理……但應用的層次還比較低,多為項目試點、片段應用。同時,這些平行的“行業(yè)”信息分散,各自為政,急待形成有效的資源共享。
所謂的商業(yè)模式,包括:
客戶全部自建模式:典型的代表有電力行業(yè)的電力遠程監(jiān)控、水利行業(yè)的水文監(jiān)控、環(huán)保行業(yè)的污染源監(jiān)控等。
平臺租賃運營模式:GPS車輛定位、視頻監(jiān)控在這個模式下使用得最多,當然也包括通信運營商搭建的公共平臺。
廣告模式:廣告商通過廣告收入來支付物聯網平臺運營費用。由于物聯網的物品管理可以做到精細化,因此也越來越成為廣告商看好的一個渠道,像出租車、公交車的移動LED(電視),樓宇、營業(yè)廳的移動廣告機等。
政府BOT模式:通過政府公共收費系統,實現項目的運營收入來支付相關費用。比較典型的例子就像公共停車位的收費管理,通信運營商搭建停車場管理的平臺等。
移動支付模式:客戶自建平臺,租賃網絡,通過現金的傭金補貼相關費用。如銀行的移動POS應用,移動支付和一卡通的應用等。
3.地方盲目投資。我國各地政府機構積極開展物聯網相關產業(yè)發(fā)展工作,90%以上的省份都把物聯網作為支柱產業(yè),幾乎所有一二線城市都在建設或籌建物聯網產業(yè)園、產業(yè)聯盟。到2015年,廣州、重慶、浙江、江蘇等地的物聯網產業(yè)規(guī)模分別將達1000億元、1000億元、2000億元和4000億元。福建省則提出到2012年實現物聯網相關產業(yè)產值300億元。
但是,很多地方將物聯網視為短平快項目,著眼于短期拉動GDP增長,熱衷于引進組裝或簡單的集成。還有不少地方盲目投資引進國外系統和設備,一哄而上,學費。在全國范圍內,尚未進行統籌規(guī)劃,各部門之間、地區(qū)之間、行業(yè)之間的分割情況較為普遍。所以,總的來說,各地政府發(fā)展物聯網的積極性高漲,但虛火過旺。
盡管很多企業(yè)打出物聯網概念,但實際上并不具備行業(yè)應用前景,這些公司在申請專項補貼時,也會遇到困難。
物聯網不是一個小產品,也不是一個小企業(yè)可以做出來,它不僅需要技術,更牽涉到各個行業(yè)、產業(yè),需要多種力量的整合。因此對于復雜的物聯網,國家的產業(yè)政策和立法上要走在前面,要制定出適合這個行業(yè)發(fā)展的政策和法規(guī),政府必須要有專人和專門的機構來研究和協調,才能有真正意義的發(fā)展。
4.企業(yè)參與熱情不高。廈門信達匯聰科技有限公司市場總監(jiān)溫國平說:“物聯網行業(yè)市場準入門檻較高,目前沒有統一標準和實施規(guī)范,規(guī)模不大的企業(yè)技術導入較難,有實力的企業(yè)只是在試水階段,沒有形成產業(yè)鏈?!?/p>
企業(yè)不熱情的原因很簡單:物聯網尚處在孕育發(fā)展階段,往往投入大、風險高、周期長,缺乏用戶需求的持久動力,產業(yè)化應用成熟度較低。
此外,物聯網的興起,還會引發(fā)國家安全、個人隱私、政策法規(guī)、技術標準等諸多問題。
應用案例:
1.上海浦東國際機場投入1500萬元,率先使用物聯網傳感器。由于效率高于美國和以色列的防入侵產品,國家民航總局正式發(fā)文要求,全國民用機場都要采用國產傳感網防入侵系統。至2009年8月,僅浦東機場直接采購傳感網產品金額為4000多萬元,加上配件共5000萬元。若全國近200家民用機場都加裝防入侵系統,將產生上百億的市場規(guī)模。
2.濟南園博園點亮無線路路燈控制系統。
3.多個城市使用智能交通系統。
4.蘇州投用首家高鐵物聯網應用技術。高鐵物聯網作為物聯網產業(yè)中投資規(guī)模最大、市場前景最好的產業(yè)之一,刷卡購票、手機購票、電話購票等新技術,讓旅客輕松進入快速通道。
5.國家電網首座220千伏智能變電站,實現“無人值守和巡檢”。
6.廣州出現首家手機物聯網。預計至2015年,手機物聯網市場規(guī)模達6847億元。
發(fā)展趨勢
1.實際應用。物聯網的價值不在于是一個可傳感的網絡,而在于各個行業(yè)參與進來進行應用。不同行業(yè),會有不同的應用,也會有各自不同的要求,這些必須進行深入的研究和有價值的開發(fā)。
這些應用開發(fā)不能依靠運營商、物聯網企業(yè)。這是非常難的一步,需要等待時間來解決。等到企業(yè)看清楚物聯網帶來的商業(yè)價值,就會主動研發(fā)和應用了。
2.宏觀效益。物聯網一方面可以提高經濟效益,大大節(jié)約成本;另一方面可以促進全球的經濟復蘇。目前,美國、歐盟等都在投入巨資,深入研究探索物聯網。我國也正在高度關注、重視物聯網的研究,工信部正在開展研究,以形成支持物聯網發(fā)展的政策措施。
“物聯網”普及后,將會成為推進經濟發(fā)展的驅動器,為產業(yè)開拓又一個潛力無窮的發(fā)展機會,同時,增加大量的就業(yè)機會。
3.發(fā)展方向。很多行業(yè),未來的發(fā)展重點都是物聯網,如中國移動等。目前,上海移動已將10萬余個芯片裝載在出租車、公交車上,形式多樣的物聯網應用,在各行各業(yè)大顯神通,確保城市的有序運作。在上海世博會期間,“車務通”全面運用于上海公共交通系統,以最先進的技術保障世博園區(qū)周邊大流量交通的順暢;面向物流企業(yè)運輸管理的“e物流”,將為用戶提供實時準確的貨況信息、車輛跟蹤定位、運輸路徑選擇、物流網絡設計與優(yōu)化等服務,大大提升物流企業(yè)綜合競爭能力。
4.物聯網的兩個重要因素。一是規(guī)模性,只有具備了規(guī)模,才能使物品的智能發(fā)揮作用。例如,一個城市有100萬輛汽車,如果我們只在1萬輛汽車上裝上智能系統,就不可能形成一個智能交通系統;二是流動性,物品通常都不是靜止的,而是處于運動的狀態(tài),必須保持物品在運動狀態(tài),甚至高速運動狀態(tài)下都能隨時實現對話。
關鍵詞:案例教學法;ZigBee技術;應用型本科;情境教學
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(2016)29-0153-03
1概述
2010年以物聯網為代表的信息網絡成為我國五大新興戰(zhàn)略性產業(yè)之一,萬物互聯、物聯網平臺是2016年的世界十大戰(zhàn)略科技趨勢,培養(yǎng)創(chuàng)新技術人才的各大高校積極響應,近5年先后有上百所學校開設了物聯網工程專業(yè)。
物聯網交叉了多種學科,聚合集成了各類信息技術,是計算機、通信、電子信息、測量控制等多學科技術的融合創(chuàng)新應用,社會需要從事物聯網領域的設計、綜合分析及系統開發(fā)方面的專業(yè)技術人才,作為培養(yǎng)物聯網工程師的應用型地方本科院校,如何在課程教學中培養(yǎng)學生的工程實踐能力是一個永遠的課題。
“ZigBee網絡原理與應用開發(fā)”是物聯網工程的專業(yè)核心課程之一,學習無線傳感網的基本概念、組成原理、網絡結構和開發(fā)方法,實踐各種自然信息的感知、處理到傳輸、反饋控制等構成無線傳感網系統工程的設計方法,課程不但具有高度的抽象性,并具有很強的實踐性。本文結合自己的教學經驗,就應用型本科“ZigBee網絡原理與應用開發(fā)”課程的教學改革與實踐提出一些自己的想法。
2提高教師專業(yè)素養(yǎng)
師者,傳道、授業(yè)、解惑也。教師是教學活動的直接實施者,優(yōu)秀的教師專業(yè)素養(yǎng)是提高教學質量的必要條件。高校教師的教學具有專業(yè)化、個性化、領域化的特點,教師首先要對本學科領域的知識有全面的了解,熟練掌握本專業(yè)的知識,了解教學課程涉及的前導課程和知識基礎,同時不斷學習更新知識,接受新的專業(yè)前沿。
“ZigBee網絡原理與應用開發(fā)”是無線傳感網中的一種短距離通信,學科知識包括通信原理、無線傳感網原理、傳感器技術、程序設計和物聯網工程規(guī)劃,課程開設的基礎課程是“C程序設計”、“傳感器技術”、“單片機技術及應用”和“通信原理”,教師應該對ZigBee網絡原理課程所涉及的學科知識有較好的掌握,對涉及的知識及相互關系能融會貫通,對本課程與基礎課程之間的知識銜接、課程在物聯網專業(yè)中的地位、學生的培養(yǎng)目標有深刻的理解。同時課程的應用性實踐性要求教師有一定的科研能力,有一定的物聯網工程實踐經歷和經驗,有無線傳感網的設計能力和開發(fā)能力,這些能力的培養(yǎng)和具備將有效的幫助教師對課程相關知識的理解和應用,在授課中能有理有據,更好的提升教師的授課水平和能力。
3重組課程教學內容
教學的目的是培養(yǎng)學生的認知能力、融合不同課程和專業(yè)知識的連接能力、將知識應用在各種社會需求的創(chuàng)新實踐能力,能力的培養(yǎng)來自課堂教師的潛移默化。教師授課不是專業(yè)知識簡單的展現,不是書本知識的重復播放。
“ZigBee網絡原理應用開發(fā)”課程選用了清華大學的“Zig-Bee技術原理與實戰(zhàn)”,教學內容主要包括無線傳感網基本工作原理、zigBee無線傳感網絡通信標準、ZigBee常用射頻芯片應用、ZigBee技術軟硬件開發(fā)環(huán)境平臺、Z-Stack 2007協議棧架構及應用實踐、ZigBee技術的應用實例,書本內容理論結構嚴謹豐富,實踐應用相對介紹的較簡潔。對于地方性應用型本科高校,要注重學生實踐能力,學校的培養(yǎng)目標是培養(yǎng)基礎知識全面、實踐操作能力強、專業(yè)技能優(yōu)秀、應變能力和適應能力強,能夠滿足社會對于物聯網工作崗位實際需求的實用性專業(yè)人才,對于這種應用型人才的培養(yǎng)教學應有別于研究型人才的教學,教學內容應在理解理論的基礎上更偏重于應用實踐,因此課程內容的學時分配做出相應調整。課程教學學時數為48課時,42個理論課時,6個實驗課時。理課時分配為無線傳感網基本工作原理3課時,主要講授無線傳感網的組成、關鍵技術、ZigBee技術的基本理論和概念;zigBee無線傳感網絡通信標準安排11課時,主要講授IEEE的802.15.4標準和ZigBee協議的網絡應用層規(guī)范,理清協議各層的功能、結構、信息傳輸的運行機理等基本原理內容,對于具體的各種原語應用做了較大的刪減;將教學重點放到了ZigBee常用射頻芯片應用、ZigBee技術軟硬件開發(fā)環(huán)境平臺、Z-Stack 2007協議棧架構的應用實踐、ZigBee技術的應用實例等這部分內容的教學中,加強了作業(yè)、課后實踐項目、階段性考核(占20%)、課內實驗、期末考核,課內實驗考核實驗的準備和資料查閱、實驗的操作和編程應用、問題回答和實驗報告的撰寫三部分,占20%,期末考核采用開卷考試,考核內容以應用為主,合理安排各部分的分值比例,期末考試只占總成績的30%,避免“一考定輸贏”的情況。這種考核方式使得每一部分都很重要,考核內容全面綜合,改變了學生到期末才學習的惡習,也使得考核更趨合理,學生可以了解自己的學習狀況,并有督促學生學習的作用。
關鍵詞:物聯網工程;網絡性能分析;問題驅動式教學方法
中圖分類號:G642.3 文獻標識碼:A 文章編號:1002-4107(2014)02-0042-02
收稿日期:2013-07-10
作者簡介:徐慧(1983―),女,湖北武漢人,湖北工業(yè)大學計算機學院講師,主要從事網絡與服務管理研究。
基金項目:湖北省高等學校省級教學改革研究項目“面向物聯網工程專業(yè)的網絡管理與安全課程群建設”(2012273);湖北省自然科學基金面上項目“基于P2P技術的網絡安全協同管理機制研究”(2012FFB00601)
《國務院關于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產業(yè)的決定》針對新一代信息技術產業(yè)的重點領域,提出“促進物聯網、云計算的研發(fā)和示范應用”[1]?!熬W絡性能分析”課程作為物聯網工程專業(yè)網絡管理與安全課程群中的一門重要課程,其教學方法是一個急需解決和值得探討的問題。本文結合湖北工業(yè)大學網絡工程專業(yè)“網絡性能分析”課程的教學經驗展開討論,提出問題驅動式教學方法,闡述網絡性能分析核心問題驅動的教學模式,并思考問題驅動式教學方法在物聯網工程專業(yè)應用時需要注意的內容。
一、運用問題驅動式教學方法的意義
目前,網絡工程專業(yè)網絡性能分析方面的本科教材比較少,而面向物聯網工程專業(yè)的網絡性能分析方面的本科教材就更加有限。盡管“網絡性能分析”課程是物聯網工程專業(yè)網絡管理與安全課程群中的一門重要課程,但是教材的局限性給課程教學的具體實施帶來了不少的困難。
相對于其他知識體系比較成熟的課程,“網絡性能分析”課程仍缺乏相對固定的知識體系結構。在網絡工程專業(yè)“網絡性能分析”課程的教學過程中,我們發(fā)現這種教材局限性帶來困難的同時也為課程教學帶來了新的機遇。在這一背景下,我們提出問題驅動式教學方法,在教學過程中通過引入網絡性能分析的核心問題,激發(fā)學生尋求解決方案的興趣,進而指導學生開放思想,不斷地幫助學生建立并完善網絡性能分析的知識體系結構。
二、網絡性能分析核心問題驅動教學模式的構建
對于網絡性能分析而言,為了給學生一個較為清晰的概念,課程教學過程中我們首先提出第一個核心問題,并圍繞該問題,引導學生建立網絡性能的初步概念。
(一)量度網絡性能的重要性
“網絡性能分析”課程的相關先修課程已從一些角度考慮過網絡性能問題,在此基礎上,指導學生思考僅僅停留在定性描述(如從速度的角度分為高速和低速等)的層面上能否確切地比較兩個網絡的特征。
在引導學生思考核心問題的過程中,幫助學生整理已有知識,并希望學生通過經驗逐步意識到,這種定性方法不足以確切地比較兩個網絡的特征,而需要使用定量的量度來精確地描述網絡的性能。
(二)網絡性能的度量指標
通過這一核心問題的提出,指導學生結合真實的網絡服務體驗,如即時聊天工具和IPTV業(yè)務等,逐步了解網絡性能的度量指標,并結合實際為學生解釋延遲、吞吐量、丟包率等主要的網絡性能度量指標。
更進一步,引導學生思考這些網絡性能度量指標是否具有一定的相關性。例如,可以通過道路交通堵塞的例子說明吞吐量與延遲之間不是獨立無關的,即將吞吐量類比為道路車輛,將延遲類比為車輛擁塞情況,這樣學生可以通過實例了解吞吐量與延遲之間存在一定的關聯:吞吐量的增加將導致延遲隨之增加,以及當吞吐量接近網絡容量的100%時,延遲急劇上升等事實。按照這一思路,繼續(xù)引導學生思考如何測量在某一時刻網絡正在傳輸中的數據量,學生這時則比較容易得到采用吞吐量與延遲的乘積這種方式。
(三)網絡性能指標的測量
關于網絡性能指標的測量問題,首先引導學生通過常用的網絡抓包工具觀測網絡流量,監(jiān)視網絡性能。這一解決方案在相關先修課程中都有所涉及,并且具有一定的通用性,可以幫助學生對網絡性能指標測量問題形成一個比較容易掌握的解決方案。在實際教學過程中,還需要從多視角引導學生思考這一核心問題。
一方面,指導學生嘗試將網絡測試方法學應用于網絡性能分析中。網絡測試方法學相關的標準RFC文檔詳細介紹了按照網絡體系結構逐層的主要技術指標[2]。由于暫時沒有網絡測試設備的支持,可以通過常用的網絡測試命令測量網絡性能指標,依據現有的實驗條件,也可以考慮從軟件開發(fā)的角度實現網絡性能指標的測量。
另一方面,鑒于先修的網絡管理相關課程已經幫助學生掌握網絡管理事實上的協議標準――簡單網絡管理協議(Simple Network Management Protocol,SNMP)的理論體系,引導學生相互間討論網絡管理理論在網絡性能指標測量方面應用的可行性,并嘗試應用基于SNMP標準的網絡管理應用開發(fā)方法實現網絡性能管理功能。
從多視角思考“如何測量網絡性能指標”這一核心問題將有助于學生在不同場景下選擇合適的方案實現網絡性能指標的測量。當然,這同時又需要研究測量結果的可信度問題。
(四)網絡性能指標測量結果的可信度
考慮到網絡性能指標的測量結果,指導學生討論其可信度問題。
通過提問的方式引導學生意識到,無論是采用網絡抓包工具、網絡測試命令,還是網絡管理方法,發(fā)送用來測量網絡性能的通信量本身有可能又會影響網絡的性能,進而導致測量結果的不可信。
另外,從精確測量的角度,引導學生思考網絡條件的不斷變化、網絡業(yè)務的突發(fā)行為等對網絡性能指標測量結果的影響。
三、應用問題驅動式教學法需要注意的問題
考慮到物聯網工程專業(yè)人才的培養(yǎng)問題,目前存在缺乏學科交叉培養(yǎng)、人才專業(yè)知識結構單一等問題,而物聯網工程教育與物聯網技術又存在著一定程度的脫節(jié)。采用提出的這種問題驅動式教學方法在物聯網工程專業(yè)應用時需要注意的內容是值得我們深入探討的。
在面向物聯網工程專業(yè)的“網絡性能分析”課程教學過程中,應用問題驅動式教學方法,在此基礎上需要進一步考慮在物聯網工程專業(yè)應用問題驅動式教學方法時需要注意的問題。
(一)引進CDIO工程教育模式,提高學生的實踐能力
在面向物聯網工程專業(yè)的“網絡性能分析”課程教學改革過程中,引進國際先進的CDIO(Conceive構思、Design設計、Implement實現和Operate運行)工程教育模式。
作為近年來國際工程教育改革的最新成果,CDIO 工程教學模式以工程實踐為載體, 培養(yǎng)學生掌握基礎工程技術知識,加強動手操作能力,這將有利于推進問題驅動式教學方法在物聯網工程專業(yè)“網絡性能分析”課程教學中的具體實施。
在將問題驅動式教學方法應用于面向物聯網工程專業(yè)的“網絡性能分析”課程教學時,考慮按照CDIO工程教育理念培養(yǎng)學生系統地掌握物聯網性能相關理論、技術和方法,建立網絡性能分析知識體系,最終具備網絡性能分析的實踐技能,能夠參與物聯網性能相關研究、開發(fā)與應用,承擔一定的創(chuàng)新性工作。
(二)利用多層次實踐平臺,激發(fā)學生的創(chuàng)新能力
從課程實踐的角度,湖北工業(yè)大學全天(包括晚上與周末)對所有本科生開放計算機網絡實驗室、計算機硬件實驗室等專業(yè)實驗室,為學生提高網絡性能分析實踐能力提供了較好的條件。我們通過引導學生思考網絡性能分析核心問題的解決方案,加強實踐教學的指導和管理,合理安排實踐教學內容。
近年來,湖北工業(yè)大學投入大量經費建設物聯網大學生創(chuàng)新實驗室。2010年,湖北工業(yè)大學與武漢奮進電力技術有限公司和武漢思美特科技公司聯合建立物聯網實驗室和科研基地。2011年,湖北工業(yè)大學與臺灣晶心宏科技有限公司確定合作關系,作為一家集成電路企業(yè),臺灣晶心宏科技有限公司捐贈相關設備用于建立聯合實驗室,并請來企業(yè)資深培訓師通過直接上機實踐操作指導學生嵌入式開發(fā)。
所有這些實踐平臺從多層次為面向物聯網工程專業(yè)的“網絡性能分析”課程實踐提供了開放場地與各種硬件設備的支持,有利于應用問題驅動式教學方法指導學生通過實踐思考物聯網環(huán)境下的網絡性能分析的新問題,并通過創(chuàng)新性實驗尋求解決方案。
考慮到“網絡性能分析”課程是湖北工業(yè)大學物聯網工程專業(yè)網絡管理與安全課程群中的一門重要課程,本文旨在探索面向物聯網工程專業(yè)的“網絡性能分析”課程教學方法。我們提出問題驅動式教學方法,并將網絡性能分析核心問題驅動的這種教學模式應用于網絡工程專業(yè)的教學過程中,教學效果良好。當采用這種問題驅動式方法在物聯網工程專業(yè)應用時,我們積極探索從網絡工程專業(yè)過渡到物聯網工程專業(yè)需要注意的內容,最終為物聯網工程專業(yè)的網絡管理與安全課程群建設奠定基礎。
參考文獻:
[1]國務院關于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產業(yè)的決定
[R].2010.