物联网工程嵌入式培训范文

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1电子信息工程专业嵌入式系统课程特点

电子信息工程专业是集现代电子技术、信息技术、通信技术于一体的专业[2]，主要研究信息的获取与处理，电子设备与信息系统的设计、开发、应用和集成。而嵌入式技术是20世纪计算机技术发展的一个重要标志，有着广阔的市场发展空间。嵌入式技术已广泛应用于消费类电子、工业控制、物联网、汽车电子、安防监控、网络安全、医疗器械、视频编码解码、图像处理、航天航空等领域。国内多所高校都开展了嵌入式系统课程，而且嵌入式系统课程作为电子信息工程的一门核心专业课程，是以应用为中心，对于电子信息工程专业的学生来说，硬件方面学习侧重于电子系统设计、医疗仪器、智能仪表等的方案设计，软件专业则侧重于嵌入式应用软件开发。嵌入式系统课程内容涵盖范围广泛，课程学时又比较紧张，无法在课堂教学中使学生对硬件、软件都精通。因此，教学更侧重于基础内容，结合实践环节使学生在硬件和软件两方面掌握嵌入式技术。硬件方面可以掌握如何去读懂电路原理图、能够读懂芯片手册，熟悉嵌入式系统的外设，毕业后可以从事嵌入式驱动开发、系统移植工作。软件方面，熟悉操作系统的工作原理，熟练掌握C语言编程，熟悉交叉编译环境下进行应用程序设计与测试程序设计。授课教师可以利用学习通、腾讯课堂、雨课堂等在线教育平台，提供给学生丰富的参考资料，对学生进行引导启发学习。从而克服教学时间短、授课内容不全面的弊端，满足学生课下深入学习的需求。

2嵌入式系统课程教学现状

国内嵌入式课程的平台存在多样化和复杂性现状，各高校基于自身已有的资源开展课程，导致嵌入式教学即使相同的课程也会由于硬件平台不同，而选择的嵌入式OS不同，课程的内容都会因为开发板、编译工具、操作系统不同而不同。传统工科单片机课程开展的非常广泛，因此目前基于8051和80x86单片机进行嵌入式教学高校比重依然很大，一般选择的是µC/OS。北京邮电大学软件学院一直强调通信设备对嵌入式实时多任务系统（RTOS）的依赖，他们把这个作为自己学院嵌入式教学一个重点，坚持在教学中使用VxWorks和C/OS这种RTOS类型的嵌入式操作系统。也有一些嗅觉灵敏的学校已经开始针对现状进行调整。Linux、ARM、嵌入式设计这类课程已经越来越多的引入课堂。随着物联网概念的进入，ZigBee、WiFi和蓝牙等无线技术和MEMS传感器技术，这些原本自成一体的嵌入式系统变成了智能联网系统，因此传统的8051单片机教学和“ARM+Linux”的嵌入式教学也亟需改革。

3应用型本科嵌入式课程教学改革

3.1师资队伍建设

教师队伍是高校发展的关键，应用型本科高校转型发展的关键是建设一支既重视理论又具有丰富实践经验的教师队伍。学校要根据应用型的办学定位，围绕专业人才培养需要，首先可以考虑加大“双师型”教师的引进，同时可以结合课程设置，聘请企业优秀专业技术人员进行授课，引入实际的项目开发经验，可以从实践的角度去指导学生项目实验。其次，学校可以选派教师到行业企业挂职锻炼，参与实际项目，从而提升授课教师的实践应用能力。学校要加强对教师能力的培训，使他们持续提升教学能力。有计划选派青年教师到高水平院校、培训机构进修学习，提升专业理论能力。建立与应用型人才培养相适应的教师评价制度、绩效考核、职务（职称）评聘、薪酬激励和科研成果奖励等制度，引导教师投身教学、开发实验实践项目、开展有利于应用型人才培养的应用研究，形成能转化为服务社会的应用研究成果。

3.2实验课程内容建设

嵌入式系统的实验教学内容的设置目的是通过实验教学，验证、巩固和补充课堂讲授的理论知识，使学生对嵌入式系统的结构、工作原理及应用有深刻的认识，并通过对嵌入式系统设计方法熟悉今后在工程实际中设计性能优良的嵌入式应用系统打下基础[3]。实验内容根据教学目标可分为基础技能实验，根据课堂讲授的理论知识结合基础型实验，要求学生独立完成。课程进行到相应程度后，可以设置综合型实验。综合性实验可以包含几个章节的内容，完成一个具体功能的小项目，由指导教师指定或让学生自由选择组队，锻炼其团队合作能力共同完成项目。根据每个学生实验过程的完整性、实验指标点完成情况，以及对实验报告的规范性，进行评分。

3.3教学内容改革

传统的嵌入式教学以理论讲解为主，实验内容也仅仅是结合章节进行设计，不利于学生接受。现在很多工科院校在教学改革方面，压缩理论课学时，加大学生实践环节的比重，重视应用能力培养的思路。例如上海交大在嵌入式课程教学创新研讨介绍他们的“嵌入式系统原理与实验”理论和实验的比例已经调整到3:2（以前是3.5:1.5）。嵌入式课程是一门理论讲授和实验相结合的课程[4]，从某种意义讲实践经验更重要。因此教学改革方面可以对大纲要求的知识点进行重新布置，紧密结合一个对应项目案例，通过具体案例，促进新知识点的学习掌握，提升学生学习的积极性和主动性，具体过程为：讲授演示-小案例练习-项目分析-小组讨论-综合案例实践。理论课阶段，通过小案例的讲解+实践无缝衔接，帮助学生掌握知识点。综合实践环节阶段，在掌握基本知识点的基础上，针对具体应用设计出具体的实验项目。学生可以采用自由组队方式，在完成过程中掌握理论知识的运用以及团队协作开展项目的技巧。

3.4学生成绩考核

嵌入式系统课程考核方法应重视解决实际工程问题的能力，改变传统单一卷面考试的考核评价方法。以往学生成绩中理论考试占比大，实践环节占比小，无法对学生进行全面评价。缩小理论考试成绩在最终成绩中的比例，增加实践成绩的比重，充分提高学生参与实践的积极性，采用课堂表现（10%）+实验（30%）+报告（10%）+期末考试（50%）的综合考核方式更重视完成综合项目的参与讨论过程、团队合作意识、书写规范实验报告的能力。根据学生在项目组中的工作量不同获得不等的学分，激发学生的竞争意识，提高学生的主动性。在项目完成的时候，教师对学生完成情况采取答辩打分的方式。

4结语

随着技术的发展进步，工业领域智能化程度的不断提高，嵌入式系统的重要性越发彰显，应用将越来越广泛和深入。企业对嵌入式人才需求旺盛，从而也促使嵌入式教学将迎来一个新的发展机遇。只有加强教师队伍建设，健全科学的培养方法，形成高效的评价机制，才能有效引导学生，调动学生学习的积极性，培养学生的工程实践能力、思维能力和创新能力。

参考文献：

[1]冼进，贾德良，毕盛.嵌入式系统实验课的教学改革初探[J].实验室研究与探索，2011（8）:295-297.

[2]杨明，周金芝.地方高校电子信息工程技术专业人才培养方案的构建与实施[J].西昌学院学报:自然科学版，2019，33（1）:105-108.

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1 合理安排理论课时数

嵌入式课程是实践操作很强的课程，不能像传统的教学那样，以教师为核心的课堂上讲解，学生都是被动接受知识。学习一段时间后，由于学生缺乏学习的主动性，也就渐渐失去了兴趣[3]。针对这样的情况，应加大实践课时数。首先，理论课时和实践课时要达到1∶1，原先，笔者所在系采用的教学方式是2节课在多媒体教室进行理论教学，2节课在实验室做实验，虽然理论与实践课时数达到要求，但是这样做相当于把理论与实验割裂开，有些实验现象由于多媒体教室不具备实验室环境，教师只能干讲，没办法让学生看到实验效果。学生上完理论课，有的时候要过一两天才能安排实验课，理论课讲的内容基本忘得差不多了。所以，教学效果不太好。后来想到，嵌入式实验室配备有32台高性能电脑，可利用凌波或其他教学软件以屏幕广播的方式来进行教学，所以，如今系里的嵌入式系统课程全部在实验室上课，这样做有如下好处：首先，可以满足理论教学的需要，采用传统大屏幕，播放PPT的方式，坐在后面的同学可能看不清，采用屏幕广播则不存在此问题。其次，老师在讲授的过程中，随时可根据需要，引导学生进行实验，不用必须等到实验课在实验室才能做实验。采用这样的方式，理论与实践教学的课时比例实际可达到1∶3，这样的教学方式受到学生的好评。

2 根据学生情况安排教学内容以及实验内容

嵌入式系统所包含的领域非常广阔，需要学生对许多技术都有深入的了解。要求学生既要懂得硬件，也要懂得软件，相关的课程，比如电路、数字逻辑电路、软件工程、C语言程序设计等[4]。笔者曾经对学生进行过调查，普遍的学生认为硬件比软件学习起来要难。另外，系里和河南智游公司有相关的培训合作，智游公司主要从事苹果IOS的应用程序开发，学生经过培训后，公司负责安排就业，很多学生第一份工作的月薪过万。有这样的学长做榜样，学生更愿意从事嵌入式系统顶层应用程序的设计和开发，不愿意进行底层的驱动和电路板的设计。而传统的教学大纲和实验大纲或者是相关教材，面向硬件相关的内容比较多，与之对应的实验项目也是面向硬件的内容较多，所以，学生学起来比较吃力，而且学习积极性不高。针对这样的情况，从学生实际出发，改变授课的相关内容，实验项目也主要面向软件层面。在实际教学中，主要以ARM9系列S3C2410微处理器为核心，以Linux为主要平台来讲授[5]，讲授过程中发现学生没有Linux基础，又增加了很多关于Linux操作系统的内容，此学期实验项目如表1所示。

从表1可以看出，对于硬件的内容，并没有过多的涉及，只在最后介绍了一下ARM的I/O和中断。当然，这些实验内容并不是一成不变的，教师会根据学生的情况，对授课内容和实验项目进行更新，因材施教。

3 师资力量薄弱

由于学院是一所民办院校，并没有财政投入，学院的运转都是以学费为基础，每一笔钱都要用到更需要的地方，学院对于教师培训等方面并不是太重视。随着教育部对于高校转型的要求，学院也在向应用技术性大学转变，但是转变不是一朝一夕就能实现的。这几年学院对于理工科院系实验室的投入上力度较大，有了先进的实验室，还要有能上实验课的教师，这些课程都是由系里的年轻教师担任，虽然能满足日常教学活动，但是，已经感觉到力不从心。系里要求要加大实习和实践的综合设计环节，也就是要领着学生做一些产品或者设计，对教师来说难度很大。教师自己都没有做过相关的项目或者设计，如何引导学生来做？解决方法要么引进更高水平的人才，要么对现有的师资进行培训，针对第一种情况，高水平的人才不愿意来三本院校发展，那只能从现有的师资来解决。根据这样的情况，系里决定和实习基地或者有合作关系的公司或者校友的企业来进行师资的培训，让教师在暑假可根据需要到相应的单位来进行学习，让教师参与到企业实际的项目中去，反过来，教师水平提高以后，可以带着学生承接企业的相关项目，而且也能培养出企业急需的人才，使得高校的教学与企业实现对接，最终实现双赢的目的。

4 未来工作

下一步，系里准备开设Linux C程序设计课程，一方面解决学生没有学习过Linux操作系统，在学习嵌入式课程时还要补基础知识的情况；另一方面可加强学生C语言的编程能力，学生普遍编程能力不强。这样的话嵌入式系统课程体系就更加完善，后续准备增加一些QT程序设计的内容，主要还是面向软件层面。再有一点，就是要编写适合于学院学生情况的教材。目前市场上的教材并不适合与我院学生的情况，硬件内容比较多，比如现在所采用的教材《ARM9嵌入式系统设计――基于S3C2410与Linux（第3版）》，硬件介绍内容达到了1/3强，剩余内容又与实验指导书内容重复，所以急需编写一本适合笔者学院情况的教材。目前，系里的嵌入式系统课程教师很少，教材编写任务较重，短时间内无法解决。学生想要在课下进行嵌入式的学习或者开发比较难，主要是因为开发要具有嵌入式开发的试验箱或者开发板，购买嵌入式开发板比较昂贵，学生不愿意花钱，那就只能从学校的实验室方面想办法解决，主要是建立开放的实验室，对应的就要建立配套的实验室管理机制，对实验室的设备和财产有效进行管理，使实验室能24 h开放，以便学生能随时使用实验室里面的设备进行设计或开发。

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中图分类号：TP368.1

文献标志码：A

文章编号：1006-8228（2017）01-63-03

0.引言

嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可剪裁，适应于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统，是软件和硬件的综合体。近年来，嵌入式产品市场获得了蓬勃发展，嵌入式系统已经渗入到工业生产、军事国防、日常生活各方面，应用领域非常广泛。随着物联网时代的到来，社会对嵌入式相关技术人才有迫切需求，嵌入式技术的应用前景十分广阔。

从2011年开始，运城学院计算机科学与技术系面向本科生开设了“嵌入式系统开发”专业选修课程。课题组多次获得多个省级、院级教改项目的支持，对嵌入式系统系列课程进行了一系列具体深入的教学改革，获得了一些有益经验。

1.嵌入式系统开发课程特点

1.1内容广泛

嵌入式系统技术作为一门综合交叉性技术，涉及计算机、电子技术、通信等多门学科。嵌入式系统开发课程教学内容较多，硬件包括ARM处理器体系结构、硬件电路、接口技术、硬件开发平台；软件包括指令系统、汇编语言程序设计、c编程、嵌入式操作系统及开发。在课程体系的组织上，要求学生熟悉嵌入式系统的硬件体系结构、支持ARM处理器的硬件开发平台的组成及使用方法；掌握嵌入式Linux应用程序开发与调试过程；能够构建嵌入式开发环境，进行嵌入式Linux系统的编译、移植；使学生具备独立开发一个较为完整的嵌入式系统的初步能力。

1.2实践性强

嵌入式系统开发面向控制应用领域，课程实践性很强。实验环节在课程中处于非常重要的地位，通过实验，可以加深学生对理论知识的理解，提高学生的学习兴趣，培养学生动手能力；使学生熟悉嵌入式系统开发和设计流程，进而全面掌握嵌入式系统的设计、开发、调试方法。

2.嵌入式系统开发课程教学改革思路

2.1教学内容的改革突出软件的基础上保证软硬件学习相结合

由于嵌7、式系统课程的教学知识点比较多，涉及的软硬件资源也比较多。在教材的选择上，尽量选择理论知识体系系统、连续，实验内容直观新颖，能够密切联系实际的教材。我系采用的教材是周立功主编的《Arm嵌入式系统基础教程》和华清远见教育集团编写的《嵌入式系统技术与设计》。结合当前嵌入式技术的发展现状，为适应市场对嵌入式人才的需求，选择将ARM硬件平台、嵌入式Linux操作系统作为教学内容的两大方面，以Realview MDK为主要开发环境进行讲解。教师在教学过程中，将嵌入式科研项目中的一些简单实用的知识融入教学中，使教学内容更加丰富。

2.2计算机专业教学侧重点

嵌入式系统开发课程是一门系统性强、软硬件结合的综合性课程，分为硬件开发方向和软件开发方向。两方向均要求学生具备嵌入式系统开发、设计、调试和维护的基本能力。而我们计算机科学与技术专业的学生软件编程是特长，因此更偏向于嵌入式软件开发，重点学习汇编语言程序设计、数据结构、嵌入式系统原理、计算机网络、Linux操作系统等相关知识，侧重于编程应用。

2.3联合采用多种教学方式，提高课堂教学效果

（1）课堂上采用讲授法与讨论法相结合的方式

在教学中，充分发挥教与学的积极性。教师提出问题，通过启发引导，由学生分组讨论、对问题的理解、看法，寻找解决问题的方法与途径。这种开放式、探索式教学方法不仅调动学生的学习积极性，而且可以锻炼学生思维，提高分析解决问题的能力。不仅有利于启发和培养学生开拓创新能力，而且有助于培养学生的团队合作精神。

（2）项目驱动式教学方法

运城学院是应用型本科院校，教学中充分考虑了以应用型人才培养为目标，注重培养学生的创新精神和创新能力。讲授重点章节内容时，以项目为驱动，学生在逐步完成项目的同时，掌握相应的教学内容，项目驱动法使教学与实际紧密结合，有益于培养学生的工程实践能力。各任课教师积极鼓励、指导学生开展相关方向的大学生创新项目及各类竞赛培训活动，对教学改革起到了很好的推进作用。

（3）应用现代教学技术，搭建自i学习平台

当今互联网已经渗入到日常工作、生活的各个方面，充分利用网络环境组织教学，可以更加方便灵活地进行有针对性的教学活动。与传统的课堂教学相比较，网络平台教学具有自主性、交互性、针对性特点。建立课程网站、构建师生交流平台，将答疑、质疑、讨论等经典的教学环节融入网络。学生利于网络平台向老师提问、质疑，教师可以科学方便地对学生进行网络答疑解惑。同时还可以建立讨论区，方便师生进行专业问题探讨。充分利用网上教学资源，将教与学的过程延伸到课堂外，不仅激发了学生的学习兴趣，而且使课堂教学得到了深化、扩展。

3.实验教学改革

嵌入式系统开发是一门实践性很强的课程，实验教学是课程教学的一个重要环节。通过实验，可以帮助学生加深对理论知识的理解，加强学生动手能力，全面掌握嵌入式系统的开发、设计、调试技术。

3.1嵌入式系统开发实践课教学环节

目前嵌入式系统开发的实践课教学环节包括：验证性实验、综合设计性实验、课程设计、大学生创新实验、科研立项等几部分。

验证性实验是实验教学的基础，实验内容与理论课授课内容紧密结合，是基础知识的最基本应用，是实践教学环节的重要组成部分。综合设计性实验，是验证性实验的深化，进一步培养学生综合运用所学知识，进行嵌入式系统的设计。嵌入式课程设计是对所学课程内容的综合应用，通过该实践环节使学生全面掌握嵌入式应用系统的开发、设计方法。大学生创新实验是学生由自发成立的团队在教师指导下利用课余时间进行的创新性实验。通过创新实验，使学生积累了项目开发经验，培养了自身创新能力，为进一步进行嵌入式项目研发打下坚实的基础。科研立项是结合嵌入式系统前沿科技应用而设立的适合实践教学的应用项目，能够开阔学生的视野，拓展学生的思维，对教学起到了很好的辅助作用。

3.2实验课程的内容安排

实验课内容由一个简单的端口控制LED显示的例程开始，完成新建工程、编写程序、下载程序调试、观看实验结果的实验过程。通过这个简单的实验，让学生初步掌握uVision3 IDE for ARM开发环境及ARM软件模拟器的使用方法、以及程序下载的一般步骤。以后逐步增加实验难度，目前开设的实验项目包括中断实验、串口通讯实验、A/D转换实验等。实验过程中，注意激发学生的学习热情和动手实验的兴趣。积极鼓励学生采用多种不同的软件算法完成同一个实验，提高学生的编程能力，开阔学生思路。

3.3充分重视设计性实验

对实验教学环节设计进行改革，从以往的“验证性为主”逐步变为“验证性为辅，自己动手创新为主”的实验课程教学设计模式。

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摘要：随着物联网产业的兴起，对物联网工程的人才培养逐渐提上高校人才培养的日程。本文结合产业需求的实际，论述了物联网专业人才培养的课程设置、工程实践、就业引导等，全方位阐述了当前物联网工程专业人才培养亟待解决的问题，可以为物联网工程专业人才培养提供借鉴。

关键词 ：物联网；IT产业；需求导向；人才培养；专业课程设置

中图分类号：G640 文献标识码：A 文章编号：1671-1580(2014)10-0058-02

物联网工程专业是随着物联网技术的兴起而开设与逐步发展的新专业，从其专业覆盖的范围来看，物联网工程专业是目前机、电、控制、通信等专业的融合，其专业特点即是对现有的专业技术和领域的整合，涵盖了电子信息技术、通信技术、计算机技术、网络技术、控制技术、数据库技术等专业领域的最新成果，并与行业应用密切联系，与社会需求紧密结合。物联网专业的人才培养应立足社会需求的实际，重点培养学生实践与理论相结合的综合运用能力。

一、以需求为导向的专业课程规划

物联网工程专业课程设置应以市场为依托，以需求为导向，以培养产业急需的物联网应用技术人才、推动产业发展为目标，在这一培养目标引导下，学生应能够了解物联网的发展历史，掌握物联网专业基本理论知识，具备基本的专业技能和科学素养。物联网工程是一个系统工程，因此，在人才培养上，要注重多专业知识的融合渗透，更要注重提高学生对国外最新文献、新技术应用的获取技能，培养学生对外文文献的阅读能力，从多领域、宽口径提高培养质量。

在物联网专业的课程体系设置上，可以按照分块设置思路，依据学生四年学习时间内的自身特点，按照通识课程、公共课程、专业课程、实践课程的脉络进行课程规划。通识类课程以宽、广、新、全为设置依据，在课时内使学生对物联网的整体产业获得较为全面的了解。公共课程以培养学生的科学思维方法和掌握基本的理论知识为目标，引入日后工作必需的数学、物理、英语、工程类的基本理论知识。专业类课程应着眼于专、精、深，以点带面，在课程规划上，应密切联系物联网的专业应用，以实际案例为依托，深入掌握物联网在行业中的应用。实践类课程在物联网专业人才培养中占有重要的地位，实践类课程设置应面对具体应用，培养学生的动手能力、综合分析问题能力、团队沟通能力、写作能力和总体规划实施能力。

在课程规划上，应注意突出物联网工程专业的新、全、专的特点，在课程设置中，既要反映出物联网工程专业的多学科综合特点，又要突出物联网专业的深入、综合的特点，将传统的相关专业课程进行整合。在课程设置过程中，鼓励自编教材，以弥补已有课程的宽泛、繁杂、陈旧等不足，突出针对性、实用性、操作性、易理解等要求，从实际需求的角度，加强学生的应用技能培养。

二、需求导向的理论课堂教学

物联网工程是一门新兴学科，在物联网工程的专业课程教学中应坚持以需求为导向，在教学实施过程中根据市场应用和行业背景的实际需求进行适当取舍、与时俱进，才能使教学与实际密切联系，做到所学即所需、所需即所学，提高教学内容的实用性。

需求导向的理论课堂教学要求教师必须做到密切联系产业需求的实际，在教学中结合实际工程项目，并通过具体深入的分析，使学生就某一知识点深入掌握其在市场中的实际应用，以做到与市场同步，与需求对接，更好地掌握相关的知识点和技能。因此，在教师队伍配备上，要突出对业务知识的深入把握，适当增加在一线工作的业务精、目光新的具有前瞻性的技术人员担任教学工作，将需求与教学直接对接，提高教学的针对性和实践性。

理论课程的教学难点之一是知识点众多，并且相互之间的衔接性不强，学生难以把握重点和难点，因此，教学的效果难以凸显。以需求为导向的教学模式旨在打破固有的教学模式，将知识点进行归纳分类，将与社会需求联系紧密、可以直接对接的章节知识列为着重讲解的部分，结合案例进行深入分析，在较短的课时内使学生获得实用性强的理论和技能，同时对其他知识点进行梳理，以需求为主线，将课堂教学进行组织和串接，使学生始终能够把握教学的重点，始终能够将所学知识与社会需求实际密切联系和结合，并能够通过消化吸收所学的知识，达到举一反三、提升理论课程教学效果的目的。

三、需求导向的实践技能培训

物联网技术是一门实践性和应用性极强的学科，因此，在人才培养方案上，要密切结合需求的实际，着力加强实践类课程的教学。具体来讲，就是在实践技能课程的设置上将实习、课程设计、毕业论文等实践环节与需求结合，以实际需求为导向，以实际的项目案例为依托，强化实践技能培养，提高学生的实践能力。

物联网技术也是一门专业性极强的学科，其专业涵盖宽广，对学生的知识面要求较高，可以在相关的专业课程中增加课程设计学时，在课程设计中引入需求目标，引导学生将所学的知识理论转化为实践技能。在编程能力培养上，通过程序设计，引入工程需求实际项目，对学生进行规范化的编程训练，掌握面向对象进行开发的思想。在掌握网络指令和协议设置上，通过路由交换课程设计，熟悉路由器的基本配置命令，熟悉路由协议。在传感器应用设计中，结合具体的行业需求目标，引入各种物理传感器的应用设计，掌握常用传感器应用设计、信息处理、显示和传送等。

结合嵌入式系统设计实践，对目前嵌入式设计的市场需求有一个直观全面的了解。深入学习单片机技术、嵌入式系统，结合实际应用案例，掌握嵌入式系统的规划设计、实施方案要求、软件硬件设计、综合测试等多环节应用。结合网络技术，深入学习以物联网实际需求为主的网络架构知识，重点掌握Zigl)ee协议的基本原理和组网规范，通过实际操作搭建有效的无线物联网络。在毕业实习和设计环节，以小组为单位，结合实际需求，在教师指导下独立完成分析、设计、编程任务。

四、结束语

物联网工程专业人才培养是一项系统工程，需要综合产业需求的实际，开展立体化教学。既注重理论课程的教学，又强化应用实践，使学生具备良好的专业知识素养、扎实的理论基础和丰富的实践经验。物联网工程的人才培养需要学校、社会、企业多方面共同参与，这样才能培养出物联网产业的可用之才。

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参考文献]

[1]于翔，基于物联网的大学信息化教学辅助实验平台应用[J]物联网技术，2013(5)

[2]孙冠男，高校物联网创新实验平台建设探索[J]软件导刊，2013f 9)

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[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2014）14-0132-03

物联网工程专业是教育部为服务国家战略性新兴产业而开办的新型专业，覆盖计算机、控制、通信技术、信息安全、系统工程等领域，是计算学科发展的必然。[1]由于其强劲的社会需求与学科发展的需要受到了高等院校和企业界的共同关注。近年来，部分高校、高职、高专院校以及独立学院纷纷设立了“物联网工程”、“传感网技术”等相关专业。从产业的未来需求来看，由于物联网在交通、物流、水电等领域的广泛应用前景，相关企业对物联网工程专业方面的人才需求十分迫切。从物联网专业人才的培养目标来看，本科生人才的培养类型可以分为理论创新型、工程应用型和综合技术型。其中工程应用型是物联网专业人才培养的主流。[2]从国内当前的物联网工程专业人才培养现状来看，面向高师院校的物联网工程专业人才的长效机制尚未形成。由于物联网专业具有很强的工程应用背景，因此面向高师院校的计算学科的物联网工程化教育面临三大挑战：（1）如何把计算机科学作为工具学科的教育潜在观点转化为计算类的系统学科教育观点；（2）如何在保持计算学科核心课程的前提下，扩展计算学科的外延课程，增强计算学科的社会服务能力；（3）如何在增强计算专业优势的基础上，开展计算学科与其他学科之间的交叉性研究工作。上述三大挑战在高等师范院校的物联网专业建设方面表现得尤为明显。因此如何在高等师范院校构建有效的物联网工程专业人才培养机制是一个迫切需要解决的计算学科教育重大问题之一。[3] [4]本文主要探讨在面向高师院校如何实施物联网工程专业人才培养的实验教学策略问题。

一、高师院校物联网工程实验教学现状及分析

物联网工程专业工程实验课的内容主要涉及控制科学与工程、计算机科学与技术、信息与通信工程。相比于工科院校，高等师范院校培养物联网工程专业人才在实践方面有很大的不足。[4]具体表现在毕业生的工程实践能力偏弱、行业应用背景知识匮乏、项目经验不足等问题。这些问题的存在严重地影响了高师院校计算学科快速发展。根据我们的调研发现，目前的高师院校的物联网实验教学环节存在以下三个方面的问题：（1）实验教材强调课程的完整性，忽视了相关课程之间的融通性。先前的实验教材通常是一个独立的知识体，强调知识的全面性，忽略课程之间的相关性。学生难以系统地实现课程知识体系。（2）强调计算机原理性知识的学习，缺乏工程性方法的系统训练。传统的实验课程教学往往突出原理性知识的实验呈现，往往没有融入一套有效的工程性构建方法。学生虽然知道了基本概念，却难于实现具有一定规模的实验。（3）强调分析式教学，忽视了系统综合式实验教学。教学内容主要采用分析性教学方法，往往缺乏工程性的方法。进一步结合相关毕业生的诉求和ACM/IEEE-CSJointTaskForce的观点[2]，我们认为产生这些问题的原因是多方面的，具体的原因主要包括：（1）高师院校长期办学的传统理念的制约；（2）高师院校的非师范计算机专业学生的行业视野受限；（3）课程设置与教学方法缺乏针对性；（4）工程应用背景知识匮乏；（5）教学实践环节相对较弱。[3]工程技术人才的培养除了必要的基础理论知识之外，更重要的是通过实践教学培养学生动手操作能力。而计算学科的实践教学需要具备二个条件：一是熟悉实践操作的教师；二是实验实训的设备、基地。目前真正具备这两个条件的师范院校较少，这导致高质量的物联网工程专业建设难以开展，以致教学质量偏低。上述5点主要原因导致高师院校在物联网专业人才培养质量与工科院校相比，在人才规格上具有一定的差距，并进一步导致发展空间受到一定的限制。根据著名软件TheodoreY的观点，“科学家发现世界上已经存在的事物，而工程师创造世界上从未存在的事物”，这一观点与当前国际上最新的工程项目成果CDIO工程教育理念是一致的。[7]我们认为，面向高师院校的物联网工程专业建设尤为需要引入CDIO的工程教育理念。CDIO包含构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate）几个方面的内容，它以产品研发到运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程的理论、技术与经验。其教学大纲满足美国、加拿大和其他华盛顿协议国家职业工程师组织对工科教育的要求，其教学框架体现了创新的教育思想。面向高师院校的物联网专业建设的CDIO能力培养内容如图1。

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图1 物联网工程实践中的CDIO能力培养内容

二、高师院校物联网专业实验的分层策略

物联网实验的目标是基于当前通用的软件硬件技术平台，通过实验全面地展现物联网相关技术。由于传统的计算机实验室环境受限，以及时间、成本、复杂度等方面的限制，物联网的相关实验内容只能在物联网的感知层、网络层和应用层相关技术中进行筛选。我们将物联网的实验归入三类实验平台之上，具体内容如表1。

表1 物联网三类实验平台及内容

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在实验教学中，为保证每个学生都能更好地理解物联网课程知识，兼顾不同层次学生的求知需求，提高实践教学质量，我们采用了层次化的实践教学策略，分别为基础实验、设计性实验、课程延伸实验。下面以物联网嵌入式系统的教学为案例进行介绍。

（一）基础实验

基础实验使用EL-JY-II型计算机组成原理实验箱，以“基板+开放式CPU板”的形式构成实验平台。在实验教学过程中，要求学生根据功能结构图和实验目标，分析概括实验步骤，完成实验内容，写实验小结。在实验箱上完成的主要是原理验证性实验，设计性实验在实验箱上是难以进行的。

（二）设计实验

为降低设计实验难度，可使用FPGA进行嵌入式的设计实验，要求学生利用硬件描述语言进行逻辑设计。首先在PC机上利用EDA工具进行功能仿真，最后下载到芯片中进行功能测试。整个设计实现过程，不仅使同学们初步了解硬件芯片的设计、制造、调试和运行维护的过程及相关技巧，更增强了学生理论联系实际的能力。对于这类实验，学生的兴趣较大，不仅完成既定设计目标，有的学生还提出了独特的设计方案，有利于学生创新能力的培养，为后续课程的学习和科研工作奠定基础。

（三）拓展实验

在嵌入式系统实验中，微程序控制是课程设计中的一个难点，由于微程序控制单元看不见、摸不着，学生对涉及的许多概念如：微程序入口地址、微指令格式、下址等概念难以理解，通过设计、调试、下载和验证过程，可以深刻理解微程序控制嵌入式系统的本质，了解软硬件协同工作的原理，建立整机的概念，可以培养学生完成工程项目的能力。我们的做法是将此内容与毕业设计有机结合在一起。

在上述的分层实验策略中，我们一方面将课程的基础知识借助实验箱进行巩固，另一方面将CDIO实验理念分别融入设计实验与拓展实验中。由于物联网课程内容的系统化与复杂性，因此后两类实验更具实效性。

三、物联网工程专业的工程教育环境构建策略

根据全国高等师范学校计算机教育研究会提出的教育创新的需求[6]，物联网工程专业的工程教育环境需要采用新的视角加以构建。下面以安徽师范大学皖江学院与中软国际公司的合作项目为案例，介绍高师院校如何依托企业构建物联网工程专业的教育环境。中软国际是中国大型综合性软件与信息服务企业，提供从IT咨询服务、IT技术服务、IT外包服务到IT培训的“端到端”软件及信息服务。

因此，为了有效实施物联网工程实验环境的建设，我们与中软国际合作，共同构建物联网CDIO实验培训基地，双方以项目的形式加以实施。这种合作方式有效解决了高等师范院校的工程教育环境的建设问题。将CDIO的教学理念既融入学科课程体系安排和整体教学实施上，还渗透在具体专业课程的教学实践中。

在构建了基本的物联网工程实验环境的基础上，我们还引入了基于物联网工程应用背景的项目教学法。指导学生主持创新和创业类实践课题，进行“实战性的项目开发，带领学生参加各项设计类竞赛”，以赛促学，学以致用，对学生进行科学思维的训练，养成良好的工作习惯和工作作风；充分利用各种平台，开展学科前沿交流，拓展学生视野，鼓励学生探索学科前沿领域，激发学生的探索意识和创新精神，培养学生的主体意识，提高学生独立解决现实问题的能力，使之成为适应社会发展需要的实用型人才。这些具体举措使得CDIO的内容全方位地融入物联网人才培养中来。从已有实际效果来看，本文提出的教学策略具有较好的成效。

四、结语

如何构建面向高师院校的计算机工程技术人才培养体系是目前高等师范院校学科建设与专业发展过程中所面临的重大课题之一。这需要改变师范院校以往理论强、实践弱的局面，充分发挥团队协作优势，增强学生创新能力的培养。我们针对高等师范院校在工程技术人才培养方面的不足，结合安徽师范大学物联网专业建设的具体实际，借鉴CDIO教育理念进行了面向高师院校的工程教育改革的有益尝试，并进行了具体实践，取得了一定的效果。今后我们将进一步深化加强物联网工程教育环境的建设，吸收新的工程教育理念，培养社会需求的，与国际接轨的现代化物联网综合性工程技术人才。

[ 注 释 ]

[1] 周晓聪，衣杨，赖剑煌.计算机科学与技术专业综合实践课程教学模式探索[J].计算机教育，2014（1）：60-63.

[2] 王杨，许勇.高师院校非师范计算机专业人才培养新途径[J].计算机教育，2010（8）：4-10.

[3] ComputerScienceCurricula2013FinalReporthttp：//robotics.st？鄄anford.edu/users/sahami/CS2013/.

[4] 陈付龙，齐学梅，罗永龙等.创新能力驱动的层次化计算机硬件课程群构建与实施[J].大学教育，2014（2）：39-42.

[5] 吴恭兴，刘文白，张宝吉等.基于CDIO模式的卓越工程师培养方案的探索与实践研究[J].大学教育，2013（9）：7-10.