物联网工程嵌入式培养模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇物联网工程嵌入式培养，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

篇1

中图分类号：G643 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2014）01（a）-0141-02

随着计算机信息技术的发展，我国传统农业正在加快向现代农业转型，而智慧农业将成为现代农业未来发展的趋势。智慧农业将农业看成一个有机联系的系统，依托嵌入式技术、感知技术、互联互通技术、智能化技术等综合、全面、系统地应用到农业系统的各个环节，使得农业系统的运转智能化、多功能，大力推进农业科技创新。

智慧农业所涉及的关键技术包括嵌入式技术、检测技术、通信技术等。嵌入式是当前发展最快、应用最广、最有发展前景的信息技术应用领域之一。目前，许多高等院校的计算机、电子、软件等专业针对市场需求，开设了嵌入式系统相关课程，也在逐步完善适应社会需求的嵌入式系统的教学体系。本文基于智慧农业背景，结合都市型现代农业开设嵌入式课程的经验，对农林院校嵌入式课程教学改革进行了探讨。

1 智慧农业物联网嵌入式系统

智慧农业是最近兴起的一个概念，出现的时间很短，目前还没有一个公认的定义。中国农业大学李道亮教授认为： 智慧农业是以最高效率地利用各种农业资源，最大限度地降低农业成本和能耗、减少农业生态环境破坏以及实现农业系统的整体最优为目标，以农业全产业、全过程智能化的泛在化为特征，以全面感知、可靠传输和智能处理等物联网技术为支撑和手段，以自动化生产、最优化控制、智能化管理、系统化物流和电子化交易为主要生产方式的高产、高效、低耗、优质、生态和安全的一种现代农业发展模式与形态。

要建设智慧农业，就要依托物联网等先进的科学技术。物联网（The Internet of Things，简称IOT）的概念是在1999年提出的，2005年国际电信联盟（ITU）的ITU互联网报告，对物联网做了如下定义：通过二维码识读设备、射频识别（RFID）装置、红外感应器、全球定位系统和激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

智慧农业物联网唯一的物联源头是嵌入式系统。随着嵌入式系统的各个领域应用需求的多样化，嵌入式技术已成为当今电子技术发展的主流。

本文基于嵌入式技术，针对农林院校计算机专业嵌入式系统方向课程体系的特点， 通过一系列教学尝试，对计算机专业嵌入式系统方向的课程体系建设进行了一些探索，使学生在保证专业原有课程的基础上，根据专业方向的不同，侧重点有所差别，将智慧农业贯彻课程体系始终，使学生在软件和硬件设计方面都得到很好的锻炼，最终为都市型现代农业培养全方位的信息技术人才。

2 嵌入式课程体系建设

（1）我校计算机专业嵌入式系统方向培养和教学目标。

我校计算机专业嵌入式系统方向培养目标培养侧重嵌入式软件设计开发的嵌入式系统开发人员。根据学生的接受能力，嵌入式系统的学习体现层次性、渐进性、注重实践性，尤其侧重培养在农业领域中的嵌入式系统应用能力。（图1）

嵌入式系统课程体系的设置体现“注重工程能力培养的嵌入式系统人才知识体系”，学习侧重嵌入式软件设计部分。嵌入式系统教学体系教学目标是掌握四个“1”，即“一种主流嵌入式微处理器、一门开发语言、一种嵌入式操作系统、一套开发工具”，嵌入式开发语言主要有汇编语言、C和C++语言、Java语言等；嵌入式操作系统主要有Windows CE、Linux等；集成开发工具主要有Windows CE开发工具、ADS等。

（2）嵌入式系统课程体系。

北京农学院计算机与信息工程学院自2011年设置了计算机专业嵌入式系统方向，根据自由选择的原则在大学三年级实施特定方向培养，同期购买了30套嵌入式开发实验平台设备，可实现每人一台的教学环境。

嵌入式系统课程体系大致可分为：基础课程、专业基础课以及专业课。

基础课程在大学一、二年级开设，主要学习理工科的一些基础课程，如高等数学等。

专业基础以及专业课的开设时间以及内容如表1所示。需要特别说明的是根据我校“3+1”本科人才培养模式，大学前六个学期完成的是课内学习，旨在掌握较宽厚的基础知识和扎实的专业知识，最后一学年有计划地到校内外实调基地进行为期一年的实践和实训，所以第七学期和第八学期是专业实习和毕业设计实习环节。

嵌入式导论课程：介绍嵌入式的主要应用领域、嵌入式软件开发的基本概念、嵌入式软件开发的基本流程和基本方法、嵌入式系统的特点。

嵌入式操作系统课程：介绍嵌入式系统基本知识，嵌入式操作系统与通用操作系统的差别。结合典型的嵌入式操作系统对操作系统的基本构成、工作机制、系统移植剪裁和实时任务调度等内容进行介绍。我校根据具体情况选择、Linux、WinCE等嵌入式操作系统进行教学。

嵌入式程序设计基础：介绍嵌入式系统体系结构、嵌入式系统设计的基本方法、软件编程及设备接口和驱动等。通过该课程的学习，学生了解和掌握必要的嵌入式系统设计方法学的概念、方法和工具嵌入式程序设计基础，掌握嵌入式系统的基本原理与设计开发思想，学生能完成简单的嵌入式系统的软硬件设计。

JAVA开发语言：介绍Java语言的体系结构、Java语言的基本概念和程序设计的基础知识、面向对象的程序设计的思路和方法。培养学生的编程能力，使学生能够运用Java语言作为完成应用程序设计。

嵌入式接口技术：介绍键盘接口、LED显示器接口、触摸屏、通信接口、中断接口、A/D和D/A转换、ARM的JTAG接口。

嵌入式高级编程：介绍Android嵌入式开发环境搭建的方法，项目结构；Android的体系结构，嵌入式软件开发流程；嵌入式特性开发，多媒体开发，数据存储开发，联网开发等开发方法，学生通过实践能达到独立完成开发单机、网络嵌入式软件的能力。

3 嵌入式课程实践教学

（1）层次化实验实践教学。

实验室选用UP-Magic6410嵌入式实验开发平台，着重培养学生在该平台下进行嵌入式Linux程序开发的相关环境搭建与软件设计方法的能力。针对各模块以及嵌入式系统的应用背景，按照由浅入深，不同课程层次对应不同实验项目等原则，组织设计了三个层次的实验，循序渐进，逐步提高，以满足不同阶段的实验和实践需求，分别为涉及嵌入式导论的基础性实验、涉及嵌入式程序设计基础的实操性实验、设计嵌入式高级编程的提高性实验。基础性实验多以理论验证为主，在于学习方法；综合性实验和提高性实验则多以应用为主，在于提高能力。三个层次的实验教学内容，为学生提高了动手能力，进一步的实践开发和毕业设计打下了良好的基础。

（2）通过项目案例，强化实践教学。

首先，依托教师实际的科研或工程项目，教师在实验课程实施时，可以按照模块化将案例的分解到各个部分，鼓励学生对实例所采用的技术和方案进行不同角度的评价，变被动知识灌输为主动探索思考，使教学理论知识与科研实践有机地结合在一起。

其次，在设计综合课程设计等综合性实验时，结合教师实际的科研或工程项目，在强调基础性知识掌握的同时，鼓励学生创新的综合设计。使得学生既掌握了一些具体的通用的嵌入式系统的开发方法，也能发挥主观能动性，独立设计并实现较完整的嵌入式系统，激发学习、创造热情。在课程设计综合实验中，考虑到学生水平差异，按照“自由组合、自主选题”的原则，要求学生课外查找资料进一步地学习，引导学生进行主动性学习，对某些问题进行深入的分析研究，进而提出自己的设计思想，此环节中设计思想的原创性也将作为课程考核的重要内容。

（3）鼓励学生参与科研项目，注重培养创新能力。

通过项目实践来锻炼和提高学生动手能力是非常重要的。我校实行导师制指导学生，在参与教师科研项目的过程中，本科生导师负责学生在整个科研期间从理论到具体操作的各个环节的指导工作，加强了指导力度。

学生在家禽食品安全追溯系统的嵌入式系统应用项目中，教师组织学有余力的同学成立兴趣小组，直接参与到前沿的课题和项目中去，将食品安全追溯系统按照生产链的六个环节分解成若干子题目，交由各兴趣小组，模拟项目的形式实践开发，真正做到“在学中做，在做中学”，以务实的项目培养学生的实践科研能力。

（4）鼓励学生积极参与课外科技活动。

近年来，高等院校加大了学生的课外科技活动开展的力度，笔者指导的学生参与了北京市大学生科研计划，利用嵌入式平台，对温室环境等参数检测，进而对温室大棚实现智能化控制，学生在该课题中，运用所学理论知识，系统的完成了整个项目，获得了北京市大学生科研计划成果二等奖，尤其值得一提的是，毕业的学生在担任京郊村官期间，将课题成果应用于所服务的村镇，取得了良好的效果。实践证明，鼓励学生参与课外科技活动，将会拓展学生的知识体系，并学以致用，对进一步提高学习兴趣以及培养合作精神发挥了至关重要的作用。

（5）做好毕业设计及毕业实习

我校实行的是采取“3+1”人才培养模式。以往学生在第八学期进行毕业论文和实习，部分学生在校内机房根据教师给出的题目完成毕业实习和设计论文，学生如果不走出去。就无法完成理论与实践的有机结合，部分同学虽然通过实习单位的学习完成毕业论文，但是毕业设计和论文的时间和质量也难以保证。因此，我们将毕业论文提前到第七学期安排任务，进行设计、论文的前期准备及调试工作，既可以保证充分的毕业设计时间又可以提高学生专业课的学习兴趣和主动性，做到有的放矢.提高设计.论文和专业课的学习质量。

针对在校学生缺少行业背景知识这一缺点，在教学中大力开展了与企业的合作，直接把学生派到相关企业进行实习和毕业设计，使得培养的嵌入式人才能够适应企业的需要，目前我院已经建立了中软、中国农业科学院信息所等校外实习基地，并签订了相关的实习协议。一方面学生在实践工程项目中完成毕业设计和论文，综合能力得到极大的提升，另一方面用人单位在与学校合作办学的过程中也为自己培养了急需的技术人才，实行了定单式培养，最终构筑高校.学生和企业获利的共赢平台，从而实现人才培养和社会需求的无缝对接。从以往经验来看，选择嵌入式系统开发课题并能按时保质保量完成课题的的学生知识面更广，就业面更宽，既可以从事软件开发，也可以适应硬件的开发工作。

4 结语

嵌入式系统作为应用性极强的课程，其教学体系建设是一项复杂而艰巨的任务，包括完整的课程设置体系结构、不断的丰富实践教学内容，获取更多的实践项目等内容。随着嵌入式在现代农业应用的迅猛发展，如何真正立足于农业院校发展特色，培养高素质嵌入式系统农业信息化人才，将是我们今后教学的方向和努力目标。

参考文献

[1] 李道亮.物联网与智慧农业[J].农业工程，2012（1）：1-7.

[2] 朱仲英.传感网与物联网的进展与趋势[J].微型电脑应用，2010（1）：1-3.

[3] 柳翔.嵌入式软件工程人才培养的探索与实践[J].计算机教育，2005，11：55-57.

[4] 马忠梅.嵌入式系统教学模式探讨[J].单片机与嵌入式系统应用，2008（11）：5-8.

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中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）24-0101-02

随着现代电子制造水平和网络技术的飞速发展，嵌入式系统已经成为汽车电子、家电控制和消费类电子等产品的重要组成部分，由于其硬件部分体积小、价格便宜、集成度高，并且软硬件都可以进行“按需定制”可裁剪，嵌入式系统有着十分广阔的发展前景。

同时嵌入式系统中的无线通信技术、传感器技术和自动化系统控制技术的日益成熟，把传感器得到的各种数据，通过互联网的手段传输出去，使得世界的联系从人与人的联系，逐步转变成物与人的联系，物与物的联系；使得现实世界与信息网络更加的紧密结合。通过物联网项目的开发，更好的促进嵌入式系统作为物联网项目的载体的教学和改革工作。

1嵌入式系统教学的现状

关于嵌入式系统教学过程中的课程定位、相关先导课程与基础知识的准备、教学内容（包括硬件平台和软件平台）的选择、实践教学与实践环节组织等问题，在目前，仍然存在争论和探索。本环节就以下几个方面进行分析：

1）嵌入式系统的课程定位

由于各个院校对于嵌入式系统的课程定位的不同，不同的院校对于本课程的应用方向也不同。有的院校更加侧重于底层硬件和系统文件的裁剪，偏向于基于单片机的应用；有的院校更加侧重于嵌入式系统的应用，偏向于软件开发与调试。

2）嵌入式系统教学的先导课程

基于上述不同院校之间课程定位的不同，嵌入式系统课程的先导课程也有所不同，针对偏硬件设计方向的，硬件电路设计作为重点。针对偏软件设计方向的，则是把程序设计语言作为重点。

3）嵌入式系统教学的学时分配

不同院校的不同专业对于嵌入式系统课程的要求不同，有的专业是作为专业核心类课程，有的专业是作为专业通识类课程，有的专业是作为专业选修类课程。因此，对于嵌入式系统教学的学时，有着很大的不同。

4）嵌入式系统教学内容的选择

嵌入式系统课程由于对前期课程的要求较高，同时现有教学内容中，理论偏多，各种概念和模型较难理解，学生动手去实践相对较少，学生学习起来非常抽象和枯燥，无法形成自己的知识体系结构，缺乏直观性，因此学生学习积极性会随着课程的深入，逐步降低。

同时嵌入式系统教学需结合教学平台设备来进行开展。在现有市场上，嵌入式系统教学平台种类繁多，并且配套的软件操作系统也有所不同，不同院校都根据自身的实际情况进行相应选择。

2嵌入式系统教学组织

根据本学院“5-3-3”课程体系构建的思想，再结合江苏省苏州市吴江区地方经济具体特点的基础上，以近年来国际工程教育改革CDIO工程教育模式为思路，将构思、设计、实现和运作贯穿在整个课程体系之中，以产品研发到产品运行的生命周期为载体，结合物联网的发展，在不同的行业、企业及应用背景下，将物联网的项目案例，和嵌入式系统的课程体系融会贯通，强调职业教育教学行动的过程属性，将典型物联网产品设计案例引入到教学中并进行重构，编排模块化课程教学内容，组织教学过程。使得学生通过本课程的学习，不仅能了解嵌入式系统的基本原理和设计方法，同时能对嵌入式系统中的ARM体系结构、ARM指令系统进行应用，选择嵌入式Linux操作系统根据不同的需求进行相应的裁剪、交叉编译开发和移植应用，同时根据学生的实际情况进行应用程序和驱动程序开发，服务地方经济。

3传统教学中存在的问题

传统教学过程中通常以教师讲授为主，以教材对应章节和知识点作为讲授单元，理论基础和实践环节分离，无法做到“理实一体化”。在有限的课程授课时间内，设置与教学内容配套的实践环节，通过课后实践来强化教学内容，激发学生创造性的能力比较有限。

嵌入式操作系统选择非常多，在嵌入式系统应用中常用的软件中间件，比如网络协议栈、嵌入式平台下的根文件系统和数据库管理系统、媒体压缩与解压缩库、各种加密算法与协议等，更是令人眼花缭乱。

同时，作为授课对象的学生，由于来自不同的专业方向，前导课程的基础知识参差不齐。具体表现为：电子类专业方向的学生，软件基础较为薄弱，计算机类专业方向的学生，电路与硬件基础弱。

4基于物联网项目驱动的嵌入式系统教学

以职业岗位能力为主线的高职教育体系需要构建项目化教学课程体系，同时在物联网技术快速发展的大背景下，嵌入式系统的课程体系确实应当有所调整，以适应时代的发展和社会的需求。

项目驱动教学的理念认为：学生知识的积累和构建，是在一定的条件下自主构建而成的；学习是知识、技能与行为、态度与价值观等方面的长进。

同时，以企业中真实的生产、研发和具有实际应用价值的案例作为教学内容的选择，要求学生能够通过自身的特点，获取相关的资讯，指定真实的计划，通过自身的决策和实施，并且进行检查和互查来对项目进行评价。

1）项目的具体构建

将嵌入式系统教学课程知识点进行碎片化和重组，以本院的校企合作单位物联网智能家居企业真实案例为基础，将整个教学过程以项目的形式开展教学，再将物联网智能家居项目中分成相应子项目，对相应子项目再进行具体的任务分解。在整个过程中，要求学生能够以教学主体的身份参与进来，对真实案例从总体上进行把握，明确学习和构建的内容。

2）项目驱动教学组织形式

本院该课程在采用小班化教学的基础上，对学生进行项目分组，将4～5名学生分配到一个项目团队。在不同的项目中扮演企业开发过程中的不同角色，同时在不同的子项目中，学生的角色进行轮转或互换，使得学生在完成本课程的学习之后，能对项目开发的整个过程相对熟悉。

学生在不同的子项目中，可以对项目团队的不同角色进行体验，根据自身的实际情况，为更好的走上工作岗位，融入企业项目团队做准备。

3）具体项目教学的实施

在每一个具体项目教学的实施过程中，以本院的2014级计算机应用技术专业为例，该专业有40人，将学生以5个学生为项目小组进行分组，共8个小组，根据学生的学情和实际情况进行项目任务书下发，将CDIO中的构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate）融入进来。

以物联网智能家居企业真实案例中的智能窗帘子项目为例，通过任务分解，如下图所示，可以分为嵌入式Linux系统裁剪、直流电机控制、交叉编译、驱动文件加载和嵌入式平台下移植应用等五个子任务，同时针对模块化教学，进行相应学习情境设计和教学方案设计，整合现有教学内容，使得老师的教和学生的学都体现项目驱动模式下理实一体化的紧密结合。

首先要求每个项目小组的学生进行项目分析，将构思（Conceive）采用行动导向中资讯的形式展现出来，给出工作任务，提出任务要求，要求学生应当把前导课程以及已做过的项目中已掌握的知识点和即将开展的项目中需要的知识点进行融合，使得学生温故知新，同时也学会综合运用新旧知识的技能；其次要通过实践的方式，项目和任务必须能够通过实践来完成及验证。

对于设计（Design）则要求学生在项目小组中指定相应计划，安排时间进度。

而实现（Implement），要求各小组通过决策和实施的方式，分别提出完成该项目的设计方案说明书，每个小组推选1名同学上台进行本组实施方案的具体表述，授课教师与项目小组成员共同讨论，进行分析和优化，最终确定相对合理、科学的最佳方案，并进行下一步的实施。

运作（Operate），则是在之前所做工作的基础上，结合项目方案说明书，对于项目内容对照完成。在项目完成之后，对照最初提出的工作任务要求，逐项检查项目完成情况。如存在不符的情况，进行分析和修改，直至满足相应要求。同时要求项目小组内的同学和不同小组的同学进行自评和互评，进行相应总结和考核。

5总结

基于物联网飞速发展的技术和应用背景，如何精简嵌入式系统课程的理论教学内容，并扩宽学生的知识面，让学生掌握设计与思考的方法，重点把与真实项目案例密切相关的内容进行重构与设计，同时进行层次化的实践设计，在实践环节中，让学生真正参与到前沿发展的企业课题和项目中去，这是在嵌入式系统课程教学改革中要研究和具体实践的方向。

基于物联网项目驱动的嵌入式系统教学改革实践教学过程中，学生对于企业项目开发的整个过程更加熟悉，学生参与项目团队开发的积极性和主动性得到提高，同时，通过项目驱动的学习方法，学生也认识到团队合作的重要性。项目驱动教学改革的实施，使学生学习的方式发生了很大的变化，学生能够主动地去学习，更加善于发现问题和思考问题，解决问题的能力也得到了很大提高，学生的专业技能能力得到系统的锻炼。项目驱动教学改革，为学生自主学习意识的养成和从学校到毕业顶岗实习、就业更好的“无缝”对接提供了保障。

参考文献：

[1] 陈承欢.软件工程项目驱动式教程[M].清华大学出版社，2015.

[2] 丁金昌.高职教育人才培养理论研究与实践[M].国防工业出版社，2011.

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1 物联网概述

1.1 物联网概念

所谓“物联网”，就是通过各种信息传感设备，如射频识别技术、红外感应器、全球定位系统、激光扫描仪等，实时采集物品信息，按照约定的协议通过无线传感网与互联网相连，形成一个大的网络。物联网主要实现人、机器和物体之间的智能互联，是继互联网之后的第三次信息产业革命，具有巨大的经济效益和社会效益，因此高校必须重视物联网技术研究和专业人才培养。

1.2 政府支持物联网产业发展，企业加大研发力度

物联网受到各个国家政府高度重视，美、日、韩、欧盟投入巨资研究物联网技术，中国也于2009年提出“感知中国”计划，并在无锡成立了物联网研发中心，期望能够抢占这次全球信息产业革命的制高点。无锡市以国家物联网发展研发中心为核心，大力吸引海内外知名企业和人才落户物联网产业园，目前引进企业200余家，涉及智慧交通、智慧医疗、智慧农业等多个行业，大力打造全国物联网研发中心与制造基地。

2 高职院物联网专业定位

物联网专业具有学科交叉，知识体系庞杂的特点。本科院校开设的物联网工程专业，主要偏向理论研究，侧重于物联网系统与终端产品研发与设计上。高职教育侧重于学生动手能力的培养，因此高职教育物联网人才培养应该以物联网应用为重点，培养一批“高素质、懂技术”，能够胜任“生产、管理、服务”一线岗位上的技能型、应用型人才。该类型人才可以胜任以下工作岗位：

物联网应用实施工程师：具备物联网的网络综合布线能力，末端传感器、智能网关、无线网络部署能力，物联网系统的综合管理能力。

物联网应用开发工程师：能够进行物联网感知层系统开发、嵌入式系统开发及Web服务器应用层系统开发。

物联网应用技术支持工程师：能够根据客户需求对物联网系统及末端设备进行配置、调试与系统运行；能够现场发现问题，与公司开发工程师进行沟通，实现系统的更新与升级工作。

3 课程体系建设

3.1 物联网专业关键技术

物联网是以计算机科学为基础，以网络通讯技术为纽带，最终将采集到的物体信息进行云存储和云计算的综合性专业。物联网主要技术集中在感知层和传输层，其中射频技术、传感器技术、无线传感网络技术是物联网专业的关键技术。

智能网关是一种解决不同网络协议进行相互转换的智能设备，在物联网系统中起到承上启下的作用，所以嵌入式技术也是物联网专业的核心技术。

物联网的应用系统主要解决从感知层获取的大数据的深度计算（云计算），挖掘出有价值的数据，实现分类分项数据统计和报表生成。这部分内容对高职学生来说比较困难，不建议全面开课，可以通过综合实训课程，让学生全面了解物联网数据的全过程即可。有兴趣的学生还可以通过专业课拓展的方式进行选修深造。

3.2 物联网专业课程体系

物联网专业课程体系最理想的构建方式是在嵌入式应用技术专业基础上加入物联网感知层和传输层课程，同时结合物联网在行业中的特殊应用综合实训，全面培养学生在数据感知、数据传输和数据应用方面的实施、管理、开发、维护能力。

高职院校学生在校时间短，所以建议公共平台课只开设计算机基础、计算机专业英语和高等数学和程序设计基础；专业基础课重点培养学生的计算机编程基础知识，侧重物联网概论和嵌入式技术；专业核心课全面开设物联网感知层和网络层技术课程；专业拓展课分为感知控制、智能产品设计、移动互联三个方向。课程体系结构图1。

3.3 专业课拓展方向划分

物联网的三层架构涉及的学科非常多，所以物联网专业必须处理好本专业和计算机专业、自动控制专业之间的关系，物联网专业只解决全面感知和无线传输部分，其他课程需要分散到不同专业授课。大三上学期学生可以选修一到三门专业拓展课，主要分为以下几个方向：

感知控制方向：研究传感器和传感技术、无线数据采集终端技术、无线组网技术。

智能产品开发方向：重点研究单片机技术、嵌入式Linux系统开发，研究物联网网关系统的构建与设计。

移动互联与云计算：研究M2M应用，Android应用开发及云存储与云计算。

4 课程实施方案

高职校的人才培养目标是物联网应用的实施、研发与技术支持。实际授课过程中需要与典型的物联网企业紧密合作，以企业实际项目和系统作为教学项目，真正做到教、学、做三位一体，使学生与企业零距离，毕业后就可以快速适应企业研发生产工作。

课程实际实施过程中，必须建立与课程相适应的物联网实训室，以项目为载体，以项目分解任务为驱动，全面实施项目化教学。具体建议如下。

建立物联网综合实训室：建议购买物联网综合实验箱，通过该实验箱完成RFID、Zigbee、WIFI、GPRS、嵌入式ARM系统构建与裁剪等多种基础实验，使学生能够全面掌握物联网的基础知识。

建立物联网综合实训平台：该校物联网专业偏重智能楼宇专业，所以我们开发了一套“建筑能耗数据采集终端与系统”实训平台，集成多功能电表、水表、燃气表及各种环境信息实时采集，通过Zigbee无线传输技术上传智能网关，最后进行大数据处理，通过Web端完成数据挖掘展示。学生可以在这个大系统中了解建筑物联网的全数据走向，也可以选取一个模块进行升级改造。

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物联网（Internet of Things，IOT）是指通过射频识别（RFID）、传感器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物体与互联网连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网概念的引入，把互联网的应用延伸和扩展到了任何物体与物体之间，进行信息交换和通信。物联网是继计算机互联网与移动通信网络之后的又一次信息产业革命。

物联网概念是1999年由麻省理工学院自动标识中心（MIT AutoID Center）提出的。2005年，国际电信联盟（ITU）了一份题为《The Internet of Things》的年度报告，正式将“物联网”命名为“the Internet of Things”。2009年8月，总理考察中科院无锡高新微纳传感网工程技术研发中心，明确要求尽快建立中国的传感信息中心，也就是“感知中国”中心。笔者从微控制器应用到ARM&Linux嵌入式系统，又回归到微控制器的研究教学，亲历近30年国内嵌入式应用的发展历程。下面就物联网工程专业、物联网课程体系和物联网实践3方面介绍国内现阶段的情况，望和大家一起探讨。

在教育部首批战略性新兴产业相关本科新专业中，物联网相关专业就有700多所学校申报，最终28家IOT、5家WSN获批，共33所高校。其中70%设在计算机学院。在2011年3月28日又批了第二批27所高校的物联网专业，这样全国现共有62所高校开设物联网专业。

物联网网络架构由感知层、网络层、应用层组成。计算机学院在物联网技术的网络层和应用层领域具有很好的研究基础，而感知层更多依赖的是软硬件结合的嵌入式系统技术。物联网的传感器接口、RFID读写都涉及嵌入式技术，但实际上新技术含量很少，可看作是一个新袋子。

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二嵌入式技术课程门类建设

鉴于嵌入式技术课程授课内容概括性强，讲授难度大；同时高职学生的理解能力又有限，对领会此类课程难度更大，教与学都存在一定的问题，所以在高职学生的培养过程中，需要与本科学生有很大的不同，每门课程都要强调实践，注重理论与实际紧密结合。课程讲授过程中注重知识的前沿性，以适应嵌入式技术的快速更新。

1嵌入式系统处理器及应用

本课程结合典型的ARM芯片，通过讲授ARM的内部架构、ARM的指令系统、ARM汇编程序设计、ARM存储系统、ARM内部资源的C语言编程以及简单的嵌入式系统的设计等知识，使学生熟悉ARM嵌入式处理器结构与简单应用，掌握ARM系统的软硬件构成，具备基于ARM体系架构的应用处理器为核心进行系统设计及相关应用的能力。

2嵌入式系统设计与开发

本课程通过实际的嵌入式应用项目的案例分析，讲授嵌入式系统的开发流程和方法，使学生掌握几种常用的嵌入式应用开发方法，如嵌入式图形系统、嵌入式数据库、嵌入式Web服务器、GSM、GPRS等，熟悉嵌入式系统的开发环境、嵌入式实时操作系统，培养学生从事嵌入式系统设计与开发的能力。

3智能家居系统

本课程通过两室两厅智能家居电子系统设计项目的学习，使学生掌握智能灯光控制、智能电器控制、智能温度控制、智能窗户控制、智能窗帘控制、智能安防控制、智能遥控控制、智能定时控制、智能网络控制、智能远程控制、智能场景控制等智能家居系统组成与控制工作原理，使学生初步具备根据客户要求设计制定智能家居控制系统方案的能力。

4物联网技术

本课程主要内容包括射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按物物与互联网连接起来，及物联网在各个领域的典型应用。让学生学生理解物联网的概念，开阔学术视野，启发学习兴趣。

5教学机器人组装与调试

本课程通过具体的教学机器人制作项目让学生了解机器人的结构、种类、工作原理，使学生熟悉教学机器人的制作及控制调试过程，让学生在掌握机器人的核心技术的基本知识基础上，具备组装、控制、调试和维护机器人的能力。

三嵌入式技术课程实施方法

在进行嵌入式技术授课时，教师可以引入一些实际的嵌入式电子产品，并进行实例分析，分解产品加工特点，进而倒推出整个产品的开发过程。这种教学方法即为实例剖析教学法。实例剖析教学法包含了产品到部件的整个过程。这种教学方法便于学生更好地了解和把握各章节内容的内在联系，从而有效提升其解决实际开发问题的能力。教师可以在具体的学习过程中适当安排一些嵌入式技术学习任务，并划分学习小组，引导和鼓励学生单独完成相应的产品设计和开发工作。同时，在课程结束后，教师还可以单独开设一些综合实训项目，使学生从整体上把握嵌入式产品开发的规律和方法，提升其职业能力，使其更好地适应企业的岗位需求，实现学校到企业的良好过渡。通过三个实践教学环节，学生的专业能力水平得到了极大的提升，并逐渐具备单独完成嵌入式项目开发的能力。这三个环节即章节实验环节、课程设计环节、综合实训环节。其中，章节实验环节主要通过实验的方式进行内容分解，并将章节知识融入实验当中，实现了理论和实践的有机结合。课程设计环节则侧重课程内容的组织和安排，旨在通过课程的优化设计提升学生的专业能力。综合实训过程的实践性较强。在此环节中，学生的主要任务为设计出嵌入式产品雏形，并明确其功能和性能，并制定出具体的改进方案。

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作者简介：胡海根（1977-），男，江西丰城人，浙江农林大学信息工程学院，讲师；李光辉（1970-），男，湖南资兴人，浙江农林大学信息工程学院，教授。（浙江?临安?311300）

基金项目：本文系浙江农林大学教改项目（YB1125，ZC1128）、浙江农林大学“电路分析”精品课程（201014）、浙江农林大学信息工程学院“课程建设专项”的研究成果。

中图分类号：G642.0?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）20-0051-02

随着电子科学技术的不断进步和发展，农业领域的科技水平迅速提高，诸如精准农业技术、设施农业技术、农产品无损检测技术以及从数字农业到感知农业等，无不从广度和深度上体现了电子信息技术在现代农业中的应用。为此，如何依托农林大学强大的农林学科特色背景，更好地满足现代农业发展对电子信息科技人才的需求，培养应用型、技术型和智力技能型人才，是高等农林院校电子信息类专业面临的一个紧迫问题。本文主要以浙江农林大学电子信息工程专业为例，探讨浙江农林大学（以下简称“我校”）电子信息类专业增设嵌入式系统专业方向、并加强其课程体系改革的问题。

一、农林院校的特色

农林院校大多以农业和生物科学作为它的独特专长。林业科学、植物科学、食品科学、生物科学以及园林园艺等学科，是近现代以来形成的比较明显优势的特色学科。[1]而作为“非主流”的其他学科，则是各高校出于对自身发展的考虑，调整了自身的发展思路，把学科建设延伸到理工、经济、管理以及人文社科等门类。例如，浙江农林大学经过五十几年的建设与发展，现已经成为一所以农林为特色，理学、工学、文学、管理学、农学、经济学、法学、医学、艺术学等学科协调发展的省属综合性重点建设大学。其他“非主流”学科则自然成为了“配角”，服务于传统的优势学科。随着现代农业技术的发展，学科交叉融合发展非常迅猛，“非主流”学科，特别是电子信息技术的作用日益显现，例如：精准农业中GPS、GIS、实时信息的采集处理等都是以电子信息技术为基础的；工厂化农业中的信息采集处理及控制也离不开电子信息技术的应用。这为电子信息技术的发展提供了广阔的空间，同时也为电子信息类专业课程体系建设提出了挑战。例如，电子信息类专业现有的课程体系大多承袭于传统工科院校的相关专业，与现代农业技术的需求严重脱节，没有很好地依托农林大学自身强大的学科特色背景。

二、电子技术在现代农业领域具有广阔的应用前景

1.基于物联网的“感知农业”

随着科学技术的发展以及生活的需要，人们利用WLAN、Wi-Fi、Wi-Max、WSN、UWB、ZigBee、Blue Tooth、RFID等智能传感信息设备实现了物物相连，并由此催生无线传感器网络和物联网。物联网能按约定的异构互联协议，把农业资源、农业生产、流通、农产品质量安全监督、农业病虫害监测、农业生态环境监测等各环节与互联网相连，并进行信息交换和通信，以实现智能化生产、识别、定位、跟踪、监控和管理的目的。例如：浙江农林大学参与的绿野千传（GreenOrbs）则是诸类成功的应用案例。

2.基于实时控制的设施农业及其装备

随着人民生活水平的提高，对设施种植、设施养殖的农产品的需求量在不断增加，为设施农业的大发展提供了广阔市场，如：农业生产实时控制系统主要用于灌溉、耕作作业、果实收获、畜牧生产过程自动控制（包括农业机器人），农产品加工自动化控制及农业生产工厂化（智能温室）；畜牧生产的自动控制可优化饲料配方，自动调节动物生产环境。

3.基于农林产品的检测技术及其仪器仪表

农产品是人类赖以生存和发展的物质基础，因此，农产品安全不仅关系到人体健康，更是关系国计民生的重大问题。近年来，农林产品的品质与安全越来越受到各级政府的高度重视，各类检测技术及其仪器仪表不断涌现出来，如：木材检测技术、水果无损检测技术等。

三、电子类专业应体现现代农业发展特点

现代农业（modern agriculture）是相对于传统农业而言，是广泛应用现代科学技术、现代工业提供的生产资料和科学管理方法进行的社会化农业。传统农业主要依赖资源的投入，而现代农业则日益依赖不断发展的新技术投入。新技术是现代农业的先导和发展动力，这包括生物技术、信息技术、耕作技术、节水灌溉技术等农业高新技术，这些技术使现代农业成为技术高度密集的产业。新技术的应用，使现代农业的增长方式由单纯地依靠资源的外延开发，转到主要依靠提高资源利用率和持续发展能力的方向上来。[2]目前我国正从传统农业向现代农业转变，在实现现代化农业，摆脱传统农业束缚的进程中，农业电子信息技术起着不可替代的作用。

为此，作为农林高校的电子信息类专业，必须适应现代农业发展特点，突出以农业生产为主的电子信息技术，依托农林大学强大的农林学科背景，在培育电子信息科技人才方面必然会独具特色。

四、依托农林高校的学科特色，制定与其优势学科相适应的专业方向与培养方案

目前，大多数农林高校的电子信息类专业培养计划几乎沿袭工科高校的相关专业，在培养方案、教学内容、教学方法等方面与工科院校的基本一致，没有充分依托农林高校的学科特色制定相应的教学计划与培养方案，往往造成学生就业困难与农业电子信息技术人才短缺的尴尬境地。一方面，农林院校的电子信息类专业学生就业先天受到“歧视”，无法与工科院校的同类专业“同台竞技”；另一方面，造成与现代农业对电子信息技术人才的需求严重脱节。为解决这一现状，农林高校电子信息类专业人才培养计划应适应现代农业领域需要，笔者结合我校的学科特色，认为应从以下几方面制定人才培养方案。

1.以科研创建培养特色，探索多学科交叉的复合型人才培养模式

“多学科交叉融合是创新的源泉，推动了科学研究的重大突破与高新技术的产生。”这是在广东科协论坛第十四期专题报告会上，中国科学院院士、中科院植物研究所研究员匡廷云作了“学科交叉在科学研究中的作用”的专题报告，以生命科学的发展为例阐述了多学科结合的重要性。2011年，由我校和清华大学牵头，包括香港科技大学、美国伊利诺伊理工大学、新加坡南洋理工大学等9所高校共同参与建设的“低碳与物联网技术联合实验室”就是多学科交叉融合的一个成功案例。在开展碳汇研究中，物联网技术可以有效解决大范围布设测量、异步与同步共融、连续观测统计、人类难及区域、少人工或无人工等碳汇计量和监测中影响数据科学、精确等方面的问题。

联合实验室的建立，标志着林学、生态学与电子信息技术的有效交叉融合，这也是我校科研的特色之一。众所周知，教学和科研有着相辅相成的关系，科研与教学并进、以科研带动教学，有利于实现现代教育理论所提倡的研究性教与学，使研究性教与学变得切实可行。例如，特别是让学生参与科研课题、开设科研方向的选修课等形式，可使毕业生在科研方向上具有明显的竞争优势。营造良好的育人环境，把相关的农学、林学知识和信息技术教育融入到人才培养的全过程，把电子信息技术与农林学科背景有机结合起来，落实到教学的各环节，通过学科交叉融合，实现课程的有机结合，促进大学生综合素质的全面提高。我校从2008年就开始启动基于林业领域知识的信息技术应用特色人才培养模式，探索“林业信息化定制班”培养方案，以培养即懂林业业务又懂电子信息技术的复合型人才为目标，受到浙江省各地林业局的热烈欢迎，定制班的建立即能解决当前的人才急需，又为学生的就业创造了有利条件。

同时，注重交叉学科特色，在专业教师队伍专业背景选择、课程体系设置、研究方向选定等方面要注重交叉学科的比例。

2.进行课程体系改革，增设嵌入式系统方向

近年来，随着智能农业、精准农业、感知农业的发展，嵌入式系统由于其体积小、重量轻、成本低、功耗小，其功能可以满足不同用户的要求，嵌入式系统在现代农业中得到了广泛应用。嵌入式系统可以将计算机自动控制技术、现代信息技术等高新技术结合起来，实现现代化的“智能农业”、“精准农业”和可持续发展农业。甚至，在物联网这一综合性技术中，嵌入式系统起着主导作用，因为无论是智能传感器，无线网络还是计算机技术中信息显示和处理都包含了大量嵌入式技术和应用。[3]为此，嵌入式系统将成为农林院校进行电子信息类专业课程体系改革的重要方向。

嵌入式系统从学科上，涉及电子科学与技术、计算机科学与技术、微电子学等众多领域；在系统的架构上涉及数字电路、模拟电路、嵌入式微处理器、嵌入式操作系统及底层驱动等技术，因此，靠一两门课程难以讲授其方方面面。[4]而目前，以我校电子信息工程专业为例，仅开设了“高级C语言程序设计”“模拟电子技术”“数字电子技术”“微机及接口技术”“嵌入式系统及应用”以及“DSP技术及应用”等嵌入式系统的相关课程，完全是偏硬件的一些课程，在课程体系上还不能构成嵌入式系统方向的有效支撑。嵌入式系统本身是一个软硬件系统，强调的是软硬件系统协同设计。因此过分强调硬件系统或是软件系统都有失偏颇。为此必须进行课程体系改革，在课程内容的安排上不仅仅要考虑传统的硬件系统知识，同时还须安排大量的嵌入式软件系统的内容，包括嵌入式系统高级C 语言、嵌入式操作系统以及嵌入式程序设计等内容。

3.探索积极有效的实践性教学模式，激励个性化学习与创新精神

工程实践能力应是应用性较强的电子信息类专业人才培养的主要目标。在教学内容和实施措施方面，适当考虑多样性和灵活性，针对学生的实际动手能力，将实验、实训课程分为三个环节。例如，第一为基本训练环节；第二为综合训练环节；第三为自由选题环节。第一和第二环节主要针对大部分学生，帮助他们完成课程的学习，掌握基本的理论知识。第三环节主要针对有兴趣继续往深度和难度发展的同学，由学生自由选题，鼓励学生根据自身水平和兴趣选择适合的训练方式、数量和难度，自主安排学习进程，使自己得到充分的发展和提高。同时，积极利用大学生学科竞赛、“大学生科技创新项目”、“开放实验性项目”以及教师科研项目等课外实践教学平台，鼓励学生积极参与进来。例如，根据“全国大学生电子设计竞赛”及生产科研单位对大学生技能与工艺知识的需求，通过各种手段加强学生在电路设计、制作、调试与工艺方面的能力培养，在必要时开设相应专题辅导班。总之，运用各种有效手段和措施，充分发掘和培养同学的综合能力及创新精神，培养出一批品学兼优的尖子学生。

4.近年来所取得的成绩与效果

经过浙江农林大学信息工程学院近年来的实施与不断实践，学生的课外创新活动成果丰硕。例如：五年来，大学生学科竞赛共获得国家二等奖以上者9项，其中，包括在全国大学生“挑战杯”创业计划金奖1项，全国机器人大赛一等奖1项，全国大学生“挑战杯”课外科技作品竞赛二等奖1项，全国电子设计竞赛二等奖2项，ACM程序设计全国邀请赛二等奖1项，全国嵌入式设计大赛二等奖1项，全国文科计算机设计大赛二等奖1项，全国机器人大赛二等奖1项，全国电子专业人才技能与设计大赛二等奖2项。另外获得省级特等奖1项、省级一等奖5项，省级二等奖12项。

学生参与教师的科研项目也取得了令人瞩目的成绩。例如：如何在不破坏木材的前提下检测出木材内部情况，以更好保护木质古建筑？浙江农林大学信息工程学院的李光辉教授指导孙林飞、刘凯等在校本科生研发的“木材无损检测仪”，解决了这一木材研究领域的难题，并成功地申请了国家发明专利。2010年8月，他们带着发明的木材无损检测仪，为故宫和天安门的木柱和木质结构建筑，成功地进行了检测，效果非常理想。

五、结语

以浙江农林大学为例，分析了农林院校的学科特色以及在大农业背景下电子信息技术的应用前景，探索了现代农业领域中的电子信息结合点，并结合我校的学科布局、科研特色及成功案例，从人才培养模式、课程体系改革以及实践教学模式等方面阐述了我校电子信息类专业今后的建设方向。为适应现代农业发展特点，突出以农业生产为主的电子信息技术，依托我校强大的农林学科背景，逐渐培育我校特有的电子信息类专业特色。

参考文献：

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一、当地物联网人才需求分析

湖北省物联网产业发展，创建了“智慧光谷”――“武汉？中国光谷物联网产业技术创新联盟”，成立武汉物联网联盟的宗旨，就是要加强产业链上下游的技术合作，以获得物联网关键技术突破，扩大物联网在湖北的推广应用，打造湖北省新的千亿元产业。结合武汉特大城市以及“两江多湖”的特点，启动智能交通、智能湖泊、智能城管、智能小区、智能电网、智能商贸、智能物流等物联网示范工程，为国家物联网“十二五”规划编制工作献策。据相关部门的估算，未来仅专业性物联网系统设计师，在我国的需求量就将达到5万人。未来十年，物联网重点应用领域投资可达4万亿，产出8万亿，形成就业岗位2500万个，其产业将比互联网大30倍。

二、根据需求确定人才培养目标

物联网工程专业培养适应我国信息化建设需要，德、智、体、美全面发展，并具有良好的科学文化素质、敬业精神和社会责任感，掌握物联网的基本理论、基础知识，较系统的掌握融合计算机技术、通信技术、传感信息处理技术和互联网技术进行信息标识、获取、传输、处理、识别和控制的基本能力。培养适用地方区域经济发展，能在企业从事物联网相关工程设计和施工、物联网嵌入式系统应用、物联网通信设备维护等相关领域的高级应用型人才。

三、人才培养模式――“产业+企业+专业”的产学研用实践人才培养模式

1.实践型人才培养模式分析

单一的学校理论教学让学生与企业的实际应用脱离，单一的职业培训让学生知识体系不完善，约束了学生的发展前景。应用型本科物联网人才从6个方面阐述物联网专业+物联网企业+物联网产业的应用型人才培养模式的基本思路。

2.校企合作模式探讨

校企合作体现在三方面：一是校企共同确定物联网工程专业人才培养目标和培养规格，校企共建物联网工程专业，对物联网工程专业人才培养目标与规格进行准确定位，利于更好发挥培养目标在专业建设和教育教学中的目标牵引作用。二是校企共同开发物联网工程专业模块化课程体系及科目课程，深化“产学研用”，突出“应用特色”，校企合作是物联网工程专业坚持“产学研用”相结合办学理念的实践，积极与相关企业建立广泛的联系，通过产学研合作关系，联合开展科研项目、人员培训等，是一种校企双赢的举措。一方面，学校可以通过为企业培训人员，帮助其改进业务流程和运行与管理模式，提高工作效率； 另一方面，企业可为学校提供实训基地和实训设备，并接受师生见习和实习，同时也为学校面向社会推行“订单式”教育提供了基础。三是校企共建物联网工程专业实习实训基地，学校与该公司签署了联合培养物联网工程专业本科生的合作协议书，双方积极开展以后的工作，为学生和教师的交流建立顺畅的渠道。

3.校企合作的优势

在校企合作模式下有两大优势，一是校企一体化有利于物联网工程专业“双师”结构教学团队减少，物联网工程专业要保证承载基于实际应用过程所需的知识传授和职业技能训练的顺利展开和高质量，教学团队建设的一个基本要求，是培养既有高校教师资格和专业职称，又有职业资格和技能等级证的“双师”结构师资队伍。在开辟渠道和实现人员双向交流的基础上，为教师到企业见习锻炼、挂职实践、参与员工培训提供平台，也为聘请企业经验丰富的实践专家来学院兼课任课、当好实训实习指导教师、参与监控人才培养的教学过程和量化评价教学质量创造条件。第二个优势校企共建物流专业人才培养激励机制，实施订单培养，分析企业人才需求，按照职位要求的专业业务素质和综合素质来培养。学生到企业参与生产性任务，对表现好、专业掌握过硬、综合素质高的学生推荐就业，实行订单式培养。结合产业需求，校企共建物联网工程专业毕业生就业渠道，为物联网专业的学生就业提供了稳定的专业人才输送渠道。

四、以就业为导向的课程设置

1.就业岗位需求分析

对应用型物联网工程师人才的培养，要以就业为导向，适应社会发展的需要，体现自己的专业技能，分析物联网技术相关的行业，具体从事的就业岗位有射频开发工程师、通信开发工程师、无线传感器/物联网/硬件开发工程师、网络层应用层开发工程师、无线传感器/物联网/嵌入式系统软件工程师、无线传感器/物联网/嵌入式系统应用开发工程师等等。

2.基于要求的核心课程设置

基于就业岗位的分析，射频开发工程师要求具备一定软件知识，能独立进行设备安装、配置、调试，熟悉NET或J2EE开发模式和Oracle或SQL Server等数据库开发技术，了解RFID标签及读写设备基本特性；物联网嵌入式软件工程师要求你熟悉至少一种嵌入式平台（MSP430、ARM等）的编程开发，熟练掌握Linux或Android系统，掌握常用外设接口技术、Wi-Fi、蓝牙、TCP/IP等通讯协议，精通汇编或C、C++编程，掌握常用的软件开发和调试工具，了解传感器工作原理及选型；移动应用开发工程师：熟悉Android或iOS架构，熟悉HTML，CSS，Javascript，XML等前端开发技术用，熟练掌握UDP/TCP/IP、HTTP等网络协议，掌握Oracle/Sql server/MySql等多种关系型数据库应用。各种职位具体要求的分析，在应用型本科的物联网工程教学体系中主要课程有：C语言程序设计、计算机组成与接口、计算机网络、操作系统、物联网通信技术、数据库原理及应用、RFID原理及应用、无线传感器网络、数据处理与智能决策、ARM嵌入式技术等。

3. 课程教学模式

在主要课程的学习中，通过项目的形式带动理论教学，物联网工程专业教学步骤和教学模式如下图1，通过实际的例子来讲解理论，通过验证性的实验理解理论，然后学生通过课程设计综合理论和实验的内容，最后和企业的项目实训提升自己的能力，遇到不懂的理论部分开始新的理论知识的学习。

4.4证书建议

为了提高学生的职业能力，进行各种职业资格证书的考试也是必要的的，应用型物联网工程师可以建议如下一个资格证的考试：一是AAE认证（ARM认证工程师计划），二是全国计算机技术与软件专业技术资格（水平）考试中级资格认证，三是全国物联网工程师证书（由人力资源和社会保障部中国就业培训技术指导中心（简称CETTIC）批复，有北京企学研教育科技发展中心负责执行）。通过资格证书的考试提高学生学习和应用知识的能力，增加了自己的就业砝码。

五、总结

物联网工程应用型人才培养模式能系统地学习、理解和掌握计算机网络技术、无线传感器网络技术和物联网技术，能应用于社会生活的物联网工作领域，培养成为社会需求的人才。有校企合作一起确定人才培养模式，已就业为导向开设课程，由校企合作提供学生实习的场地，让人才的培养符合现代社会的需要。

参考文献

[1]沈苏彬，毛燕琴，范曲立，宗平，黄维.物联网概念模型与体系结构[J]. 南京邮电大学学报（自然科学版）. 2010（04）

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中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2012）31-7536-03

随着后PC时代的来临，PC机的重要性下降，嵌入式系统将变得功能强大、无处不在。目前，嵌入式系统在消费电子、通信设备、工业控制等领域发挥着越来越重要的作用。物联网和移动互联网作为我国信息产业主旋律，其核心也是嵌入式系统。

与我国嵌入式系统产品的迅猛发展和巨大的产业需求相比，嵌入式系统工程人才培养相对落后[1]。嵌入式系统教学模式成为众多高校都在研究的课题。本文主要针对应用型本科计算机专业的嵌入式系统课程教学，结合我院的具体情况，在教学内容和模式上进行一些改革和探讨。

1　课程特点

嵌入式系统是一门综合性很强的课程，几乎涵盖了所有基本的软硬件设计技术。所需基础知识较多，前修课程包括：数字逻辑、计算机组成原理、微机接口原理、单片机、汇编语言、C语言、操作系统、数据结构等。涉及内容广泛，与通信、自动控制、电子等专业知识相关。教学难度大，学习门槛高。

嵌入式系统是一门实践性很强的课程。嵌入式技术是具有工程应用性的实用技术，只有通过实践才能真正理解和掌握嵌入式系统开发的方法。

2　现状与问题

我校是一所地方性、教学型本科院校，定位于培养“基础厚实、素质较高、创新精神和实践能力较强”的应用型人才。我院计算机系共设有计算机科学与技术、网络工程、通信工程3个专业，所有专业都在第5个学期开设嵌入式系统课程。另外，在第7个学期，学生可以通过校企联合培养选择嵌入式作为专业方向，到企业学习更多嵌入式课程。《嵌入式系统》是学生在校期间开设的唯一一门嵌入式课程，对于要选修嵌入式开发专业方向的学生来说，是打好基础的关键，对于其他绝大部分学生来说，则是了解嵌入式系统的唯一途径。在这门课程的教学过程中，发现主要存在如下问题：

1）课时少，内容多。

2）实践能力培养不够，实验课时不足。

3）前修课不足。3个专业都未开设单片机、微机接口原理，网络工程和通信工程专业未开设汇编语言。

4）学生的基础和学习能力参差不齐。到第5个学期，学生分化比较明显，学生间的差距较大。

5）学生学习目标不同。进入大三之后，许多同学对专业方向已有初步选择，学生对嵌入式系统的学习目标和期望不同。教学内容对所有学生来说都是相同的，难以满足学生个性化发展的需求[2]。

3　层次化教学模式的提出

针对以上问题，我校从教学内容和教学方法出发进行了一系列改革，形成了课内课外相结合、注重基础、因材施教的层次化教学模式。

第一层面向计算机专业的所有学生，注重基础，以《嵌入式系统》课程的课堂内学习为主、开放性实验室学习为辅。课程目标应该从实际出发，与大部分同学的基础和学习能力相适应，不应过高。另外，还考虑到我校开设的前修课较少，因此，教学目标设定为：掌握基础知识，了解嵌入式开发的基本过程，能够设计实现一个简单的最小系统，为进一步学习打好基础。

第二层为嵌入式兴趣小组，面向对嵌入式有兴趣的学生，重在提高。主要是对《嵌入式系统》课程进行知识的扩展和加深，开阔学生视野，培养简单嵌入式系统的设计开发能力。

第三层为嵌入式开发小组，面向有志于从事嵌入式系统开发的学生。学习嵌入式关键技术和实用技术，培养嵌入式高级专门人才，注重创新能力。

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中图分类号：TP393 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 19-0000-01

Professional Building Talking on Internet of Things in Colleges

Li Gang1,Li Yang1,Hou Xia2

(puter Science and Information Engineering College,Anyang Institute of Technology,Anyang455000,China;2.High School of Anyang Development Zone,Anyang455000,China)

Abstract:In today's technological advances,computer network professional is faced with the maturity of networking technology and development to bring new and expanded it.This paper analyzes the status of networking technology,and made things in the colleges and universities for professional development and curriculum design of the program.

Keywords:Computer network;Internet of Things;Professional development;Curriculum design

一、引言

物联网（Internet of Things）[1]是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。它具有普通对象设备化、自治终端互联化和普适服务智能化3个重要特征。

物联网的定义是：通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念。在2005年国际电信联盟的报告中，物联网的定义和范围已经发生了变化，覆盖范围有了较大的拓展，不再只是指基于RFID技术的物联网。

二、物联网专业的分析

（一）专业建设的背景分析

物联网改变了人类之前物理基础设施和IT基础设施截然分开的传统思维，将具有自我标识、感知和智能的物理实体基于通信技术有效连接在一起，使得政府管理、生产制造、社会管理，以及个人生活实现互联互通，被成为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮。

自2009年8月总理提出“感知中国”[2]以来，物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一，写入“政府工作报告”，目前物联网被正式列为国家重点发展的战略性新兴产业之一。物联网产业具有产业链长、涉及多个产业群的特点，其应用范围几乎覆盖了各行各业。物联网在中国受到了全社会极大的关注，其受关注程度远超美国、欧盟、等其他各国，因此，我国迫切需要培养大批物联网专业的人才。

（二）申报专业的院系分析

2010年初教育部下达了高校设置物联网专业申报通知，众多高校争相申报。由于物联网涉及的领域非常广泛，从技术角度，主要涉及的现有高校院系与专业有：计算机科学与工程，电子与电气工程，电子信息与通讯，自动控制，遥感与遥测，精密仪器，电子商务等等。物联网专业可能会在上述这些院系中开设。

（三）专业课程的选择

物联网技术的快速发展和广阔使用促使高校进行该专业的建设，在进行学生培养的时候，不同的高校应该明确自身的培养目标，一是结合物联网技术的应用；另一是结合物联网技术的理论研究。

在进行物联网建设时，选择的专业基础课程包括：物联网产业与技术导论；Java程序设计；无线传感网络概论；TCP/IP网络与协议；嵌入式系统技术；传感器技术概论；RFID技术概论等。

（四）专业课程的实验设计

物联网专业的实验设计要从物联网的网络层次结构，物联网关键技术，以及物联网所注重的关键性问题出发，结合目前的产业现状和高校教学环境，力求让学生掌握物联网系统的感知层、接入层、网络层、支持层与应用层，设计出具体的实验内容使学生获得自主学习、自我发展的创新实践能力，以适应不断变化的未来。

开设的实验课程可以按照方向来进行划分：嵌入式方向有有蓝牙嵌入式编程、3G嵌入式编程等；传感器方向有光敏传感器实验、压力传感器实验、温度传感器实验等；RFID技术方向有：RFID介绍及读卡器设计实验、串口读卡实验、以太网读卡实验等；ZigBee技术方向有：ZigBee介绍、IAR使用介绍、无线传感网实验等。

三、总结

本文介绍了在目前物联网技术快速发展的环境下，高校通过对该专业的申报、院系安排、课程选择及课程实验内容设计等方面的工作，积极开展物联网专业学生的教育培养，适应了目前我国对该专业学生急切需要的需求。通过认真系统的专业建设能够培养学生具有物联网技术实际应用能力，并且具备在本专业领域跟踪新理论、新知识、新技术的能力。

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The Research of Embedded Comprehensive Experimental Based on ARM9

YANG Wan-hua FU Cheng-biao CHEN Hao LENG Li-hua

（Department of Computer Science and Engineering Qujing Nomal University， Qujing Yunnan 655011， China）

【Abstract】Along with the embedded technology has got more and more wide application in the real life， the status of embedded system course in university computer professional is increasingly highlighted. Based on the analysis of embedded technology， on the basis of a comprehensive experiments of the embedded system is designed.

【Key words】Embedded； Experiment； Linux

近年来，嵌入式系统依托于物联网技术[1]，是发展很快的信息领域之一，也是国家信息产业的一个重要发展方向。为突出学生的实践和创新能力训练，以培养有特色的高素质的工程研究应用型人才为目标，加强实践教学环节中综合性和设计性实验，进行此综合实验设计。

1 嵌入式系统简介

嵌入式系统课程是一门软硬结合、偏向于实践与应用的技术课程，对学生的专业拓展和综合性实验技能的培养具有重要的作用。尤其是嵌入式Linux系统由于具有开源、网络功能强大、内核稳定高效等特性[2]，在产品开发周期、产品的功能可扩展性、开发时的人力投入等方面都具有显著的优势，因此应用广泛。随着物联网的趋热，作为物联网的底层技术之一的嵌入式智能技术将具有巨大的市场前景。

而在高校教学中，对于嵌入式技术这类强调实践性的学科，实验对于培养学生的实际操作能力和解决问题的能力是至关重要的嵌入式系统课程具有很强的渗透性，与其他专业课程相比，嵌入式系统课程具有独特的特点：该课程对学生的专业知识有较高的要求，课程具有交叉性，并且对学生的动手能力和系统思考解决问题的能力要求较高。

通过实验，使学生掌握嵌入式系统程序设计方面的基本概念和技能[3]，嵌入式软件设计的一般方法和流程，系统引导、内核配置与编译、嵌入式文件系统操作、嵌入式网络编程等知识，使学生能够达到实际开发能力的目的，适应于社会的需要。

2 综合实验的设计

本综合设计实验，以开源的Linux操作系统为基础，进行综合的蓝牙通信实验。第一步是进行目标机引导程序、内核和文件系统的烧写。

在本实验中采用vivi引导程序，完成引导程序的烧写。以源程序的形式提供给学生一个分析研究的例子，展示内核的配置、内核镜像的编译过程以及内核的测试，并使用串口完成内核的烧写。另外一个就是文件系统的烧写，本实验选用cramfs作为根文件系统，由于它只是一个只读文件系统，为了得到可读写文件系统，用户文件系统使用YAFFS格式。用户文件系统挂载于根文件系统下的/mnt/yaffs目录。yaffs是专为嵌入式系统使用NAND Flash而设计的一种日志型文件系统。

第二步是搭建嵌入式交叉开发环境。在一台PC机（宿主机）上安装Linux操作系统以及交叉开发工具，编辑、编译目标板的Linux引导程序、内核、文件系统以及应用程序，然后把结果下载到目标机。通常这种在主机环境下开发，在目标板上运行的开发模式称为交叉开发。由于主机与目标板是两个独立的个体，要想在它们之间传输数据，就必须先建立某种数据连接，才能实现通信、文件传输等功能。通常，在目标板和主机之间可以使用串口、以太网接口、USB接口和JTAG接口等连接方式。

在此学习一般的嵌入式开发流程，以及开发环境中的软件和硬件的安装与调试。目的是了解嵌入式交叉编译的相关知识，以及能够搭建嵌入式Linux系统的开发环境。本实验是在Windows系统上面使用Vmware虚拟机安装一个Linux Redhat 9.0进行实验。

要实现Windows主机和Linux主机之间的通信，可以通过搭建Samba服务器或者Ftp服务器实现。在完成嵌入式Linux操作系统的启动之后，可以通过搭建NFS服务器，完成Linux主机到嵌入式目标机之间的通信。

由于实验的最终目的是能够实现蓝牙无线通信，蓝牙模块作为一个硬件，要能使其工作，必须先给嵌入式操作系统安装相应的驱动程序。此时，需要重新回到内核程序中，给其配置蓝牙模块驱动，并且让其以模块的方式编译出内核蓝牙驱动模块。在此，让学生熟悉驱动程序编写的基本过程，掌握模块驱动程序设计的基本流程。在分析和提取出蓝牙驱动模块之后，通过交叉开发环境，下载驱动模块到目标机，并且安装到嵌入式设备中。

蓝牙通信主要是面向网络中各类数据及语音设备，使用无线微波的方式将它们连成一个微网，多个微网之间也可以互连，从而方便快速地实现各类设备之间的通信。其目的使学生掌握蓝牙设备通信原理，以及Linux嵌入式开发平台上蓝牙设备的使用。掌握基本的应用程序设计方法与流程，为后续的应用程序的设计打基础。

本实验使开发板上的蓝牙适配器能够和Windows主机中的蓝牙适配器建立连接，并且能在嵌入式设备中启动一个FTP服务器，能够提供无线数据传输功能。本实验通过另外一台PC机安装一个蓝牙模块，启动蓝牙功能，查找嵌入式设备上的蓝牙设备并与其进行连接，然后登陆嵌入式设备上面的FTP服务器完成数据的通信。

本实验按照从简单到复杂的实验过程依次实现，在简单的基础实验的基础上，掌握基本的嵌入式开发技能，再完成最后的无线通信综合实验。

3 结论

本文首先概述了嵌入式技术，然后在分析嵌入式系统实验课程的基础上，给出了一个基于蓝牙通信的综合性设计实验。

【参考文献】