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論文摘要:結合單位的實際,分析了現有計算機專業課程特點和不足,討論了高師計算機專業學生開設信息安全法律法規課程的必要性、可行性,分析了信息安全技術課程、與信息安全有關法律法規課程的特點.給出了高師信息安全法律課程的教學目標定位、設置方法.
論文關鍵詞:高師計算機專業;信息安全;法律法規課程
人類進入21世紀,現代信息技術迅猛發展,特別是網絡技術的快速發展,互聯網正以其強大的生命力和巨大的信息提供能力和檢索能力風靡全球.
網絡已成為人們尤其是大學生獲取知識、信息的最快途徑.網絡以其數字化、多媒體化以及虛擬性、學習性等特點不僅影響和改變著大學生的學習方式生活方式以及交往方式,而且正影響著他們的人生觀、世界觀、價值取向,甚至利用自己所學的知識進行網絡犯罪,所有這些使得高師學生思想政治工作特別是從事網絡教學、實踐的計算機專業的教育工作者來說,面臨著前所未有的機遇和挑戰,這不僅因為,自己一方面要傳授學生先進的網絡技術,另一方面也要教育學生不要利用這些技術從事違法活動而從技術的角度來看,違法與不違法只是一兩條指令之間的事情,更重要的是高師計算機專業學生將來可能成為老師去影響他的學生,由此可見,在高師計算機專業學生中開設與信息安全有關的法律法規課程有著十分重要的意義.如何抓住機遇,研究和探索網絡環境下的高師計算機專業學生信息安全法律法規教學的新特點、新方法、新途徑、新對策已成為高師計算機專業教育者關心和思考的問題.本文主要結合我校的實際,就如何在高師計算機專業中開設信息安全法律課程作一些探討.
1現有的計算機專業課程特點
根據我校人才培養目標、服務面向定位,按照夯實基礎、拓寬專業口徑、注重素質教育和創新精神、實踐能力培養的人才培養思路,溝通不同學科、不同專業之間的課程聯系.全校整個課程體系分為“通識教育課程、專業課程(含專業基礎課程、專業方向課程)、教師教育課程(非師范除外)、實踐教學課程”四個大類,下面僅就計算機專業課程的特點介紹.
1.1專業基礎課程專業基礎課是按學科門類組織的基礎知識課程模塊,均為必修課.目的是在大學學習的初期階段,按學科進行培養,夯實基礎,拓寬專業口徑.考慮到學科知識體系、學生轉專業等需要,原則上各學科大類所涵蓋的各專業的學科專業基礎課程應該相同.主要內容包括:計算機科學概論、網頁設計與制作、C++程序設計、數據結構、操作系統等.
1.2專業方向課程各專業應圍繞人才培養目標與規格設置主要課程,按照教育部《普通高等學校本科專業目錄》的有關要求,結合學校實際設置必修課程和選修課程.同時可以開設2—3個方向作為限選.學生可以根據自身興趣和自我發展的需要,在任一方向課程組中選擇規定學分的課程修讀.主要內容包括:計算機網絡、匯編語言程序設計、計算機組成原理、數據庫系統、軟件工程導論、軟件工程實訓、計算機系統結構等.
1.3現有計算機專業課程設置的一些不足計算機技術一日千里,對于它的課程設置應該具有前瞻性,考慮到時代的變化,計算機應用專業旨在培養一批適合現代軟件工程、網絡工程發展要求的軟件工程、網絡工程技術人員,現有我校的計算機專業課程是針對這一目標進行設置的,但這一設置主要從技術的角度來考慮問題,沒有充分考慮到:隨著時代的發展,人們更廣泛的使用網絡、更關注信息安全這一事實,作為計算機專業的學生更應該承擔起自覺維護起信息安全的責任,作為高師計算機專業的課程設置里應該考慮到教育學生不得利用自己所學的技術從事不利于網絡安全的事情.
2高師計算機專業學生開設信息安全法律法規的必要性和可行性
2.1必要性信息安全學科群體系由核心學科群、支撐學科群和應用學科群三部分構成,是一個“以信息安全理論為核心,以信息技術、信息工程和信息安全等理論體系為支撐,以國家和社會各領域信息安全防護為應用方向”的跨學科的交叉性學科群體系.該學科交叉性、邊緣性強,應用領域面寬,是一個龐大的學科群體系,涉及的知識點也非常龐雜.
僅就法學而言,信息安全涉及的法學領域就包括:刑法(計算機犯罪,包括非法侵入計算機信息系統罪、故意制作傳播病毒等)、民商法(電子合同、電子支付等)、知識產權法(著作權的侵害、信息網絡傳播權等)等許多法學分支.因此,信息安全教育不是一項單一技術方面的教育,加強相關法律課程設置,是信息安全學科建設過程中健全人才培養體系的重要途徑與任務.
高師計算機專業,雖然沒有開設與信息安全專業一樣多與信息安全的有關技術類課程.但這些專業的學生都有從事網絡工程、軟件工程所需要的基本編程能力、黑客軟件的使用能力,只要具備這些能力且信息安全意識不強的人,都可能有意識或無意識的干出違反法律的事情,例如“YAI”這個比CIH還兇猛的病毒的編寫者為重慶某大學計算機系一名大學生.由此可見,在高師計算機專業的學生中開設相關的法律法規選修課程是必要的.
2.2可行性技術與法律原本并不關聯,但是在信息安全領域,技術與法律卻深深的關聯在一起,在全世界各國都不難發現諸如像數字簽名、PKI應用與法律體系緊密關聯.從本質上講,信息安全對法律的需求,實際上來源于人們在面臨信息技術革命過程中產生的種種新可能的時候,對這些可能性做出選擇揚棄、利益權衡和價值判斷的需要.這也就要求我們跳出技術思維的影響,重視信息安全中的法律范疇.
根據前面對信息安全法律法規內容的特點分析可知:信息安全技術與計算機應用技術有著千絲萬縷的聯系.從事計算機技術的人員很容易轉到從事信息安全技術研究上,加之信息安全技術是當今最熱門技術之一,因此,在高師計算機專業中開設一些基本的信息安全技術選修課程、開設一些與法律體系緊密關聯的信息安全法律法規選修課程學生容易接受,具有可操作性.
3信息安全技術課程特點
信息安全技術課程所涉及的內容眾多,有數學、計算機、通信、電子、管理等學科,既有理論知識,又有實踐知識,理論與實踐聯系十分緊密,新方法、新技術以及新問題不斷涌現,這給信息安全課程設置帶來了很大的難度,為使我校計算機專業學生了解、掌握這一新技術,我們在專業課程模塊中開設《密碼學基礎》、《網絡安全技術》、《入侵檢測技術》等作為專業選修課.我校本課程具有以下特點:
(1)每學期都對知識內容進行更新.
(2)對涉及到的基本知識面,分別采用開設專業課、專業選修課、講座等多種方式,讓學生了解信息安全知識體系,如有操作系統、密碼學基礎、防火墻技術、VPN應用、信息安全標準、網絡安全管理、信息安全法律課程等.
(3)對先修課程提出了較高的要求.學習信息安全技術課程之前,都可設了相應的先行課程讓學生了解、掌握,如開設了計算機網絡基本原理、操作系統、計算機組成原理、程序設計和數論基礎等課程.
(4)注重實踐教學.比如密碼學晦澀難懂的概念,不安排實驗實訓,不讓學生親手去操作,就永遠不能真正理解和運用.防火墻技術只有通過親手配置和測試.才能領會其工作機理.對此我們在相關的課程都對學生作了實踐、實訓的要求.
4涉及到信息安全法律法規內容的特點
信息安全的特點決定了其法律、法規內容多數情況下都涉及到網絡技術、涉及到與網絡有關的法律、法規.
4.1目的多樣性作為信息安全的破壞者,其目的多種多樣,如利用網絡進行經濟詐騙;利用網絡獲取國家政治、經濟、軍事情報;利用網絡顯示自己的才能等.這說明僅就破壞者方面而言的信息安全問題也是復雜多樣的.
4.2涉及領域的廣泛性隨著網絡技術的迅速發展,信息化的浪潮席卷全球,信息化和經濟全球化互相交織,信息在經濟和社會活動中的作用甚至超過資本,成為經濟增長的最活躍、最有潛力的推動力.信息的安全越來越受到人們的關注,大到軍事政治等機密安全,小到防范商業企業機密泄露、青少年對不良信息的瀏覽、個人信息的泄露等信息安全問題涉及到所有國民經濟、政治、軍事等的各個部門、各個領域.
4.3技術的復雜性信息安全不僅涉及到技術問題,也涉及到管理問題,信息安全技術又涉及到網絡、編碼等多門學科,保護信息安全的技術不僅需要法律作支撐,而且研究法律保護同時,又需要考慮其技術性的特征,符合技術上的要求.
4.4信息安全法律優先地位綜上所述,信息安全的法律保護不是靠一部法律所能實現的,而是要靠涉及到信息安全技術各分支的信息安全法律法規體系來實現.因此,信息安全法律在我國法律體系中具有特殊地位,兼具有安全法、網絡法的雙重地位,必須與網絡技術和網絡立法同步建設,因此,具有優先發展的地位.
5高師信息安全技術課程中的法律法規內容教學目標
對于計算機專業或信息安全專業的本科生和研究生,應深入理解和掌握信息安全技術理論和方法,了解所涉到的常見的法律法規,深入理解和掌握網絡安全技術防御技術和安全通信協議.
而對普通高等師范院校計算機專業學生來說,由于課程時間限制,不能對信息安全知識作較全面的掌握,也不可能過多地研究密碼學理論,更不可能從法律專業的角度研究信息安全所涉到的法律法規,為此,開設信息安全法律法規課程內容的教學目標定位為:了解信息安全技術的基本原理基礎上,初步掌握涉及網絡安全維護和網絡安全構建等技術的法律、法規和標準.如:《中華人民共和國信息系統安全保護條例》,《中華人民共和國數字簽名法》,《計算機病毒防治管理辦法》等.
6高師信息安全技術法律法規課程設置探討
根據我校計算機專業課程體系結構,信息安全有關的法律法規課程,其中多數涉及信息安全技術層面,主要以選修課、講座課為主,作為信息安全課程的補充.主要可開設以下選修課課程或講座課程.
(1)信息安全法律法規基礎講座:本講座力圖改變大家對信息安全的態度,使操作人員知曉信息安全的重要性、企業安全規章制度的含義及其職責范圍內需要注意的安全問題,讓學生首先從信息安全的非技術層面了解與信息安全有關的法律、法規,主要內容包括:國內信息安全法律法規概貌、我國現有信息安全相關法律法規簡介等.
(2)黑客攻擊手段與防護策略:通過本課程的學習,可以借此提高自己的安全意識,了解常見的安全漏洞,識別黑客攻擊手法,熟悉提高系統抗攻擊能力的安全配置方法,最重要的還在于掌握一種學習信息安全知識的正確途徑和方法.
(3)計算機犯罪取證技術:計算機取證是計算機安全領域中的一個全新的分支,涉及計算機犯罪事件證據的獲取、保存、分析、證物呈堂等相關法律、程序、技術問題.本課程詳細介紹了計算機取證相關的犯罪的追蹤、密碼技術、數據隱藏、惡意代碼、主流操作系統取證技術,并詳細介紹了計算機取證所需的各種有效的工具,還概要介紹了美國與中國不同的司法程序.
(南京航空航天大學金城學院,江蘇 南京 211156)
【摘要】當代大學生信息素養水平對于自身創新能力的高低有著至關重要的影響,論文結合中國高校的具體實際情況,主要研究了目前大學生的信息素養和創新能力現狀,通過建立測度模型,采用定性與定量分析相結合的方法,進一步的研究二者之間的作用機理,為培養大學生的信息素養、提高創新能力提出合理的意見和建議。
關鍵詞 信息素養;創新能力;測度模型;定量分析
0引言
21世紀世界主要大國在各個領域的競爭,最根本的支撐仍然是人才的競爭,是人的整體素質的競爭。大學生是民族的未來,是經濟發展、民族進步的后備力量,而創新能力是一個民族進步的靈魂,是國家興旺發達的不竭動力,一個沒有創新能力的民族,將難以屹立于世界先進民族之林。高校大學生創新意識的多寡、創新能力的高低在很大程度上影響著經濟和社會的發展方向,決定著國家和民族的國際地位。信息素養不僅是每一位大學生應當具備的綜合能力和素質,評價人才綜合素質的一項重要指標,更是大學生自身發展的需要。信息素養的加強、信息技術的提升、信息手段的多元都在很大程度上成為影響國家和社會經濟發展水平的重要因素。高校學生作為國家的社會發展的未來力量,其信息素養的高低直接影響經濟的發展與進步,這與國家高層次創新人才的培育使命和高等教育工作有著緊密的聯系。高校加強大學生的信息素養教育,促進學生個性而健康地發展,是當前教育改革的必然趨勢。高校要創造有利于學生創新意識、創新精神與創新能力培養和發展的良好環境,形成學術上自由討論、創新思想火花進發、優秀人才脫穎而出的良好氛圍。大學生只有具備較高的信息素養,才能有效地為科技創新和人力資源的開發提供智力支持。故加強當代大學生信息素養的培養和創新能力的提升就顯得尤為重要。 1國內外研究現狀
我國學者在該領域已有自己的相關研究。在《高等教育信息素養能力標準》(ACRL)以及國內的《北京地區高校信息素質能力指標體系》中,將大學生信息素養評價體系劃分為四個層次,分別是信息意識、信息知識、信息技能、信息倫理四個方面,在此基礎上衍生出九個二級指標、二十個三級指標。戴偉芬、孫宗禹的“試析閑暇視野下大學生創新能力的培養”一文,從充分利用大學生的閑暇時間培養創新能力的視角進行探討,認為人們對閑暇在大學生創新能力培養中的認識遠遠不夠,因此將大學生創新能力的培養擴展到更加廣闊和豐富的日常生活中去己刻不容緩。徐春明在“培養大學生創新素質的思考”(2007)指出:“造成目前大學生創新素質不足的主要原因有以下兩個方面:(1)思想標準化;(2)知識無活力。”思維標準化對學生的獨立思考有以下三種破壞作用:(1)功能固著。(2)權威迷信。(3)思維惰性。知識的無活力化會導致有害于創新思維的傾向,學生缺乏綜合聯想能力,所有的知識吸收都是獨立而互不相關的,不能融會貫通。學生對所學的知識無法學以致用,這不僅會使學生很快淡忘自己所學過的知識,也會使他疏子學用結合的練習,進而增強了思維的惰性。
國外有關信息素養的研究起步較早, 美國喬治·華盛頓大學的Mike Eisenber博士和Bob Berkowits博士認為,信息素養絕不僅是以往圖書情報檢索技能加上計算機技術的操作技能,而是綜合運用以上知識與技能所形成的信息問題的創造能力和解決能力。Hartsuijker(1986)通過對荷蘭初中教育的分析指出,必須將計算機和信息素養教育整合到相關學科的教學大綱中,以進一步提升學生的整體信息素養水平。Trauth(1986)指出教育工作者正面臨著嚴峻的挑戰,應該在小學和中學階段開展計算機掃盲工作,全面提升非計算機專業學生的信息獲取、處理、使用和交流的能力。創新能力的概念是由Burns& Stalker (1961)首次提出,最初是被賦予經濟和管理學上的意義,用來表示“組織成功采納或實施新思想、新工藝及新產品的能力”。以吉爾福特(J.P. Guilford)為代表的心理學家則更多地關注到創新能力的思維特點,認為創新能力主要是一種智力品質,并且主要表現為創新思維,強調從智力的角度上來認識創新能力。
大學生信息素養水平是個人創新能力的重要體現,其與個體創新能力之間是否存在關聯?如果存在,其信息素養又是如何作用于個體創新能力的,其作用機理和影響程度分別表現出何種特征,則是當下迫切需要研究的問題。本課題就大學生信息素養對個體創新能力的影響研究為出發點,研究二者之間的作用機理。
2模型構建與假設提出
2.1信息素養與創新能力的影響研究模型構建
論文在對國內外Hartsuijker、Burns& Stalker等文獻中相關模型綜合梳理的基礎上,探索性的構建出信息素養與創新能力影響關系模型,并對大學生的信息意識、信息知識、信息安全、信息技能、信息倫理之間的關系進行實證分析。分析流程如圖1:
2.2研究假設的提出
根據國內外已經發表的研究成果,結合中國高校大學生的具體實際情況,提出如下假設:
H:大學生的信息素養水平與創新能力呈現正相關的關系,即大學生的信息素養水平越高,其創新能力就越強。
H1:信息意識水平與創新能力正相關;
H2:信息知識水平與創新能力正相關;
H3:信息安全水平與創新能力正相關;
H4:信息技能水平與創新能力正相關;
H5:信息倫理水平與創新能力正相關。
3研究方法
在研究過程中分別從信息素養和創新能力的角度出發,先后建立了大學生信息素養測度指標體系和大學生創新能力測度指標體系。在信息素養測度指標體系中,將信息素養部分分為五個一級指標,十三個二級指標,而創新能力部分則分為四個一級指標,十七個二級指標。通過設計結構式調查問卷,以問卷采集到的數據為依據,掌握目前大學生的信息素養和創新能力的水平。最終建立分析模型,將信息素養和創新能力聯系起來,主要采用相關分析的方法建立回歸方程,詳細的分析二者之間的作用機理,為進一步如何提高大學生的信息素養和創新能力給出合理的意見和建議。
4數據分析與假設驗證
4.1數據采集
本次問卷調查問卷充分依靠南京地區的教育優勢,以南京各大高校的在校學生為調查對象,進行問卷的發放和數據的收集。本次調查問卷共發放500份,實際回收問卷483份,有效問卷467份,問卷回收率為96.6%,其中有效率為93.4%,達到了預期的目標。
4.2同源方差檢驗
問卷調查過程中,由于每份問卷由同一人填寫,容易出現同源偏差(CMV)的問題。本研究采用Harman的單因子檢測方法,即對問卷所有條目一起做因子分析,在未旋轉時得到的第一個主成份,反應了CMV的量。本研究中,將問卷所有條目一起做因子分析,在未旋轉時得到的第一個主成份,占到的載荷量是27.263%,并沒有占到多數,因此同源偏差并不嚴重。
4.3信度與效度分析
問卷的信度:
信度反映各個問卷及指標之間的內部一致性或者是測量的穩定性,常用Cronbach’s α系數來衡量,一般來說,α系數大于0.6則認為各因素的一致性程度可以接受。分析結果顯示,論文中的研究變量的α系數均在0.6-0.9之間(信息意識,α=0.844;信息知識,α=0.761;信息安全,α=0.637;信息技能,α=0.735;信息倫理,α=0.604;創新能力,α=0.866),這說明問卷調查中的題目具有較強的內部一致性。
4.4假設結果分析
在保證問卷的信度和效度的基礎上,論文將利用調查的數據對前文提出的一系列假設進行實證研究。
4.4.1相關性分析
表1給出了信息意識、信息知識、信息安全、信息技能、信息倫理和創新能力這六個變量的均值、標準差和相關系數。可以看出,信息意識、信息知識、信息安全、信息技能、信息倫理分別與創新能力之間存在相關性,且為顯著正相關。
**表示0.01 水平上顯著,*表示在0.05水平上顯著.
4.4.2回歸分析
回歸方程顯著性檢驗結果表明:回歸平方和為9.589,殘差平方和為6.429,總平方和為16.019,對應的F統計量為22.371,顯著性水平小于0.05,可以認為所建立的回歸方程有效。
對應顯著性水平是Sig.=0.001<0.05,可以認為方程顯著。因此本文的回歸方程式:
4結論與討論
本文結合中國國情,探索性地構建大學生信息素養對個體創新能力的研究模型,并以在南京地區各大高校收集到的467份問卷結果為實證樣本,對模型進行了驗證得到如下一些具有理論與實踐價值的研究結論:
第一,緊跟信息化發展潮流,建立健全大學生信息素養培養的系統體系。高校應充分運用教學資源,開展信息素養導論和網絡信息檢索等基礎必修課程,使大學生了解信息素養的內涵,掌握信息素養培養的方法與途徑,培養大學生的信息意識、倫理道德,掌握利用網絡技術獲取信息的方法,全面掌握有關必要的信息,提高信息的利用率。
第二,結合專業特點,深化教育改革,改善信息類課程教師隊伍結構,提升專業教師的信息素養。高校不但應培養或吸納有相關專業背景的教師擔任信息類課程的教學工作,還要積極提升專業教師的信息素養,大力倡導信息化改革教學,改變專業課堂教學中傳統教學模式,使高校教師在潛移默化中提升大學生的信息素養。
第三,將信息素養教育與創新教育相結合。對大學生進行創新素質教育,舉辦創新實踐活動,為學生創建一個展示自我的平臺,鼓勵學生參加科學研究和科技發明活動,創新活動會使參與其中的大學生對外界的信息資源產生強烈的需求,將所學到的信息知識和技能運用到實踐當中去。
5結束語
當代大學生肩負著把我國建設成為富強、民主、文明、和諧的社會主義現代化國家的歷史使命,這個使命光榮而艱巨,是國家發展與進步主要力量,其信息素養的高低和創新意識的多寡的將會直接到國家經濟與社會的發展方向。作為一名當代大學生,應當掌握一定的信息技能,這是大學生全面發展的必備品質。同時,國家應當進一步改革教學措施,加大教育投入,學習國外教學經驗,引進新的教學理念,運用學校豐富的教學資源,加強對學生信息素養和創新能力的培養。
參考文獻
[1]Anne-Kathrin Mayer et al. Developing a blended learning approach to foster information literacy in German psychology education[J]. Procedia - Social and Behavioral sciences, 2013(93): 1259-1262.
[2]Yang Cheng. Discusses the establishment of colleges and(下轉第216頁)(上接第22頁)universities balance counts score model[J]. Finance and Evaluation System Accounting Monthly Publication, 2007(2):82-84.
隨著計算機技術、互聯網技術、無線通信技術、傳感器技術、嵌入式技術等飛速發展,物聯網的研究和應用也得到快速發展,并越來越引起各國的高度重視。物聯網甚至被稱為繼計算機和互聯網之后的又一次信息產業革命。美國于2008年末由IBM提出“智慧地球”概念后,“智慧地球”框架下多個典型智能解決方案已經在全球推廣;歐盟于2009年6月了全球首個國家級物聯網發展戰略規劃;韓國和日本等發達國家也都分別提出了“U-Japan”和“U-Korea”信息化戰略,其核心內容都是利用無所不在的泛在網絡技術實現人與人、物與物、人與物之間連接,讓民眾可以隨時隨地享有科技智慧服務。我國政府于2009年8月提出“感知中國”的戰略構想,并由政府、科研院所和企業建立相關研究基地和成立物聯網產業聯盟。可見物聯網技術以及相關產業已經成為各國下一個必爭的戰略制高點。而任何一個新興產業和行業的發展,都需要大量的專門技術人才,物聯網的發展同樣也不例外。目前,我國物聯網專業人才還非常緊缺,人才的培養還處于起步階段,而大批專門人才培養主要依靠高等學校來承擔。在這樣一個大的環境和背景下,國家教育部于2010年批準在35所高校設立物聯網工程和傳感網技術本科專業,并于2011年開始招生。另外,全國有將近20所高職高專院校以及獨立學院開設了物聯網工程專業。物聯網工程專業是一個多學科高度交叉的新興專業,如何培養出合格的、符合市場需求的物聯網專業人才是高校面臨的一個主要問題。南于物聯網本身技術復雜、牽涉面廣,涉及多學科的交叉,這就必然對人才的培養和專業建設都需要進行全新的考慮。筆者結合安徽理工大學物聯網工程專業建設和實踐,對物聯網丁程專業人才培養和教學資源建設進行了一些初步的探索,為高校物聯網工程專業人才培養和專業建設提供指導和參考
2 物聯網工程專業的研究內容
2.1 物聯網的體系結構
物聯網的概念是1999年美國Auto-ID中心首先提出的,最初的定義是通過射頻識別等信息傳感設備把所有物品與互聯網連接起來,實現智能化識別和管理。現在普遍認為物聯網是一個基于互聯網、傳統電信網等信息承載體,讓所有能夠被獨立尋址的普通對象實現互聯互通,具有普通對象設備化、自治終端互聯化和普適服務智能化特征的網絡。從物聯網的定義可以看出要實現物聯網需要具有感知、通信與計算能力的智能信息傳感設備等實現全面感知,借助現有的互聯網和電信網來進行數據的可靠傳輸,以及數據的智能處理,進而實現人與人、物與物、人與物之間的互聯互通和智能信息服務。物聯網的體系結構可以根據信息生成、傳輸、處理和應用劃分為4個層次:感知識別層、網絡層、管理服務層和綜合應用層。其中感知層是物聯網信息的來源,包括各種類型的傳感器、RFID標簽和讀寫器、智能手機、智能家電以及智能測控設備等;網絡層實現數據的傳輸,包括有線和無線網絡的接人層、會聚層和核心交換層;管理服務層實現數據存儲、處理的和智能決策服務等,包括中間件、數據存儲與處理、數據挖掘與智能決策等;綜合應用層實現不同行業的綜合應用,包括智能物流、智能電網、智能交通、智能環保、智能醫療等。物聯網4層體系結構如圖1所示。
2.2 物聯網關鍵技術和研究內容
由物聯網的4層體系結構圖可以看出:感知層是物聯網應用的基礎,位于物聯網應用的最底層,也是物聯網區別于傳統互聯網的重要方面之一。感知層主要涉及RFID技術、無線傳感器網絡和控制技術、短距離無線通訊技術等主要關鍵技術。物聯網的應用層與具體的應用領域不同存在很大的差異,需要根據具體的應用來設計。物聯網網絡層的數據傳輸技術、無線通信技術以及管理服務層涉及的數據存儲、云計算、數據挖掘等各種支撐技術都是物聯網應用和研究過程中涉及的主要技術和內容。
由于物聯網的研究內容比較寬泛而且涉及多學科的交叉,開設物聯網相關專業的高校現有學科基礎、專業設置以及研究內容的側重點都會有所不同,因此在物聯網工程專業的課程設置以及培養方案方面會存在的一定的差異。由物聯網的4層體系結構,可以根據實際情況對物聯網工程專業設置不同的研究方向,如電子技術和嵌入式技術基礎較好的高校可以側重于感知層設計和應用,計算機技術基礎較好的高校可以側重于物聯網應用層和信息服務層,網絡技術和通信技術基礎較好的高校可以側重于網絡層和管理服務層,還有各相關交叉專業設置較為全面、研究基礎較好的高校則可以在物聯網的各層都平衡發展。具體設置什么樣研究方向和培養方案,各高校需要根據自身的學科專業基礎和特點以及高校的行業背景,設置具有自己特色和優勢的培養方案和側重研究方向。安徽理工大學是一所具有煤炭行業背景和醫學特色的理工類高校,目前設有相關的專業有:計算機科學與技術、電子技術與儀器、網絡信息安全、自動化、電子信息工專業提供論文寫作、寫作論文的服務,歡迎光臨dylw.net程、通信工程、電氣工程及其自動化等,具有較好的相關專業建設基礎,尤其是面向煤礦自動化和信息化應用領域有著較強的優勢。因此,基于學校的行業背景和專業基礎現狀,物聯網工程專業的側重點是物聯網的感知層設計和應用,兼顧管理服務層的相關技術研究,如中間件等。重點應用領域是礦山物聯網以及智能移動醫療,結合現有的網絡信息安全和計算機科學與技術等相關專業,制定符合學校實際和充分利用現有教學資源的物聯網工程專業的培養方案。
3 物聯網工程專業培養目標和課程設置
3.1 物聯網工程專業培養目標
在高等學校本科人才培養目標的前提下,根據物聯網專業的研究內容和市場需求定位,物聯網工程專業培養目標是:具有寬厚扎實的基礎知識,系統地掌握物聯網的相關理論、方法和技能,具備網絡技術、傳感技術、射頻識別技術、嵌入式技術、通信技術以及計算機技術等信息領域寬廣的專業知識,具有綜合運用所學知識解決物聯網中信息獲取、傳輸、處理問題的能力,能夠從事物聯網的通信架構、網絡協議和標準、無線傳感器、電子標簽射頻識別、信息安全等產品及系統的科學研究、工程設計、產品開發、技術管理與設備維護等工 作。
通過相關課程的學習,掌握必需的傳感器、電子、通信、單片機、RFID技術等知識和專業技能;掌握基本物聯網節點、網關、網絡協議棧,有線和無線網絡技術原理,無線自組織組網、有線和無線網絡拓撲以及網絡安全技術等基礎理論和關鍵技術;熟練并系統地掌握物聯網應用系統集成、物聯網硬件與軟件設計、互聯網應用等,具有綜合應用所學知識解決物聯網工程中實際問題的能力,包括:工程設計、設備制造、網絡運營和技術管理中的實際問題等能力;掌握基于無線傳感器網絡的物聯網業務的開發、測試、推廣等知識,具有較強的綜合應用信息網絡相關知識解決問題的能力、綜合試驗能力與工程實踐能力;熟悉礦山物聯網的架構、應用環境和關鍵技術,并能夠進行系統設計和開發;熟悉物聯網在智能醫療領域的應用技術,并在現有醫院信息系統的基礎上,進行移動醫療的智能終端、醫療傳感設備、中間件、數據存儲、應用系統的設計和開發等。此外,還應具有較強的創新意識、創造性思維能力,能綜合運用多學科知識、技術和現代工程工具,將所學內容應用到其他行業和應用領域。
3.2 物聯網工程專業課程設置
由于物聯網工程專業是綜合多學科的新興專業,在課程的設置和教學內容的安排上還不夠成熟和穩定,還處于探索階段。需要根據專業培養目標和實際教學情況,不斷地調整和優化課程的設置。目前,物聯網專業課程設置基本上在現有較成熟的計算機科學技術和電子信息類專業的基礎上,增加與物聯網相關的核心課程,但側重點是物聯網技術及應用。結合學校相關專業課程設置現狀,物聯網專業課程分為以下幾個主要模塊:(1)公共基礎模塊;(2)專業必修課程模塊:(3)專業核心課程模塊;(4)專業任選課程模塊;(5)跨學科課程模塊;(6)實踐課程模塊;(7)素質拓展模塊。各模塊包含的主要課程如表1所示。
在課程的設置上既考慮了物聯網專業的核心研究內容和專業特色,同時考慮到物聯網專業是一門新興的專業,還沒有專門的碩士和博士學位點,目前基本上都是作為計算機或相關學科的一個研究方向,而計算機專業研究生入學考試的專業課實現國家統一命題,因此,在課程的設置上要能夠和計算機科學與技術專業核心課程實現無縫對接,使得物聯網工程專業培養的學生能夠輕松實現進一步深造的愿望。基于這樣的一種現狀,學校物聯網工程專業在必修課程模塊和核心課程模塊中分別開設了數據結構、計算機組成原理、計算機網絡、操作系統等相關的課程,同時開設了物聯網導論、無線傳感器網絡、RFID原理與應用,能夠滿足學生專業學習和考研深造的需要。為了突出物聯網專業知識,在專業任選課程模塊中開設了大量與物專業提供論文寫作、寫作論文的服務,歡迎光臨dylw.net聯網和計算機相關和當前最為熱門的課程,充分體現了該專業方向的知識面寬、技術先進等特點。跨學科課程模塊的設置為進一步拓寬學生的知識面,了解煤礦行業的生產背景和主要技術裝備,為以后從事煤礦物聯網和數字礦山建設打下基礎。實踐課程模塊的設置是培養學生動手能力和學習興趣的重要教學環節,是達到學以致用的主要途徑,是整個教學過程不可缺少的內容。素質拓展模塊通過組織多種形式和內容的第二課堂教學活動,以培養學生創新精神和實踐能力,促進個性發展,提高綜合素質。
4 人才培養和教學資源建設
4.1 物聯網工程專業人才培養
高等學校的使命是培養人才,高校需要根據市場的需求和自身優勢以及綜合其他因素來確定人才的培養模式。因此,對人才培養目標的定位能夠全面反映高校對合格人才的理解和時代需求。安徽理工大學是行業特色鮮明、理工類為主的綜合型大學,學校人才培養目標是:結合煤炭行業特色,培養“厚基礎、高素質、強能力、善創新”的創新型人才和高級專門人才。在人才培養過程中要構建多元化、多目標的培養模式,同時充分考慮學生就業、創業和繼續深造等不同要求,努力形成特色鮮明、層次清晰、模式多元、制度配套、保障有力的本科人才培養體系。在學校人才培養目標的指導下,借助現有相關專業的培養模式和經驗,并結合物聯網工程專業的特點,對物聯網工程專業的人才培養采用校企聯合培養的模式。
安徽理工大學是第二批“卓越工程師教育培養計劃”高校,目前在計算機科學與技術專業以及其他電子信息類專業的卓越工程師培養計劃和方案制定過程中積累了一定的經驗,其核心培養方式是采取的3+X培養模式,主要措施是其中3年時間在學校進行相關基礎課和理論課的學習,至少1年時間采取校企聯合培養模式,通過將企業納入到人才培養主體地位,可以進行訂單式培養,大大增強學生對企業需求的了解和實踐動手能力。真正體現“卓越計劃”的3個特點,即行業企業深度參與培養過程;學校按通用標準和行業標準培養工程人才;強化培養學生的工程能力和創新能力。物聯網工程專業主要是培養工程類的專門型應用人才,可以按照“卓越工程師”的培養模式進行培養。一方面是在現有教學資源的基礎上,加強物聯網專業基礎理論和專業核心課程內容的教學,另一方面加強實踐教學環節,尤其是引入相關企業的參與。目前,我校已與安徽徽斯頓電子科技有限公司以及安徽科艾網絡技術有限公司簽訂了戰略合作協議,聯合培養物聯網專業人才,由參與的公司提供相關課程的教學和實踐環節的平臺,并且公司有優先挑選優秀畢業生的權利。另外,安徽理工大學與附屬醫院安徽淮南東方醫院集團也簽訂了合作協議,共同研究和制訂數字移動醫療系統方案。移動數字醫療系統的實施可為學校物聯網專業教師和學生提供了參與設計和開發的機會,同時也會為學生的培養提供很好的實習場所和平臺。另外,安徽理工大學與兩淮煤礦企業都建立了很好的合作關系,有著很好的合作基礎,雙方都在積極準備聯合培養礦山物聯網建設人才,進行校企深度合作,為拓展學校物聯網專業人才培養提供了很好的實踐和就業機會。此外,學校還與一些經濟發達地區的相關企業建立實習基地,如上海、深圳、無錫、蕪湖等,為學生進入工作崗位前提供深入企業實習機會,為進一步就業打下了堅實的基礎。校企合作模式的效果已經在學校的一些專業取得了很好的效果,校企合作是物聯網專業人才培養較為理想的模式。
4.2 物聯網工程專業教學資源建設
物聯網專業人才的培養,除了有定位準確的培養目標和合適的培養模式之外,還需要有配套的軟硬件教學資源的支撐,教學資源是培養合格人才的重要保證。一個專業辦學水平的高低往往與該專業的師資、實驗室、教材、實習場所等建設水平有關。對于物聯網專業這樣一門新興專業,面臨的專業教學問題更為嚴重和急迫。學校在物聯網專業建設過程中,相應地采取了一些有效措施來保證高水平的教學資源。
(1)物聯網專業師資隊伍的建設。這是所有教學資源中最為重要的部分,沒有好的師資很難想象能夠培養出優秀的人才。因此,學校和學院都非常重視教師的培養,培養的方式主要是從學院中挑選出一部分對物聯網感興趣而且嵌入式技術以及軟件開發能力過硬的教師組建成物聯網科研團隊和教學團隊,通過申專業提供論文寫作、寫作論文的服務,歡迎光臨dylw.net請物聯網相關課題展開物聯網理論和應用研究,目前已有2項物聯網相關的國家自然科學基金項目,5項省部級物聯網應用課題,多項企業物聯網應用橫向課題,通過科研課題工作的深入展開和研究,大大提高了教師對物聯網理論的理解和實踐應用水平,對推動物聯網專業的教學水平起到明顯的促進作用。除此之外,學院利用寒暑假時間組織部分教師到北京、無錫、長沙等地參加“全國高校物聯網專業教學和研討”“高級物聯網開發工程師物”等教學和專業技術的培訓,通過培訓進一步提高教師的物聯網教學水平和專業技能,然后再通過校內的研討和講座帶動更多教師物聯網專業水平的提高。
(2)教材建設也是辦好專業必不可少的環節。由于物聯網專業是新建專業,雖然已經出版了一些不錯的物聯網方面的圖書,但適合作為本科教學的好教材還是鳳毛麟角,而且大多是技術類或普及類。因此,在教材的建設方面還有很多的工作需要做。我們根據開設的課程和目前已有教材的現狀,挑選出相對較好的基本教材和參考書,通過大家閱讀討論,然后根據制定的教學計劃,來確定講授的內容和學生需要自學的內容,并整理教學講義和課件,為后續教材建設做好準備。通過這一環節,充分提高了對教學內容細節的掌握和理解,也對物聯網技術掌握得更為全面。
(3)實驗室建設是實踐教學環節的有力保障。為了能夠滿足物聯網實驗教學的需求,學院對物聯網實驗室建設投入了大量的建設經費,實驗室采購了北京西普陽光教育科技有限公司的SimpleRFID射頻識別實驗教學系統,并向安徽福訊信息技術有限公司訂制了無線傳感網絡教學系實驗系統。在物聯網實驗建設過程中,物聯網專業教學團隊全程參與整個實驗室建設過程,對系統的安裝、調試、運行都進行全面掌握;專業提供論文寫作、寫作論文的服務,歡迎光臨dylw.net并邀請物聯網實驗系統開發的T程技術人員給教師做專門的技術培訓和講座,進一步提高了教師的理論水平和實踐水平。通過師資、教材和實驗竄3個環節的建設,目前學校已經具有較高水平的物聯網專業教學團隊和完善的教學配套資源,完全能夠按照既定的教學目標和計劃來進行物聯網專業人才的培養。當然,任何一個新的專業的開設,都需要一定時間的建設和完善,在建設的過程中要不斷探索和完善,并借鑒其他高校的成功經驗,及時修正不合理的方面。
5 結語
物聯網工程專業的人才培養和教學資源建設,是所有高校物聯網工程專業在辦學過程中需要考慮和解決的問題,而特色人才培養模式和高水平教學資源建設是辦好物聯網專業的前提,因此,各個高校應根據各自不同的辦學基礎和行業特點,著眼于市場需求和自身的辦學優勢,在體現物聯網工程專業共同特點的基礎上,要突出物聯網工程專業的行業特色,這樣培養出的人才更能滿足市場需求和具有更寬的就業面。
參考文獻:
[1]吳功宜,吳英.物聯網工程導論[M].北京:機械工業出版社,2012:1-5.
[2]劉云浩.物聯網導論[M].北京:科學出版社,2011:3-6.
[3]吳功宜.對物聯網工程專業教學體系建設的思考[J].計算機教育,2010(21):26-29.
隨著計算機網絡技術的快速發展,計算機網絡逐漸得到普及和覆蓋,并在人們的生產生活中扮演著重要的角色。網絡的覆蓋為人們的生活、娛樂、辦公提供了便捷的網絡環境。但同時也存在計算機網絡操作的漏洞,使得不法分子利用相關技術,在網絡中傳播病毒、竊取重要機密信息,嚴重危害了社會的穩定,造成了嚴重的經濟損失。為了維護計算機網絡環境的穩定安全,需要對威脅計算機網絡環境的因素進行了解,并針對這些因素做出正確的應對措施,確保計算機網絡運行可靠性。
2 網絡計算機安全的概念及威脅計算機網絡安全的種類
2.1 計算機網絡安全概念
計算機網絡安全主要指的是在計算機網絡環境的管理中,運用先進的網絡管理技術及相應的控制措施,確保在網絡環境下計算機運行的數據完整,并具有一定的保密性、安全性、適用性。計算機的安全在網絡環境下需要得到兩方面的保障,也就是計算機物理安全及計算機邏輯安全。其中計算機物理安全是指計算機的系統設備中跟數據相關的設施,應受到物理相關原理的保護,以免設備元件丟失或損傷;計算機邏輯安全是指計算機在網絡環境下,其運行要符合邏輯,確保數據的完整、可用及保密性。
2.2 計算機網絡安全存在威脅的原因
影響計算機網絡安全的因素主要有三種類型,包括自然因素、突發因素、人為因素。其中,計算機網絡操作系統中的安全隱患和自身帶有的薄弱性對計算機網絡的自然因素及突發因素具有重大影響,而人為因素主要是由人的刻意行為引發的,是威脅計算機網絡環境安全的最大因素。人為因素主要是通過非法入侵的手段,對計算機數據和編程進行篡改、竊取、破壞,或病毒傳播。另外,因計算機網絡自身的特征,使其存在一定的潛在威脅,易導致信息泄露、非權限訪問、資源耗損或被竊取、破壞等。其特征及危害如表1所示。
2.2.1計算機網絡的開放性
計算機網絡技術是一項全面開放的技術,其網絡環境容易受到各方面的攻擊,特別是物理方面的威脅。物理威脅主要指的是身份識別發生錯誤以及間諜行為、偷竊行為等。其中偷竊行為就經常發生,使得一些含有國家、企業等重要文件的計算機機器設備被偷竊,造成了機密信息的泄露和嚴重的經濟損失。除此之外,在使用互聯網時需要有用戶名及用戶密碼,若身份識別沒有順利進行,就會使計算機網絡在運行中失去保護屏障。身份識別包括口令破解、算法考慮不周、口令圈套、隨意口令等。
2.2.2計算機網絡的全球性
因計算機網絡不限國籍,具有全球連通性,使得計算機網絡會受到局域網、本地網甚至更寬范圍的有害程序入侵。有害程序入侵包括病毒入侵、木馬危害、軟件的更新或下載等。另外,因網絡系統的各項設備相互連接,當某一設備遭受病毒入侵,容易形成整個網絡安全環境的破壞。
2.2.3計算機網絡的共享性
計算機網絡資源可供人人共享,用戶也可以根據自己的使用需求在網絡上或搜尋信息。網絡的連接需要依靠線纜,而線纜連接和系統會存在一定漏洞,容易對網絡環境造成安全威脅。線纜連接包括撥號進入、竊聽、監控、冒充等節點,所形成的每個節點數據信息都有可能被搭線竊聽。系統漏洞主要是指在不安全的服務、配置及系統初始化等,使得計算機在網絡運中因自身的漏洞,對網絡安全環境造成不同程度的威脅。
3 網絡環境下計算機的安全現狀
3.1 計算機網絡管理不全面
雖然計算機網絡技術已被得到廣泛應用,但依然存在一些操作系統上的缺陷,包括計算機網絡管理的缺陷。計算機網絡管理類型多樣,有計算機硬件設施的安全硬件及軟件、內存的安全管理等。計算機網絡具有連接性,若某一程序管理出現問題,就極有可能致使整個計算機網絡系統出現故障,甚至癱瘓,讓黑客有了更多機會攻擊、破壞計算機網絡的電腦程序,影響計算機的正常運行。
3.2 互聯網絡中的漏洞
計算機的互聯網功能,使其在為用戶提供某一網絡服務時,易遭遇非法入侵。在互聯網背景下,計算機在傳輸信息、安裝軟件、加載資料、執行操作功能等時候會遭到不法入侵,那是因為計算機本身具有傳送信息的功能,而傳輸信息的時候經常會存在一些可執行的文件,這些可執行的軟件需要通過編寫才能形成電腦程序,而編寫程序難免會存在人為疏忽,讓計算機網絡遭致破壞甚至癱瘓。此外,可執行軟件在傳送運行中,若受到遠程監控或被安裝間諜軟件,就會使相關信息造成丟失,使編寫程序受到侵害。
3.3 計算機網絡的病毒侵害
計算機網絡的操作系統可以被重新創建,其進程具有一定的支撐性和維護性,所以程序軟件在運行或遠程操作中,容易遭到病毒的入侵、破壞,對計算機硬件設施和軟件功能造成損傷。另外,計算機病毒具有長短不一的潛伏期,可進行自我復制,若某一計算機系統遭到入侵破壞及監控,其他計算機也有可能遭到病毒入侵,使其程序在黑客計算機中被監控,或由于用戶下載了帶有病毒的軟件、瀏覽帶病毒的網頁時,同樣會給病毒入侵有可乘之機。
3.4 不具備計算機安全意識
計算機網絡已成為推動社會進步的重要力量,但在運用計算機網絡時,很多人不具備計算機網絡安全意識。由于普遍用戶對計算機網絡的認識不足,且相關操作知識有限,所以在瀏覽網頁、傳輸信息、和相關聯網操作時,不注重對信息的保密,也沒有安全意識,很容易誤判一些網絡信息或軟件,接收別人的傳送文件或下載帶病毒的軟件,致使計算機出現中毒現象,形成信息的外泄等。
4 計算機網絡安全防護措施
4.1 計算機網絡安全防護的物理措施
計算機網絡安全的物理措施是指在網絡背景下,計算機的運行要具備健康、安全、穩定的物理環境,包括計算機的機房安全、硬件設施安全。在計算機機房中,要確保其不受電磁干擾和地震危害,保證機房環境具有防火、防潮、防水等功能。另外,實施計算機物理措施,還要對安裝計算機設備的周邊環境進行定期檢查,發現異常情況時應及時記錄、處理,檢查計算機機房供電系統的安全穩定,對電纜的正常指標進行檢查,觀察機器設備在運行時是否存在雜音或異常情況,對機房人員的進出要進行嚴格的控制,以免一些非授權人員對機房設備進行人為破壞。
4.2 健全政府管理機制
計算機的網絡安全,對相關企業甚至國家安全都起著至關重要的影響,是國家安全的重要組成部分。維護計算機網絡的安全,還需要通過法律手段對網絡非法侵入和網絡犯罪行為加以約束、制裁。建立健全相應的法律法規,對網絡操作行為做進一步的規范,并注重提高計算機管理人員的的管理技能及法制思想,使其具備高尚的思想道德水平。政府管理機制要針對計算機網絡安全,制定出相應的安全管理規范,例如計算機網絡安全資料管理機制、計算機網絡管理員管理制度、網絡維護管理制度等,確保和規范計算機的網絡安全,使得計算機網絡操作有法可依。
4.3 提高計算機網絡的技術水平
4.3.1加強計算機的病毒防治技術
計算機病毒是隨著計算機網絡技術的發展而發展的,對計算機網絡系統的安全操作存在較大的威脅,并逐漸呈現智能化病毒的趨勢。因此,一定要提高計算機的病毒防治技術,通過有效的殺毒軟件和預防病毒入侵的手段,提高計算機網絡的運行安全。通過提高計算機防病毒手段,使計算機網絡在運行中防病毒軟件能夠準確、及時地發現病毒并刪除危險。當前,計算機網絡防病毒軟件一般常見的有瑞星殺毒軟件、360殺毒軟件、卡巴斯基殺毒軟件等。
4.3.2加強計算的防火墻技術
防火強技術也叫隔離技術,是保護計算機網絡安全的第一道屏障。防火強技術通過控制訪問權限,阻止黑客攻擊,并預防病毒侵入服務器,使計算機網絡系統的數據信息安全得到有效保障。防火墻技術是一項獨立于其他計算機系統的安全工具,加強防火強技術對防火強的硬件設備進行設置,可以提高計算機服務器的運行安全。
4.3.3加強計算機網絡的加密技術
加強計算機網絡的加密技術主要是對計算機儲存信息和網絡傳輸信息加以重新編碼,使其具有一定的破解難度。計算機網絡的加密技術包括連接端口、網絡節點、網路連接等的加密,不同的加密方式具有不同的作用。計算機數據加密技術主要分為四種類型:計算機數據完整性的辨識、計算機數據的傳送、計算機數據的存儲、計算機密鑰管理技術,其中計算機密鑰管理技術又分為解密密鑰技術和加密密鑰技術。
4.3.4計算機入侵檢測技術
計算機入侵技術與防火墻技術相比較更加新型,不僅對防火墻的弱點有補充作用,而且可以以最快的時間檢測到入侵者,并對其入侵行為加以分析、控制,做出必要的應對措施,以保全計算機網絡系統安全。計算機入侵檢測系統技術,主要是對計算機網絡系統中的節點進行數據信息的收集、分析,檢驗計算機網絡在運行中是否已被入侵,對計算機網絡安全具有較全面、及時的保護。
5 結束語
總而言之,計算機網絡技術的不斷發展,使得計算機網絡運行安全也受到一定威脅。為了在網絡環境下,維持計算機的運行安全,需要對影響計算機網絡安全的因素有所了解,并針對這些因素提出正確的應對措施,有效控制、防范非法入侵行為,對計算機出現的系統漏洞及時修補,維護計算機網絡環境的穩定、安全。
參考文獻
[1] 李振美.分析計算機安全問題[J].電腦開發與應用,2014,06(27):13-15.
[2] 韓銳.計算機網絡安茜的主要隱患及管理措施分析[J].信息通信,2014,01(133):152-153.
關鍵詞:物聯網工程專業課課程體系;感知層;網絡層;應用層;體系結構
中圖分類號:TP391.44-4
1 物聯網工程專業設置的必要性和可行性
“物聯網”[1]的概念于1999年提出,本意是“物與物相連的互聯網”,物聯網是通過紅外感應器、射頻識別(RFID)、全球定位系統、無線傳感器網絡、激光掃描器等傳感技術,依據通信協議,把任何物品與互聯網連接起來,進行信息交換和處理,以實現智能識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。
根據教育部辦公廳關于戰略性新興產業相關專業申報和審批工作的通知[2]的精神,為了加大新興產業人才培養力度,加快課程體系、教學內容、教學方法、管理體制與運行機制的創新,大力培養新興產業相關專業的人才,滿足國家戰略性新興產業對高素質人才的迫切需求,北京交通大學海濱學院計算機科學與技術專業以良好的辦學條件和過硬的教學質量贏得了社會信譽,培養了大批合格的信息技術人才。這些專業均具有強大的師資力量和完善的實驗設備,為開辦“物聯網工程”新專業打下了良好基礎。
2 物聯網工程專業知識體系架構
物聯網與傳統網絡的主要區別在于,物聯網擴大了傳統網絡的通信范圍,即物聯網不僅僅局限于人與人之間的通信,還擴展到人與物、物與物之間的通信。物聯網網絡架構由感知層、網絡層、應用層組成。
2.1 感知層
感知層,也常稱為感知控制層,解決了從物理世界到人類世界的數據獲取問題[3],包括各種物理量、標識、音頻、視頻等數據。感知層位于三層架構體系中的底層,是物聯網應用的基礎,是物聯網全面感知的核心。作為物聯網的最基礎一層,感知層具有十分重要的作用。
感知控制層包括數據采集、短距離通信技術和協同信息處理。數據采集是通過相關傳感器對物理對象的感知和數據收集,其中涉及射頻識別(RFID)、傳感器、多媒體信息采集、實時定位和二維碼等技術。短距離通信技術和協同信息處理將采集到的數據在局部范圍內進行處理,并通過具有自組織能力的短距離傳感網接入廣域網。
2.2 網絡層
物聯網網絡層將來自感知層的各類信息通過基礎網絡傳輸給上層,并提供透明的數據傳輸能力。其中,基礎網主要包括移動通信網、廣電網、衛星網、行業專網、互聯網及形成的融合網等。
2.3 應用層
應用層主要將物聯網技術與行業系統結合,將信息轉化為內容,實現物物互聯的應用解決方案。概括起來,物聯網就是傳感網、互聯網和智能服務的綜合體[4]。與傳統的互聯網相比,物聯網加進了感知層,降低互聯門檻,實現非智能、弱智能設備能夠接入互聯[5]。
在高性能計算和海量存儲技術支持下,應用層還對網絡獲取的大量不確定信息進行清洗、融合、重組等處理,整合為相對準確的結論,并為行業應用提供智能的支撐平臺。
3 物聯網工程專業課課程體系設置
3.1 專業定位
本專業依托北京交通大學計算機與信息技術學院的優勢學科,面向京、津、冀和環渤海區域經濟、社會、生態的發展需要,突出計算機應用技術與現代信息處理技術交叉與融合的特點。培養學生具備良好的自然科學、人文社會科學和工程技術基礎知識。使學生具有物聯網工程專業技術的扎實理論基礎,面向物聯網應用系統的程序設計技術,各種信息處理網絡應用系統的工程實踐能力,以及培養學生具有較強的自主學習意識和工程意識,能夠從事物聯網工程技術及其應用方面相關應用設計、開發與應用工作。
3.2 培養目標
物聯網專業需要培養適應國家科技化和現代化建設需求,建設創新型國家發展戰略的需要,具有雄厚的基礎,強大的綜合實力和專業適應能力,具有社會責任感,具有信息采集和檢索、分析和處理能力的,具備良好的動手實踐能力和創新能力,能勝任通信,傳感器網絡及電子信息處理技術領域的研究,設計、開發、系統集成及管理與教學,并具有創新能力,能夠在計算機和通信等領域起領軍作用,具有國際化視野的高素質的高層次專門人才。
3.3 課程體系結構設置
物聯網工程專業是新興專業,由于整個行業在我國都處于發展階段,因此對人才培養提出了更高的要求。由于物聯網方面的信息相對較少,學生有可能對于專業的認知度不高,應當加強專業認知方面的教育,同時,通過實驗演示等方式,讓學生來親身體驗物聯網技術帶來的技術革新,是學生們對于專業有一個全方面的認知,從而培養學生的學習興趣和鉆研精神。物聯網工程課程體系的原則是覆蓋必要的學科背景和專業知識。
我院物聯網工程專業依托計算機科學與技術專業進行發展,物聯網專業需要計算機科學與技術方面知識的學習,同時,重點加強與“物”相關的傳感器、RDIF等技術的學習。在教學過程中注重學科背景知識體系,力求學生考研和后期發展有明確的學科目標。
物聯網技術專業的設置需要綜合考慮相關交叉學科的特點,注重課程體系的交叉融合,將相關主干學科的核心課程和專業課程進行統籌考慮。在總學分180學分的情況下,將課程分為基礎教育、專業教育和素質拓展和自主實踐。
3.3.1 基礎教育
在基礎課程的教學中,尤其是對于整個專業學習和發展至關重要的數學和物理等課程的學習,使學生充分意識到學習這些知識的重要性,物聯網專業在國內屬于新興專業,國內起步較晚,需要查閱大量的外文資料,因此,需要良好的英語水平,尤其是專業英語水平,在教學中,適當引入專業英語教學。同時,在基礎課程的學習中,應該加強學生對于政策法規的學習,避免學生學習技術知識之后通過技術手段進行違法犯罪活動。
3.3.2 專業教育
專業教育包含專業基礎課程和專業課程以及各自的實踐環節,共114學分。專業基礎教育是整個課程體系中較為重要的環節,高素質的人才需要有過硬的專業基礎知識,通過全方位學習物聯網以及計算機、通訊、自動化等相關學科的知識,能夠使學生培養對于知識的跨學科應用能力。
(1)專業基礎課課程結構設置及分析
專業基礎教育主要包括計算機基礎與專業導論、程序設計基礎、C語言程序設計、面向對象程序設計與C++、離散數學、數據結構、模擬與數字電路、Java語言程序設計、Web應用、物聯網導論、圖論與算法設計、計算機組成原理、信號與系統、專業英語等課程,突出專業定位和特色,擁有一定的廣度和深度,多起點同時推進,學生在全方位的學習中,找到適合自己的發展方向。
在專業基礎課程的教學中,起步難度要適當,既不能難度過大而嚇退學生,打消學習積極性,也不能過于容易而什么都學不到。將盡可能多的課程安排在實驗室進行,理論知識通過實驗現象和結論更容易理解和掌握,學生能通過現象看到本質,有利于學生興趣的養成和動手實踐能力的培養。考慮到學生的實際情況,專業基礎課程計劃安排一定的課外上機學時,使學生鞏固課堂學習的內容。
(2)專業課課程結構設置及分析
專業課程包括Web程序設計、Linux程序設計、嵌入式系統原理、數字信號處理、數據庫系統原理、操作系統、編譯原理、匯編語言、微機系統與接口技術、物聯網架構與技術、RFID原理與應用、VHDL設計實踐、移動互聯網技術、空間信息技術、計算機網絡原理、無線傳感網與通訊技術、人機交互技術、傳感器件與編程技術等科目,學生可根據自己的興趣與自身發展進行選擇學習。
專業課程的考核不能以考試成績作為唯一標準提高實踐和實訓在考核中所占比重,嚴格實訓內容的考試。在專業課程的學習中,增加項目實訓,適當引入企業項目,在學習中就能體驗到未來工作中的實際感受,通過親身體驗,尋找差距,彌補不足。學生在畢業之后,能夠迅速適應工作崗位,擁有較高的起點。
(3)專業主干課課程
具體包括:物聯網技術導論、電路、模擬電子技術、電子技術基礎實驗、數據結構與算法、信號與系統、數字邏輯與數字系統、傳感與檢測技術、軟件工程、計算機網絡原理、通信原理、嵌入式系統與接口技術、數據庫與數據挖掘。
(4)專業選修課課程
無線傳感網與自組織網絡、天線原理、物聯網信息安全、物流管理概論、RFID技術、計算機系統結構、智能交通概論、GPS技術、環境工程概論、電子商務等。
3.4.3 實踐教育
實踐教育主要包括程序設計專題訓練Ⅰ、程序設計專題訓練Ⅱ、硬件系統課程設計、軟件系統課程設計、就業指導、物聯網綜合實踐、多媒體技術、Linux應用系統開發、信息系統集成與開發、軟件工程與實踐、計算機系統課程設計、畢業實習、畢業設計(論文)。其中部分科目為選修,學生可以根據自身發展進行選擇。
3.4.4 素質拓展與自主實踐
素質拓展與自主實踐方面,鼓勵學生參與學科競賽、科研項目、創新創業項目、非本專業的公共選修課、各類職業、執業資格證書,總學分不得低于10學分。
4 結束語
物聯網工程是一個戰略性新興本科專業,它不是以理論為主導,重點在于工程應用,這就決定了該課程體系所特有的發展變化的動態特性。因此,在制定專業教學計劃時,要時刻以服務于社會發展需要為根本依據,把當前物聯網新技術及行業應用的時代需求緊密結合起來,依托學校自身的行業背景和學科優勢,設計出科學合理的、與時俱進的、可持續發展的專業課程體系,為國家戰略性新興產業發展,培養高素質專門人才多做貢獻,爭取使我院物聯網工程專業在同類學校的同類專業中起到示范和帶頭作用。
參考文獻:
[1]ITU Internet report 2005:The Internet of Things[DB/OL].
[2]教高廳函[2010]13號[Z].
[3]屈偉平.物聯網掀起新的信息技術革命浪潮[J].物流技術與應用,2010(11):23-25.
[4]馬忠梅,孫娟.李奇.物聯網工程專業課程體系與實踐探討[J].單片機與嵌八式系統應用,2011(11):46-47.
[5]范曲立.物聯網的體系結構與相關技術研究[J].南京大學學報,2009(06):13-14.
[6]徐險峰.論以信息化帶動工業化[M].成都:西南財經大學出版社,2006.
作者簡介:邢建川,男,副教授,研究方向為分布式計算、集群系統、Petri網建模與分析、工作流管理等;周世杰,男,副教授,研究方向為分布式計算、信息安全和RFID;侯孟書,男,副教授,研究方向為分布式文件系統、計算機網絡、P2P計算等;吉家成,男,高級實驗師。
摘 要:以科學發展觀為指導,以國家級計算機實驗教學示范中心建設為依托,對實驗中心的教學體系進行改革,構建了“12333”的實驗教學和管理體系,改進實驗教學方法和手段,建立多元化的實驗考核體系。文章介紹了改革過程并提出實驗教學中創新人才培養的新方法和途徑。實踐證明,這種實驗教學體系和機制大大提高了學生的創新實踐能力、科研能力和就業能力。
關鍵詞:創新型;實驗教學;研究型大學
近幾年,國內高校創建了國家級或省級實驗教學示范中心,加大實踐教學改革力度,更新實驗教學內容、優化實驗課程體系、規范實踐教學管理,優化實驗教學資源,積極推進研究性教學,以提高大學生的實踐創新能力[1]。
1 創新型實驗教學體系的構建與優化
我校國家級計算機實驗教學示范中心以全面貫徹落實科學發展觀為戰略指導方針,堅持以學生為本,以培養具有創新精神與實踐能力的應用型人才為目標,強化教學與實踐相結合、實踐與科研相結合、科研與工程實際相結合,實現校內外開放式的實驗教學模式[2],構建了與之相適應的“12333”實驗教學和管理體系,即一個中心、兩個陣地、三個階段、三個層次、三個機制。
1.1 一個中心
以培養創新型人才為中心目標。以培養具有實踐能力與創新精神的應用型人才為培養目標,提升學生的就業能力和創業能力,提高學生的綜合素質,努力為地方經濟社會建設發展服務[3]。
1.2 兩個陣地
以學生競賽中心和學生創新中心作為培養創新
型人才的兩個主陣地。在創新型學生培養體系結構建設方面,依托學生競賽中心和學生創新創業中心來開展豐富多彩的學生創新活動,取得優良的成績。在學生創新創業中心,通過建立多個企業技術俱樂部(微軟技術俱樂部、IBM技術俱樂部、騰訊技術俱樂部)來獲得贊助和支持,并將其最新技術引入到學生的創新活動之中。
面向積極推進大學生就業創業能力的培養目標,學生創新創業中心成立了夢飛無線等工作室,通過平臺的技術培訓,許多工作室在社會上找到了軟件開發項目,并獨立承擔項目開發任務。有兩個學生的創新工作室入駐成都天府軟件園大學生創業園區,產生了較大的社會影響。
我們完成了競賽中心的組織架構工作,成立了ACM程序設計競賽、電子設計競賽(嵌入式專題邀請賽)、信息安全競賽、機器人足球競賽等賽事的分支管理機構,完成相關的競賽組織工作。由教務處牽頭,示范中心負責開出了全校的競賽相關素質公選課,將學生競賽培養納入到本科培養大綱中。由競賽團隊責任老師擔任主講教師,針對競賽過程完成初級、中級和高級三個層次競賽培訓課程內容,為學生參加各類賽事奠定了良好的基礎。
1.3 三個教學階段
第一個教學階段:面向低年級本科生,以本學科應掌握的數學公共基礎知識、基本原理的理解、驗證和基本實驗技能的訓練為主要實驗內容。旨在通過做實驗,培養學生的科學思維和創新意識,使學生掌握實驗研究的基本方法,提高學生的分析能力和創新能力。主要包括離散數學實驗和數學建模實驗。
第二個教學階段:面向本科生,由本學科各個專業方向共性的、具有明顯學科特點的專業實驗內容構成,基本反映了本學科一個合格的本科畢業生應具備的專業基礎性實踐能力和理論知識需求。該階段的實驗包括電子基礎實驗(電路分析基礎實驗、模擬電路基礎實驗、數字邏輯實驗、微機原理與接口實驗以及現代電子技術綜合實驗等),程序設計基礎實驗,數據結構實驗,計算機操作系統實驗,計算機組成原理實驗,數據庫原理實驗,編譯原理實驗,計算機網絡基礎實驗,軟件工程實驗等。
第三教學階段:面向高年級本科生,具有明顯的專業方向特征,滿足本學科專業課程教學的實驗需要,同時重點培養本學科高年級本科生的專業實踐能力、綜合能力和研究創新能力。根據學院的學科優勢,設置了五個研究方向:嵌入式系統、信息安全、數字媒體、計算智能和大型機。該階段以工程實踐為背景,市場需求為導向,主要面向實際需要,充分利用學院學科優勢,解決本專業實際應用問題。
1.4 三個實驗層次
每個實驗教學階段都設有不同的實驗項目。實驗項目按難易程度及訓練學生不同能力分為三種類型:基礎型實驗、綜合型實驗和創新型實驗。
基礎型實驗:應知應會等原理性實驗,解決在課程學習后對原理、算法的理解和設計能力。
綜合型實驗:要求學生結合一門課程的多個知識點,甚至綜合多門相關課程,完成一個較為復雜的實驗任務,難度較大。學生要具有多方面的知識,即鞏固前面實驗階段的學習成果,融合實驗原理、設計思想、實驗方法及相關的理論知識,對實驗結果進行判斷、歸納與分析,綜合應用所學理論知識,分析問題和解決問題。
創新型實驗:完全為開放式教學方式,由學生獨立或者與指導教師共同擬定設計題目和設計目標,并獨立完成,難度大,具有探索性、創新性。注重科研成果向實驗教學內容的轉化,讓學生在實驗教學中感受知識產生和發展的過程,享受知識轉化為能力的成就感。同時培養學生自主學習、自主從事實踐研究的能力,使學生的創新意識和創新能力得到全面的鍛煉與提高。
1.5 三個機制
“三個機制”是保障實驗體系順利實施的管理機制,即實驗課程考核機制以及實驗教學質量管理與保障機制[4]。
2 計算機實驗教學體系改革具體內容
2.1 根據硬件實驗的系統性,規劃硬件實驗教學內容
計算機硬件實驗教學是計算機專業實驗教學的重要組成部分,是培養學生實際動手能力、工程實踐能力、開發創新能力不可或缺的手段。經過多年的探索,我校形成了一套科學合理的計算機硬件實驗教學體系,如圖1所示。該體系主要以6門核心硬件課程進行規劃和設計,在構建硬件體系結構中,重點考慮計算機硬件的系統性。如在匯編語言實驗課程的教學過程中,大多數學生對于匯編語言編程模式的掌握比較容易,而對于匯編語言指令與硬件之間關系的理解上較難,由此反映出學生對計算機系統數據通路結構的不了解。針對這種情況,在教學計劃的安排上,我們縮減了匯編語言的實驗學時數,增加了計算機組成原理的實驗學時數,并增加相應的實驗項目,使學生能夠更好地將理論與實踐結合起來進行思考,有效提高了學生對匯編指令與硬件關系的理解,增強了學生的動手能力。同時,減少的匯編語言實驗環節,在學習微機原理與接口技術時進行相應的補充,要求學生用匯編語言編程驅動各個可編程接口芯片,這樣就將單純的在微機上操作的匯編語言軟件編程練習擴展到接口電路的驅動范圍,不僅使學生的編程興趣提高,也進一步加強了對匯編語言及計算機硬件系統的學習效果。
2.2 根據軟件實驗的邏輯關系,建設軟件實驗內容
計算機軟件實驗教學同樣是計算機專業教學的重要組成部分,遵循軟件實驗教學著重對學生系統分析和設計能力的培養以及軟件開發過程的訓練。按照計算機軟件各課程的邏輯關系,提出圍繞核心課程構建層次化的軟件實驗教學體系:將軟件實驗課程分為專業基礎課程和專業核心課程兩個層次,如圖2所示。重點建設各層次的核心課程,并以點帶面,全面推進各項實驗課程的建設。
在構建軟件實驗內容中,分別在每個層次中選取有典型意義的核心課程,充分考慮計算機軟件之間的聯系。在專業基礎課階段,以開設基礎型實驗為主,對相關課程的原理和算法進行編程設計,使學生掌握基本原理和基本方法;而在專業核心課程中,則以綜合型、創新型實驗為主。以計算機操作系統實驗為例,在對原理和算法理解的基礎上,加強對操作系統原理的進一步認識和理解,引導學生與操作系統內核交互,從而理解原理,掌握操作系統的設計技術和設計技巧,提高學生的動手能力,進一步激發學生的創造力和想象力。
2.3 根據學院學科優勢,規劃學科方向實驗內容
學科方向實驗是根據學院的學科方向和優勢開設的,主要以綜合型、創新型實驗為主,在設計和開設信息安全方向實驗中,根據學生學習課程所處階段,在本科第一學年至第三學年每學年的第二學期開設一門綜合設計實驗課程,如圖3所示。
與課程實驗和課程設計依托一門具體課程不同,綜合設計實驗本身就是一門獨立的課程,有獨立的學分和學時數。考慮到處于第一學年第二學期的學生已經學習或正在學習信息安全導論、密碼學基礎等相關課程以及一門高級程序設計語言,能夠編寫簡單程序,因此設立了信息安全基礎綜合實驗;針對第二學年第二學期的學生已經學習或正在學習網絡安全協議相關課程,具備一定的安全協議概念,可以培養其設計與實現簡單安全協議的能力,因此開設了安全協議綜合設計實驗;對于第三學年第二學期的學生已經學習或正在學習計算機操作系統、計算機網絡的核心課程以及信息安全專業課程,具備一定的計算機系統、計算機網絡、軟件工程知識,要培養其綜合運用所學知識,設計和實現安全系統的能力,因此開設了網絡與信息系統安全綜合設計實驗。
近幾年的教學實踐證明,這套分層的信息安全實驗體系正在循序漸進地培養學生理論與實踐結合的能力,在激發學生發現問題、解決問題的創新思想方面有效、可行。
2.4 采取“基礎型、綜合型、創新型”的層次化遞進式實驗教學模式
隨著實驗教學改革的推進,需要不斷地探索能激發學生學習興趣和改善學習效果的有效方法和途徑。經過多年的實踐,我校逐漸形成了“基礎型、綜合型、創新型”的層次化遞進式實驗教學模式。所謂層次化遞進式教學模式,就是將實驗內容進行合理的設計和規劃,根據學生的特點進行有層次的教學。目前,在內容上分為三個層次,分別是基礎型實驗、綜合型實驗和創新型實驗。
基礎型實驗主要培養學生在課程學習后對原理、算法的理解和設計能力。綜合型實驗主要包括課程內的綜合和課程群中多門課程間的綜合,是難度較大的實踐環節,通過案例復現和模塊替換等實驗,掌握技術實現和模塊設計的方法與技巧,并結合畢業設計實施,為有能力和有興趣的學生提供技術提高環節。創新型實驗主要是在教師的指導下,學生自行擬題、通過多人一組共同完成難度較大、具有探索性、創新性的題目。三個層次的實驗之間形成了難度遞進的邏輯關系。
從圖1可以看出,數字邏輯是諸多硬件課程的基礎,因此我們采用了隨堂實驗的教學方式,即上一章課,做一次相關的實驗,并且實驗內容以基礎型實驗為主,使學生能夠充分掌握基本知識點。而在隨后的單片機原理及應用實驗中,我們設計了綜合實驗,如可以將基礎型實驗中的A/D轉換實驗、七段數碼管顯示實驗等進行融合,完成一個帶電子顯示的溫度檢測系統。學生通過完成綜合實驗,能系統掌握所學的基礎知識,并加以綜合應用,為完成更加復雜的硬件功能系統奠定了基礎。在創新型實驗中,學生完全可以利用中斷控制器、揚聲器、步進電機等器件自行設計并開發一個智能的空調溫度調節系統。
2.5 探索啟發式教學方法,激發學生學習興趣
在教學方法上,采用教師為主導,學生為主體的啟發式教學。以微機原理與接口技術實驗為例。為了掌握并行接口8255的工作原理和擴展方法,首先給學生示范一個簡單的基于8255的輸出實驗,然后提問,怎么樣實現在開關的控制下進行輸出的調整?能否設計不同的電路而能達到相同的實驗效果?再示范一個簡單的定時/計數器8253實驗,然后提問:如何將8255與8253結合起來調節輸出的效果?采用啟發式、探究式的教學方法,激發學生的學習興趣。
2.6 多樣化的考核形式推動學生積極認真完成實驗
針對不同實驗的特點和要求,分別采取筆試、實際操作、撰寫設計報告、論文答辯等多種考核形式。由于每個學生的選題有所不同,即使是同一題目,實現方案也不同,通過演示、交流,可擴展學生的知識面,使學生的整體水平有一定的提高;通過答辯,培養學生的表達能力和應變能力,使實驗教學的質量得到保證[5]。
3 堅持以科研引領實驗教學,實現實驗與科研的融合
實驗中心依托計算機科學與工程學院的5個省部級重點實驗室和10多個科研團隊,搭建了豐富的科研平臺。尤其是利用了在計算機系統與網絡安全、數字媒體技術、計算機網絡技術與應用、計算智能、信息處理及小波應用、嵌入式實時計算等研究領域方面的科研特色和優勢,將相應的科研成果轉化為相應的實驗項目。在實驗教學體系中,形成了嵌入式系統、信息安全、數字媒體、計算智能和大型機等綜合實驗,學生通過該綜合實驗的鍛煉,提高了實踐動手能力和科研開發能力。
將科研成果轉化到本科實驗教學內容中,固化為教材,保證了實驗內容新穎,既有廣度,又有深度。如學院嵌入式團隊以“道系統”為基礎,開發了嵌入式軟件開發實驗系統(包括仿真開發實驗、嵌入式微處理器編程實驗、處理器硬件驅動實驗及基于嵌入式實時操作系統的應用開發實驗),配套嵌入式課程教學使用,取得了較好的效果。學生通過參加這些科研項目的開發,工程實踐能力得到了極大提高,在2006年全國大學生電子設計競賽――嵌入式專題比賽中,我校學生獲得4個國家級二等獎,總分名列全國第一。
4 重視和合理規劃實驗教學隊伍
我校依托學院的學科和科研優勢,規劃成立計算機實驗教學團隊。在團隊中,按學科方向成立了計算機專業基礎實驗教學小組、嵌入式實驗教學小組、網絡安全實驗教學小組、軟件與技術實驗教學小組、數字媒體實驗教學小組、大型主機實驗教學小組。每個小組包含相應的課程及獨立設立的實驗課程。團隊成員由學院部分學科帶頭人、學科基礎課程和專業方向核心課程的授課教師、中心的專職實驗輔導人員、青年博士組成。有力地保證了師資隊伍的質量,保證了高水平教授參與實驗規劃和建設,保證了科研與實驗的融合。
在實驗教學隊伍建設方面,我們一方面鼓勵知名教授積極參加實驗室建設與管理工作,另一方面通過學院《青年博士教師實驗中心輪崗制》的實施,保證了青年博士教師參與實驗建設和指導。同時,實驗中心大力引進一批實驗技術過硬,熱心實驗教學的高水平實驗專任教師,同時對現有人員進行崗位技能培訓,鼓勵實驗室工作人員在職攻讀學位或參加研究生課程班學習,允許實驗技術人員報考工程碩士,選派實驗技術隊伍骨干到國內外一流大學進修,不斷提高實驗隊伍的綜合素質和業務水平。實驗中心積極構建一支具有現代教育理念和創新精神、教學科研能力強、實踐經驗豐富、掌握過硬實驗技術、樂于教書育人的高素質實驗教學隊伍。
5 結語
依托計算機應用重點學科(培育計劃)、省部級重點實驗室與實驗中心組建的實驗教學團隊,我們利用學院科研團隊的優勢,保證高水平實驗項目的開展,對提高學生的實踐動手和科研開發能力起到了至關重要的作用。通過實驗中心和實驗教學團隊建設,我們在實驗教學環節形成了如下特色:建立了“12333”層次化實驗教學體系;將科研成果轉化為實驗內容,培養實踐動手能力強的創新人才;創新實驗隊伍機制,破解高水平實驗教師匱乏難題;組織學生參加全國各級各類競賽和企業贊助的競賽項目,取得優異成績。實踐證明,這種實驗教學體系和機制大大提高了學生的創新實踐能力、科研能力和就業能力。
參考文獻:
[1] 胡小波. 本科實驗教學中創新人才培養體系的研究與實踐[J]. 實驗技術與管理,2010,27(6):120-125.
[2] 葉秉良,戴文戰. 基于創新能力培養目標的實驗教學體系的構建[J]. 實驗技術與管理,2008,25(11):131-134.
[3] 李新增,王國明. 高師實驗室開放促進學生科研探索與實踐[J]. 實驗技術與管理,2008,25(6):125-126.
[4] 馬寒,曹玲芝. 開放式電子創新實驗室的運行模式初探[J]. 實驗室科學,2006(1):99-101.
[5] 陳吉明. 大學生創新實踐基地建設與創新人才培養[J]. 實驗室研究與探索,2006,25(12):1478-1480.
Exploration on Innovative Experimental Teaching System in Research Universities
XING Jianchuan, ZHOU Shijie, HOU Mengshu, JI Jiacheng
(National Teaching Lab for Computer Science, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 611731,China)
關鍵詞:物聯網;信息提取;決策支持;RFID
中圖分類號:TP393 文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(2014)25-6019-03
Based on Internet of Things at Information Extraction and Research on the Decision Support
ZHANG Jing
(Dongchang College of Liaocheng University, Liaocheng 252000,China)
Abstract: In recent years, Internet of things and related technology in promoting economic growth and promote the respect such as technical development shows great potential. The Chinese government on the Internet of things is also very seriously, be classified as our future focus on the development of five new technology in the field of. This paper discusses “the Twelfth Five-Year Plan Project" in Shandong Province Based on Internet of things take the letter and decision support of research program. Aimed at the Internet application layer information intelligent processing technology for transformation and innovation, solve the interconnection of information extraction and decision support problem.
Key words: internet of things; information extraction; decision support
物聯網(Internet of Things)的概念是MIT Auto-ID Center在1999年提出來的,即把所有物品通過射頻識別等傳感設備與互聯網連接起來,實現智能化識別和管理。物聯網技術被看作是未來信息技術的杰出代表,將對我國未來經濟的發展產生持續而深遠的影響。
當今社會,全球物聯網產業體系正處于建立和完善過程中,雖然具備了初級產業形態,但還沒有形成大規模的發展。物聯網技術具有強關聯性、高度混雜性和非確定性等特征,要實現真正的物物互聯,就必須解決海量信息的融合、提取與決策支持等問題。目前,我國海量信息智能處理技術研究和發展相對滯后,只有少數研究單位和企業進行研究,主要以跟隨為主,技術水平和影響力相對比較薄弱。
1 本課題所解決的主要問題及關鍵技術
1.1 本課題解決的主要問題
本課題旨在對物聯網的信息智能處理技術進行改造和創新,解決物聯網的信息提取與決策支持問題,在物聯網技術發展過程中通過應用創新形成新興業態、開拓新增市場。
本課題在深入研究物聯網的基礎理論和基本方法的基礎上,針對物聯網所存在的強關聯性、高度混雜性和非確定性等特征,重點解決以下關鍵的研究問題:
1) 研究物聯網在信息采集、信息融合和決策控制等方面問題以及在數據關聯、數據處理、隱私保護、信息安全等問題;
2) 解決混雜條件下信息提取與決策支持問題;
3) 解決對多源異構信息進行多層次匯聚、處理、融合和決策等問題;
4) 揭示物聯網的信息處理、關系融合、關系鏈挖掘、主動決策與互動控制的一般規律;
5) 提出具有可信驗證和隱私保護能力的物聯網信息提取、主動決策和互動控制方法。
1.2關鍵技術
1) RFID技術
物聯網的關鍵技術之一是RFID技術。RFID常稱為感應式電子晶片或電子標簽、電子條碼等。RFID是一種非接觸式的自動識別技術,主要包括三部分,分別是閱讀器(Reader)、標簽(Tag)和中間件(應用軟件)組成。RFID的工作原理是利用射頻信號和空間耦合傳輸特性,實現對被識別物體的自動識別[3]。如圖1所示。
2) 決策支持算法
1986年由Quinlan提出了一種串行決策樹算法ID3( Iterative Dichotomiser 3) ,它運用信息熵理論,在樣本集中選擇具有最大信息增益的屬性作為當前節點的測試屬性。
設屬性B作為測試屬性, 設Wij 是子集Wj 中類Ci 的樣本數, 根據B 劃分成子集的熵為:
隨著物聯網技術的不斷發展,針對物聯網的感知互動、虛實交融、異構復雜等特性,研究物聯網系統資源、服務和決策的耦合機理,通過感知、傳輸、決策控制等各個層次上的優化及跨層優化調度,設計一整套符合物聯網特性的系統優化機制將成為物聯網技術的發展趨勢。
物聯網技術是通過RFID技術、無線傳感器技術以及定位技術等自動識別、采集和感知獲取物品的標識信息、屬性信息和周邊環境信息,借助各種信息傳輸技術將物品相關信息聚合到統一的信息網絡中,并利用云計算、模糊識別、數據挖掘以及語義分析等各種智能計算技術對物品相關信息進行分析融合處理,最終實現對物理世界的高度認知和智能化的決策控制。
在本課題中我們將利用物聯網信息聚合技術對海量的原始數據進行采集的同時采用合理的數據挖掘技術進行信息處理和計算,從而推導出對于管理平臺具有特定意義和參考價值的數據,同時力求降低網絡數據傳輸總量、減少網絡擁塞發生、提高網絡性能和傳輸效率。
3 課題研究意義與價值
物聯網被看作是全球范圍內未來的、萬億級規模的新興產業之一。隨著人們新技術知識的普及和認知能力的提升,物連網(Internet of things)已不再是令人陌生、好奇的新名詞。2010年,物聯網技術發展已被列入我國國家級重大科技專項,與新能源、綠色制造等并列成為國家五大新興戰略型產業。物聯網的核心是信息感知和信息的獲取,是將多種傳感器信息融合后經過加工處理成“智能”的知識和判斷,并對社會的生產和人們的生活帶來極大的便利并產生深遠的影響。
本課題主要是針對信息在采集和傳輸過程中需要同時進行智能處理和決策,借鑒主動網絡思想,根據物聯網終端規模和信息流規模,對信息進行分類提取,并針對物聯網的特征對于信息進行匯總后,再進行進一步的分析,旨在對海量數據進行分析提取后能給出有利于物聯網特點的決策支持信息。
4 課題完成的可行性分析
本課題的研究內容、學術思路和技術途徑具有良好的可推進性。項目團隊多次進行集體學習并深入探討本課題的科學問題和研究內容,并提出了切實可行的研究思路和技術途徑。項目團隊具有良好的合作基礎,團隊成員包括5名碩士研究生,其中3名講師、2名助教,都是青年學術及教學骨干,5人中3人是計算機專業,2人是電子信息專業,研究隊伍組織有序,專業搭配合理,人才隊伍優勢為項目的實施奠定良好的基礎。
項目團隊在物聯網相關領域具有一定的前期研究積累。本課題主持人張晶老師曾在中文核心期刊上《基于決策樹的知識獲取方法研究》、《WindSock技術在網絡通信中的應用》《基于Adaboost的改進的人臉檢測算法》,項目參與人郭良老師曾在省級刊物上《醫藥連鎖店供貨方案的決策支持系統》,項目參與人杜寧老師在國家級刊物上《基于信息融合的新的人臉檢測算法》;項目團隊具有優良的研究條件,具備高配置的網絡實驗室,為課題的研究和驗證提供了良好的環境支持。
綜上所述,本項目研究在技術途徑、申請團隊、前期積累和科研條件方面均具有良好的可行性,為項目的順利推進和取得重大突破提供了良好的基礎。
5 課題研究設計
5.1課題界定與研究依據
本課題研究物聯網連接到互聯網、無線傳感器這一異構型網絡的信息融合特性,將終端所采集的各種數據進行分析,提取出能適合于各種物聯網應用的信息元,并將各種信息分類匯總進行數據的分析,研究物聯網在信息采集、融合和決策控制過程中信息的內在關聯,對于多源異構信息進行多層次匯聚、處理、融合和決策,為物聯網的應用提供決策支持信息。
本課題主要研究依據有:
1) 信息融合技術。信息融合技術的研究已經相當成熟,在軍事、民用上也得到了較大的發展,該技術主要表現在降低網絡能耗、增強所采集數據的準確性及提高采集數據的效率等方面。
2) 決策支持系統。該系統是輔助決策者通過數據、模型和知識,以人機交互方式以及結構化的計算機應用系統,為決策者提供分析問題、建立模型,調用各種信息資源和分析工具,幫助決策者提高決策水平和質量。如圖3所示。
5.2 研究內容
具體的研究內容如下:
1) 物聯網混雜信息融合:研究混雜條件下多源異構數據的分析與提煉;研究面向融合與決策服務的數據挖掘方法;研究面向特定物聯網應用的場景分析方法,以及知識庫構建。
2) 物聯網復雜關系鏈挖掘:研究物聯網關系鏈的建模和表示方法;研究實時交互場景下關系鏈的挖掘和發現方法。
3) 物聯網主動決策與互動控制:研究多源異構數據的數據隱藏方法;研究物聯網關系鏈挖掘過程中的隱私保護方法;研究具有不同隱私保護安全級別的數據處理機制和協作計算算法。
5.3研究方法設計
針對信息在采集和傳輸過程中需要同時進行智能分析和決策,借鑒主動網絡思想,根據物聯網終端規模和信息流規模,提出基于聯邦、多級、主動機制的物聯網信息處理系統架構,建立信息融合、處理與決策控制的分層統一語義模型,以及應用多層知識結構與基于語義的方法,建立面向領域的分析模型與基于語義的服務模型。
5.4完成本課題研究任務的保證措施
課題組成員的知識結構合理,有豐富的教育理論知識和教學經驗,具有較強的科研能力。大部分成員參與或主持過多項校級或省級科研課題。課題組成員具備吃苦耐勞、勇于創新、精誠合作的團隊精神。
課題組成員在物聯網相關領域具有一定的前期研究積累。項目團隊具有優良的研究條件,具備標準的單片機實驗室及網絡實驗室。為項目的研究和驗證提供了良好的支持。
6 結論
本課題主要研究物聯網信息融合、復雜關系鏈挖掘、主動決策與互動控制的一般規律,提出物聯網主動決策和互動控制方法,建立滿足物聯網語義信息融合與決策需求的解析方法。成果形式為在省級或核心期刊上發表研究論文,形成論文集;并寫出課題論證報告。
參考文獻:
[1] 羅仲偉,邢云鵬.物聯網產業的發展模式探索[J].宏觀經濟研究,2010(12).
[2] 秦永波,陳楊林.基于云平臺的物聯網數據挖掘算法的能量分析[J].成都信息工程學院學報,2010(12).
關鍵詞:新課程標準;教材教法;改革探索
隨著《全日制義務教育數學課程標準》和《高中數學課程標準》(以下稱《標準》)的全面實施,我國基礎教育數學課程改革正在全面有計劃地進行,《標準》在課程理念、課程目標、課程實施、課程評價等方面均有大幅度的改變。這不僅僅體現在教材的變動,而且對從事基礎教育的數學教師帶來了全方位的挑戰。數學課程改革產生的更深層次的變化體現在數學教師的教育觀念、教學方式和教學行為的變革上,提出了更新觀念、更新知識、改革教法的要求。這些變革相應地對培養中小學教師后備軍的高師數學專業提出了新的課題,特別是培養數學教師基本數學教學技能的《中學數學教材教法》(以下稱《教法》)課程必須適應《標準》的要求。然而,很多高師院校數學專業的《教法》課程面對基礎教育的改革卻反映遲鈍,教材內容不能及時更新,課程的教法陳舊,不能及時體現《標準》的新要求,結果是學生學習前對該《教法》課程期望值高,以為能尋求到把握最新數學教育的金鑰匙,但隨著教學的深入,傳統的內容與教法逐漸使他們失去學習興趣,以至于在實習、求職試講中與中學的要求脫節,最終失去課程設置本來的目的。如何改變現狀,順應基礎教育課程改革,滿足學生要面對殘酷就業競爭的要求,筆者認為,《教法》要從實際出發,在教學方面不斷地進行探索與改革。
一、開展《標準》專題學習, 更新教學觀念
為推動高師數學教育的發展,更好地與基礎教育數學課程改革相適應,首先是轉變教師的觀念,觀念是行動的先導,高師院校教師在頭腦中要時刻明確我們的培養目標是新課程的實施者,是高素質的教師,要改變別人,必先改變自己,更新教學觀念。實現教師的自我定位應以教師為中心轉變為以學生為中心,課堂教學的價值取向應從知識中心轉變為以學生的發展為中心,教學形式從封閉式轉化為開放式的三個轉變,只有進行觀念的充分準備,才能實現教學目標和培養目標,才能在教育環境中掌握好方向。其次是組織學生學習《標準》理念、課程目標、評價方式,開設《標準》專題學習并積極開展討論,分析課程改革對數學教師角色、能力、工作方式、教學方式、教學策略的新要求,充分認識數學教學改革是課程改革的關鍵。
二、結合《標準》改革《教法》教學內容
1.結合課改,吸收和補充新的研究成果
數學和數學教育都在不斷地發展,教法與相關學科和新興學科之間的關系還不很協調,有些教學內容陳舊,未能與當前的思想觀念、生活實際和學科的發展同步,沒有結合當前的基礎教育數學課程改革,理論脫離實際。因此,在教學中應走出課本,在保持《教法》內容相對穩定的前提下,增加數學教育領域新的研究成果,使學生了解該領域前沿的基礎研究狀況,形成較為先進的數學教育觀念。同時特別要聯系目前的基礎教育數學課程的改革實施現狀,介紹中學數學教學改革的現狀和發展趨勢,以及對教師提出的新的要求,《教法》要在學習《標準》的前提下,開設中學數學發展的專題課程,明確符合時展的課程目標,使學生的學習緊跟時代的要求,實行教學內容和學生主體的開放,建立開放型知識結構。
2.對《標準》新增內容進行研究
新的中學數學課程在內容上有了重大的變化,突出了基礎性、多樣性和選擇性,《標準》強化了概率統計,設置了數學探究、數學建模、數學文化,有些具體內容在教法課程中從未涉及乃至現行的高師數學課程中較薄弱和不能完全覆蓋。如,算法、框圖、信息安全與密碼、球面上的幾何、歐拉公式、與閉曲面分類、三等分角與數域擴充、開關代數與布爾代數、優選法與實驗設計、風險與決策、數列與差分等[1],結合其高師專業課程的相應改革,專門補充討論新增內容設置原因,正確把握《標準》對新增內容的定位,并對其教法及相關問題開展討論研究。
3.調整教學順序
《教法》是在學生已經掌握了教育學、心理學的基本知識和數學專業基礎知識基礎上開設的,通常是先學習了解研究對象、任務、特點,對中學數學教學的目的和內容有一個基本的了解,再講教學原則、邏輯知識和教學方法,最后介紹中學數學教學工作[2]。如果先讓學生明確中學數學教學應做哪些工作,再介紹做該工作具備的知識、原則、方法,就能激發其學習興趣,使其主動學習,取得好的教學效果。
三、改進教學方法,轉變學習方式
隨著基礎教育改革不斷深化,教師素質與課改要求的差距明顯顯露出來。教師在以學生發展為本的前提下,要具有將知識轉化為智慧,將理論轉化為方法的能力,適應綜合性教學、研究性教學、實踐性教學的要求,提高將學科知識、教育理論、現代信息技術有機整合的能力。其變化的實質就是教法、學法上的改進,教法與學法相互制約,相互影響,許多有效的學法正是直接從教師具有示范性的教法轉化而來的。高師生的學習方式直接影響其未來的教學方式,高師生經歷“大學教法—學習方法—中學教法”的過程,作為《教法》課,更應該在新的教育教學觀指導下從“滿堂灌、一支粉筆、一塊黑板”中解脫出來,運用探究、參與、研究的教學方法,進而促進學生從被動聽、做筆記、圍繞解題、練習、考試關心分數向獨立思考、自主探索、動手實踐、合作交流、閱讀自學等有效的學習方式轉變。
1.強化案例教學法
案例教學法是一種教與學兩方面直接參與、共同對案例或疑難問題進行討論的教學方法。一方面通過教師精心選取典型的優秀教學案例,引導分析獲得蘊涵其中的那些已形成的教育原理、教學原則和方法等;分析常規教學模式,并探討新的數學教學模式(探究式數學教學、數學質疑教學模式、數學建模教學、活動型數學教學模式整體教學與范例教學)[3];學習綜合性教學、研究性教學、實踐性教學方法;深入學習分析案例中的教學設計如何體現現代教學理念和現代教學方法,既可體現學科特點,又可將已有的教育學、心理學原理知識運用其中,學生又能處于積極參與狀態創造性地獲得學科教學的有關知識,增強對教學問題的分析決策能力,真正達到理論與實踐的結合。另一方面,在教學中,組織學生對不同的觀點和看法進行充分討論,取長補短,共同提高,教師根據情況進行總結。通過這種觀摩—交流—反思等一系列教學活動,培養學生未來教育教學的反思精神,發展學生對自身教學實踐進行批判的技能,使他們掌握對教學進行自我分析和反思的方法,進而形成一定的數學教學研究能力。
2.加強分析信息技術與數學課程的整合
《標準》提倡使用信息技術來改變學生的學習方式和教師的教學模式,因此《教法》教學中引導學生充分認識體會信息技術不僅作為教與學的輔助工具,更是作為促進學生自主學習的認知工具和情感激勵工具,探討如何利用信息技術所提供的自主探究、多重交互、合作學習、資源共享等學習環境,將學生的主動性、積極性充分調動起來,使學生的創新思維和實踐能力在整合的過程中得到有效的鍛煉。
四、加強實踐環節中的理論分析和技能培訓
《教法》課的教學,是對學生進行系統師范性教育的主陣地和主渠道,不僅要求學生很好地掌握其中的理論知識,還要培養技能。然而,知識并不能簡單地由教師傳授給學生,而只能由每個學生根據自己的知識和經驗主動地加以建構。要體現學生知識的建構過程,就應該在學生的整個學習環境中,在教師的指導下,通過學生自主探索、合作交流完成。因此必須建立一種新的教學機制,創設一種能促使學生理論聯系實際,開展研究活動的學習環境,使學生在開展合作交流的研究性活動中把握數學教育理論的精神實質,掌握一定的教學技能。然而,長期以來,《教法》課重理論輕教學技能訓練,同時大學在追求學術高品位時,不可避免地脫離基礎教育的實際。因此,教法課程必須由重理論輕技能轉向借理論促技能,并將其作為專業技能課程設置,其理想的改革方式是實行開放式教學,發展專業發展學校,讓學生經常到中學去見習,參與教研和教改活動,嘗試教學設計和實施。這是一種互惠的行動,它不僅有利于大學教師、學生和中學教師雙方的專業提高和發展,而且對師范生的知識應用和教學技能的訓練提高有著舉足輕重的作用[4]。但由于教育體制和條件的限制,這種方式難以實施。因此,在目前的狀況下,只有加強和改進教學活動,活動始終以嘗試教學設計、模擬課堂教學為中心,同時兼顧專業和技能的訓練,加強師生之間、學生之間的交流和個人的教學反思,促進教師教學知識的發展。具體做法:改變將《教法》課與試教課分離的現狀,在《教法》課學習理論的同時,就開始分小組對中學的典型課題進行試講,小組既作為教學基本功訓練小組,又作為學習理論小組和反思研討小組。在教師的引導督促下形成一種合作交流、相互切磋、共同發展、和諧統一的學習氛圍,增進知識的應用,在應用中進一步提高對理論的認識,繼而在以后的全面試講和教育實習過程中,進一步加強理論與實際相結合。在反思階段針對實踐中出現的矛盾與分歧,例如結合《標準》理念,分析《標準》實施中遇到的困難和矛盾以及不足等,提出研究探討課題,更有目的、有針對性地確定畢業論文選題,進行實證研究和分析。只有這樣才能培養能應用現代教育理論、教育方式和手段,善于把數學知識的學術形態轉化為教育形態,既能從事數學教學又能從事數學教育科研的高質量的數學教師[5]。
五、實行多元化評價體系,全面提高學生的綜合素質
隨著教學觀念、內容、方法的改革,《教法》所采用的傳統的一張考試卷評定學生成績的方法已經無法比較全面、準確地反映學生的實際水平和教學效果,因此,評價內容和方式必須進行改革完善。一方面,利用多渠道多種方式評價,如采取筆試、口試、教學研究小論文三結合的方式評定學生成績,具體可包括課堂討論、小論文、調查報告、平時作業、動手作業、課堂示范、書面考試等方面綜合評價作為最后成績。另一方面,加大平時成績的權重,平時成績比例增大為30%,期中和期末各占20%、50%。平時成績包括課堂提問、作業以及課堂討論等成績,期中和期末考題改封閉型占主體為開放型占主體,主要考查對知識的理解與靈活運用。目的在于調動學生學習積極性,讓每一名學生平時就積極投入到教法課的學習與活動中,促進教育理論的掌握和教學能力的提高以及數學教師數學素養的形成和教學研究能力的初步養成。
參考文獻:
[1]中華人民共和國教育部.高中數學課程標準(實驗)[S].北京:人民教育出版社,2003.
[2]趙振威,章士藻.中學數學教材教法[M].上海:華東師范大學出版社,2000.
[3]張奠宙.數學教育學導論[M].北京:高等教育出版社,2002.
關鍵詞:商業銀行 信用卡 發展 規模經濟 對策建議
一、前言
信用卡是由商業銀行向社會發行的具有消費信用、轉帳結算、存取現金等或全部功能的信用支付工具. 歷史上第一張銀行信用卡于20世紀50年代誕生于美國,經過50多年的發展,目前信用卡已在全球95%以上的國家得到廣泛受理,超過十億人在使用信用卡。二十世紀八十年代,隨著改革開放和市場經濟的發展,信用卡作為電子化和現代化的消費金融支付工具開始進入中國。在人民銀行、銀監會等監管部門的大力支持和各商業銀行的積極推動下,20多年來,信用卡逐漸被我國廣大消費者普遍接受,受理環境逐漸改善和健全。 中國銀聯(2003)的一份研究報告在對國外銀行卡產業發展模式進行比較的基礎上,提出了我國銀行卡產業發展模式選擇:政府扶持+市場競爭+國際合作。這種產業發展模式導致我國商業銀行信用卡自2002年以來獲得了跨越式的發展。據央行數據顯示,截至2009年四季度末,全國各類商業銀行累計發行信用卡18 555.56 萬張, 同比增長30.4%,占銀行卡發行總量的9%;信用卡授信總額進一步增加,達到13 634.96億元,同比增加39.1%;信用卡期末應償信貸總額(信用卡透支余額)為2457.58億元,同比增加55.3%,占金融機構人民幣居民戶短期消費性貸款余額的38.5%,信用卡短期信貸消費規模不斷擴大;信用卡交易總額達3.5萬億元,占社會消費品零售總額的比例突破27%。但自2008年以來,全國商業銀行信用卡發卡量同比增長率持續回落,信用卡逾期半年未償信貸總額大幅增加,占期末應償信貸總額比例同比上升;另一方面,商業銀行在發卡規模擴大的同時面臨信用卡激活率偏低導致的管理成本和各項費用的上升、卡均收入增長緩慢等問題,其信用卡業務盈利能力不容樂觀。
二、商業銀行信用卡發展現狀及問題分析
(一)商業銀行信用卡發展現狀分析 規模經濟(Economy of scale)是指在一特定時期內,隨著生產規模的擴大,產品平均成本下降所引起的收益的增加,反映各種投入增加引起生產規模擴大時產量的變動情況。一般認為規模經濟形成的原因主要在于以下方面:一個企業生產規模擴大時可以使用更加先進的設備;可以實現有利于技術提高的精細分工,進而充分發揮管理人員的效率;可以對產品進行綜合利用等。當然,規模并非越大越好,當規模擴大一定程度時,企業內部機制難以協調,管理與指揮系統十分龐雜,效率和收益均將會下降。規模經濟與規模收益(Return of scale)相聯系。當企業生產規模的擴大導致產出更大比例、更小比例或者同比的增加時,生產表現為遞增、遞減或者不變。經濟學家通常認為,大多數生產活動應當能夠達到規模收益不變,即不變規模收益是最“自然”現象,因為企業可能會復制正在進行的生產方式。銀行卡業務作為零售業務,先期投入較大,固定成本明顯,同時服務對象是每次消費的數量遠遠比不上工業消費的個人。因此,對于發卡機構而言,通過擴大生產(發卡)規模、攤薄固定成本,增加收入,是實現盈利的必然路徑,即銀行卡產業理論上是一個典型的存在規模經濟的產業。假設商業銀行在信用卡業務中的投入包括人力(L)、資本(K),在技術條件不變的情況下,在某一特定時期,各種投入的增加引起生產規模(發卡量)擴大時信用卡消費交易額、信用卡透支余額及信用卡業務收入應同比例或者更大比例增長。這種關系用數學關系可表述為:tf(L,K)≥f(tL,tK)…(1)。多年來國內各商業銀行都實行了先“跑馬圈地”搶占市場份額,擴大發卡規模的信用卡業務經營模式,希望通過信用卡產品絕對量的增加來降低單位成本,并通過業務提升來增加收入并最終實現盈利。這種模式使各商業銀行的信用卡發卡數量自2005以來出現了快速擴張,同時,信用卡消費交易額和信用卡透支余額持續大幅增長見(圖1)。以下將以占行業發卡量60%以上份額的工行、招行、建行和交行等四家銀行2005年至2009信用卡業務相關數據進行分析,以此考察商業銀行信用卡業務的投入與產出之間的變動關系,并據此分析其規模經濟情況。對(圖1)數據計算分析后發現:2006年至2009年,工、招、建、交四大銀行信用卡累計發卡量(發卡規模)的平均發展速度為1.642,即信用卡業務的投入年平均增長1.642倍;而信用卡消費交易額平均發展速度為1.762,信用卡透支余額平均發展速度則為1.953。由于信用卡消費交易額決定商戶回傭收入的高低,而對美國信用卡透支與盈利的相關性研究表明,透支利息的65.6%可以由透支余額解釋(鄧璽,2007),因此理論上信用卡消費交易額和透支余額的增幅可以近似代表信用卡業務產出的增幅,即信用卡業務的產出年平均增長1.762倍(或1.953倍)。根據(1)式,則有:tf(L,K)>f(tL,tK)…(2)。所有的t都大于1。根據(2)式,可以初步得出:2005年至2009年,由于投入的增加(發卡規模擴大)帶來了產出(消費交易額和透支余額)更大比例的增長,因此,從理論上看,商業銀行信用卡業務的發展符合規模經濟的要求。但信用卡消費交易額及透支余額大幅增長的同時,商業銀行信用卡業務盈利情況卻不容樂觀。據騰訊網聯合中央財經大學銀行業研究中心的《2010中國信用卡評測報告》顯示,近年來各商業銀行為搶占市場片面追求發卡量,在大規模發卡的同時,忽視信用卡動戶率和使用率的提高,產生了大量的“睡眠卡”導致管理成本和各項費用的上升,而透支/消費偏低和行業激烈競爭引起的商戶回傭率下降導致信用卡收入卻增長緩慢。以發卡量最大和第二的工商銀行、招商銀行為例來進行分析。(1)2005年至2009年工商銀行信用卡發卡量、消費交易額、透支余額及卡均消費額增長狀況。對(圖2)數據進行計算后可以得到:2006年至2009年,工商銀行信用卡發卡規模平均發展速度為1.626,而信用卡年消費交易額平均發展速度為1.595,卡均消費額平均發展速度僅為0.981;2005年至2009年工商銀行的透支/消費分別為4.95%、4.92%、5.09%、6.70%、8.21%,2006-2009年的平均發展速度為1.135。據以上分析,可以發現,作為發卡規模最大的銀行,工商銀行信用卡業務在發展過程中存在以下問題:產出(消費交易額)的增長不如投入(發卡規模)增加的速度,反映該行信用卡使用率偏低,客戶持卡消費積極性不高;卡均消費年平均增長的倍數小于1,反映出該行在擴大發卡規模的過程中忽視單卡收益的提高,信用卡動戶率偏低;透支/消費比低,且增長緩慢,反映該行利息收入偏低。(2)招商銀行2005年至2009年信用卡發卡規模、消費交易額、透支余額及信用卡年收入總額增長狀況。對(圖3)數據分析后可以得出: 2006年至2009年,招商銀行信用卡發卡規模平均發展速度為1.561,同時,信用卡消費交易額平均發展速度為1.739,而信用卡年收入總額平均發展速度為1.664;卡均消費額平均發展速度為1.114,卡均收入平均增長幅度為1.066;2005年至2009年的透支/消費分別為4.94%、5.42%、5.94%、5.60%、4.45%,2006-2009年的平均僅發展速度為0.974,小于1,出現負增長。據以上分析認為,作為發卡規模第二且已宣布盈利的銀行,招商銀行在信用卡業務快速發展的過程中也面臨以下問題:信用卡年收入的增長慢于信用卡消費交易額的增長、卡均收入的增幅不如卡均消費;透支/消費 偏低且出現負增長。
(二)商業銀行信用卡發展問題分析 綜合以上分析,可以看出:(1)商業銀行信用卡業務經過幾年的高速發展,發卡規模獲得了快速的擴張,但自2008年以來規模擴張的速度已經放緩。同時,信用卡產出(消費交易額與透支額)的增長快于信用卡投入(發卡規模)的增加,從理論上看,這符合規模經濟的發展要求。 (2)各商業銀行在發卡規模擴大的同時,存在規模收益(信用卡消費交易額)增長與之不同步的問題,反映出商業銀行偏重數量忽視質量,信用卡動戶率和使用率較低,持卡人持卡消費不活躍,信用卡持卡人的用卡和消費積極性有待因一步提高。(3)信用卡消費交易額、年末透支余額增速較快,但存在透支/消費偏低,且增長緩慢的問題,反映商業銀行信用卡業務發展過程中利息收入增長較慢,占總收入比重偏低。據統計,美國VISA. MASTER兩大信用卡品牌2000年至2005年加上懲罰性收入和預借現金收入廣義的利息收入比重達到了平均為80.1%,而我國招商銀行作為信用卡業務最為成功的銀行之一,其該比重2009年也僅占47.87%。(4)信用卡消費交易額、信用卡業務收入快速增長,但存在信用卡業務收入的增速慢于消費交易額的問題,反映出我國商戶交換費率偏低導致商戶回傭收入普遍較低的現狀。
三、商業銀行信用卡發展困境的原因分析
(一)信用卡產品同質化,消費者用卡積極性不強據CTR的《2008年中國城市居民信用卡使用狀況及品牌表現研究報告》顯示,中國信用卡市場存在較強的同質化現象,各品牌間尚未形成顯著差異,僅有五分之一的用戶忠誠于信用卡品牌,忠誠度在全球處于最低水平。較低的品牌忠誠度表明信用卡目前在中國屬于“購買低介入度”產品,用戶在選擇時購買過程比較簡單,常表現為沖動購買,因而購買過程的便利性是品牌選擇的關鍵考慮因素。據CTR調查顯示,盡管有近七成潛在用戶表示將去柜臺申請信用卡,但實際上大多數用戶是通過營銷員上門辦理方式申請的信用卡,原因正是上門辦理提供了沖動性申卡的機會和申卡的便利性。在行業激烈的競爭和產品同質化背景下,消費者辦卡的沖動性減弱,這在一定程度上造成了各商業銀行發卡量增速的減緩。同時,較低的品牌忠誠度使得信用卡用戶在辦卡后用卡積極性減弱,導致部分信用卡成為“死卡”或者“睡眠卡”。據益派咨詢公布的ePanel Voice-2010年一季度全國信用卡用戶調查結果顯示,14家全國性商業銀行的信用卡用戶的平均信用卡激活率僅為77.5%,有高達22.5%的用戶雖然擁有信用卡,但一直沒有激活。在各家銀行中,信用卡激活率最高的為90%,而最低的僅有57%。
(二)商戶交換費率與國際市場脫軌,銀行卡收單市場不規范 國際上商戶支付發卡機構的交換費率最低為1%,最高為4% ,而我國信用卡行業經營模式仍較為粗放,收單市場不規范,零交換費率、交換費單筆封頂及商戶代碼套用現象較為嚴重,造成整個行業商戶平均交換費率不斷下降。截至2009年末,按行業平均水平計算,我國商戶付給發卡機構的交換費率平均在0.4% ,遠低于發達國家和港臺地區信用卡的平均交換費率。這種狀況導致商業銀行在信用卡發卡規模擴大的同時商戶回傭收入占比卻呈下降趨勢,嚴重影響了商業銀行信用卡業務的盈利狀況。截至2009年,我國發行信用卡的58家銀行中僅有6家對外宣布盈利或盈虧平衡。
(三)信用卡欺詐風險加劇,影響了消費者信用卡的使用 近年來商業銀行信用卡業務發展迅速,隨之引發的信用卡風險問題也日益受到居民的關注和擔憂。據來自中國人民銀行的數據顯示,2009年1月至8月,全國公安機關共立信用卡詐騙案件6362起、涉案金額4.4億元,分別是2008年同期的2倍和2.38倍。而2011年1月至4月,我國銀行卡犯罪案件就達到了6700多起,涉案金額高達59.6億元。目前存在的信用卡欺詐主要包括未經授權或同意,冒用或盜用持卡人遺失的銀行卡進行欺騙易的失竊卡欺詐、用虛假身份或未經同意冒用他人身份獲取銀行卡進行交易獲取商品或服務的虛假申請及惡意透支等,這三種傳統類型的信用卡欺詐占到了全部的九成以上,且上述三類案件在數量上有明顯上升趨勢,并出現了相互融合的現象。隨著信用卡業務規模的迅速擴張和競爭的日趨激烈,各類欺詐風險頻發的態勢,加上媒體報道對此類風險負面效應的擴大化已引起消費者對信用卡用卡環境的擔憂,從而導致其辦卡意愿的下降,同時在很大程度上也影響了持卡人用卡積極性和信心,進而產生商業銀行信用卡動戶率和使用率較低的情況。
四、商業銀行信用卡發展的對策建議
(一)加大信用卡產品的創新研發及營銷激勵機制商業銀行應細分市場,準確定位,從產品概念、產品服務和產品影響等方面入手進行信用卡產品創新,通過設計和組合產品要素,形成富有針對性的增值服務,實現對目標客戶的差異化服務,以期在提高產品質量的同時獲得發行量的上升和客戶群的擴大。包括創新產品概念,以消費心理、消費行為乃至消費預期上的認同感和趨同性為依據,吸引和鎖定目標客戶群;創新產品服務,吸引合作伙伴,構建增值服務平臺,通過增值服務滿足客戶差異化需求;創新產品形象,形成極具特色的產品品牌,通過客戶的品牌認同來提升客戶的產品忠誠度。商業銀行應實行科學、合理、均衡的信用卡營銷激勵機制,改變對營銷人員實施單一以發卡數量作為考核指標的激勵機制。除了發卡量以外,商業銀行還可以把服務內容、信用卡忠誠度和滿意度、信用卡成本收益綜合測算、動戶率和投訴率等列為考核指標對業務員進行綜合考核,促使其在營銷過程中關注客戶的“質”,并始終秉承“服務之上”的營銷理念。通過改善服務質量來激活“沉睡用戶”,同時提升現有活躍用戶的消費頻次和水平,形成持續的用戶黏性,從而提高信用卡的動戶率和使用率及透支/消費,改善信用卡業務的盈利狀況。
(二)加快修訂和完善信用卡收單相關業務規范 建議按照價格法的規定對銀行發卡成本、商戶收單成本進行測算,依照市場規則對交換費率及交換費單筆封頂規范進行修訂和完善。除國家評定認可的慈善機構可使用零交換費率外,取消其他機構的零交換費率使用規定,為此類商戶設定新的發卡機構交換費率標準;取消交換費單筆封頂,對批發類、房地產類、汽車類等商戶可實行階梯型(累進遞減)交換費率政策,以此增加商業銀行信用卡業務的信息交換收入。
(三)加強用卡環境的建設,增強消費者用卡的信心(1)政府應加快出臺個人信息保護相關的法律法規,建設全國個人信息安全體系。公民個人信息的保護不僅與個人息息相關,更關系著國家信用體系、金融體系以及相關領域的安全。隨著信息化社會中大量個人信息被收集利用,個人信息保護的需求也日益迫切。盡管2009年底剛剛通過的《中華人民共和國侵權責任法》將隱私權納入保護范圍,但我國目前還沒有制訂專門的《個人信息保護法》,涉及個人信息保護的規范散見于不同法律法規、規章以下的規范性文件以及行業規范之中。因此,應盡快出臺《個人信息保護法》及相應監管制度,并逐步形成全國范圍內的個人信息安全體系。(2)商業銀行應加強對商戶POS機具的管理。金融危機以來,我國利用商戶POS機進行非法套現金額成倍躥升。據來自公安部的數據顯示,2007年我國非法套現金額為1.95億元,2009年則為25.8億元。而不法分子通過偽造他人身份證申領信用卡從事信用卡非法套現的案件也時有發生,由此對信用卡用卡環境產生了非常不利影響,非法套現已經成為商業銀行信用卡業務的最大威脅,并給金融安全帶來嚴重隱患。從目前中國信用卡壞賬產生根源分析,特約商戶端虛假交易,非法套現是產生信用卡欺詐的主要來源之一。因此,商業銀行應規范POS機具的設立程序,嚴格特約商戶準入,建立類似于貸款審批前的等級評價體制;要加強對特約商戶培訓、監督和管理,禁止分單交易,加強短期頻繁交易卡片與POS機監控。如加強對特約商戶收單業務行為和異常交易或變化情況的動態監控,特別對新準入特約商戶應建立嚴格的授權管理制度,并采取重點測控措施;收單銀行和發卡銀行要相互配合,對可疑交易信息必要時可采用先行拒付的非常規手段。(3)強化信用文化建設,引導持卡人誠實用卡,并加強個人信息管理。控制和防范信用風險,改善用卡環境,除了加強發卡機構、立法監督監管、個人征信機構、第三方網絡支付進行風險控制與管理外,還要依賴于持卡人的誠實守信,加強信用文化建設;同時,持卡人還應注意保護家庭、工作、身份證號碼、銀行帳號及密碼等個人信息資料,防止個人資料被不法分子濫用造成信用卡虛假申請并進行惡意透支消費的信用卡欺詐行為。
參考文獻:
[1]鄧璽:《我國信用卡盈利途徑初探》,《復旦大學碩士學位論文》2007年。
[2]梁小民:《西方經濟學導論》,北京大學出版社1996年版。