物聯網專業實驗室建設初探以及注意的幾個問題
學術研究
作者：溫顯斌 肖迎元 王曉曄 徐海霞 高讚 張曉輝 王誌剛
摘 要：物聯網技術涉及到多學科的融合，其人才培養在注重基礎知識的同時，應側重與知識或係統的集成技術和能力，於是物聯網工程專業實驗室建設至關重要。在分析目前物聯網實驗室建設存在的問題的基礎上，針對我校的人才培養目標，提出物聯網實驗室建設與發展的思路，搭建了學生實驗、創新與教師科研三種功能合一的物聯網環境，並對實驗室建設注意的問題進行了闡述。
關鍵詞：物聯網；實驗室建設；大學教育；科研平台
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2015）03-00-03
0 引 言
物聯網產業的發展離不開人才的培養， 自2010 年以來，國內高校紛紛增設物聯網相關專業或在傳統專業中設置物聯網方向。作為物聯網專業人才培養的一個重要環節，物聯網實驗室建設也開始受到各方的重視。但是，如何正確把握物聯網人才需求的特點，科學進行人才培養定位，同時建設與之適應的實驗室，正成為各高校迫切需要考慮解決的問題。
1 高校物聯網實驗室建設存在的問題
物聯網係統包含感知層、網絡層、計算層和應用層四個層次的體係架構。感知層主要用於采集物理世界中發生的物理事件和數據； 網絡層主要完成感知層數據的收集和傳輸； 應用層主要提供支撐平台和應用服務。因此，物聯網屬於典型的交叉學科，涉及到計算機、通信、控製、電子、信息安全等多個專業知識，雖然各個專業的知識已經較為成熟，但是作為一門新開設的專業，需要對以上各種技術進行集成並創新。當前，很多高校在物聯網的人才培養和實驗室的建設上，沒有深入把握“集成、應用和服務是物聯網的核心”這一重要內涵，存在以下問題：
（1）在人才培養上出現將物聯網視為簡單學科組合，側重某一或幾個硬件或軟件領域技術研發，課程體係缺乏應用支撐等問題。物聯網實驗室在實驗內容設置上隻聚焦於“感知層”和“網絡層”，而忽視“應用層”。在實驗類型設置上側重於“技術驗證”而忽視“綜合應用”，缺乏設計性、綜合性和創新性實驗。
（2）在實驗室建設上，要麼將本校已有學科和專業的實驗室簡單組合起來，作為新辦專業的實驗室，其實驗條件不過是將以往分散在傳感器實驗室和網絡實驗室的實驗進行簡單組合和疊加；要麼物聯網實驗室都以實驗箱為實驗平台，實驗內容以傳感器、單片機、無線網絡通信等為主，缺少物聯網的綜合應用開發環境，無法完成同時涉及到物聯網三個層次的綜合性、設計性和創新性實驗。
（3）實驗室建設過多強調演示或體驗，忽略綜合應用開發環境的建設。很多高校建設智能家居演示館、智能交通沙盤等體驗演示平台，缺少學生、教師實踐創新和科研的可擴展性。
2 我校物聯網實驗室建設探索
2.1 實驗室建設目標
圍繞物聯網產業培育、技術研發和前沿發展等需求，通過建立物聯網實驗室，為教學提供實驗、實訓平台，使學生在“實戰”中係統的了解物聯網知識體係的構成，深入學習和理解主要知識點及重點技術，結合物聯網行業特點，構建“智慧實驗室”，使得實驗室內的各種物與物之間、設備與設備之間互聯互通，構建一個真實的物聯網環境和係統平台，在開放性的實驗平台和係統中，引導和培養學生的自主學習與創新能力，從而提升教學效果，增強學生的學習與創新能力，進而提高學生的就業能力與就業質量。
2.2 實驗室建設基本思路
針對物聯網專業寬基礎、重係統、重應用的特點，兼顧教學與科研開發，建立“點麵”結合的物聯網實驗體係和物聯網環境，滿足物聯網工程專業培養學生的創新力、綜合力的目標。
（1）點：配合物聯網核心課程，深入講解原理及基本概念，通過實驗過程加深理解對知識點理解。
（2）麵：基於“智慧實驗室”背景，側重物聯網基本架構及不同的應用架構，實現由點及麵，建立係統觀；再由麵及點，在係統的基礎上深入到一些點，達到知識的深層次掌握，及不同知識點的融會貫通，形成學生的能力。
2.3 建設內容：
專業建設可容納40組的實驗室場地，隨著專業規模的擴大，實驗室場地也將及時增加。實驗室的建設將包含4個平台。