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科学与技术的联系

时间:2023-08-14 17:27:15

科学与技术的联系

科学与技术的联系范文1

【摘 要】学科的综合性已越来越受到教师的关注和重视,侧重科学领域的化学学科,与侧重技术领域的通用技术学科之间存在着密切的联系,本文浅谈了化学与新兴学科通用技术之间的联系,希望引起更多的人对化学教学中渗透技术素养培养的重视。

关键词 化学;通用技术;技术素养;相互渗透

学科的综合性已被广泛教师意识到重要性,了解学科所具有的综合性,可以更好地帮助学生领悟和体会所学到的知识,同时也可以培养学生综合解决问题的能力。化学是一门综合性很强的学科,它与语文、数学、英语、政治、历史、地理、物理、生物学科之间都存在着广泛的联系,这里我们来探讨一下新兴学科通用技术与化学之间的联系。

中学化学课在我国已有一百多年的历史。而通用技术课则是在2003年教育部颁布的新的普通高中课程改革方案中,才首次正式进入国家课程,与“信息技术”一起构成基础教育阶段八大学习领域之一中的技术领域。虽从表面上看,化学与通用技术作为学科课程诞生的时间差了近百年,且两者一为科学领域,一为技术领域,但科学技术本就不分家,化学与通用技术学科本就有强大的综合性,二者学科之间相互渗透,在化学课中渗透通用技术的技术理念,并建立相应的知识网络,有助于同时提高学生的科学与技术素养。

通用技术在课程中是指信息技术之外的,较为宽泛的、体现基础性和通用性,并与专业技术相区别的技术,是日常生活中应用广泛,对广大同学的发展具有广泛迁移价值的技术。通用技术课程是一门立足实践、注重创造、高度综合、科学与人文融合的课程。在化学课程相应内容中注意通用技术理念的渗透,有利于学生各项素养的综合培养。

漳州市高中化学使用的教材是苏教版必修一、必修二还有其他六本选修课本,这边我以必修一为例,探讨一下通用技术理念在必修一书中的体现。

苏教版化学必修一中渗透通用技术理念的内容有:物质的分类(体现了通用技术中系统的分析:完整的而不是零星地处理问题,全面的思考和解决问题),化学反应的分类、氧化还原反应(辩证的观点,对立统一规律教育),物质的量,进行物质组成、变化的定量研究(方便简洁、注重创造的技术理念),物质的聚集状态,肉眼可以观察到物质在不同的温度和压强下会呈现不同的聚集状态,反应了物质世界的多样性(体现了通用技术中要善于从观察日常生活中发现问题,从而明确问题,进而解决问题的理念),物质的分散系,胶体的应用(体现了技术与科学的综合性,以及安全,无毒害的技术理念);物质的分离与提纯,常见物质的检验,溶液的配置与分析(体现了立足实践,注重创造,系统的分析,系统的设计,优化的技术理念);原子结构模型的演变(科学与人文融合),原子核外电子排布放射性元素、放射性同位素应用(科学与技术的高度综合,安全,环保的绿色技术思想);氯的发现(科学与人文相融合)氯、溴、碘的制备(生产流程工艺,流程的设计和优化,注意提高效率,提高质量,节省资源,安全生产,提高经济效益的技术理念,绿色环保理念);认识钠、镁单质的生产(科学与技术的综合,注重高质量,高效率,安全,节省资源的生产流程工艺),侯德版—中国化工先驱的介绍(进行人文知识的教育,注重科学与人文相融合);从铝土矿获得铝的方法(生产流程的设计,注重材料、工艺设备和环境),了解铝及其化合物在生产生活中的重要应用(科学与技术的融合,注意环保及可持续发展),了解两性氧化物和两性氢氧化物的概念(立足实践,学会设问);自然界存在的铁、铜单质及其矿石(学会在日常生活中发现问题、明确问题),铁、铜的冶炼方法(生产流程工艺,立足实践,注重创造,将科学与技术相融合),Fe2+、Fe3+的相互转化(方案的设计、运用常用的创造技法);形形色色的含硅化合物及其产品图(要善于观察日常生活),硅及其化合物的应用(科学与技术相融合的理念),二氧化硅制品在生活中,高科技信息产业中的应用(科学与技术相融合),单晶硅的制备、使用(生产工艺流程,注意提高效率,节省资源,注重创新);二氧化硫的性质和作用,酸雨的危害(环保,绿色技术),硫酸的制备及性质(安全、高效的生产工艺,并注意绿色环保),硫和含硫化合物的相互转化(解决问题的技巧,方案的设计及头脑风暴法,通过对思维者强化信息刺激,使思维的人展开想象,引起思维的扩散,在短期内获得大量设想),氮氧化物的产生及转化,预防和控制氮氧化物对空气的污染(如汽车尾气处理装置,技术与科学相融合,绿色环保理念),氮肥的生产和使用(合成氨的生产工艺流程,以高效,高质量、节约、安全、经济为目标,科学的设计流程,科学与技术之间相融合及环保意识),硝酸的性质及生产(生产流程,绿色技术理念)。

科学与技术之间总是相互联系,相互融合,化学与技术之间更是有着千丝万缕的联系,将技术用于化学产品的生产,用通用技术理念及相应知识去改进化学的实验,用绿色环保技术去治理及防范化学物质带来的污染,或在化学课中融入立足实践、注重创造、高度综合、科学与人文融合的通用技术思想,都是极其重要的,也是极其必要的。如今的课堂讲究的是多方面培养学生的素养及能力,因此教师已不能再只单一的教授本学科的知识内容,而要在课堂上注重学科的综合性。通用技术是一门新兴学科,也是一门新的启示,注重学生科学与技术素养同时培养,是新时代教师新的任务及目标。

参考文献

科学与技术的联系范文2

关键词:物联网;人才培养;课程体系;实践教学

中图分类号:G642.41 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)19-0067-02

一、研究背景

物联网通过感知识别技术与普适计算等通信感知技术,广泛应用于网络的融合中,能实现人、设备与系统间的信息交换和通信,被称为继计算机、互联网和移动通信之后世界信息产业发展的新一次浪潮,在未来将被广泛地应用于物流、交通、电网、环境监测以及军事等领域,形成一个巨大的产业链[1,2]。随着物联网技术的发展,2013年德国推出了工业4.0战略,2015年中国提出了中国制造2025规划,都要求充分发挥物联网技术在工业化革命中的优势。

2011年,南京市重点打造一谷两园,高标准建设中国软件名城,向世界软件名城迈进。金陵科技学院积极落实南京科技九条,配合政府努力向南京软件科技大学迈进。金陵科技学院目前信息技术学院以良好的办学条件及优良的教学质量赢得南京地区的赞赏,培养了大批应用型人才。在物联网产业大力发展的背景下,密切结合物联网技术特点和南京经济发展战略,整合校内外的优质资源,从物联网人才需求角度出发,明确专业发展方向,推进教学改革,探讨科学合理的人才培养模式,提高人才培养质量。2012年,物联网专业正式进入金陵科技学院人才培养体系中,足以说明地方对物联网经济的重视和新兴产业人才培养的迫切性。市属高校的办学力量相对薄弱,学科设置还不够完善,这对于综合性极强的物联网专业建设和人才培养来说无疑是巨大的挑战。金陵科技学院物联网专业目前尚无本科毕业生,其师资队伍、人才培养方案、课程教材、实验室、校企合作平台建设尚处于前期建设阶段。因此,金陵科技学院物联网专业人才培养方案研究势在必行,必须结合交叉学科特点进行理论研究和实践构建。

二、地方物联网人才需求现状分析

2012年,物联网技术与应用协同创新中心在南京成立,总部设在南京邮电大学物联网科技园。中心下设智慧农业、智慧交通物流、智慧节能环保、智慧矿山、智慧医药护理、智慧家居安防等六个分中心,包括物联网共性技术、应用标准、信息安全等三个支撑平台。该中心的建立,加速了南京地区对物联网人才的需求,据教育部信息中心相关数据显示,目前物联网产业人才需求不仅缺口大,其专业人才在各个行业上分布不均衡。

南京软件谷下一步将大力发展下一代移动通信、云计算、物联网、移动互联网、大数据、智慧城市、信息安全等新一代信息技术产业,加快建设下一代移动通信产业园、互联网产业园、移动互联网产业园、物联网产业园、大数据产业园、信息安全产业园等一批特色园区,努力建成中国第一软件产业基地,建成名副其实的中国软件名城,逐步打造成世界软件名城。

面对国家发展战略和地方经济发展需要,物联网产业面临着良好的发展机遇,对物联网专业人才培养提出了巨大的挑战。金陵科技学院在人才培养上,要重视对地方产业人才需求的调研和分析,积极调整专业方向和培养模式,充分利用现有的信息技术学院多年办学经验,使培养出来的学生能够掌握物联网领域的基本理论与实践技能,具有创新意识、自主学习能力和突出的实践应用能力,能进行物联网设计、开发、管理与应用服务工作、成为服务于地方经济和社会发展需要的应用型高级工程人才。

三、物联网专业人才培养方案

物联网是近年兴起的新一代信息技术,跨越多个一级学科,具有创新型、应用型和复合型等鲜明的特点[3]。金陵科技学院物联网专业旨在培养了解物联网技术发展的前沿动态,熟练掌握物联网基本理论、系统设计与集成、软硬件设计与开发,具有良好的传感器技术、通信技术和网络技术等基本理论,具有工程基础厚、自主学习能力强、创新性突出的高级工程人才。

(一)依托学科优势,明确专业方向

物联网系统技术内容复杂、形式多样,根据信息生成、传输、处理和应用的原则,可将物联网系统划分为四个逻辑层:①感知识别层,即以射频识别技术、传感器、二维码等智能终端设备为主,实现物的识别;②网络构建层,即通过互联网、无线广域网、无线局域网等,实现数据的传输;③管理服务层,即通过高性能计算和大数据存储技术,实现数据的高效管理和处理;④技术应用层,即利用现有的智能终端设备实现各种应用。由于每个层次内容都比较丰富,知识面范围覆盖广,让学生在本科阶段深入学习所有内容是比较困难的。因此,合理的人才培养方案应该是在让学生全面了解物联网专业所涉及的技术、标准、应用、安全与商业模式等整体知识体系,同时选择一个专业方向来深入展开学习与实践。根据上述分析结论,可以从四个专业方向上来对物联网专业进行划分。

1.物联网信息感知方向。这个方向对应物联网技术架构中的感知识别层,掌握的知识范围包括:计算机技术、测量技术、信号处理技术、微电子机械技术、视频识别技术和嵌入式系统技术。

2.物联网传输网络方向。这个方向对应物联网技术架构中的网络构建层,掌握的知识范围包括:网络管理、无线通信、无线网络标准、无线传感网、网络管理、多种网络通信技术等。

3.物联网信息处理方向。这个方向对应物联网技术架构中的管理服务层,掌握的知识范围包括:大规模异构数据处理、多源异构数据库设计、物联网网络监视、并行计算技术、分布式计算技术以及数据挖掘技术等。

4.物联网技术应用方向。这个方向对应物联网技术架构中的技术应用层,掌握的知识范围包括:物联网应用软件开发关键、应用数据结构与数据流设计关键、应用系统设计关键技术以及新型服务模式等。

以上四个专业的建设上既相互独立又相互联系。其独立性体现在专业课程设置上根据各自方向来确定,其联系性体现在共用同样的基础课程平台。

(二)构建专业课程

目前,国内高校物联网专业建设时间还比较短,专业建设具有探索性和不确定性,其技术与应用也在蓬勃发展。因此,一方面应该保障教学体系具有相对的稳定性,另一方面在教学内容上需要不断动态地更新,必须跟随物联网技术的应用发展与时俱进。将专业课程分四大部分,包括:公共基础课程、学科基础课程、专业基础课程和专业方向课程。

1.公共基础课程可设置为思想政治、大学英语、高等数学、线性代数、概率统计、大学物理、大学计算机信息技术、体育和通识教育方面的课程等。

2.学科基础课程可设置为微机原理、程序设计、算法与数据结构、数字电路与模拟电路、计算机网络与通信和电工与电子学等。

3.专业基础课程可设置为物联网导论、与应用、物联网M2M开发技术、物联网控制技术、物联网通信技术等。

4.专业方向课程根据上述四个专业方向来确定。信息感知方向专业课程可设置为:二维码、视频识别技术原理与技术、信息安全、无线定位技术、传感器与检测技术、嵌入式系统等;传输网络方向专业课程可设置为:无线传感网络、卫星导航原理与应用、TCP/IP网络与协议、网络安全技术、无线通信技术、Zigbee技术与应用、网络协议分析等;信息处理方向专业课程可设置为:操作系统、数据仓库与数据挖掘导论、云计算与大数据、高级程序语言设计、软件工程等;技术应用方向专业课程可设置为:高级语言程序设计、算法分析与设计、面向对象程序设计、终端开发技术与应用、软件质量保证与测试、人工智能、操作系统以及多媒体技术等。

上述课程的设置仅仅是目前的物联网专业课程构建的建议,其教学内容必须跟随物联网产业同步发展,这样培养出来的学生知识体系才能跟上时代的步伐。

(三)开展教学实践环节

地方本科院校的物联网实验室建设不多,投入的资金不足,现代化水平较低,为此需加强物联网专业的实验室建设。一方面利用学校信息技术学院实验室资源,依托现有师资力量自主开发相关实验项目,投入专项资金提升实验室现代化水平,以增强教师对实践教学环节的掌控力,满足教学和科研的需要;另一方面,积极建立同物联网校企合作,共建实践教学基地,企业提供技术和设备等,负责教师相关课程培训和部分实践类课程的教学、实训,而学校提供场地,比如与新大陆、远望谷、中兴等签订合作议,促进双方之间人才、设备、资金、技术的资源共享,达到校企互利双赢的目的。

四、研究展望

物联网作为一个新兴的专业正式进入金陵科技学院的人才培养方案中,不但是国家发展物联网产业的巨大体现,也是南京市政府的迫切需求,同时更是国家在人才培养策略上做出及时反映的重大举措。为培养适应战略型新兴产业发展的应用型人才,本文从物联网信息感知、传输网络、信息处理以及技术应用四个方向上探讨了物联网人才课程体系与实践教学体系改革方面的内容。通过金陵科技学院相关专业多年办学经验和良好的办学条件,探索人才培养策略,构建产学研协同教学环境,强化工程实践,突显自身的办学优势,推进高校物联网人才培养与专业建设,为其他同类高校的相关专业建设和改革提供经验借鉴。

参考文献:

科学与技术的联系范文3

【关键词】专业建设 人才培养 课程体系 实践教学

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2016)09-0212-01

物联网是我国战略性新兴产业,人才需求与缺口巨大。国内高校物联网工程专业的开设时间较短,专业建设经验积累较少,急需对物联网工程专业人才培养与教学体系进行研究。我校物联网工程专业于2011年经教育部批准设立,由计算机科学与软件学院负责具体专业建设与人才培养工作。现就专业建设的相关内容进行以下阐述。

一、人才培养目标

物联网工程专业前承计算机、通信与网络、电子等传统信息学科,衔接移动互联网、云计算、智能嵌入式设备等新兴技术学科,体现出“学科复杂交叉,技术高度集成,应用综合广泛”的特征。在充分研究了物联网专业特色和计算机类学院开办该专业的优势与特色的前提下,将该专业的人才培养目标定位为:培养掌握数学等相关自然科学基础知识以及物联网相关的计算机、网络、传感和软件工程方面的基本理论、基本知识、基本技能和基本方法,具有较强的物联网系统集成与应用开发能力和良好外语运用能力,能够在工业生产、商贸流通、民生服务等领域中从事物联网相关技术的研发及物联网系统分析、设计、开发、管理与维护等工作的高级工程技术人才。

通过研究与制定物联网专业人才培养目标,逐步发现并总结出4个专业人才培养的基本要求,即知识要求、能力要求、素质要求和职业素养要求。在制定和实施人才培养方案过程中重点围绕这4个方面进行。

1.知识要求

掌握英语、数学和计算机科学与技术等方面的基本理论和基本知识,具有扎实的自然科学基础、较好的外语综合能力,掌握计算机网络、传感器技术、无线通信网络、物联网数据处理等的基本知识和基本技能,具有较宽广的专业知识面,较强的工作适应能力。掌握本专业所需的计算机、软件、通信与网络相关学科的基本理论和基本知识,系统地掌握物联网技术领域的基本理论、基本知识,掌握物联网感知与标识的基本理论与技术、物联网数据处理技术;掌握数据传输与安全技术;掌握物联网系统的硬件、软件设计和开发知识。

2.能力要求

具备进行物联网设备的使用、设计和制造能力,具有典型物联网系统的维护和管理能力,具备较好的软件编程能力以及网络系统分析、设计能力,有从事物联网相关软硬件产品的开发能力,具备在物联网系统及其应用方面进行设计、集成与研发的能力;有获取最新科学技术知识和信息的能力;能够熟练阅读英文专业科技文献、并运用英语进行沟通和交流的能力;了解相关的技术标准,具有一定的国际视野和跨文化的交流、竞争与合作的能力。

3.素质要求

了解物联网的理论前沿、应用前景和最新发展动态,具有获取新知识的基本能力,了解国家科学技术政策、创新创业政策、知识产权、网络安全等方面的法律、法规,具有高度的社会责任感,具有全球视野及可持续发展理念;具有锲而不舍、追求真理的精神。

4.职业素养要求

职业素养包括:职业认知、职业道德和职业规划能力。了解从事物联网相关行业的技能要求、工作内容,行业规范和章程,及发展远景等内容。职业素养的培养和养成,对于学生本身,行业和全社会健康和可持续发展都有重大的意义。

为实现上述专业人才培养目标,物联网工程专业的培养模式采取“宽口径、厚基础、重实践”的理念与方式。所谓“宽口径”是指专业领域毕业生既具备服务管理机构、服务产业所需求的知识结构和能力,又能够胜任相关产品研发的工作。“厚基础”是指建立公共基础课、学科基础课、专业基础课、公共选修课、基础教育平台的基础知识结构。“重实践”体现在增加本专业学生的实验、实习的时间和机会,鼓励动手实践,理论应用于实际,解决企业和社会的实际问题。

二、专业课程体系

对物联网工程技术体系与层次化认知是课程体系建设的前提和基础。专业课程建设首先研究物联网技术体系和关键技术,对物联网技术体系进行层次化建模与分析,按照自底向上方式建立对应的层次化认知模型,完成物联网理论与技术的层次化渐进式的认知方案的设计,建立分阶段的认知能力评价标准作为认知里程碑。抓住能够体现物联网专业特色的专业核心课和实践环节作为课程体系建设的突破口,重点建立了分层次的物联网专业课程群和具备顶层设计的实践教学体系。

我们以《普通高校本科专业目录和专业介绍(2012年)》和教育部高等学校计算机科学与技术专业教学指导分委员会对物联网工程专业知识体系与课程体系的规范为依据,参照培养目标和培养要求,确定了专业核心课程及主要实践性教学环节,并根据课程与实践内容的内在逻辑划分为4个专业课群组,与物联网技术体系的各个层次形成对应关系:硬件平台类课程(感知层)、通信网络类课程(网络层)、数据处理类课程(公共管理层)、应用开发类课程(应用层)。各课程群组中的具体课程与实践环节如下:

?S硬件平台类:微机原理与接口技术(45学时)、传感器节点与RFID技术(45学时)、嵌入式系统开发与应用(45学时)、物联网感知综合课程设计、嵌入式系统综合课程设计。

?S通信网络类:计算机网络(60学时)、物联网通信技术(30学时)、物联网数据传输技术(30学时)、异构网络互联与融合(30学时)应用网络程序分析与设计实习,物联网传输综合课程设计。

?S数据处理类:物联网数据处理技术(45学时),物联网数据处理课程设计、云计算与云存储技术(45学时)、物联网信息安全技术(30学时)、物联网安全与管理课程设计。

?S应用开发类:面向对象程序设计(45学时)、数据库系统原理(45学时)物联网应用开发技术(45学时),物联网应用系统分析(30学时)、面向对象程序设计课程设计、数据库课程设计、物联网应用开发课程设计、物联网综合应用设计。

科学与技术的联系范文4

关键词:物联网;导论;层次结构;教学内容

作者简介:吴治海(1981-),男,安徽亳州人,江南大学物联网工程学院,副教授。(江苏 无锡 214122)

基金项目:本文系江南大学本科教育教学改革研究项目“物联网新专业实验实践性环节设置策略研究”(项目编号:JGB2011057)、“物联网新专业人才培养与产业结合模式研究”(项目编号:JGB2011053)的研究成果。

中图分类号:G642.421 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)31-0070-02

最近几年,物联网(Internet of Things,IOT)概念的提出及其技术的飞速发展引起了世界各国的广泛关注,被称为继计算机与互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。为了能在这一技术领域占据重要位置,许多国家提出了相应的物联网发展战略。如美国的“智慧地球”、日本的“u-Japan”、韩国的“u-Korea”、欧盟的“欧盟物联网行动计划”、中国的“感知中国”等。发展物联网技术的基础与核心是培养物联网方向的专业人才,为此,国内各大高校相继开设了物联网工程专业并开始招收第一届本科生,如哈尔滨工业大学、华中科技大学、西北工业大学、北京科技大学、江南大学、南京邮电大学等。然而,物联网工程的新专业属性,决定其人才培养方案的制订、课程的设置以及教学方法的实施等,目前仍处于“摸着石头过河”的探索性阶段。但是,国内目前已开设物联网工程专业的大部分高校,都将“物联网技术导论”作为本专业的第一门课程,旨在向学生整体介绍物联网的概念、内涵、关键技术、发展现状以及主要应用等,以激发学生的学习兴趣,并使学生树立学习的信心。因此,“物联网技术导论”课程的讲授成功与否关系到物联网人才培养的质量,进而影响到中国物联网技术发展的进程。

一、物联网的概念及内在层次结构

目前,关于物联网的定义有多种,但是被大多数学者认同的一个定义为:物联网,即通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器、气体感应器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网连接起来,进行信息的交换与通讯,以实现智能化的识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。简而言之,物联网就是“物物相连的互联网”。使用通俗的语言,可以这样表述物联网的内涵:使用传感器获取物理对象的信息、使用网络传输信息、使用计算机处理信息、使用控制器设计反馈控制策略、利用执行器对物理对象进行控制与管理等各类操作。由此可以绘制出物联网中的信息流(如图1所示)。因此,从控制学科的角度来说,物联网是一个典型的网络化控制系统(Networked Control Systems,NCS)。从物联网的定义以及图1中展示的物联网中的信息流向,可以概括出物联网的层次结构:感知层、网络层、处理层与控制层(如图2所示)。其每层的功能分别为信息的获取、信息的传输、信息的处理与信息的反馈。这四层结构的划分是对传统的物联网三层结构,即感知层、网络层与应用层的进一步细分,本质上是一致的。从这四层结构的划分不难看出,物联网技术涉及信息技术领域的四大一级学科,即电子科学与技术、信息与通信工程、计算机科学与技术以及控制科学与工程。因此物联网是一个多学科交叉的技术,这使得物联网的内容极为丰富。但另一方面,这种交叉性也增加了“物联网技术导论”课程的讲课难度,对教师的专业素质提出了更高的要求。因此,如何选择讲课的重点,既让学生感受到物联网技术的重要性,激发他们的学习兴趣,又使他们面对繁杂的内容而不畏惧,树立学好物联网技术的信心,具有重要的意义。

二、“物联网技术导论” 教学内容选择

目前国内已出版发行的“物联网技术导论”教材有十多本。[1-12]通过浏览这些教材的目录,不难发现物联网内容极其庞杂,主要涉及传感器技术、无线传感器网络、射频识别技术、短距离无线通信技术、远程通信技术、无线单片机、嵌入式系统、云计算技术、机器学习、模式识别、数据挖掘、智能信息处理技术、物联网控制技术、物联网安全技术、物联网技术标准、物联网应用等。依据物联网的四层结构,可以将上述内容进行如下层次归类:感知层包括传感器技术、无线传感器网络与射频识别技术;网络层包括短距离无线通信技术与远程通信技术;处理层包括云计算技术、机器学习、模式识别与数据挖掘;控制层包括物联网控制技术;物联网安全技术、物联网技术标准与物联网应用横跨物联网的四层结构。但另一方面,作为一门导论课,一般来说讲课时间会限制在20课时以内。试图在较短的时间内把上述内容完全彻底讲一遍是不现实的,因此需要选择重点内容进行讲解,目标是让学生对物联网的整体架构、关键技术有一个整体上的清晰认识。那么如何选择主要内容呢?以江南大学已经实施两年的“物联网技术导论”课程教学方案为例,结合物联网的四层结构,来分配每讲的主要内容。目前江南大学“物联网技术导论”课为16课时,除去最后一次考核占用的2课时,还有7讲14课时。下面,结合物联网的四层内在结构,详细叙述每讲的主要内容。

第一讲——绪论。介绍物联网的基本定义、内在结构、研究现状、发展动态、主要应用领域。重点讲解物联网的基本定义与内在结构,讲解时应播放一段物联网应用案例的视频,增加学生对物联网内在结构的整体认识。

第二讲——感知层技术一。介绍智能传感器技术,包括传感器技术、微控制器接口、无线单片机、嵌入式系统。重点介绍传感器工作原理、比较CC2430和CC2530功能差异、嵌入式智能传感器的一般结构、标准接口与串行接口。

第三讲——感知层技术二。介绍无线传感器网络。由于无线传感器网络具备了一个简单的物联网系统的架构,对本讲内容的讲解可以大大提高学生对物联网内在结构的认识。主要讲授无线传感器网络的定义、体系结构、特征、协议栈结构、主要支撑技术,如定位技术、时间同步、数据融合、安全技术等。可以结合无线传感器网络在智能农业当中的应用来讲解本部分内容。

第四讲——感知层技术三。介绍射频识别技术。由于射频识别技术也具备了一个简单的物联网系统的架构,所以对本章内容的讲解可以进一步增强学生对物联网内在结构的认识。主要讲解射频识别的组成、分类、工作原理、技术标准、与传统自动识别技术的区别以及安全问题。可以结合射频识别技术在门禁系统当中的应用来讲解本部分内容。

第五讲——网络层技术。介绍短距离无线通信技术和远程通信技术。重点介绍Zigbee技术、WiFi技术、蓝牙技术、超宽带技术和3G无线远程通信技术,简单介绍多路访问技术和多路复用技术。应结合具体的应用来讲解Zigbee技术、WiFi技术和蓝牙技术。

第六讲——处理层技术。主要介绍云计算技术、机器学习、模式识别与数据挖掘。重点介绍它们的含义、基本结构和主要方法。在介绍基本结构时应画出结构方图,使其技术原理清晰明了。

第七讲——控制层技术。重点介绍控制的思想,即反馈。可以结合具体的例子来讲解,如倒立摆的控制,让学生主观感受反馈的作用,但要避免复杂的数学公式。也可以适当介绍控制学科的前言问题,如网络化控制系统与多智能体系统,让学生深刻感受到控制技术在物联网技术当中的地位。

以上七讲基本包含了物联网技术的主要内容。通过这七讲的学习,学生基本上对物联网架构和关键技术有了一个整体上的认识。由于不同高校开设物联网工程专业的院系有所不同,教师的专业背景也有所不同。但是,确保学生正确认识物联网技术的一个基本要求是教师向学生完整地介绍物联网的四层结构。任何一层的缺失都将导致学生对物联网概念和内涵认识的不准确,影响其以后的学习效果。

三、结语

本文在阐述物联网内在层次结构的基础上,结合“物联网技术导论”课程课时短、内容多的特点,详细介绍了如何在有限的课时内分配主要的物联网技术的知识点。由于“物联网技术导论”是一门新的课程,目前还没有成熟的课程教学方案,因此,本专业的高校教师要善于结合自己的专业知识和教学经验,编写符合中国国情的“物联网技术导论”教材,探寻一条符合中国学生的“物联网技术导论”课程教学方法,进而培养出基础扎实、技术熟练的物联网专业人才,推动“感知中国”战略的进程。

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科学与技术的联系范文5

[关键词]物联网 就业导向 人才培养方案

[作者简介]蒋琴雅(1966- ),女,江苏常州人,南京邮电大学学生工作处就业指导中心副主任,副研究员,硕士,研究方向为大学生就业与创业。(江苏 南京 210003)

[基金项目]本文系2008年江苏省教育科学“十一五”规划重点资助课题“理工科大学生就业与创业教育研究”、2010年江苏省教育厅高校哲学社会科学基金项目“以就业为导向的物联网专业人才培养研究”(项目编号:2010SJB880026)、2011年南京邮电大学思想政治教育校级规划项目“物联网对大学生思想行为影响的调查研究”(项目编号:XC211021)的阶段性研究成果。

[中图分类号]G642 [文献标识码]A [文章编号]1004-3985(2013)08-0103-02

一、研究背景

1999年在美国召开的移动计算和网络国际会议首先提出物联网概念,自此物联网概念正式进入人们的视野。物联网的英文名是 Internet of Things,也称为Web of Things,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,具有普通对象设备化、自治终端互联化和普适服务智能化三个重要特征。2009年8月同志在视察中科院无锡物联网产业研究所时,对物联网应用提出了一些看法和要求,自提出“感知中国”以来,物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一并写入“政府工作报告”,物联网受到了中国全社会极大的关注。每个产业的发展都离不开人才的培养。当今物联网时代,对物联网人才的培养势在必行。物联网与互联网、传感网有着重要的联系,互联网和传感网的人才培养早已开始,但物联网的人才培养还处在初始阶段,因此我国更应该加快物联网专业人才的培养。

二、物联网人才培养的现状

2010年2月25日,《教育部办公厅关于战略性新兴产业相关专业申报和审批工作的通知》指出:当前国家决定大力发展互联网、绿色经济、低碳经济、环保技术、生物医药等关系到未来环境和人类生活的一些重要战略性新兴产业。为了加大战略性新兴产业人才培养的力度,支持和鼓励有条件的高等学校从本科教育入手,加速教学内容、课程体系、教学方法和管理体制与运行机制的改革和创新,积极培养战略性新兴产业相关专业的人才,满足国家战略性新兴产业发展对高素质人才的迫切需求,经研究,决定在2010年4月前完成一次战略性新兴产业相关专业的申报和审批工作。战略性新兴产业涉及的领域包括:(1)新能源产业。(2)信息网络产业。如传感网、物联网技术。(3)新材料产业。(4)农业和医药产业。(5)空间、海洋和地球探索与资源开发利用。可见,教育部已经认识到物联网人才培养的重要性,并希望各高校能够增设物联网相关专业,为物联网产业的发展提供优秀的专业人才。各高校积极申报,教育部快速反应,在《教育部关于公布同意设置的高等学校新兴产业相关本科新专业名单的通知》中获得批准的物联网工程专业30所、物联网技术专业5所、智能电网信息工程专业2所。2011年,在《教育部关于公布2010年高等学校专业设置备案或审批结果的通知》中,新增批准的物联网工程专业25所。尽管高校开办物联网相关专业的热情高涨,但有一个现实不容回避,即目前许多高校的物联网学科课程未形成体系,实训建设标准等相关问题有待进一步规范。面对这一现状,高校需要及时跟踪物联网可能发展的就业空间,找准物联网行业企业动向,以就业为导向制订物联网专业人才培养方案。

三、以就业为导向的物联网专业人才需求分析

1.物联网人才需求及就业岗位分析。物联网行业需要多种技术人才,根据物联网的四层架构,可对应为四类技术人才。电子设备开发人员和传感器设计与制造人员;移动通信和计算机网络人员;软件设计人员,特别是网络服务人员;嵌入式软件设计与开发人员。根据物联网人才需求分析,物联网专业应培养具有物联网行业必备的理论知识和专业技能,有较强的物联网应用系统操作能力、一定的系统设计和开发能力,能从事物联网硬件系统安装与调试、物联网系统管理及嵌入式软件开发的高技术应用型专业人才。根据对物联网企业的调研,其面向的职业岗位主要有感知设备设计与安装、系统集成与调试、嵌入式软件设计、物联网管理与应用。

2.物联网专业培养方向和能力需求分析。物联网专业是一个综合性学科,涉及电子技术、计算机技术和软件技术等相关专业,所以人才培养可根据不同的岗位目标分为四个方向,即感知设备设计与安装方向、传输与网络方向、嵌入式应用软件方向和物联网管理方向。四个培养方向对学生的能力要求有所不同。物联网专业学生应掌握物联网系统基本理论,具备构建、调试、运行和管理物联网专业应用系统的能力,具备开发物联网终端软件的基本能力,具备物联网应用系统故障排除能力,了解物联网技术发展动态等。

四、物联网专业人才培养方案研究

1.课程设置。应从现有支撑物联网的专业着手,以就业为导向,根据物联网产业发展的实际情况做出实时调整。本文根据物联网的四个方向,结合目前物联网产业设计的四大核心学科——微电子、无线传感、通信传输、计算机及其网络,以网络工程、物联网工程两个专业方向来讨论物联网专业人才培养方案和核心课程,重点是课程设置。

一是网络工程。人才培养目标:培养适应信息产业发展需要,在德、智、体、美诸方面全面发展,基础扎实、知识面宽、实践能力强,具有创新精神、较高思想道德、良好的科学文化素质、敬业精神和社会责任感,拥有扎实的通信技术、通信系统、网络工程和网络管理等方面的基础理论和系统专业知识,能在物联网与传感网技术等相关领域从事科学研究、教学、应用开发、产品设计等工作的高级专业技术人才。专业核心课程:网络技术概论、离散数学、数据结构与算法、计算机组成原理、信息与系统、通信原理、操作系统、数据库系统原理、编译原理、计算机网络、网络安全技术、IP网络技术及应用、网络编程技术、网络工程基础实验等。 专业方向:面向信息网络国家战略性新兴产业培养的网络工程专业技术人才应满足企事业单位需求,着重网络与应用系统研发、运营支撑以及技术创新能力的培养。

二是物联网工程。人才培养目标:培养适应国家战略性新兴产业发展需要,德、智、体、美全面发展,基础扎实,创新意识和实践能力强,具有较高的思想道德和良好的科学文化素质以及敬业精神和社会责任感,拥有扎实的物联网基础理论知识和专业技术方法,能在信息网络等领域从事科学研究、教学、应用开发、产品设计等方面工作的高级跨专业型人才。专业核心课程:高级语言程序设计、电工电子技术基础、数字电路与逻辑设计、物联网架构和技术、数据结构与算法、计算机组成原理、通信原理、操作系统原理、数据库系统原理、计算机网络、嵌入式系统原理与应用、物联网感知技术及其应用、无线传感器网络、物联网安全技术、软件工程、通信软件设计基础等。专业方向:面向信息网络国家战略性新兴产业培养满足企事业单位需求的物联网工程的专业技术人才,着重在物联网产品与应用系统研发、运营支撑以及技术创新能力的培养。

2.实践体系。以“智慧校园”为背景,搭建集传感层、网络层、应用层的综合应用系统,以智能家居、智能安防、智能门禁、智能教学、广域信息等为应用背景的综合系统,坚持开放性和应用为导向的原则,以实训的形式培养学生的创新能力为主要目的,见下图。

3.师资建设。首先,物联网是一个多学科领域,除计算机学科外,还需要引进通信工程、电子科学与技术、电子信息工程等专业具有高职称或高学历的讲师,同时在企业聘请具有丰富项目开发和管理经验的工程师参与教学与实训共建,打造一支专兼结合的教师队伍,形成企业和相关产业领域专家到高校和高校教师到企业的双向互动的机制和模式。其次,整合现有人才资源,将计算机科学与技术、电子信息工程和通信工程等专业的教师资源整合起来,实现软件资源共享。最后,走出去进修或请进来培训,对于有些未开设过的课程,可以选派教师到国内外相关机构进修,或聘请教师对校内教师进行培训,以提高师资水平。

4.校企合作。据测算,物联网的产业规模比互联网产业大20倍以上,物联网技术领域需要的人才每年都在百万人的量级。物联网高技能人才将作为商家和企业的宝贵财富,在促进企业提高效益、实现科技成果转化和增强企业经济技术实力方面具有不可替代的重要作用。校企合作是培养物联网人才的途径。对学校而言,要选择管理比较规范、经济效益比较好的企业作为校外实习教学的合作伙伴,并成立实习小组,由学校确定组长,负责学生上班和业余时间的管理,确保实习正常进行;同时聘请企业领导或专家听课,对教师所教、学生所学、企业所用三者是否对接进行评估,及时发现和纠正问题,学生实习前,学校、企业、学生三方面要签订相关协议。对企业而言,可以挑选人才,降低用人方面的成本和风险。当前校企合作的模式有四种:学校引进企业模式,实践和教学相结合、工学交替模式,校企互动式模式,“订单”式合作模式。其中,“订单”式合作模式使学生入学就有工作,毕业即就业,实现了招生与招工同步、教学与生产同步、实习与就业联体,突出了职业技能培训的灵活性和开放性,培养的学生适应性强,就业率高。

5.学术交流。高校教学和课程相对独立和封闭,缺乏全国范围内教与学沟通的平台,阻碍了新学科的发展。物联网专业应本着开放性的态度,建立教学交流的开放平台,便于学生、教师、专家、学者进行交流。交流的具体功能如下:教学交流,教师可讨论、交流、共享,促进课程的标准化、完善化,形成精品课程;学生学习交流,可按不同的知识点分版块、课程交流和学生项目交流;以学科竞赛促进交流;业界厂家新技术交流、人才需求;标准课程的再推广,包括师资培训、社会人才培训和高校课程的再植入。

物联网作为一个战略性新兴产业,涉及领域很广,不仅需要学校培养人才,也需要社会帮助培育。高校作为培养高素质人才的主要场所,应结合实际,以就业为导向,为未来庞大的物联网产业输送人才,为我国物联网产业的发展贡献力量。

[参考文献]

[1]冯高峰,魏楠,原佩剑.高职物联网技术专业人才培养模式探讨[J].电脑知识与技术,2012(5).

科学与技术的联系范文6

物联网工程、智能电网信息工程:

共掀IT新浪潮

“物联网”被世界公认为是继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产业第三次浪潮,被列为国家重点发展的战略性新兴产业之一。物联网依托IT技术,让孤立的物品(冰箱、汽车、设备、家具、货品等)接入网络世界,让物与物、人与物之间能沟通交流。目前,物联网技术开始运用于智能交通(如公交实时查询、智能打车、实时交通指挥)、环境保护(如污染源实时监控)、公共安全(如周界安全防范系统)、平安家居(如实时监控报警系统)等领域。

智能电网是将物联网技术充分应用到电力系统,从而使电网运行更加可靠、安全、经济、高效,满足更大的用电需求,容许各种不同发电形式的接入等功能。物联网作为“智能信息感知末梢”,在线监测和实时掌控电网各个环节重要运行参数。从发电环节的接入到检测,变电的生产管理、安全评估与监督,以及配电的自动化、用电的采集,还有营销这方面都要采用物联网技术。国家电网已经确定了2020年全面建成智能电网的目标。

为了大力发展物联网、传感网和智能电网,培养更多的相关人才,教育部在2010年批准设置了“物联网工程”“智能电网信息工程”这两个与物联网技术相关的专业。

物联网工程专业

物联网工程专业主要培养具有扎实的物联网专业知识,掌握物联网应用技术、具备物联网工程项目的规划和施工管理、物联网设备安装与调试、物联网应用平台设计与开发、物联网维护与管理、物联网设备营销与技术支持等职业能力和素质的高技能人才。

特色课程:物联网工程概论、高性能网络计算、物联网信息安全。

就业去向:主要在电力、能源、交通、医疗、贸易等与物联网相关的企业和政府管理部门,从事物联网相关的电路硬件(如无线传感器)开发、维护,网络部分(如通信架构、网络协议和标准、信息安全等)的开发、管理与维护。

我国开设该本科专业的高校较多,目前已超过100所,考生报考时可优先选择这些专业实力强的学校。

推荐院校:北京邮电大学、南京邮电大学、天津理工大学、北京科技大学、哈尔滨工业大学。其中,天津理工大学为了利用和借鉴台湾电子技术领域的先进经验,培养方案采用“3+1”联合培养,学生大一、大二在天津理工大学学习,大三到台湾中华大学继续学习,大四回到天津理工完成毕设,毕业后颁发天津理工大学的学士学位证书。

智能电网信息工程专业

智能电网信息工程专业主要培养掌握智能电网相关的理论知识,在新能源发电与智能接入技术、电网智能调度与控制技术、电能计量与监测、计算机与网络技术等方面有专长,可以在网络化、信息化、智能化电气系统领域从事研究、开发、设计、运行维护与管理等工作的高级工程技术人才。

特色课程:自动控制理论、电机学、电力系统分析、电力电子技术、智能电网技术。

就业去向:主要在电网公司、发电公司、科研设计院、高等院校等相关行业或部门,从事设计、开发、生产运行与管理、科学研究、技术支持等工作。

推荐院校:华北电力大学、南京理工大学、重庆邮电大学、青岛科技大学。

物流管理、物流工程:

经济发展的“加速器”

《物流术语》中提到:物流是“物品从供应地向接收地的实体流动过程。根据实际需要,将运输、储存、搬运、包装、流通加工、配送、信息处理等基本功能实施有机结合”。在国际上,物流产业被认为是国民经济发展的动脉和基础产业,其发展水平成为衡量一个国家现代化程度和综合国力的重要标志之一。随着世界经济的高速发展和全球化趋势的日益突出,现代物流理论和技术已在发达国家得到了空前的应用和发展,并产生了巨大的经济效益和社会效益。面对我国加入WTO后所面临的机遇与挑战,引进和发展现代物流理论和技术,培养现代物流经营管理的高级人才,已成为当务之急。因此,现代物流业是我国“朝阳产业”,有很广阔的发展前景,国家对物流专业的人才需求很大。下面为大家介绍物流行业的两个热门专业,物流管理和物流工程专业。

物流管理专业

物流管理专业主要学习经济、会计、贸易、管理、法律、信息资源管理、计算机等方面的基本理论和专门知识,培养具有一定的物流规划与设计、物流管理、物流业运作等能力,能在经济管理部门、贸易公司、物流企业从事政策制定,物流业运作管理应用型、复合型、国际化的物流管理人才。

特色课程:物流规划与设计、采购与供应管理、采购项目管理、运输管理、仓储管理、配送管理、包装学、采购决策与库存控制、现代物流管理学、电子商务与物流系统等。

就业方向:毕业生可以去各级经济管理部门和工商企业,从事物流管理工作和与物流相关的铁路、航空、港口、仓储等管理和技术工作。也可以去一般企业(工厂、贸易公司)里做物流工作(比如仓库收发货、保管、计划、采购、运输管理、进出口关务),或去物流企业里工作(比如销售、客服、物流咨询策划)。

推荐院校:北京工商大学,北京物资学院,南开大学,北京交通大学。由于国外的物流行业发展早,教学理念、师资等较国内更优,如果有意出国继续深造,可以考虑报考新加坡东亚管理学院、美国麻省理工学院、密歇根州立大学。

物流工程专业

物流工程专业培养具备物流学、运筹学、管理学、交通运输组织学、运输经济学、运输商务管理等基本理论和基本知识,能在物流企业、交通运输企业及机械或电子制造企业、科研院所、政府机构等部门,从事物流系统规划与设计、物流技术设备和物流自动化系统的设计与集成、物流系统运行与维护的复合型以及应用型的高级工程技术与管理人才。

特色课程:管理学、运筹学、工程图学、机械设计基础、生产与库存控制、供应链管理、物流工程、物流机械技术、国际物流学、电子商务概论、物流系统工程、运输会计学等。

就业方向:在各类制造单位、商贸、物流企业,从事物流系统分析设计、物流系统运营管理、物流项目规划建设等相关技术及管理工作,也可在专业咨询公司、教育培训机构、相关政府部门以及其他社会团体从事物流相关工作。

推荐院校:北京交通大学、天津理工大学、武汉理工大学、浙江大学

通过对以上两个专业的介绍,我简单总结下它们的区别:

一、物流管理专业应用管理学的基本原理和方法,对物流活动进行计划、组织、指挥、协调、控制和监督,使物流系统的运行达到最佳状态,实现降低物流成本、提高物流效率和经济效益的目标。物流工程专业是以物流系统为研究对象,从工程和技术的角度,研究物流系统的规划设计与资源优化配置、物流运作过程的计划与控制以及经营管理的工程领域。

二、物流管理专业以管理科学与工程为学科基础,同时跨工商管理和经济学学科;物流工程专业以管理科学与工程为学科基础,同时跨交通运输类学科和机械类学科。

三、物流管理专业偏向文科性质,授予管理学学位;物流工程专业侧重理工科,授工学学位。

新能源材料与器件、资源循环科学与工程:

将低碳进行到底

根据美国能源信息署预测,2020年世界能源需求将达到128.89亿吨油当量,2025年将达到136.50亿吨油当量。近年来,受石油价格上涨、全球气候变化的影响,可再生能源开发利用日益受到国际社会的重视,各国都纷纷提出了明确的发展目标,制定了支持可再生能源发展的法规和政策,我国亦是如此。十报告提出,“推动能源生产和消费革命,控制能源消费总量,加强节能降耗,支持节能低碳产业和新能源、可再生能源发展,确保国家能源安全”。在这样的大背景下,新能源产业市场前景广阔,属21世纪的朝阳产业之一。接下来为大家介绍两个与新能源技术相关的两个专业:新能源材料与器件专业和资源循环科学与工程专业。

新能源材料与器件专业

新能源材料与器件专业重点研究与开发新一代高性能绿色能源材料、技术和器件(如通讯、汽车、医疗领域的动力电源),发展新能源材料(新型锂离子电池材料、新型燃料电池材料和新型太阳能电池材料)的学术研究方向。新能源技术是21世纪世界经济发展中最具有决定性影响的五个技术领域之一,新能源材料与器件是实现新能源的转化和利用以及发展新能源技术的关键。新能源材料与器件本科专业,是由材料、物理、化学、电子、机械等多学科交叉,以能量转换与存储材料及其器件设计、制备工程技术为培养特色的战略性新兴专业。

新能源材料是实现新能源的转化和利用以及发展新能源技术的关键材料,该类材料包括晶体硅材料、硫系化合物半导体材料、纳米材料等。新能源器件是可以直接或经转换成人类所需的光、电、热、动力等任何形式能量的载能体,主要包括太阳能、风能、核能等形式的储能器件。

就业方向:本专业毕业生可以攻读“资源循环科学与工程”“微电子学与固体电子学”“电子科学与技术”“电子工程”“光电工程”及其他电子信息和电气类相关学科的硕士专业。能到国外一流研究机构进行相关专业的留学深造,能在新能源企业、研究所、汽车公司等单位,从事太阳能光伏发电、动力蓄电池、电动汽车设计与制造、燃料电池、节能环保等热门领域的前沿研究、设计、制造、建设、运行与管理等工作。

推荐院校:电子科技大学、华东理工大学、北京化工大学。

资源循环科学与工程专业

资源循环科学与工程专业是为了满足国家节能减排,低碳经济及循环经济等战略性新兴产业对高素质人才的迫切需求。该专业是在2010年设立的新兴交叉学科专业,涉及环境科学、经济、管理等诸多学科交叉与融合。资源循环科学与工程,是依托化学工程与基础的国家重点一级学科,主要以资源循环过程和产品工程为特色,在矿产资源优化利用及固体废弃物综合利用与开发上进行研究。

培养目标:本专业主要学习循环资源科学与工程专业基础理论知识,通过对循环经济工程技术相关理论知识的学习与工程实训锻炼,了解我国资源分布、产业布局、环境保护等方面的基本状况,具备从事循环资源科学与工程基础理论研究与工程技术开发、经营管理等方面的工作能力。培养面向国家建设需要,适应未来科技发展,掌握循环经济工程技术方面的基础理论知识,具备从事循环经济工程技术基础理论研究与技术开发的基本能力,能在循环经济工程技术领域从事科学研究、工程技术开发、经营管理等方面工作的高素质人才。

科学与技术的联系范文7

关键词:区域经济;江苏省;产学研合作;模式;对策

中图分类号:F207 文献标识码:A 文章编号:1003-3890(2011)07-0064-05

一、引言

产学研合作是企业与高校、科研院所在优势互补、互惠互利、风险共担、共同发展的基础上开展的多种形式的合作,是优势资源整合的一种先进模式,对促进科技与经济结合具有重要意义。党的十七大报告要求“加快建立以企业为主体、市场为导向、产学研相结合的技术创新体系,引导和支持创新要素向企业集聚,促进科技成果向现实生产力转化,”把产学研合作提升到建立国家创新体系的突破口和建设创新型国家攻坚战的高度,这是新时期产学研合作的战略定位,也是江苏省产学研合作的发展战略。

近年来,江苏省大力实施产学研合作,取得了较好成效。江苏省与全国知名科教单位合作规模不断扩大,合作活动蓬勃开展。江苏省企业分别与中国科学院、中国工程院、北京大学、清华大学、国防科技工业系统和中国电子科技集团等国内重点的科教单位建立了战略合作关系。目前,江苏省各级政府与全国知名科教单位已签订全面合作协议315项,成立各类产学研合作办公室等工作机构253个,每年政府投入的产学研专项经费超过14亿元;全省企业已与国内941家高校院所建立稳定合作关系,实施各类产学研项目20 000余项①。江苏省已建立综合集成的产学研联合重大创新载体、高校院所与地方共建大学科技园和研究院、企业院士工作站和工程技术中心等多种形式的产学研联合创新载体共1 800多个。南京“软博会”、无锡“工业设计博览会”、常州“制造技术展洽会”、苏州“电博会”、连云港“中科院高技术对接会”等地方产学研活动各具特色。产学研合作加速了国内外创新资源不断向江苏省内集聚,提升了江苏省自主创新能力和核心竞争力。

二、江苏省产学研合作的主要模式

目前,江苏省产学研合作的主要模式有成果(技术)转让、合作开发、人才培养、共建实体、科技园区、校企联盟、战略联盟七种模式。

(一)成果转让模式

成果(技术)转让模式是将大学、科研院所科技成果有偿转让给企业,并帮助企业将技术投入生产,形成生产能力[1]。产学研合作的起初模式大都是从此开始,但江苏省企业实践证明,这种产学研合作形式成功率较低,主要原因在于企业难以承担巨额的科技成果转让费,且企业内部技术力量薄弱,承接能力差,影响了科技成果的及时转化。另外,由于这种模式仅采取单纯的成果(技术)转让,很难实现产学研的有效结合,也解决不了企业的根本问题。

(二)合作开发模式

合作开发是产学研各方共同投入一定的要素进行合作。具体有两种:一是共同开发,企业投入资金、人力,高校或研究所投入人力和设备,共同就某一项目开展科研攻关。如江苏省新潮电子集团等企业瞄准国际国内市场上已有的技术,加入自己的创新点,然后与高校和科研院所进行联合攻关。二是委托开发,企业以项目方式将所需的技术委托给大学和科研单位进行研究开发。春兰集团建设了开放式研发平台,整合社会科技资源,实现技术突破,以合适价格找到高校、科研单位进行攻关,再将各项技术突破整合在一起,最终应用到产品中去。合作开发是一种半紧密型的产学研合作模式,比技术转让模式更有效。其主要特点是:企业与高校、科研单位合作进行技术开发创新,或企业委托高校、科研单位进行技术开发创新合作,创新经费由企业支付,合作创新成果由双方共享。通过合作开发,可集中利用双方(或多方)的人力、物力、财力、智力和条件取长补短、协同作战。合作开发模式成功的关键在于合作伙伴的正确选择、风险责任的明确划定、利益分配的合理安排。

(三)人才培养模式

人才培养模式是高校与企业合作培养人才。该模式有利于合作双方相互交流学术界和产业界的知识、技能和经验,有利于企业建立针对性强的人才培养机制,但这种培养模式形式较单一,合作动力不足。目前江苏省人才培养模式主要表现在产学合作方面,许多企业依托高校为企业培养社会需求人才,如南京中医药大学与南京先声药业合办“先声商学院”;金陵科技学院与苏宁电器集团联合办了“苏宁班”;淮阴工学院与淮钢集团联合办了“淮钢班”。江苏省产学合作有着扎实的基础,也取得了丰富的经验。

(四)共建实体模式

共建实体是指企业与高校或科研单位组建股份制公司、研究开发中心、中试基地等实体,成为相对独立的活动单位或法人[2]。如小天鹅集团与东南大学等6家单位共建东南大学无锡应用科学和工程研究院就是典型。共建实体是产学研合作最紧密、较有成效的合作方式。共建实体的显著特点是:科学研究、技术开发、中间试验、批量生产和销售服务紧密相联,技术创新成果适用性强,应用于生产的周期短,收效快。这种紧密型的合作模式有利于高校、科研单位与企业之间形成相互了解、彼此信任的长期联系与合作关系,有利于将技术优势不断扩展为规模经济优势,从而获得技术成果与高收益回报。从成果转让到合作开发再到共建实体是一种逐级渐进的关系,合作关系逐渐趋于紧密。

(五)科技园区模式

科技园区模式打破了学校、科研机构、企业及政府之间的壁垒,使知识经济、技术创新、经济发展和高校发展成为一个连续的有机体。尤其是大学科技园是产学研合作很好的发展模式。大学科技园一般主要是由高校发起,联合多家企业和政府参与,主要从事高新技术产品的开发和成果的转化等。大学科技园以大学的科技、人才、资源为依托,以创办有持续创新能力和国际竞争力的高科技企业为主线,把高校推向社会发展的中心,成为哺育知识性企业的场所,成为高科技产业的孵化器,成为产学研结合一体化的有效模式。目前,江苏省高校与企业联合建立的国家大学科技园共有南京―鼓楼高校国家大学科技园、东南大学国家大学科技园、南京工业大学国家大学科技园等7个,运转情况良好,有效促进了江苏省创新经济发展。

(六)校企联盟模式

“校企联盟”是江苏省积极探索科技服务企业服务社会的新模式,是当前形势下深化产学研合作的有效组织形式。校企联盟具有丰富的内涵,包括:一个高校院所的单个学科(领域)或团队与一个企业结对实施科技服务;一个学科(领域)或团队面向多个企业服务;多个高校院所的一批相关学科(领域)或团队集成服务于一个企业或一批企业,形成产学研合作的大联盟;也包括省外乃至海外的高校、科研机构与江苏省的企业建立合作联盟;还包括高校院所服务农业,与县、乡(镇)、村合作,建立各类农业科技基地和园区;还可以是高校院所的学科团队与地方或高新园区合作,共建创新平台、基地和联盟等。

2009年4月江苏省启动科技服务社会“校企联盟”行动,动员和组织全省高校院所广大科技人员服务企业服务社会,得到全省高校、院所、企业和基层的热烈响应和积极支持。目前,已有省内外120多家高校院所的3 000多个与产业发展密切相关的主要学科团队,与全省企业建立校企联盟4 000多个,科技人员深入企业一线从事科技服务近15 000人(次),进展情况和取得成效远超预期②。“校企联盟”的实施加快推动了产学研合作,使科技人员服务社会实现了“四大转变”:即由个人行为向组织行为转变,提高了科技服务社会的组织化程度;由部分高校院所科技人员的合作向覆盖全社会的合作转变,拓展了产学研合作的范围和影响面;由单纯的项目合作向联合研发、建设平台、成果转化、人才交流等多方位服务转变,提升了产学研合作的工作层面;由短期的项目或单位合作向建立稳定合作关系、建设长效机制转变,推动和支持了更多的企业持续创新。

(七)战略联盟模式

战略联盟是指由企业、大学、科研机构或其他组织机构,以企业的发展需求和各方的共同利益为基础,以提升产业技术创新能力为目标,以具有法律约束力的契约为保障,形成的联合开发、优势互补、利益共享、风险共担的技术创新合作组织[3]。战略联盟的主要任务是组织企业、大学和科研机构等围绕产业技术创新的关键问题,开展技术合作,突破产业发展的核心技术,形成重要的产业技术标准;建立公共技术平台,实现创新资源的有效分工与合理衔接,实行知识产权共享;实施技术转移,加速科技成果的商业化运用,提升产业整体竞争力;联合培养人才,加强人员的交流互动,为产业持续创新提供人才支撑。这种模式优势在于产学研联盟的结合度高、联盟成员之间互动性强、交易成本较低、技术创新能力强,能有效促进合作中各要素与资源的综合利用,具备持久的发展潜力。这种模式提高了产学研合作的组织程度,是产学研合作的进一步升级。

截止到2010年6月,江苏省各级政府与高校、科研院所共建的产业技术创新联盟已达10个。战略联盟推动了产学研合作由单个企业、单项成果向全产业链上中下游的贯通,实现了从提升企业竞争力向提升产业竞争力的全盘跃升,为江苏省经济转型发展提供了强劲动力。比如,江苏省扬力集团有限公司与南京航空航天大学、东南大学的联盟,借助高校的科研力量,成功研制出1 360吨大型电子伺服三坐标多工位压力机,该吨位目前雄踞全球第一。该公司还承担了省重大科技成果项目,项目的实施打破了跨国公司的垄断,成为世界上少数几个全面掌握该领域核心技术的企业,产业结构进一步提档升级。

江苏省产学研合作模式中技术转让模式是最基础的合作形式,已经很少采用;合作开发模式对各个主体不具有很强的约束力,有时不能很好地发挥各方主体优势,整合资源;人才培养模式也会因为在具体实施方面硬性的要求,而使得一些合作项目达不到应有的效果;共建实体是目前产学研合作最紧密、较有成效的合作方式;而科技园模式、校企联盟和战略联盟,在江苏省创新型省份建设中显得尤为重要,而且后劲十足,是江苏省产学研合作模式发展的重要方向。

三、江苏省优化产学研合作模式,推进产学研合作的发展思路

(一)产学研战略联盟模式符合江苏省产业发展需求,应大力发展

形成产学研各方共赢的体制保障和内在动力机制,推动战略联盟的构建和发展,是整合江苏省产业技术创新资源,引导创新要素向企业集聚的迫切要求,是促进产业技术集成创新,提高产业技术创新能力,提升产业核心竞争力的有效途径。目前江苏省产学研战略联盟还处于探索阶段,因此,政府有必要发挥宏观引导作用,在政策协调和计划项目、经费上给予倾斜,推进江苏省产学研战略联盟发展。

政府相关部门应围绕江苏省战略性新兴产业和传统优势产业升级需要,引导高校与江苏省行业龙头企业和骨干企业合作,共同组建以引领产业技术发展为目标,以市场为导向、企业为主体、高校科研院所为主要技术依托,通过优势互补、协同创新,开展联合攻关,风险共担和利益共享,共同发展的产学研战略联盟,推动产学研合作由短期合作、松散合作、单项合作向长期合作、紧密合作、系统合作的转变。在电子信息、先进制造、新能源、生物医药、新材料、石化、节能减排等领域,重点组建和支持软件、有机电子材料、新一代通讯、移动信息终端、数控装备、光伏发电、风力发电、清洁生产等100个左右产学研战略联盟,联合开展产业核心技术、关键共性技术攻关及重大科技成果产业化。

(二)对产业重大技术创新运用官产学研合作模式

官产学研合作可同时调动政府、研究机构和企业等各方面的力量,将政府的创新资源和战略、高校研究机构的成果和企业的生产能力有机结合起来。官产学研合作特别适用于关键领域重大项目的攻关研究和产业化,可作为江苏省产学研合作的创新模式之一。目前江苏省官产学研的合作存在合作重点不突出、特点不明晰、科研立项项目的最终产业化程度低及绩效缺乏有效评价和监督等问题,导致合作效果不佳,亟待改进。在建设创新型省份的背景下,借鉴省外及国外先进经验,结合江苏省实际,强化官产学研合作,由政府支持,科研院所、高校和企业共同参与的重大项目联合开发创新非常必要。

官产学研合作中各级政府应是官产学研合作的主导,要重点扶持、全程参与、风险分担和利益共享,形成官产学研合作完整链条[4]。建议建立官产学研合作重大技术创新实体机构,各方以资金或技术等形式入股,以形成稳定长期的产学研合作关系并不断深化产学研的合作程度和深度。这样一方面可降低科研项目研发风险性,吸引更多企业和科技人才加入,另一方面有利于科研成果顺利应用,有利于地方性建设。

(三)积极发展与江苏省产业发展重点相契合的高新技术产业园区

高新技术特色产业园区及相关产业聚集区建设也是推进江苏省产学研合作深入的有效方式之一。江苏省高新技术产业园区的发展已具有一定基础,为产学研各方提供了良好的合作平台,应总结现有的经验教训,加以推广。此外,还应积极对入园科研机构和高新技术企业实施强化政策支持、保障项目用地、给予税收扶持、创新创优服务等措施,引导相关研发机构及企业向这些高新技术产业园区集聚,形成高新技术产业集群。

各级政府可以以高新技术产业园区为平台,通过相关政策的支持和提供全方位、全过程的良好公共服务来推进产学研合作。公共服务不仅包括一般的共,还要根据产业创新的战略重点和产业园区的特色,着重建设相应的科研设备、实验室共享信息化服务网络平台和公共技术平台,构建促进相关研发、人才培养培训、成果转化的政策咨询、知识产权保护、融资和信息资讯等方面的服务平台。

四、推进江苏省产学研合作的对策措施

(一)建立健全产学研合作公共信息服务平台

江苏省各级政府要加强政策导向,发挥组织协调作用和配置资源的优势,积极搭建产学研合作科技创新平台,当前,可结合正在开展的国家科技基础条件平台建设,建立产学研公共信息平台,为产学研各方提供及时、全面、权威的信息服务。企业可随时技术和人才需求信息,高校和科研院所也可公布所拥有的科研成果、仪器设备、人才等科技资源,政府定期国家科技计划形成的可公开的成果,并对平台上的有关信息进行审核。建议在企业、高校、科研院所之间架设高速信息网,针对江苏省产学研各环节的需要,引进或建设若干个专用数据库,并建立“江苏省信息资源支持系统”,从根本上解决江苏省长期以来存在的信息资源严重不足的问题。

(二)加快建设与规范为产学研合作提供服务的科技中介体系

首先,完善有关法律法规,推进科技中介服务机构的发展。政府需要完善有关科技中介机构的法律法规,研究和制定一系列政策措施推进江苏省科技中介服务机构的发展,包括制定税收金融扶持政策、培育骨干科技中介服务机构等,不断强化科技中介服务机构在产学研相结合中的服务功能。特别要重点扶持权威咨询机构来加强对产学研合作项目的技术评估和评价、可行性论证、技术预测、专题技术调查、竞争情报分析等咨询工作。其次,通过政策引导整合科技中介服务机构,促使其向专业化、规模化和规范化方向发展,为产学研合作提供全方位的服务。

(三)加大对产学研合作的财政资金支持

各地政府应逐年加大产学研合作经费投入力度。鼓励有条件的地级以上市设立产学研合作专项资金。可借鉴英国经验通过政府建立专项基金促进产学研合作,如设置大学挑战基金,帮助科研人员和企业家实现科技成果的商业化和产业化[5];还可建立高教援助基金,资助高校师生带着创新计划与企业联姻,也可借鉴北京市经验,由省市财政在一定年限内(如5年)统筹安排定量资金,通过股权投资等方式为重大产学研合作项目实施提供资金支持,带动企业、战略投资者、创业投资机构等社会资本投入,以弥补产学研资金投入问题[6]。在财政资金有限的情况下,江苏省政府应该集中力量,重点支持产学研合作重大载体建设、重大项目、集成项目、人才引进,科技项目重点向企业为主体的产学研团队倾斜。

(四)有针对性地强化税收优惠政策为产学研合作创造条件

对江苏省高新技术企业实行投资收益税收减免或投资额按比例抵扣应纳税所得额等税收优惠政策。对从事科技服务的专业机构,经有关部门审核,可享受高新技术企业同等税收政策,在营业税和所得税方面给予减免。允许企业为主体的产学研联盟加速研究开发仪器设备的折旧,对单位价值在30万元以下的,可一次或分次摊入管理费,单位价值在30万元以上的,实施加速折旧政策。对于企事业单位、社会团体和个人,对企业为主体的产学研结合联盟捐赠的,可确定为公益性捐赠,给予税收优惠。

(五)发展风险投资,加强对产学研合作的金融支持

江苏省产学研合作创新困难和科技成果转化率低的一个重要原因是金融体系不完善、资金缺口大[7]。发达国家经验表明:只有加快发展风险投资体系,才能弥补科技成果转化阶段企业、高校和科研机构自身筹资、国家财政支持、私人资金投入和银行贷款之间的空白[8]。省政府对风险资本投资产学研合作项目应给予更有力扶持。应给予高新科技企业和风险投资机构在财税、信贷、金融等方面优惠政策,如对主要投资于中小高新技术企业的风险投资给予创业资助和税收减免激励,设立风险投资种子基金和补偿基金,设计合理的进入退出机制,促进高新技术产业和风险投资业的共同成长。此外,应积极提供更有利于产学研结合的金融服务。运用财政贴息方式,引导各类商业金融机构支持产学研合作,积极改善对产学研合作项目的金融服务;银行等金融机构要设立专门的服务窗口,每年要有一定比例的贷款面向以企业为主体的产学研结合体系;扶持有条件的产学研战略联盟企业在国内主板市场和中小企业板市场上市。

注释:

①②《江苏省产学研工作简报》。

参考文献:

[1]张永安,张盟.产学研结合的创新模式探析[J].科技与管理,2007,(2):96-99.

[2]方焱松.产学研合作的模式、存在的问题及对策[J].决策参考,2009,(11):18-20.

[3]仲伟俊,梅姝娥,谢园园.产学研合作技术创新模式分析[J].中国软科学,2009,(8):174-181.

[4]吴绍波,顾新,刘敦虎.江苏产学研合作模式的选择[J]. 科技管理研究,2009,(5):90-92.

[5]宋健,陈士俊.国外产学研政策的经验及启示[J].现代管理科学,2008,(7):36-38.

[6]李新男.当前产学研合作发展趋势、问题与对策[J].中国科技产业,2008,(7):42-44.

[7]中共江苏省委党校课题组.企业为主体的江苏产学研结合政策选择[J].唯实,2008,(6):43-47.

[8]范英俊.政府引导产学研合作对策研究[D].合肥:合肥工业大学,2009.

Research on the Major Patterns and its Development Countermeasure of

Enterprise-University-Research Cooperation in Jiangsu Province

Xiong Jixia, Li Jie, Zhu Peifeng, Bu Shengjuan

(School of Economy and Trade Management, Nanjing University of Chinese Medicine, Nanjing 210046, China)

科学与技术的联系范文8

物联网(IoT:The Internet of Things) 实现的是万物相连,是具有全面感知、可靠传送、智能处理等特征的连接物理世界的网络,任何时间、任何地点及任何物体都能在物联网中实现连结,可以帮助实现人类社会与物理世界的有机结合,使人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活,从而提高整个社会的信息化能力。

1 物联网技术专业的发展及就业现状

我国于2009年8月提出“感知中国”以来,将物联网正式列为国家五大新兴战略性产业之一。根据各地的物联网产业发展规划,江苏、浙江、广东、北京、成都等地都纷纷上马物联网项目,其中江苏力在2010年全省物联网产业销售收入超1500亿元,2015年拟超4000亿元,其中无锡要达1000亿元。目前我国已经形成拥有从材料、技术、器件、系统到网络的完整产业链,物联网产业规模已经达到数千亿的规模。物联网已经成为政府积极研究与推进的产业,工信部有关人士表示,因各地政府均需开展物联网项目,物联网人才非常缺乏。以无锡为例,无锡到2015年总投资40亿元,集聚各类传感网企业500家,实现产值500亿,需要引进和培养高级物联网人才5000名,集聚从业人员5万人。

在《中国RFID产业发展年度报告2010》中指出,物联网95%技术问题已解决,目前,最为紧缺的物联网人才不是高精尖端人才,而是应用和服务人才,这种人才的需求恰好符合高职的人才培养定位。高职院校物联网技术方向的毕业生面向的岗位是物联网应用的开发、物联网产品的测试、物联网系统的实施与维护、物联网产品的营销及推广等。

2 物联网技术专业的课程设置

物联网技术是典型的交叉学科,是多个学科的融合,涉及到电子信息工程技术、通信技术、计算机科学与技术、自动检测技术等等,物联网技术专业课程的设置需要综合考虑相关学科的特点以及关系。物联网技术专业从2010年以后才在各高校逐渐设立,还没有一个完整的标准和体系,高职教育又与本科高校在人才培养目标上不同,主要为了培养适应区域经济社会发展需要的高端技能型专门人才。高职物联网技术专业的人才培养目标既要使学生具备上岗的基本专业能力,又要使学生能够不断自我提高,学会交流沟通和团队协作,提高实践创新能力,以适应经济快速发展和物联网迅速进步。

根据物联网技术的知识体系结构,物联网技术专业人才必须掌握感知层、网络层、应用层等关键技术的专业知识和技能。在课程设置上,尽可能多地覆盖专业的知识,主要包括以下几方面:(1)通识课程,主要指大学生素养的培养,包括政治、思想、道德、心理素质的成长以及职业素质的培养,涉及到的课程有思想政治教育类课程以及企业职业化类课程;(2)技术基础课程,主要包括在物联网系统设计所必须的硬软件设计基础以及基本的计算机设计、开发技能,涉及到的课程有模数电、计算机C语言、电子CAD、单片机技术与应用等;(3)专业能力课程,主要是系统地掌握物联网技术体系结构中的各领域的专业知识,培养物联网系统中硬软件的设计开发以及应用能力,涉及到的课程有传感器、计算机组网、物联网组建等课程。

3 物联网技术专业的人才培养探讨

物联网技术是时代科技进步的产物,物联网系统丰富多彩,简单枯燥的灌输教学无法满足物联网技术的专业要求。激发学生的兴趣,提高教学的实践性才能使学生更深入的掌握知识,提高学生的实践动手能力,符合高职人才培养的目标。

3.1 以赛带学,调动学生学习的积极性

高职院校学生相对本科院校的学生基础薄弱,部分学生缺乏主动学习的积极性。在教学的同时,有针对的选择部分学生参加物联网技术专业相关的设计类竞赛,能够很好的以赛带学,以少带多,逐渐培养学生对物联网技术专业的兴趣,提高学生的实际动手操作能力。

3.2 校企合作,带动学校专业建设

高职教育的特点决定人才的培养必须密切联系企业的生产现状,物联网技术专业现在还处于摸索阶段,缺少先行经验,校企合作的开展能够借用物联网企业的实践经验帮助高职院校把握人才培养的方向,同时企业的工程师能很好的弥补高职院校师资力量的不足的缺点,并且高职教师深入企业实践,能够快速提高学校教师的工程实践能力。

3.3 学中做,做中学,多模式培养学生

物联网技术专业是个实践性很强的学科,单单的理论知识学习远远不能满足人才培养的需要。校内的实训一方面受限于经费的投入,另一方面也受限于师资力量。在物联网技术专业的教学中可以将顶岗实习引入到教学中,定期安排学期参加顶岗实习,以工代学。同时,积极鼓励学生参加物联网技术相关的岗位证书培训,提高学生的职业技术能力。

科学与技术的联系范文9

关键词:科技合作;京津冀;科技资源配置;区域科技创新联盟

一、区域科技创新联盟的内涵

从整体上看,区域科技创新联盟的内涵可以从以下几个方面理解:

区域科技创新联盟强调科技资源的互补和加强。科技创新活动需要众多的资源,如科技人才、科研经费、试验设备、科技信息等,且要求越来越高。但是,为了保证在竞争中保持活力,一个地区又无法因资源稀缺而放弃创新,这就要求地区通过科技合作从外部引进稀缺的科技资源,并建立起一套稳固的机制保证科技资源流动的稳定。

区域科技创新联盟是区域创新系统的构建。区域科技创新联盟共同构建了一个动态的、充满活力的系统,其整体创新功能远大于参与地区的功能相加,使区域整体科技能力产生了质的飞跃。比较典型的例子就是欧盟的“尤里卡计划”,欧洲任何一个国家的科技实力都无法与美国相比,但其联合起来推行的“尤里卡计划”却发挥出与美国不相上下的水平。

区域科技创新联盟的形式灵活。成员在参与联盟的过程中具有自主选择性,可以自主选择合作伙伴。一般来说,区域科技创新联盟的建立符合参与方的共同利益,要能够解决那些单方无法解决的问题,也就是能够提出解决所有参与方共同面对的问题的方法,只有这样才能形成共同利益的驱动机制,创新联盟才有稳固的基础。

区域科技创新联盟通常具有以下特点:

(1)政府主导的区域科技创新联盟可以看作一种政府科技计划的组织形式。(2)区域科技创新联盟是国家创新体系的一部分,或者根据区域特点对某个方面的强化。(3)区域科技创新联盟涉及经济与科技活动的各个环节,影响区域整个价值链条,涉及社会的各个产业部门,是多目标、多因素的集合,对推进区域经济发展及一体化进程具有重要作用。(4)区域科技创新联盟主体具有互补性。

二、政府主导京津冀科技创新联盟体系的组建

1.京津冀科技创新联盟建设面临的环境

京津冀是国家的心脏地区,有极强的凝聚力和辐射力。本地区空港、海港、信息港齐全,铁路高速公路密集。京津既是东北亚连接中国北方的通道,又因其劳动力素质、产业配套能力、科技研发等优势成为承转辐射的节点。该地区具有丰富的矿产、能源等工业经济型资源;有突出的人才、信息、科技等知识经济型资源,特别是教育资源密集。三地发展势头良好。

但在区域协同发展上,区域壁垒、产业结构趋同、合作意识淡薄束缚了京津冀的协同发展。特别是近几年,发展速度明显落后于长三角和珠三角。北京市与天津市都提出把电子信息、生物技术与现代医药、新能源、环境保护、新材料、先进制造技术、现代农业等作为产业发展的重点领域,产业发展的雷同一目了然。协调、合作发展迫在眉际。

当前,京津冀的高层领导对区域经济的发展十分重视。国家计委和建设部对此地区的整体发展也极为关注,曾先后直接参与相关项目并给予大力支持,中央又把建设滨海新区纳入到国家“十一五”规划中。京津冀地区的联合发展已成为专家、学者和社会人士关注的热点问题。 政府搭台,学术界开路,企业唱戏,这种官产学相结合的形式正在发挥重要推动作用。

上述众多条件结合在一起,成为京津冀科技创新联盟形成的良好外部环境。

2.京津冀科技创新联盟建设

京津冀科技创新联盟建设的基本思路可以概括为:“重制度、促互动、扶产业、聚人才、优环境”其中,重制度指的是要建立和完善各类关于创新的宏观调控机制、微观管理机制,三地政府之间形成良性互动制度、知识与技术流动应用制度、跨行政区域的合作制度、科技资源共享制度、依靠制度建设,实现联盟组织形式的固定化;促互动要求建立、健全继承科技资源和充分发挥整体创新能力的组织网络,培育和完善政府及民间的科技合作机制,促进跨地区的各类创新主体间的良性互动;扶产业要求制定和实施鼓励性政策,扶持建立有利于三地产业科技合作的科技中介和网络组织,优化产业合作的小环境,培育和形成具有京津冀区域特色的创新产业集群;通过营造尊重人才的社会氛围促进人才的合理配置,形成人尽其才的发展环境;优环境要求推进科技体制改革和政策创新,发展区域创新文化,改善科技合作条件,培育有利于创新的机制,优化区域科技联合创新的大环境。

京津冀科技创新联盟建设的总体目标可以概括为:努力形成创新主体间的良性互动,京津冀科技创新体系合作互补的发展格局,重点培育和加强共性关键技术与核心技术创新能力、科技产业孵化能力、科技成果转化和知识应用能力、以及对环渤海地区的技术转移与辐射能力,支持京津冀地区成为环渤海地区经济与科技的中心。

因此,围绕京津冀科技创新活动的需要,京津冀科技创新联盟建设和完善的重点任务为,改进京津冀科技创新合作的薄弱环节,完善技术创新联盟的功能与制度,加快体制改革和制度创新,形成京津冀区域科技合作的动力机制,创建涵盖京津冀地区的产业创新链,采取切实可行的得措施,推进京津冀区域科技资源优化配置以及科技合作。最终强化三地间的资源整合,加强制度规范,完善运行机制,形成开放型、创新主体良性互动、科技创新组织实力明显提高、科技资源配置进一步优化,并与经济社会快速协调发展相适应的区域创新体系。

三、完善京津冀科技创新联盟的具体措施

首先,在政府方面,通过建立和加强专门领导机构,将协调解决科技创新联盟内部出现的矛盾和问题作为其主要工作内容,提高政府对科技创新的宏观调控能力,建立科学、公正、客观的科技合作决策咨询、评估和监督机制,对科研院所、新型研发机构、科技中介等区域性组织的设置和定位进行统一筹划和长远布局。在专门领导机构中设立政府科技合作委员会和民间科技合作委员会,统一制定三地间的科技合作政策,编制政府科技合作计划及民间科技合作计划,根据需要引导高校、科研机构和企业开展京津冀科技合作的方向性。完善社会化科技创新投融资机制,加强政府投入资金对社会资金的引导和调整能力,建议成立京津冀科技事业发展联合基金会,通过三地按照经济实力共同出资,并吸引社会各界和海外捐赠资金,用于京津冀科技合作信息平台建设、对重大合作项目进行引导性投入和经常性宣传活动,为中小型企业科技合作提供担保金等。

其次,在组织形式方面,健全创新联盟内部良性互动机制,促使知识从科研机构、大专院校向产业有效流动。依托京津科技发展中心,组建产业科研联合机构,建立联合信息网站,组织开展跨地区、跨学科、跨产业、跨行业的科学研究与技术开发项目,依托北方科技市场,采取会员制形式,把三地有关科研机构、高校和企业技术中心组织起来,成立先进技术转移中心和技术转移信息平台,为组织成员提供成果展示、技术交流和人才培训等活动,促进地区之间、部门之间、行业之间技术转移,提高对周边地区的辐射能力。同时制定有效的产学研合作建设工程中心和研究中心的合作保障制度,利益分享与风险分担制度,鼓励企业和大学、科研机构通过共建实验室、工程技术研究中心、高新技术经济实体等建立企业与大学和研究机构合作开发的新机制;健全促进产学研创新主体良性互动的重大科研项目联合招标制度,建立产学研合作信息网络平台。

第三,京津冀科技创新联盟需要完善以下科技服务系统的功能与机制:(1)科技信息网络系统,设计科技网络顶层构架,建立宽带信息网络系统,重点改善京津冀科技网络的硬件水平,充实网络资源,完善网络功能,形成面向京津冀,辐射全国的公共科技服务门户网站,连接区内各高校、数字图书馆、科技数据库等公共科技信息资源,提高其社会化服务能力;(2)科研设备服务系统,在上述门户网络的基础上,建立大型仪器设备服务网络,实行科技设备有偿共享机制,提高资源使用效率;(3)技术检测系统,经三地技术监督部门授权,在合作协调组织下设立技术检测机构和技术标准检测网络系统,为区内创新主体提供技术标准检测信息和服务;(4)技术交易与成果转化系统,依托科技信息平台,建立统一的区域技术市场,整合有关资源,加强区域内部的技术交易和成果转化服务;(5)科技咨询服务系统,成立专门机构在科技无形资产评估、知识产权服务、技术咨询、管理咨询、人才咨询等领域进行管理,鼓励民间通过资产重组和资源整合,建立具有相应资质的科技咨询机构;(6)科技风险投资服务系统,以资本为纽带,整合现有科技风险投资机构,吸纳民间投资,落实科技风险投资优惠政策,加快发展科技风险投资业,建立若干个在区内有重大影响的骨干风险投资机构。

作者单位:河北工业大学

参考文献:

[1]闫凌州.政府主导的京津冀科技创新联盟研究[D].河北工业大学硕士论文,2005,3:25-27.

[2]王庆喜,庞海松.战略联盟管理初探[J].技术经济,2004,22(5):15-16.

[3]陈黎琴.企业战略联盟的概念演进[J].中国流通经济,2002,16(5):24-26.

[4]王亭亭,贺文.京津冀区域经济一体化基本构想[J].河北学刊,2002,22(3):72-75.

科学与技术的联系范文10

关键词:物联网;关键技术;应用;研究

中图分类号:TP391.44 文献标识码:A 文章编号:1007-9599 (2012) 11-0000-02

从实践来看,目前物联网已成为国际社会广泛谈论的一个热门话题,尤其近两年来物联网在中国科技市场上的热度更是难以言传,它被称为继计算机和互联网之后的第三次信息产业浪潮。物联网(Internet of Things)主要是指将信息传感设备、传感器网络、条码、射频标签阅读装置、二维码设备、全球定位系统(GPRS)以及基于物对物通信模式的短距无线自组织网络系统,通过接入网和互联网相结合,而形成的巨大智能网络系统。

一、物联网关键技术

物联网诞生之初,其关键技术相对较少,但随着经济和科技的发展,尤其功能要求增多。其关键技术的数量也在不断的增加。目前看来,物联网中的关键技术主要有:传感器探测技术、嵌入式可编程RFID技术、认知计算与智能控制技术以及网络融合技术和纳米技术,具体分析如下:

(一)传感器探测技术

传感器是物联网对自身运行环境以及外部运行环境进行感知的关键部分,传感器技术也为信息的传输、分析以及反馈提供了技术支撑。近年来,随着科学技术的不断进步,智能化和网络化也成为了新时期传感器发汗的主要趋势,并且进入了由传统的传感器逐渐向着智能传感器向嵌入式的Web传感器发展过程。无线传感器网络是由各种微型的传感器节点在监测区内进行有效的布置而组成的,通过无线通信的方式,连接成一个有序的组织网络,同时其也是实现网络化的重要标志。所以,从另一种意义上来说,传感器也是物联网发展的一个主要标志。当前,我国物联网传感器技术发展的主要方向,有:先进测试技术和网络化测控;智能化的传感器网络节点探究;传感器网络组织结构与底层协议研究;传感器网络的自身检测和控制;传感器网络安全问题研究。

(二)嵌入式可编程RFID技术

RFID(即Radio Frequency Identification),又称为射频识别技术或电子标签,其主要是通过识别系统中的射频信号,并且将相关的数据进行获取与收集,该项识别工作是由计算机独立完成,不需要人工参与,而且其应用范围十分广泛。RFID一般是由阅读器和应答器组成的,主要是用来实现对目标物体的检测与控制。RFID的工作原理主要是当目标物体的标签进入到该磁场之后,便能够接收到其所发出的射频信号,并且在感应电流的作用下,将这些信息也存储在芯片中,并且有选择的进行发送,或者可以主动的发送特殊频率的射频信号;当信息在获得解读器的读取之后,便能将信息输送到中央信息系统完成处理,最终实现对该目标物体的控制与管理。当前,RFID技术在满足用户对产品的需求方面有着一定的效率,但这种管理与控制功能仅仅是比较简单的一种,RFID技术根本无法真正的满足复杂业务的处理要求。

(三)认知计算和智能控制技术

认知计算(即Cognitive Computing),主要是建立在对脑科学的研究基础之上,通过对人脑的意识、行为、感觉等能力进行模仿,来实现控制目的,其占用的空间很小,二区诶消耗的能量也较低,因此,认知计算也成为了当前人工智能技术研究的主流方向,关于其研究成果也为智能技术的发展提供了更为科学的理论基础。由此也可以看出,物联网未来的发展过程中,想要实现对目标物体的有效控制,必须要能够从环境中获得物体自身的行为习惯,才能够为物联网的发生提供更多判断的依据。

(四)纳米技术

在通常情况下,纳米技术主要的研究尺寸结构大约在0.1-100mm之间,对该范围内的材料性质以及其应用情况。近年来,随着传感器技术的迅速发展,体积小、功耗低以及性能高的微传感器逐渐进入到人们的视野,并呈现出了大规模应用的趋势。新时期,伴随着科学技术而生产的纳米传感器,能够利用传感器实现更为艰难的任务。

二、物联网关键技术的应用

基于以上对物联网关键技术的分析可知,物联网技术在当今社会和经济发展中具有广阔的应用空间,以如下几个领域的应用为例予以说明。

(一)建造智能化的城市社区

物联网城市智能社区,主要是指利用现有的物联网技术、网络融合技术、智能控制技术以及系统集成技术等,对当前的建筑物所具有的功能和服务,进行科学的扩展,使其具备更加人性化和智能化的特征,形成高档的城市社区,为人们提供一个更为舒适和方便的居住环境。通过智能化社区的建立,能够满足人们对于居住环境低成本、高质量的需求,同时也满足人们参加政治、经济等活动,以此来拉近人与人之间的关系具有至关重要的作用。通过物理网积水建立智能化的城市社区,对于构建平等、自由、和谐的精神家园功不可没。

(二)农业生产精细化

农业生产的精细化,主要是通过传感器对农作物的生长环境和产量以及空间与时间差异等信息进行收集,分析农田产量存在差异性的主要原因,并据此采取行之有效的调控措施。目前来看,我国农业生产正处于由传统型农业向现代化农业转型的历史时期,物联网的运用,将有效的促进农业生产想着规模化和精细化的方向发展,同时也更加促进其现代远程技术和自动化技术的发展。物联网技术的运用,通过对农作物生长所需要的土壤、水分等条件进行监测,同时与系统中已经存储的温度、湿度等气候变化信息进行整理与对比,从而进行有效的科学预测,为科学种植、抗病抗灾,提高农业生产的综合效益提供了技术支持。

(三)智能交通建设

智能交通建设,主要是指将传感器技术、数据处理技术、通信技术、网络技术、信息技术以及自动控制技术等有机地运用到交通运输管理系统之中,并建立一种准确、实时、高效的现代交通运输管理与控制系统。可在汽车上安装一个传感器、RFID嵌入式芯片以及道路监视器,这样就可以通过传感器和道路监视器感知当前的路况信息,利用RFID嵌入式芯片来标识汽车的身份,并进行实时的信息发送与接受,这对于确保交通安全非常有效。

除以上领域外,物联网技术还可以应用于其它领域,比如军事指挥与控制、旅游服务、医疗健康、智能消防、环境监测以及水系监测等领域;将传感器嵌入到电网、桥梁、公路、建筑、大坝、建筑工程以及油气管道中,并将物联网与互联网有机的整合在一起,便可以实现人类社会与物理系统的有效整合。

三、结语:

总而言之,随着现代科学技术的不断发展,物联网技术也将获得更为广阔的应用空间,物联网技术所体现出来的智能化和人性化的特点,都将为现代人类社会的生产与生活提供更为方便和快捷的服务,为人类社会带来前所未有的满足感,实现我国社会与经济的可持续发展。

参考文献:

[1]刘强崔莉陈海明.物联网关键技术与应用[J].计算机科学,2010,06

[2]徐颖秦谢林柏.物联网关键技术和主要问题探讨[J].工业仪表与自动化装置,2011,02

[3]王洪智,李刚,尹鹏飞.试谈物联网关键技术与应用[J].电脑编程技巧与维护,2011,22

科学与技术的联系范文11

关键词:物联网;网络;信息;理论;技术

中图分类号:TP391 文献标识码:A 文章编号:1674-7712 (2013) 14-0000-01

物联网是新一代信息技术的重要组成部分。其英文名称是“The Internet of things”,顾名思义,物联网就是物物相连的互联网。这包含两层意思:(1)物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;(2)其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间,进行信息交换和通信。

物联网通过智能感知、识别技术与普适计算、泛在网络的融合应用,被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网是互联网的应用拓展,与其说物联网是网络,不如说物联网是业务和应用。因此,应用创新是物联网发展的核心,以用户体验为核心的创新2.0(即Innovation 2.0,是面向知识社会的下一代创新)是物联网发展的灵魂。

物联网用途广泛,遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、环境监测、路灯照明管控、景观照明管控、楼宇照明管控、广场照明管控、老人护理、个人健康、花卉栽培、水系监测、食品溯源、敌情侦查和情报搜集等多个领域。

从中国物联网的市场来看,至2015年,中国物联网整体市场规模将达到7500亿元,年复合增长率超过30.0%。物联网的发展,已经上升到国家战略的高度,必将有大大小小的科技企业受益于国家政策扶持,进入科技产业化的过程中。从行业的角度来看,物联网主要涉及的行业包括电子、软件和通信,通过电子产品标识感知识别相关信息,通过通信设备和服务传导传输信息,最后通过计算机处理存储信息。而这些产业链的任何环节都会开成相应的市场,加总在一起的市场规模就相当大,可以说,物联网产业链的细化将带来市场进一步细分,造就一个庞大的物联网产业市场。所以,想要更好地应用物联网就需要抓好基础理论和关键技术的研究。

一、物联网的基础理论体系研究

物的属性决定了物联网的特性。感知性、智能性、自组织性对于物联网的拓扑结构和网络测量、网络控制影响较大;生态系统特性对物联网的类型、规模和演化方式影响较大;生命周期特性对物联网的健壮性、安全性与可用性影响较大。

物联网是联系自然界和人类社会的复杂网络,普遍存在小世界现象、无标度特性、健壮性、安全性、动态随机性、统计分布性和进化稳定性。有关复杂网络的综述和研究在2005年后不断涌现。研究内容主要包括非线性动态复杂网络系统(物理系统、互联网和相关社会网络)、网络科学理论框架、复杂性与普适性、动力学同步与控制方法等。物联网具有广泛的学科交叉性,研究其规律必然涉及众多学科的背景知识和基础理论。物联网的自反馈特性、“3C”技术特性可以利用现代控制论、现代通信理论、云计算理论进行研究;其复杂网络特性和复合生态系统特性可以利用网络科学、数学物理、系统工程、复合生态系统等理论进行研究。

二、物联网的关键技术研究

物联网涉及的新技术很多.其中的关键技术主要有RFID标签技术、传感器技术、网络通信技术和嵌入式系统技术等。

(一)RFID标签技术。RFID标签技术是融合了无线射频技术和嵌入式技术为一体的综合技术,RFID在自动识别、物品物流管理有着广阔的应用前景。

完整的RFID系统由电子标签、读写器和数据处理系统组成。当读写器扫描贴有电子标签的物体时,标签被读写器激活通过无线电波将标签中携带的数据传送到读写器再由读写器传送到数据处理系统,完成数据的自动采集工作。数据处理系统根据需求做出相应的数据控制和处理工作。

(二)传感器技术。传感器技术是计算机应用中的关键技术。众所周知,到目前为止绝大部分计算机处理的都是数字信号。自从有计算机以来就需要传感器把模拟信号转换成数字信号计算机才能处理。作为摄取信息的关键器件,传感器是现代信息系统和各种装备不可缺少的信息采集手段。

如果把计算机看作处理和识别信息的大脑,把通信系统看做是传递信息的“神经”系统的话,则传感器就是感觉器官。所渭传感器,是指那些对被测对象的某一确定的信息具有感受(或响应)与检出功能。并使之按照一定规律转换成与之对应的输出信号的元器件或装置。离开了传感器对被测的原始信息进行准确可靠的捕获和转换,一切准确的测试与控制都将无法实现

(三)网络通讯技术。传感器的网络技术分为两类:近距离通信技术和广域网络通信技术。在广域网路通信方面。互联网、2G/3G移动通信、卫星通信技术等实现了信息的远程传输,特别是以IPv6为核心的下一代互联网的发展,将为每个传感器分配IP地址创造可能,也为物联网的发展创造了良好的网络基础条件。

通信网络技术为物联刚数据提供传送通道,如何在现有网络上进行增强,适应物联网业务的需求(低数据率、低移动性等),是该技术研究的重点。物联网的发展离不开通信网络,更宽、更快、更优的下一代宽带网络将为物联网发展提供更有力的支撑,也将为物联网应用带来更多的可能。

(四)嵌入式系统技术。嵌入式系统技术是综合了计算机软硬件、传感器技术、集成电路技术、电子应用技术为一体的复杂技术。经过几十年的演变,以嵌入式系统为特征的智能终端产品随处可见;小到人们身边的MP3,大到航天航空的卫星系统。嵌入式系统正在改变着人们的生活,推动着工业生产以及国防工业的发展。如果把物联网用人体做一个简单比喻,传感器相当于人的眼睛、鼻子、皮肤等感官,网络就是神经系统用来传递信息,嵌入式系统则是人的大脑,在接收到信息后要进行分类处理。这个例子形象的描述了传感器、嵌入式系统在物联网中的位置与作用。

在信息社会的信息基础之下,物联网为我们国家的信息传播拓展了新的疆界,物联网代表着人们生活方式的转变。根据物联网的内涵可知,要真正实现物联网需要感知、传输、控制及智能等多项技术。物联网的研究将带动整个产业链或者推动产业链的共同发展。RFID标签技术、网络通信技术、传感器技术与嵌入式系统技术的研究与应用,将直接影响物联网的发展与应用,只有综合研究解决了这些关键技术问题,物联网才能得到快速推广,造福于人类社会,实现智慧地球的美好愿望。

参考文献:

[1]王瑞刚.物联网主要特征与基础理论研究[J].计算机科学,2012,S1.

[2]李旭港.物联网的关键技术与应用前景[J].魅力中国,2010,27.

科学与技术的联系范文12

关键词:空间信息技术;物联网;技术应用

中图分类号:TP39 文献标识码:A 文章编号:2095-1302(2013)07-0050-03

0 引 言

物联网是指通过射频识别(RFID)、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[1]。空间信息技术是指采用现代探测与传感技术、摄影测量与遥感对地观测技术、卫星导航定位技术、卫星通信技术和地理信息系统等为主要手段,研究地球空间目标与环境参数信息的获取、分析、管理、存储、传输、显示、应用的一门综合和集成的信息科学和技术[2]。

近年来,在物联网概念及其应用迅速发展的背景下,空间信息技术迎来了应用与发展的新机遇,并逐渐显示出了其在物联网中的重要地位和不可替代的作用。探讨空间信息技术在物联网中的作用与应用,对于促进多方的技术融合与协同发展的必要性日益显现。

1 空间信息技术与物联网的发展概况

1.1 空间信息技术的发展

空间信息技术是当前人类获取并处理大区域地球空间及其动态信息的唯一技术手段。随着科技的进步,空间信息技术无论是在单项技术还是在综合集成上,都得以飞速发展,尤其是在1998年戈尔提出“数字地球”概念后,世界各国均纷纷出台相关的发展策略与长远规划。目前,在空间信息获取上,全球对地观测能力不断增强,人类逐步进入一个多源、多时相、全方位和全天候对地观测的新时代;在空间定位技术上,则以GPS、GLONASS、伽利略和北斗星系统为代表,在静态动态定位精度、运行可靠性以及实时数据上都得以改善与提高;在空间信息分析处理上,GIS作为集地理、测绘、计算机等多学科为一体的交叉综合性学科快速发展,其以空间数据库为基础,进行数据的输入、输出、组织和管理,更关键的是GIS提供了对信息的认识表达、综合分析、理解决策等方面的技术和模型,具有强大空间数据处理与空间信息分析功能,业已成为地球空间信息科学的重要理论内涵与技术手段,是空间信息技术深化应用的核心,并向系统结构化、集成化、网络化、三维化以及智能化等方向发展。

在具体的应用上,国内外相继开展了数字地球、智慧地球、数字区域、数字城市、数字社区等一系列研究。目前的应用已走出军事、测绘等传统领域,进入经济社会发展各个领域,包括资源环境、城乡规划、工程建设、交通、电力、农业、林业、电信、商业、旅游、现代物流等领域以及大众服务行业,并形成了规模强大的空间信息产业[3]。

1.2 物联网的发展

物联网理念最早出现于比尔盖茨1995年《未来之路》一书 [4]。1998年,美国麻省理工大学(MIT)提出了“物联网”的构想。1999年,美国Auto-ID首先明确提出“物联网”概念。2005年,国际电信联盟(ITU)《ITU Internet Reports 2005:The Internet of things》年度报告,正式将“物联网”称为“the Internet of Things”,并对物联网概念进行了扩展 [5]。目前,国外对物联网的研发、应用主要集中在美、欧、日、韩等少数国家。2008年,欧盟智慧系统整合科技联盟(EPOSS)发表《2020的物联网:未来蓝图》的报告。2009年,彭明盛提出“智慧地球”概念,美国总统奥巴马就职后,将“智慧地球”提升为国家层级的发展战略,从而引起全球关注。2009年6月,欧盟委员会提交了《欧盟物联网行动计划》,随后了其物联网战略。日本政府自20世纪90年代中期以来相继制定了e-Japan、u-Japan、i-Japan 等多项国家信息技术发展战略。韩国政府自1997年起出台了一系列推动国家信息化建设的产业政策。我国也在2006年的《国家中长期科学与技术发展规划(2006-2020年)》中将物联网的核心传感网列入重点研究领域。2009年,总理提出“感知中国”概念,并于2010年《政府工作报告》中指出要加快物联网的研发应用,国家工业和信息化部门也把物联网发展作为国家信息产业确定的三大发展目标之一。

与基础性研究同步,物联网应用研究也取得了一定的进展,在仓储物流、假冒产品的防范、智能楼宇、路灯管理、智能电表、城市自来水网等基础设施、医疗护理、精准农业传感技术的精确应用、智能化专家管理系统、远程监测和遥感系统、生物信息和诊断系统、食物安全追溯系统等领域体现了极大的应用价值,并将发挥巨大的潜在作用。

2 空间信息技术在物联网中的作用

2.1 为物联网系统提供空间认知的基准与标准

当前信息技术的发展,使得人们生活在一个由计算与通信技术构成的信息空间与物理空间共存的空间中。在这个对偶空间中,既有存在从物理空间中获取信息形成信息空间的组成过程,也有从信息空间向物理空间提供信息的反馈过程[6]。物联网系统需要认知物理空间,并促进两个空间的深度融合,而对于物理空间的认知与基准问题则应包括几何、物理和时间基准等内容,这些也恰是空间信息技术研究的基本问题。空间信息技术在确定空间信息几何形态和时空分布上的技术进步与应用发展间接上奠定了物联网系统对于物理空间的认知基准。另一方面,标准化是任何行业发展必须面对的问题,物联网系统由于其自身综合性、交叉性等特点,标准化问题尤为突出。而伴随着空间信息技术发展形成的一系列空间信息标准,包括括数据的格式、精度、质量以及信息的分类编码、安全保密、技术服务等诸多方面的内容可以直接被物联网系统标准化所借鉴,至少在空间数据与信息上可以利用现有的标准化成果。

2.2 为物联网系统提供实时与非实时空间信息

人们接触的信息中约80%和地理位置相关,物联网系统中空间信息更是占据重要地位,空间信息技术则可以为物联网系统提供实时和非实时的空间信息。随着3S技术(RS、GPS、GIS)的进步以及与信息、通信技术的结合发展,现已实现对于目标的实时与非实时分类识别、跟踪定位和监测监管。一方面,随着制图学与空间数据库相关理论与技术的进步,业已形成多层次标准化的基础地理空间数据库,为物联网系统提供了基础地理信息平台,并直接影响到物联网应用的广度和深度[7]。另一方面,RS和GPS也是物联网系统获取相关空间信息的途径之一。其中,RS作为宏观观测地球的手段,其数据的空间、时间、光谱、辐射分辨率不断提高,数据传输与处理的实时性显著增强,并积累了大量的历史数据形成空间影像动态数据库;GPS的定位精度和覆盖范围也不断提升,且从静态扩展到动态,从单点到广域,从事后处理到实时定位,足以为物联网提供高精度的实时定位信息,另外,GPS还可以为物联网系统提供统一的时间信息。

2.3 为物联网系统提供空间数据的分析处理、集成管理与数据挖掘

物联网本意是要将物体与物体通过传感器、网络等联合为有机整体,要将物体的特征特性转换为数据进行信息传输交流,这些数据具有异构、分散、多源、海量和时空动态等相关特性,这给系统的数据处理与管理带来了挑战。物联网系统必须将繁杂的数据进行有效的集成聚合与分析处理,才能保证物体之间的信息交流。作为空间信息技术之一的地理信息技术则是空间信息的存储、处理、分析、管理和应用的核心技术,在数据存储与管理方面,业已形成先进的面向对象数据模型和成熟的空间数据库技术;在数据的分析处理上,GIS有强大的空间数据处理能力,尤其在空间分析能力上更是其区别于其他信息系统的显著标志。

空间分析是为获取和传输空间信息而基于地理对象的位置及形态特征的分析与建模的系列技术,物联网系统的特征要求其具有强大的空间分析能力,以达到对海量空间数据的处理分析、挖掘、推理,并达到智能决策与服务的目的。当前,空间信息技术在数据管理与处理上已从传统的空间数据管理系统逐步向空间决策支持系统转变[8]。为适应物联网的发展需求,空间数据分析与数据挖掘还将向泛空间信息分析、协同实时处理、智能推理、面向公众服务等方向转变[9]。

2.4 为物联网系统提供空间可视化技术

人占据物联网系统中人与物的信息交互的主导地位。有研究表明,人获取客观世界的信息约有80%来自视觉,相对于其它途径和方式,图形图像信息最易被人们直接识别,可视化技术将数据转换解释为直观的图形,从而简化、便捷了人们获取信息的方式与途径。

物联网系统中涉及复杂的多源、多维空间数据,空间可视化理论与技术奠定了其可视化的基础,并在一定程度上提高了人/机、人/物的信息交互效率。此外,GIS的发展已从传统的2维地图发展至2.5维与真3维空间信息系统,其基于空间数据库构建的虚拟环境与情景模拟技术日趋成熟,以数字地球为代表的系统建设也已在应用方向逐渐普及,这些都将在新时代物联网的建设中向广度和深度发展。未来计算机技术与人的思维科学将进一步融合,人也会成为物联网虚拟环境中的一部分,而其大前提则是需要借助空间信息可视化技术以及虚拟现实技术来保证人与物、人与虚拟环境、人与空间信息的交互。

2.5 为物联网系统提供其他相关技术支撑

空间信息技术除了在空间数据的管理、处理、可视化等领域以外,还可以为物联网系统提供很多其他相关技术支撑。例如,在物联网中人与物的物理空间是连续的,而传感器所获取的数据大多为点数据,在获取连续的空间数据上则需要空间信息相关技术的支撑。遥感就是获取大范围数据的最佳手段之一,在物联网系统中,借助其与相关点数据的关联反演也是当前通过点源数据获取大范围连续数据的技术方法。

另外,早在物联网概念出现之前,空间信息技术已有了长足的发展,产生了诸多应用基础平台与相关支撑技术,例如基础地理信息平台、分布式空间数据库平台与技术、移动GIS平台与技术等。在这些平台之上又成功地出现了一系列应用,如导航、智能购物等公众LBS服务,又如数字地球、数字城市等大区域范围的应用。在这样一些应用上,已经出现了物联网概念的雏形,这些已建成以及正在发展的平台为物联网系统的构建奠定了平台与技术基础,很多物联网系统的构建可以基于上述平台,添加物联网的传感器、网络通信、人工智能等技术以实现物联网系统功能,例如冷链物流管理系统等[10]。

3 空间信息技术在物联网建设中的应用

有学者指出物联网的概念脱胎于应用,其相关技术与应用雏形早已出现,物联网的应用领域包括资源、环境、工业、农业、公共安全、交通运输、城市管理、平安家居和医疗健康等等,而这些领域中很多都是空间信息技术传统与新兴的应用领域。在即将来临的物联网新时代中,空间信息技术在这些领域中成功的应用案例和知识积累也将为物联网应用与建设奠定基础。

3.1 空间定位技术应用

空间定位技术自诞生以来,逐渐由军方转向民用,已形成巨大的应用市场,目前较为成熟的应用主要有导航、物流以及各种基于位置的服务(LBS)。在物联网系统中,空间定位技术提供了人、物的空间位置信息,在物联网建设中有着举足轻重的地位并有着广阔的应用市场。例如,人和物的跟踪定位,在安全、物流、远程医疗、LBS服务等相关领域都是不可或缺的,空间定位技术势必被这些领域物联网的建设所应用。

3.2 遥感技术应用

遥感是空间信息技术中最具历史的技术,在地质、资源环境、灾害、区域、城市等调查监测、分析预测方面有着成功的应用。作为一种传感技术,遥感将在这些领域物联网建设与应用中成为系统信息源之一,也必将因其具有低代价大范围连续获取信息的能力而大有作为,尤其是在当前物联网传感器以点信息源为主的情况下,遥感获取的信息恰是物联网建设应用中有待发掘的蓝海领域。

3.3 地理信息系统技术应用

地理信息系统的核心技术涵盖多源空间数据集成、空间信息可视化、空间分析技术、空间数据挖掘和GIS 应用建模等诸多方面[11],因此,在各领域的物联网建设中,GIS不仅可以提供功能强大的数据存储、处理、交换、分析、管理和应用,还可以提供对空间与非空间信息的认识、分析与数据挖掘、表达和决策的技术和模型。随着物联网研究与应用的深入,出现了物联网与GIS的集成应用[12],一些物联网的建设也直接基于GIS而设计开发,因此GIS在物联网建设中的应用价值和应用前景也越来越被人们所共识。

4 结 语

从物联网概念的提出,到近年来的快速发展,许多先进理念与科技创新不断出现,但有学者指出物联网还缺乏理论依据和技术支撑,物联网的发展需要传感、网络、计算机以及空间信息技术等相关理论技术的支撑。徐冠华院士曾在国家遥感中心成立15周年纪念会上提到,空间信息技术在过去的几十年里得到了迅速发展,但在产业化和实用化方面还有相当距离,而物联网概念的诞生及其在各领域的发展恰为空间信息技术的应用提供了广阔的市场和发展机遇。因此,清醒地认识空间信息技术在物联网系统建设中的作用及其应用,促进空间信息技术和物联网的集成结合对于物联网及其相关产业的快速发展具有重要的现实意义。

参 考 文 献

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[9] 刘耀林.新地理信息时代空间分析技术展望[J].地理信息世界,2011(4):21-24.

[10] 李清泉,李必军.物联网应用在GIS中需要解决的若干技术问题[J].地理信息世界,2010(5):7-11.