发布时间：2024-03-02 17:02:46
绪论：一篇引人入胜的物联网工程特点，需要建立在充分的资料搜集和文献研究之上。搜杂志网为您汇编了三篇范文，供您参考和学习。
关键词：物联网；计算机组成原理；分流培养；教学改革
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）50-0103-02
一、引言
计算机组成原理课程是计算机类专业本科阶段最重要的核心基础课之一，在整个计算机类专业教学中起着重要的承上启下的作用。该课程对于学生完整地理解计算机系统的层次结构，系统地建立计算机整机的概念，培养学生对计算机系统分析、应用、设计及开发的能力，都具有非常重要的作用。目前，国内重点高校的计算机组成原理课程主要是面向计算机科学与技术、软件工程和网络工程等专业的学生，相关教学改革研究也主要是针对上述计算机类专业展开的，很少针对物联网工程专业展开计算机组成原理课程教学改革研究。然而，教育部自2010年批准设置物联网工程专业以来，国内很多高校陆续开设了物联网工程专业，我校于2014年也开设物联网工程专业。针对新开设的物联网工程专业的培养方案、人才培养目标及物联网行业的特点，有必要对计算机组成原理课程的教学改革展开新的研究，以使本课程更好地为物联网工程专业学生后m课程的学习打下坚实的基础。本文针对物联网工程专业的人才培养方案与人才培养目标，基于物联网行业的整体发展趋势和人才市场的需求，通过分析当前物联网工程专业的专业特点，并总结目前物联网工程专业在教学过程中存在的问题，构建适用于物联网工程专业的计算机组成原理课程的教学内容。在设置教学内容时把握内容的基础性和新颖性，既注重基础的、核心教学内容的完整性，又要考虑物联网工程专业的特点。同时，又要跟上现代计算技术的发展水平和实际情况，增加新进而实用的相关知识点。既要考虑教学内容的完整性，又要考虑到教学学时的有限性，设计部分培养和训练学生自主学习的内容，从而构建课堂学习与自主学习相融合的教学内容，最终形成一套基于分流培养模式的层次化教学内容。
二、物联网工程专业计算机组成原理课程面临的新问题
物联网工程专业以培养能够系统地掌握物联网的相关理论、方法和技能，具备通信技术、网络技术、传感技术等信息领域宽广的专业知识的高级工程技术人才。物联网涵盖了传感器技术、射频识别技术、嵌入式系统技术、数据库技术、通信技术、互联网技术以及云计算技术等，是一门具有涉及领域广、学科交叉性强和工程实践性强等特点的学科，物联网系统更是新一代信息技术的高度集成和综合运用。因此，面向物联网工程专业，本课程的授课内容还需要考虑以下二个方面的问题。
1.物联网工程专业对嵌入式相关内容有较高要求。英特尔构架事业部副总裁兼嵌入式与通信事业部总经理唐迪曼指出“物联网的核心基础：嵌入式”。指出物联网是嵌入式计算系统一种新的应用，比较传统的嵌入式系统应用，物联网应用的层次更加丰富和复杂，既有表现在传感层上的实时应用，还有在计算和网络应用层上的海量的数据处理和分析工作。物联网作为新一代信息技术的重要组成部分，是互联网与嵌入式计算系统发展到高级阶段的融合。嵌入式计算技术已经成为物联网行业的关键技术。然而，传统面向计算机科学与技术专业和软件工程专业的计算机组成原理的大部分内容是面向复杂指令系统计算机类而设置的，而面向嵌入式类的，如面向精简指令系统计算机类的授课内容几乎没有涉及。而我校物联网工程专业在本课程的后续课程中有很多与嵌入式相关的课程。
2.物联网工程专业的培养方案及前后课程设置与其他计算机类专业不同。随着半导体工艺技术的飞速进步和体系结构的不断发展，多核/众核处理机硬件日趋普及，使得昔日高端的并行计算机呈现出普适化的发展趋势，并行计算系统已成为各类计算系统的基础。然而，我校物联网工程专业的培养方案与计算机科学与技术专业的培养方案不同，在本课程之前并未设置汇编语言与接口技术课程，本课程之后也没有计算机系统结构、编译原理等课程。因此，需要结合物联网工程专业培养方案的实际情况，根据前后课程的设置来构建本课程的授课内容。例如，原先在计算机系统结构课程中介绍的新进技术，如多处理器、多核、流水线技术等有必要有取舍地引入到本课程中来。因此，我们有必要结合物联网工程专业的培养方案、人才培养目标和物联网的行业特点，对本课程的教学内容的设置进行进一步深入研究。
三、基于分流培养模式的层次化教学内容设置
在我校原有课程内容的基础上，我们借鉴了南京大学计算机系统基础课程的部分授课内容，同时结合物联网工程专业的人才培养目标和我校物联网工程专业培养方案，采用了“计算机组成与设计：硬件/软件接口”一书的部分内容，将本课程由原来的9个部分优化为7个部分，去除了原有课程中外部设备部分内容。并将原先第2部分（计算机中数据信息的表示）和第3部分（运算方法和运算器）的内容进行合并，弱化了运算部件设计部分的内容，此部分内容可在实验课程或后续计算机组成与设计课程中重点讲解。同时，将系统总线和输入输出系统进行了合并，并增加了异常控制流部分内容。优化后的授课内容如下：第1部分是计算机系统概述，第2和第3部分分别介绍高级语言程序中的数据和语句所对应的底层机器级表示，展示的是高级语言程序到机器级语言程序的对应转换关系，即数据的机器级表示与处理和指令系统；第4部分和第5部分着重介绍与程序的运行密切相关的硬件部分―中央处理器和存储器的组织，即中央处理器和层次结构存储系统；第6部分介绍打断程序正常运行的事件机制―异常控制流；第7部分主要介绍程序中I/O操作的实现机制。其中，每个部分又包含了3个层次：基础与核心、专业特色和新进技术和知识点强化。
1.基础与核心：本部分内容主要包括计算机系统最基础与最核心的内容，是本门课程重点讲授的内容，与原有课程的教学内容基本上相同，但结合物联网工程专业的培养需求，做了部分优化。
2.专业特色与新进技术：本部分内容结合物联网工程的专业特色，考虑了嵌入式计算系统在物联网应用系统中核心与基础地位，设置了部分以ARM和MIPS为实例的内容。同时，考虑到并行计算系统的重要性及我校物联网工程专业后续课程中没有计算机系统结构课程，引入了部分新进技术，如流水线方式下指令的执行和并行与存储器层次结构。
3.知识点强化：本部分内容贯穿整个教学内容，是训练和强化学生建立整机概念的重要环节。拟以高级语言程序的开发和运行过程为主线，将该过程中每个环节所涉及的硬件和软件的基本概念P联起来，以使学生建立起一个完整的计算机系统层次结构及其相互转换关系，并建立起整个专业课程之间的相互关系。同时，对指令在硬件上的执行过程和指令的底层硬件执行机制有一定的认识和理解，从而增强学生在程序的调试、性能优化、移植和健壮性保证等方面的系统能力，并为后续的相关课程打下基础。最后，考虑到课时的限制，我们设置了部分培养和训练学生自主学习能力的内容，主要包括数字逻辑电路、汇编语言、基于FPGA的数字系统开发基础等内容。
四、结束语
计算机组成原理课程的地位决定了合理设置本课程教学内容的重要性。在面向新开设的物联网工程专业时，需要考虑新专业的培养方案、人才培养目标以及物联网行业的特点，同时要考虑新技术的发展，并结合物联网专业学生的实际情况来设置合理有效的教学内容。
参考文献：
[1]袁春风，张泽生，蔡晓燕，等.计算机组成原理课程实践教学探索[J].计算机教育，2011，（17）：110-114.
[2]刘卫东，张悠慧，向勇，等.面向系统能力培养的计算机专业课程体系建设实践[J].中国大学教学，2014，（8）：48-52.
[3]高小鹏.计算机专业系统能力培养的技术途径[J].中国大学教学，2014，（8）：53-57.
二、如何设置物联网工程专业培养目标与课程体系
物联网技术具有“新、长、专”的特点。物联网工程专业开办不久，学科建设还不够完善，课程体系的设计在国内外无先例可以借鉴，并且在物联网技术和产业发展过程中，物联网工程学科体系也必然要经历一个不断深化的认识过程。如何建设物联网本科专业是我们面临的严峻问题。从下面几个关系入手分析：
（一）物联网工程专业教学体系与社会对专业人才需求的关系。物联网工程专业究竟应该归属于哪个学科门类？关于物联网的结构，人们已经形成了一个共识，那就是可以分为感知层、网络层与应用层。如果从电子学科的角度出发，体现出电子学科的特点与优势就应从感知层入手，扩展到网络层与应用层，建设“传感网技术专业”。如果从计算机学科的角度出发，从网络层与应用层入手，展开到感知层，建设“物联网工程专业”，也正体现出计算机学科的特点与优势。因此，作者认为，从教学的角度来看，“物联网工程专业”应归属于计算机学科门类。
在考虑新专业培养目标定位与课程体系设置时，应该充分考虑到未来毕业生可能从事的就业岗位和就业的能力需求出发，反过来审定我们所设计的培养目标对课程体系和内容进行取舍。要做到这一点，就要多多听取意见和建议，集思广益，为物联网工程专业培养目标的定位与课程体系的建设提供科学依据，防止脱离科研与产业实际，由少数人闭门造车，做出草率决策。
（二）课程设置与计算机专业课程体系的关系。物联网是计算机技术与电子学科、智能学科紧密结合，并在各行各业更深层次应用的必然产物。从物联网产生的技术背景看，计算机技术是物联网技术发展的基础，从学科关系上来说，它的知识基础是计算机学科，所以它的未来发展仍然将倚重于计算机学科。从现在个别申办物联网工程专业的学校提出的教学计划来看，完全是另起炉灶，重设新的课程体系，拟开设十几门，甚至是二十几门冠之以“物联网”某种技术的课程，脱离了依托计算机专业的教学体系。如果一个学校要在短时间内开设那么多门新的课程，无论在教材建设、实验室建设以及师资准备上，都是不现实的。这样开设一个新专业，失败的可能性是很大的。因此在物联网工程专业教学计划与专业课程设置上，一定要处理好与成熟的计算机专业课程体系之间的关系。
（三）基本能力培养与不同学校专业办学特色的关系。每一所大学都有自己的历史和发展过程，所以每个学校的强势学科、教学资源、实验条件、师资条件都是各具特色的，其教学资源建设与积累的基础，也都必然有自己有别于其他大学的特色。比如，工科的院校有的在计算机体系结构研究与教学方面具有优势；有的偏重理论研究的大学在软件理论教学与研究方面具有优势；有偏重艺术的大学在计算机网络应用方面具有优势；有的大学在射频应用技术方面具有优势。在物联网工程专业建设中，应该考虑不同大学的特色，在满足基本与共性要求的基础上，充分利用和发挥各个大学的优势，扬长避短，形成具有不同特色的物联网工程专业建设。
三、物联网工程专业课程建设
物联网工程专业实际应用性强，课程建设应该坚持“重理论，强实验”的原则。物联网工程专业课程建设包含两部分的内容，一部分是计算机专业主干课程作为基础课，另一类是具有出物联网工程专业特点的专业课课程。计算机学科的基础课程已经在《高等学校计算机科学与技术计算机科学与技术专业公共核心知识体系与课程》与《高等学校计算机科学与技术计算机科学与技术专业人才专业能力构成与培养》中作出了系统的讨论，这里就不做过多的重复和引用了。
作者简介：桑潇（1985-），女，山东寿光人，天津科技大学计算机科学与信息工程学院，研究实习员。（天津 300222）
基金项目：本文系天津市普通高等学校本科教学质量与教学改革研究计划批准“十二五综投”建设专业教改项目“依托优势学科构建行业特色鲜明的物联网专业应用型人才培养模式”（项目编号：C03-0809）的阶段性研究成果。
中图分类号：G645 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）13-0176-02
以互联网技术为基础进行延伸和扩展，能够实现任何物品之间的信息交换和通信的物联网，是新一代信息技术的引领者和国家重点支持的战略性新兴产业。从物联网的技术架构上看，主要包括感知层、网络层和应用层。感知层主要是利用传感器、射频识别技术（RFID）等获取和采集物体的信息；网络层主要是传递和处理所获取的信息；应用层主要是通过与不同行业需求相结合实现其智能化应用，因而物联网的行业特性主要是通过其在不同行业的应用体现的，我国的《物联网“十二五”规划》中提出了智能农业、工业、物流、交通等九个物联网示范产业。综上所述，物联网是一个融合了传感器、通信、嵌入式系统、网络等多个技术领域，横跨多个产业的新兴产业。[1]
物联网专业多学科交叉的特点决定了物联网产业所需的高级工程应用型人才既要具有宽基础、强实践等普通理工科专业人才要求的素质，还需掌握不同应用领域的知识，成为理论基础扎实、实践应用能力强、掌握多学科知识的复合型专业人才。
一、我国高校物联网相关专业的发展现状
2010年初，教育部允许高校进行物联网相关专业申报后，经过层层筛选，共有37所高校获批设立物联网相关专业，主要包括“物联网工程”、“智能电网”和“传感网技术”专业，除了个别高校设置“智能电网”和“传感网技术”专业外，其余多数高校开设了“物联网工程”专业。在第一批高校获批之后，其他高校也陆续加入了申报物联网相关专业的行列中。
此外，各高校也以不同形式积极推进物联网相关专业的发展，例如北京邮电大学与无锡的产业合作以及南京邮电大学成立的首家物联网研究院等都积极推动了物联网在各高校的专业发展。
虽然国内各高校都积极致力于物联网专业的申报和建设，但它们大都存在配套教材建设滞后、师资力量薄弱、实验室配套设施不完善等问题，[2]尤其是物联网相关专业建立时间短，精通多学科相关技术人才匮乏，成为物联网专业建设和发展的主要制约因素之一。我国首批获准设立物联网相关专业的三十多所高校大都推迟招生的一个重要原因就是师资力量薄弱，缺少相应的师资队伍支撑整个专业的发展。因此，建立一支结构合理、融合多学科门类知识、实践应用能力强的师资队伍成为物联网专业发展亟待解决的问题之一。[3]
二、高校物联网相关专业师资队伍的建设特点
由于物联网本身的特点和其人才培养目标的特殊性，物联网师资队伍的建设既要体现一般工程应用专业理论基础扎实、实践应用能力强的特点，又要符合专业自身的发展规律，具体来说物联网师资队伍的建设具有以下特点：
1.融合多学科，突出行业特色
依据专业发展定位和人才培养方案，融合多学科的专业人才和优秀教师，这是物联网多学科交叉的内在要求。由于物联网应用领域范围广，横跨众多产业，高校无法全部涉猎，将物联网相关专业的发展与学校优势学科相结合，依托优势学科雄厚的师资力量，整合跨学科的专业人才和优秀教师，突出专业建设的行业特色，可以使专业发展的定位更加明确，人才培养方案的制订更加具有针对性，提升在高校中的竞争优势。例如农业大学可以致力于智能农业方面的开发与研究，邮电大学可以从事物联网技术在通信工程方面的应用开发。
2.注重应用意识，培养实践能力
由于物联网相关专业的人才培养目标是高级工程应用型人才，因而对教师的实践应用能力提出了更高的要求，有学者认为物联网作为应用性极强的学科，必须建立品牌化的师资队伍，除了传授基础理论知识外，更要注重从应用入手培养企业和社会需要的人才。
3.外引内培并举，师资结构多元化
各高校物联网专业的建立时间短、师资水平要求高、人才稀缺，新专业师资队伍的建设大都处在摸索阶段，想要建立与高级工程人才培养相适应的物联网师资队伍，需要各高校在结合自身实际情况的基础上依据物联网学科的特点组合和优化师资队伍结构，按照“用好现有教师队伍，引进高层次物联网人才，吸收工程技术人员，整合多学科优秀师资”的思路，[4]多渠道引进高层次、具有实践经验的急需人才，培养和提升现有师资，使物联网多元化的师资队伍建设更加符合专业建设和人才培养需求。
三、物联网专业师资队伍的构建
1.多渠道外引，改善师资力量薄弱现状
由于物联网的一些关键支撑技术如传感器、两化融合、云技术等尚处在发展阶段，因而在物联网相关专业的课程设置中除了部分课程，例如网络层中的大部分知识可以沿用传统网络工程的知识内容外，许多关键技术和理论知识需要重新进行课程规划与配备相应的专业教师，而单纯依靠高校现有的师资力量显然无法满足新专业的发展需求，这就需要通过多渠道引进具有实践经验的物联网人才促进新专业的建设和发展。
（1）引进高层次人才，发挥其在教师团队中的核心引领作用。物联网作为一门综合性、交叉性、应用性较强的学科，其人才匮乏的一个重要原因在于缺少能将多种新技术进行融合和聚合的高级人才，但各高校并不缺少精通单项技术的教师和学者，因而通过引进精通物联网多种技术的高层次人才，并以此为核心整合现有教师队伍中擅长物联网不同领域的人才，可以形成集体协作的教师团队，推动物联网相关专业的建设和科研项目的集成创新。以天津科技大学计算机科学与信息工程学院为例，学院除了创造优越环境引进“海河学者”等高层次人才培养物联网相关专业的带头人外，还聘请物联网领域的专家和学者参与专业培养目标、课程设置、培养方案等的制订，在物联网师资队伍的建设中起到了核心领导作用，并通过整合教师团队提升了凝聚力。
（2）深化校企合作，注重团队的引进，提高师资队伍的工程实践水平。由于现阶段工程应用人才的实践操作能力与企业需求存在较大差距，尤其是物联网作为新兴产业人才缺口较大，根据教育部信息中心的数据统计，仅智能农业一项，物联网的人才需求上千万，[5]这种状况使部分企业关注的焦点不再局限于成熟型人才，而是通过企业项目团队与学校的交流合作培养企业需要的人才，按照统筹规划和企业实际情况，团队中的工程技术人员灵活确定时间来校授课和进行研究合作。此种方式既能提高工程应用型人才的教育质量，也能帮助企业在较短时间内培养其所需要的人才。
以校企合作为平台，以团队形式引入企业的高级工程人才，创新了智力引进模式，易于形成人才集聚效应，从而提高师资队伍的整体水平。以天津科技大学为例，近两年通过与IBM、甲骨文公司的合作，探索与企业项目团队合作，形成了相对稳定的兼职教师队伍，带动了师资队伍实践能力的提高，推动了学科整体建设，培养的人才的工程应用能力有了不同程度的提高。
（3）依托优势学科，整合物联网师资队伍结构。物联网行业特性主要体现在不同行业领域中的应用，因此在众多高校争相设立物联网专业的竞争中，依托学校优势学科突出行业特色，定位好专业发展方向，避免学科重复建设，才能使专业人才的培养更具优势和特色，提升毕业生的社会竞争力。
以天津科技大学为例，食品工程与生物技术学院拥有教育部重点实验室和研究中心以及国家级教师团队，依托这些优势学科和教学资源探索物联网技术在食品安全、食品溯源等方面的推广应用既可以通过学科交叉融合拓宽培养方向，又能够顺应国家《食品工业“十二五”发展规划》中提出的利用物联网技术，推进关于食品安全的可追溯体系建设的发展战略，服务社会经济的发展。因而在物联网相关专业培养方案的制定中，学校增加了食品与文化等特色课程，引入本校食品安全领域的专家为学生授课，统筹协调师资，优化了物联网师资队伍的结构。
2.机制化内培，提升现有教师队伍的素质和水平
多种渠道引进物联网领域的人才在一定程度上带动了高校相关专业师资水平的提高，但由于物联网产业的高端人才和专家目前处于稀缺状态，短时间内大量引进存在一定困难并且伴随相应的人力资源成本和风险，因而需要在创造优越环境吸引人才的同时注重现有师资队伍的培养和水平的提高。
（1）依托地区产业资源优势，增加教师基层实践经验，提高工程实践能力。与高校专业发展时间短的状况不同，物联网多种技术的开发和应用在一些科研院所与重点企业中则相对成熟。1999年我国中科院就启动了物联网核心传感网技术研究，是目前世界上少数能够实现产业化的国家之一。以天津滨海新区为例，《天津市物联网产业发展“十二五”规划》将滨海新区物联网产业示范区作为重点发展的特色产业基地，聚集了大唐、中兴等物联网领军企业和研发中心。天津科技大学作为滨海新区唯一整建制普通高等院校，依托滨海新区物联网产业资源优势，派遣教师深入企业实践，联合企业加强共性技术研究，增加了教师的工程实践经验。为了保障师资队伍工程实践能力的不断提高，学校将企业实践作为一项长效机制对教师进行考核，从制度上予以保障。
（2）选拔优秀青年教师系统深造，培育专业骨干和带头人。物联网师资队伍的构建不仅要重视内部结构的优化及整体水平的提高，更要关注专业带头人和骨干教师的培育，尤其是青年骨干教师的培训和系统深造，可以为专业建设储蓄后备人才资源，提供不竭的发展驱动力。通过选拔专业素质过硬的教师与其他高校、科研机构的交流合作，为青年骨干教师的培养搭建平台，鼓励青年教师开辟新的研究领域或承担新的研究课题，这也是突破物联网高级人才匮乏瓶颈的重要途径之一。
四、结束语
物联网作为战略新兴产业和信息时代的最终发展趋势，将对未来社会生活的各方面产生重要影响。为了抢占竞争优势，各高校争相设立物联网相关专业，但专业师资匮乏成为目前制约物联网发展的关键因素。通过多渠道外引、机制化内培，建立行业特色鲜明的物联网师资队伍，一方面可以使师资队伍的建设符合物联网专业建设的特点，符合社会经济发展的需求，另一方面可以突出行业特色，实行错位竞争，避免学科重复建设和资源浪费，提升社会竞争力。
参考文献：
[1]谢晓燕.物联网行业发展特征分析[J].企业经济，2012，（9）：98-101.
[2]熊聪聪，畅卫功，刘尧猛，等.物联网技术下计算机网络工程专业建设的探讨[J].中国轻工教育，2012，（4）：9-11.
[3]王红旭，孙玉宝.论物联网在高校的发展前景[J].现代计算机，
