物联网实训实验室建设方案

前言

国内物联网产业在“感知中国”中心无锡呈现“井喷”增长，物联网市场如今已从电力、交通、安保等公共服务领域逐步走入民用市场，初步形成产业链。此外，各地政府对物联网产业的热衷态势无不透露着未来该产业的诱人前景，权威机构预测，20##年中国物联网产业市场规模将达到1800亿元，5年后可达7000亿，市场投资前景巨大。

随着物联网市场的爆发性扩张，预计物联网行业，明年会有10万以上人才缺口，而且未来10年，每年会以20%的缺口递增。

物联网开发应用涉及电子、嵌入式开发、自动化控制、网络通信、计算机等专业知识的综合应用，大学本科阶段将重点学习理论知识。需要进一步掌握动手实践能力，才能适应工作需要。高等职业院校开展以实验、项目开发为主的物联网应用实训则是一个极好的人才培养途径。实训环节的教学工作是职业教育教学体系的重要环节，建立符合人才市场需求的实训室也成为专业建设的重要工作。

以物联网市场对人才的需求为依据，无锡无线龙科技有限公司结合高校原电子信息技术专业人才培养方案，推荐物联网实训室建设方案，来满足物联网应用市场紧缺人才需求。经过调研和分析，运用VOCSCUM（就业导向的职业能力系统化课程开发方法）确定了符合行业岗位需求的人才培养模式，并就课程改革和实训室建设工作。结合企业人才需求分析，我们制定了符合物联网企业需求、具有市场前瞻性的实训开发环境的物联网应用技术实训室建设方案。

一、建立物联网应用技术实训室的理由和目的

无论从人才需求还是教育资本运行，三年制电子信息技术专业的传统教学模式已经不能适应人才市场的需求，所以必须进行教育改革，物联网应用技术实训室就是在这种情况下建立的：

1、目前电子信息技术专业部分专业素质课程主要以课程讲授为主，这种教学模式下，同学缺乏实际操作经验保障，缺少团队合作素质培养，不仅难以增强对相关理论的深刻理解和融会贯通，更难以激发主动创新的精神，物联网技术是一门全新的应用性很强的综合学科，需要在实践中体会。所以高校有自己的实践教学环境是很有必要的，这将使学生毕业时更适应企业的工作环境。

2、人才培养需要有一个框架指导，无线物联网教学体系的建设以国家物联网人才培养的高度和专业角度出发，满足学生的就业技能需求。 

3、物联网技术是一门实践技术，需要通过大量的实践环节来学习，和我们的单片机课程一样需要一个实验开发的平台，随着技术的进步，物联网实验开发平台已经很大程度上替代了原来的单片机实验实训课程。

4、物联网应用技术的核心技能之一是代码编写，而代码编写人员是高等职业教育信息技术的主要培养对象。职业知识的要求决定了学制的长短，随着物联网技术的快速发展，物联网应用项目的爆发性增长，规模越来越大。团队协作能力和项目架构协调能力更加重要，物联网应用技术实训室能增强学生的团队意识和协调能力。

综上四点叙述，我们可以总结出高职院校物联网人才培养的模式如下图示:

为了使学生适应物联网实际开发需求，熟悉工作环境，物联网应用技术实训室以项目仿真应用环境为依托，构建团队开发环境，主要培养学生的团队精神、软件整体架构的把握能力，高效完成各种课程设计及相关项目。

二、物联网应用技术实训室建设构想

根据我们所提出的调研及讨论，物联网应用技术实训室的建立主要考虑如下几个方面：

1、充分利用已有的资源，立足于自主开发建设，以降低建设成本。充分利用学校已有教学资源，这里主要是由软件和计算机网络教研室老师直接参与实训室建设。本专业教师已经在数据库、可视化程序设计、软件项目管理、嵌入式软件开发、传感器应用等方面有较强的能力，通过专业教师的直接参与可以增强教师的实践水平，还可以增强教师对实践教学环节的掌控能力。

2、物联网应用技术实训室不仅有先进的设备，还要提供现代技术氛围和最先进的管理软件。在建设过程中，企业将全程参与沟通，选择使用率高、起点高、能体现物联网应用前景的项目建立实训环境，建立符合市场需求的物联网应用技术实训室，使学生在学习过程中不知不觉中地积累到最先进的物联网应用技术工程和开发经验。

3、物联网应用技术实验室采用校企合作的模式，邀请技术公司一线工程师课堂授课，支持骨干教师参与企业项目合作开发，做到教学信息和市场同步，鉴于物联网是一门全新的综合学科，无线龙将成立国家级物联网知识库与合作高校共享。

4、物联网应用技术实训室即可以为学生提供综合实训，也可以开展对外技术培训和未来的职业技能鉴定工作。物联网应用技术实训室可开设的实训项目有：

无线技术基础

无线片上系统（无线单片机）

无线数字通信信道和办法

微功耗无线网络结构和拓扑

典型的无线传感器网络――ZIGBEE

高频RFID超

高频RFID

无线点对点通信技术实现原理和办法

无线点对多点通信实现原理和办法

无线网络标准和协调器

长距离无线网络和协调器

物联网网络层软件开发和数据库

物联网网络质量和网络遥控与监控

物联网典型系统――智能家居

物联网应用技术实训室可开展的职业技能鉴定有：物联网应用工程师等级使学生在学校学习的同时可以获得相关的职业技能证书，为学生的就业提供帮助。

三、物联网应用技术实训室的软、硬件使用规划

（一）、硬件

1、场地规划

实验室：至少100平方米

2、计算机网络及实训实验设备

3、物联网应用技术实训室网络拓扑图

4、总体布局平面图如下

(二)、软件

操作系统

学生机：Windows 20##

教师机：Windows 2007

数据库服务器：Windows 20## Server

应用服务器：Windows 20## Server

应用软件

教师机： Office 20##、C#.net、JSP.NET、IAR7.20H 、IAR7.30B、MDK3.20、protel、 串口调试助手.exe、USB驱动ft232usbdriver2.0、汉字字模、数据分析仪.exe、物理地址烧写ChipconFlashProgrammer_1_38.zip、Acrobat、CC2430驱动、Z-Network、定位监控软件、Setup_Packet_Sniffer.exe、SmartRF Studio 7、无线龙智能家居监控软件、无线龙无线传感器网络监控软件、无线龙无线通信实验多媒体软件（服务端）

学生机：Office 20##、C#.net、JSP.NET、IAR7.20H 、IAR7.30B、MDK3.20、protel、 串口调试助手.exe、USB驱动ft232usbdriver2.0、汉字字模、数据分析仪.exe、物理地址烧写ChipconFlashProgrammer_1_38.zip、Acrobat、CC2430驱动、Z-Network、定位监控软件、Setup_Packet_Sniffer.exe、SmartRF Studio 7、无线龙无线传感器网络监控软件、无线龙无线通信实验多媒体软件（服务端）

数据库服务器：MS SQL 20##、Oracle 9i、MySQL

应用服务器：Cvsnt、C++/C

四、软件平台的建设方案

（一）、网络环境的配置

基本环境的配置

一、按着网络拓扑图将教师机、学生机、数据库服务器、应用服务器连接起来。要保证所有网络设备工作正常，网络设备与计算机之间采用标准RJ-45形式连接。实验室内覆盖无线wi-fi网络，网络SSID为wirelesssensorlab-campus（最大32个字符）

二、为了便于管理我们在这里采用固定IP的方式来实现教师机、学生机、数据库服务器、应用服务器之间的互访。IP分配如下：

（二）、团队开发环境的配置

五、物联网应用技术实训室建立的教学意义

物联网技术不是单一的技术，是一个技术集成，涉及广泛的技术领域；物联网技术核心是网络通信技术；但是应用技术的核心是嵌入式软件开发的技能；

无线龙物联网人才培养体系从环境、框架、平台、核心四个方面，推进国家级物联网产业发展和人才战略，物联网应用技术实训室的建立的教学意义主要体现在四个方面：

1．有利于专业整体教学质量的提高

物联网是一门综合性学科，有很多专业基础课程支撑，通过教学和实践的结合，感知体验与动手开发的结合、方案设想与实际验证的结合，让课堂教学的效果真正的落到实处，从而整体上提高教学质量水平。

2．有利于教学工作的科学性

传统教学以课堂为中心，书本为中心、教师为中心，教学上的许多决策都凭教师个人的经验和意向作出。有经验的教师凭借这条途径也能取得较好效果。但教师经验毕竟有限，而通过平台得出的科学实践验证的结果更让学生认识和理解深刻。

3．有利于教学理论与教学实践的沟通

　实验室的建设追求教学效果的优化，追求学生解决实际问题的能力，物联网应用技术实验室的建立为学生的实践创新能力的培养和发挥提供了必要平台，是学生进行理论学习和实践能力培养的重要桥梁。

4．有利于创新思维习惯和能力的培养

　　物联网是一门全新的学科，学生通过学习可以了解世界前沿科学的发展情况，养成用新技术解决问题的思维习惯、掌握利用先进科学技术的方法和能力。

第二篇：物联网专业建设方案

物联网专业建设方案

一、培养目标和要求

    1.1培养目标

物联网专业面向现代信息处理技术，培养从事物联网领域的系统设计、系统分析与科技开发及研究方面的高等工程技术人才。

本学科专业培养的学生德智体全面发展、知识结构合理、具备扎实的电子技术、现代传感器和无线网络技术、物联网相关高频和微波技术，有线和无线网络通信理论、信息处理、计算机技术、系统工程等基础理论，掌握物联网系统的传感层，传输层与应用层关键设计等专门知识和技能，并且具备在本专业领域跟踪新理论、新知识、新技术的能力以及较强的创新实践能力。

    1.2基本要求

物联网方向毕业生应具备以下知识和能力：

    （1）素质要求

1) 热爱物联网专业，对物联网学科的性质和发展具有正确的认知和责任感，初步形成正确的专业价值观和科研工程献身精神。

2) 具有高尚的道德和职业精神，具有全心全意为社会服务的精神。

3) 具有创新精神，树立终身学习的观念，具有主动获取新知识，不断进行自我完善和推动物联网发展的态度。

4) 具有良好的合作和团队精神。

   （2）能力要求

1) 具备良好的表达能力，能准确传递物联网知识等信息的能力。

    2) 具有熟练地运用多学科知识和评估技能，制定系统计划并对不同应用对象实施整体规划维护的基本能力

3) 掌握基础物联网关键技术、了物联网主要技术标准，高频微波技术，嵌入式无线和有线系统设计技术、无线通信组网技术等，为用户对象提供符合质量要求的服务。

4) 具有物联网应用方案设计能力。

       5) 具有自主学习、自我发展的基本能力，能够适应不断变化的未来物联网发展的需求。

       6) 掌握文献检索、资料收集的基本方法，有效获取、评价和利用物物相连信息的基本技能，具有较强物联网科研的基本能力。

   （3）知识结构要求

1) 掌握与物联网科相关的理工知识和基本理论和方法。

2) 掌握物联网基本知识和基本技能，了解物联网科技发展动态。

3) 熟悉国际国家关于物联网标准。

4) 掌握必需的传感器、电子、通信、单片机，高频微波，RFID技术等知识和专业技能。

5) 掌握基本物联网节点，网关，网络协议栈制，主要无线有线网络技术原理，自组织组网措施和主要无线有线网络拓扑和网络安全技术基础理论和关键技术。

6) 掌握信息采集、处理和融合、通讯传输等基本理论和方法。

7) 掌握物联网工程应用和科学研究方法和管理方面的基本知识。

    1.3修业年限与授予学位

标准学制：四年

授予学位：工学学士

    1.4主要涉及学科

     高频微波，通信工程、电子科学与技术、计算机科学与技术、检测技术，有线和无线网络技术，单片机和嵌入式设计技术；

    1.5 无线龙教学方案组成和优点

      无线龙物联网专业教学方案由教学大纲， 物联网技术课程规划，基础理论教材和实验实训设备组成，构成一套完整的物联网专业教学方案；这套教学方案具有如下特点：

     1、囊括了当今世界物联网主流技术和最新核心技术和理论,

     2、相关知识支撑体系和教材支撑体系兼顾基础，兼顾研究，方便实验和实训，涵盖主流物联网，传感网主要国际标准和产业标准；

     3、平滑衔接原来的嵌入式，单片机，自动控制，计算机软件等专业基础课程；

      4、容易升级和方便跟踪物联网/传感网最新技术进展和进行高级研究开发；

   二、物联网专业（4年制）教学大纲

           无线龙物联网专业教学大纲按照物联网三层结构规划了培养目标：

          传感层：无线节点硬件和核心协议栈软件设计，RFID无源有源标签设计技术掌握，低功耗无线设计，基础无线网络技术掌握，安全和加密原理和设计；

   网络层：多种网络网关设计，HF,UHF －RFID读卡器设计，掌握主流无线和无线网络标准，主要路由算法掌握，网络监视和数据库设计；

   应用层：掌握应用系统设计技术关键，物联网应用软件开发；应用数据结构，数据流设计；能够独立设计不同需要的物联网应用系统

      目前物联网技术发展很快，涉及到多种网络技术，不同网络各有特点，适用于不同的应用环境，所以，教学大纲要求掌握多种网络技术（3G、GPRS/蓝牙，WI-FI,ZIGBEE, 专用网络等）和网络间路由和数据处理，无线有线网关设计等新技术；

无线龙物联网专业教学大纲由7个主要的知识模块组成：

1、单片机和嵌入式知识模块

 知识点包括：从最基础的8051单片机到ARM嵌入式技术，由浅入深，知识点包括：微机原理，接口技术，微控制器体系和原理，实时操作系统，C语言编程技术等等

2、 无线片上系统（SoC)知识模块

知识点包括：无线单片机通讯接口设计，无线有线收发器原理和结构，通讯原理和结构，嵌入式软件基础等；

3、无线通讯和无线网络知识模块

知识点包括：短距离无线数据通讯基础和原理，无线自组网技术，基本无线网络拓扑，ZIGBEE无线技术和802.15,.4无线标准，高级的ZIGBEE技术。网络安全和加密技术，C语言和无线网络算法高级技术原理；

4、高频微波知识模块

知识点包括：高频微波技术基础，调制和解调技术，天线原理和设计，阻抗匹配和反射，高频仪器使用，微波放大器设计，无线单片机高频测试和调试方法和原理等；

5、RFID知识模块

知识点包括：电磁技术基础，RFID标签防冲突算法，EPC和IS0-18000－6C通讯协议和原理；大功率RFID读卡器原理和设计，RFID和物联网数据库结构和原理等；

6、物联网传输层知识模块

知识点包括：物联网网关原理和结构，GSM/GPRS技术原理，3G技术原理和结构，M2M 数据传输和远程通讯，嵌入式和高级实时操作系统在物联网网关设计技术等；

7、高级无线网络知识模块

知识点包括：微功耗802.11标准WIFI传感器网络原理和结构，内置多ARM和WI-FI收发器的无线单片机，802.15.1 蓝牙技术和低功耗蓝牙无线技术原理；Wi-Fi/蓝牙，ZIGBEE PRO 无线通讯协议栈原理和设计；

 七个知识模块，以无线SOC和无线单片机为中心进行串联，结合400多学时的实验和实训，让学生充分动手，接触各种无线有线通讯技术和实际训练，并且使用无线单片机设计微功耗无线网络节点，各种网络路由器，无线有线网关；最终达到能够独立使用无线单片机，构架设计各种物联网应用系统；

物联网的核心技术是嵌入式软件技术，教学大纲强调嵌入式软件开发设计能力的重要性，。具有较强的软件设计能力，对于掌握物联网网络协议栈和实现物联网通讯，非常重要；教学大纲要求学生掌握5000－10000行无线单片机C语言软件开发能力，并且能够全面掌握嵌入式、单片机。无线单片机软件和硬件技术；

     具体的课程教学大纲和计划，包括实验和实训规划，无线龙通讯将陆续向购买无线龙物联网教学实验室的高校提供；并且在无线龙即将举办的物联网专业骨干教师培训班上，采用该教学大纲，进行实验课程演示和培训；

三，物联网专业（4年制）教学计划

    3.1主要课程

高校可以自己安排相关基础课程，包括，高等数学Ｉ，线性代数Ｉ，大学物理，大学英语，通信原理，嵌入式系统，集成电路设计，计算机网络，电子技术基础，数字信号处理，软件技术基础。

 无线龙规划的物联网技术专业课程达到1845个学时，让学生全面掌握物联网相关最新技术和进行高达 437学时的动手实践和实验，最后独立完成自己的物联网应用方案和产品设计；

    3.2教学计划

各类课程学分和学时：

总学分：220

课内教学和实验实训学分（学时）：200学分(2445学时)

其中：

物联网技术相关课程学分(学时)：    84学分(1408学时)

其他学院安排课程学分(学时)：      76学分(600学时)

网络相关实验实训课时：            40学分（437学时）

参加竞赛和毕业设计：

实践性环节学分(学时)：            20学分 (20周)