趙傳信 王楊 陳付龍

摘要：物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是國家新批準(zhǔn)設(shè)立的專業(yè)，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程教學(xué)尤其是實(shí)踐教學(xué)尚處于摸索階段。在分析當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基礎(chǔ)上，探討了物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)與定位、實(shí)踐環(huán)節(jié)的內(nèi)容設(shè)置與教學(xué)方法，指出物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐環(huán)節(jié)課程建設(shè)需要貼近產(chǎn)業(yè)實(shí)際，切實(shí)提高學(xué)生實(shí)踐能力。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；實(shí)踐教學(xué)；項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)

中圖分類號：TP393文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-3044(2012)12-2922-03

1背景

物聯(lián)網(wǎng)源于傳感網(wǎng)和射頻識別技術(shù)，通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將傳感網(wǎng)信息和RFID信息進(jìn)行遠(yuǎn)距離識別和處理。國際電信聯(lián)盟在2005年發(fā)布了針對物聯(lián)網(wǎng)的年度報(bào)告“Internet of Things”，報(bào)告指出RFID和智能計(jì)算等技術(shù)開啟全球物品互連的時(shí)代，信息與通信技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)從任何時(shí)間、任何地點(diǎn)連接任何人，發(fā)展到連接任何物體的階段，物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代即將來臨[1]。一般認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)等信息載體，讓所有能被獨(dú)立尋址的普通物理對象實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)。普通對象設(shè)備化，自治終端互聯(lián)化和普適服務(wù)智能化是其三個(gè)重要特征[2]。

近年來物聯(lián)網(wǎng)在學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界來得到廣泛關(guān)注，2008年國際上召開了第一屆國際物聯(lián)網(wǎng)學(xué)術(shù)交流會(huì)[3]，歐洲物聯(lián)網(wǎng)研究項(xiàng)目組2009年11月發(fā)布物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略路線圖，促進(jìn)射頻識別和物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)在歐盟發(fā)展，歐盟委員會(huì)提出針對物聯(lián)網(wǎng)行動(dòng)方案，明確表示在技術(shù)層面將給予大量資金支持。2009年8月溫家寶總理在無錫考察傳感網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展時(shí)要求盡快建立中國的傳感信息中心，或者叫“感知中國”中心。物聯(lián)網(wǎng)可廣泛應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)，環(huán)境和社會(huì)領(lǐng)域。典型應(yīng)用案例包括物流業(yè)務(wù)，制造業(yè)的產(chǎn)品跟蹤，食品藥品安全，環(huán)境監(jiān)控，綠色節(jié)能，社會(huì)服務(wù)等多個(gè)方面。當(dāng)前無線射頻識別產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模超過100億元。我國有1600多家企事業(yè)單位從事傳感器的研制、生產(chǎn)和應(yīng)用，年產(chǎn)量達(dá)24億只，市場規(guī)模超過900億元，其中，微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）傳感器市場規(guī)模超過150億元；通信設(shè)備制造業(yè)具有較強(qiáng)的國際競爭力。建成全球最大、技術(shù)先進(jìn)的公共通信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)。機(jī)器到機(jī)器（M2M）終端數(shù)量接近1000萬，形成全球最大的M2M市場之一。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國2010年物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模接近2000億元[4]。

在全國范圍的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展熱潮下，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)人才緊缺問題日益突出。我國物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展從根本上取決于相關(guān)人才的素質(zhì)和結(jié)構(gòu)。產(chǎn)業(yè)的競爭從根本上就是人才的競爭，未來中國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的強(qiáng)勁發(fā)展，需要大力培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)專門人才，不斷提高相關(guān)人才的素質(zhì)和知識結(jié)構(gòu)，以及不斷的完善人才的合理結(jié)構(gòu)與供應(yīng)體系。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也必將成為我國信息領(lǐng)域的一個(gè)關(guān)鍵學(xué)科，在未來我國信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與升級中發(fā)揮核心的作用。

2物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)定位與培養(yǎng)目標(biāo)

物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)作為一項(xiàng)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，其繁榮發(fā)展需要大量精通物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的科學(xué)技術(shù)人才。我國非常重視物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，被列為國家五大新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一，一些城市也把物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)列為新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)具有產(chǎn)業(yè)鏈長、涉及多個(gè)產(chǎn)業(yè)群的特點(diǎn)，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的長足發(fā)展將直接推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)類畢業(yè)生的就業(yè)工作。面對國家產(chǎn)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略重點(diǎn)和激烈的人才競爭，面向市場需求，加大物聯(lián)網(wǎng)工程技術(shù)人才培養(yǎng)力度，已經(jīng)成為當(dāng)前高等教育改革與發(fā)展的一項(xiàng)重要和緊迫任務(wù)。

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)面向現(xiàn)代信息處理技術(shù)，針對國民經(jīng)濟(jì)信息化建設(shè)和發(fā)展的需要，本專業(yè)培養(yǎng)的學(xué)生要求德智體全面發(fā)展，具備扎實(shí)的計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)、現(xiàn)代傳感器和無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、射頻與微波技術(shù)、有線和無線網(wǎng)絡(luò)通信理論、信息處理、系統(tǒng)工程等基礎(chǔ)理論和技術(shù)，能夠系統(tǒng)地掌握物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的相關(guān)基礎(chǔ)理論、科學(xué)方法和實(shí)踐技能，并且具備在本專業(yè)領(lǐng)域跟蹤新理論、新知識、新技術(shù)的能力以及較強(qiáng)的創(chuàng)新實(shí)踐能力的復(fù)合型高級工程技術(shù)人才。

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)本科生培養(yǎng)的基本思路是強(qiáng)化基礎(chǔ)、注重實(shí)踐。針對物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的人才需求，本科生階段強(qiáng)調(diào)寬口徑培養(yǎng)，不具體細(xì)分專業(yè)培養(yǎng)方向，但考慮專業(yè)方向課程模塊設(shè)置，從而使得畢業(yè)生既具備扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)和寬廣的知識面，又比較深入地認(rèn)識某類系統(tǒng)和應(yīng)用領(lǐng)域。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的基礎(chǔ)課程應(yīng)涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)基礎(chǔ)、通信技術(shù)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)工程基礎(chǔ)、電子信息技術(shù)基礎(chǔ)以及數(shù)學(xué)、外語等基礎(chǔ)課程。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的專業(yè)課程應(yīng)覆蓋物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)、網(wǎng)絡(luò)工程、數(shù)字化技術(shù)、信息安全技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)、軟件開發(fā)技術(shù)等。

本專業(yè)以通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為重點(diǎn)專業(yè)方向，學(xué)生主要學(xué)習(xí)傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)方面的基礎(chǔ)理論、組成原理和設(shè)計(jì)方法，受到物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)踐的基本訓(xùn)練，經(jīng)過系統(tǒng)化學(xué)習(xí)和實(shí)踐鍛煉，學(xué)生應(yīng)該具備從事物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)計(jì)、開發(fā)、調(diào)試和工程應(yīng)用的基本能力。

3物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實(shí)踐課程建設(shè)

我校在2011年申請物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)并獲得批準(zhǔn)，成為國內(nèi)較早開展物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教學(xué)的高校。我校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)依托計(jì)算機(jī)系下進(jìn)行建設(shè)，相關(guān)基礎(chǔ)專業(yè)如計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)，軟件工程，電子工程，通信工程等已經(jīng)發(fā)展多年，擁有相關(guān)的軟硬件條件，具有實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，是物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)建設(shè)的基礎(chǔ)。

當(dāng)前高等教育必須把加強(qiáng)學(xué)生能力培養(yǎng)放到首位[5]，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)特點(diǎn)主要體現(xiàn)綜合性，實(shí)踐性和工程性，物聯(lián)網(wǎng)綜合性體現(xiàn)在涵蓋范圍廣，涉及具體產(chǎn)業(yè)多，與產(chǎn)業(yè)接觸緊密。為了達(dá)到培養(yǎng)目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力尤為重要。物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐課程需要以專業(yè)基礎(chǔ)課程為基礎(chǔ)，面向真實(shí)完整的物聯(lián)網(wǎng)工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)實(shí)踐內(nèi)容。在實(shí)踐學(xué)習(xí)中以團(tuán)隊(duì)協(xié)作作為主要學(xué)習(xí)方式，從具體的實(shí)踐活動(dòng)中訓(xùn)練動(dòng)手能力和協(xié)作開發(fā)項(xiàng)目能力。作為從2010年才開始設(shè)置的新型專業(yè)，關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教學(xué)研究成果還相當(dāng)匱乏，本節(jié)結(jié)合當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)發(fā)展和行業(yè)技術(shù)發(fā)展的實(shí)際情況，對物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法進(jìn)行探索。

3.1專業(yè)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

目前國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)主要依托計(jì)算機(jī)學(xué)院來建設(shè)，因此計(jì)算機(jī)專業(yè)核心課程尤其是程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以及組成原理也應(yīng)是必修課程。物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)核心課程包括物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，射頻與無線通信等。實(shí)踐環(huán)節(jié)課可設(shè)置在基礎(chǔ)理論課之后，在二年級可以開始展開基礎(chǔ)的實(shí)踐課程教學(xué)，然后逐步進(jìn)入到結(jié)合實(shí)際的物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，在實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)中，通過引入企業(yè)實(shí)際物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目對學(xué)生進(jìn)行訓(xùn)練。物聯(lián)網(wǎng)涵蓋范圍非常廣泛，綜合了計(jì)算機(jī)，微電子，通信等多個(gè)領(lǐng)域知識，其中部分新型技術(shù)難度較大。在實(shí)踐環(huán)節(jié)中一般不需要學(xué)生深入理解無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，射頻識別等電路基礎(chǔ)，能夠在了解基本結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)即可。實(shí)踐環(huán)節(jié)更多注重于物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)際應(yīng)用，通過應(yīng)用項(xiàng)目實(shí)例來加深對物聯(lián)網(wǎng)的認(rèn)識，鍛煉動(dòng)手能力，培養(yǎng)合格的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才。根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)體系的層次劃分，從物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層案例，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層案例以及感知層案例出發(fā)設(shè)計(jì)對應(yīng)的實(shí)踐內(nèi)容，最后通過對實(shí)際項(xiàng)目分析學(xué)習(xí)項(xiàng)目設(shè)計(jì)規(guī)劃能力，如表-1所示。

針對實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，采用課程實(shí)踐與項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)相結(jié)合的方式。對核心課程的教學(xué)實(shí)踐安排在每門基礎(chǔ)課程理論課程同步進(jìn)行，通過基礎(chǔ)性實(shí)踐來強(qiáng)化理論課程知識理解和實(shí)踐能力提高。在基本實(shí)踐環(huán)節(jié)之后進(jìn)行綜合實(shí)訓(xùn)實(shí)踐過程，學(xué)生以團(tuán)隊(duì)方式參與具有企業(yè)實(shí)際背景的物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目實(shí)例，訓(xùn)練物聯(lián)網(wǎng)工程設(shè)計(jì)規(guī)劃和實(shí)施能力，并參觀企業(yè)真實(shí)物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目工程。

具體專業(yè)課程與實(shí)踐環(huán)先后關(guān)系可見圖1，在圖1中可知物聯(lián)網(wǎng)綜合實(shí)踐環(huán)節(jié)是在專業(yè)課程基礎(chǔ)上的進(jìn)一步提高，是訓(xùn)練學(xué)生動(dòng)手能力提高實(shí)踐能力的關(guān)鍵一環(huán)。

選擇合適的實(shí)踐內(nèi)容之后需要采用一定的教學(xué)方法進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)。與專業(yè)課程的理論學(xué)習(xí)不同實(shí)踐教學(xué)更注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力。

3.2專業(yè)實(shí)踐課程教學(xué)方法探討

物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)培養(yǎng)人才應(yīng)該緊密結(jié)合工程實(shí)際，目前校企合作物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)迅速開展，我們也將努力和物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)合作，加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作，進(jìn)行聯(lián)合人才培養(yǎng)。通過多種渠道建立健全物聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目庫，如高校中一卡通、校園百事通等物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目。實(shí)踐教學(xué)在物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)建設(shè)中具有舉足輕重的作用。通過實(shí)踐教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐設(shè)計(jì)能力，可采用的實(shí)踐教學(xué)方法包括：

1）項(xiàng)目實(shí)例驅(qū)動(dòng)教學(xué)法

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目集成方向的工程技術(shù)與管理人才，物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容必須緊密結(jié)合實(shí)際，立足業(yè)界需求。在實(shí)踐教學(xué)中，針對基礎(chǔ)課程的實(shí)踐教學(xué)可以分解項(xiàng)目原型到各門課程中；在物聯(lián)網(wǎng)綜合實(shí)訓(xùn)實(shí)踐中，以企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目具體案例在分析。針對學(xué)生實(shí)際能力，可以通過簡化需求來降低難度，但所有實(shí)踐項(xiàng)目必須結(jié)合實(shí)際。教師通過對企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目的分析講解來幫助學(xué)生對項(xiàng)目的認(rèn)識，學(xué)生通過團(tuán)隊(duì)合作以小組形式參與實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目開發(fā)。通過項(xiàng)目實(shí)例驅(qū)動(dòng)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，鍛煉實(shí)際的動(dòng)手能力。

2）跨年級結(jié)合的創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)

由于物聯(lián)網(wǎng)綜合實(shí)踐環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)內(nèi)容多，難度大，對其中部分大型實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目可以采用跨年級段合作訓(xùn)練的方式，發(fā)揮傳幫接代的優(yōu)點(diǎn)。如高年級的同學(xué)負(fù)責(zé)項(xiàng)目的需求分析，項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)等方面工作，而低年級同學(xué)從程序設(shè)計(jì)出發(fā)，完成其中的部分功能，通過參與大型創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)過程可以提高自己的動(dòng)手實(shí)踐能力，學(xué)習(xí)項(xiàng)目設(shè)計(jì)和管理能力。這種滾動(dòng)式結(jié)合方式不僅提高學(xué)生水平，還可以使得實(shí)踐環(huán)節(jié)的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目可以持續(xù)開發(fā)。不斷提高實(shí)踐環(huán)節(jié)的難度，使之更切合工程實(shí)際。

4結(jié)束語

物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)需要大量的專業(yè)型人才。如何培養(yǎng)適合產(chǎn)業(yè)需求的人才還處在嘗試階段，借鑒相關(guān)專業(yè)培養(yǎng)經(jīng)驗(yàn)，對物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)建設(shè)尤其是物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)建設(shè)進(jìn)行了探討。我們認(rèn)為加強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐環(huán)節(jié)建設(shè)，必須加強(qiáng)校企合作，通過引入實(shí)踐物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目來設(shè)計(jì)合理的實(shí)踐內(nèi)容。將基礎(chǔ)實(shí)踐環(huán)節(jié)和項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)相結(jié)合，采用科學(xué)的教學(xué)方法引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，提高實(shí)踐能力，培養(yǎng)合格的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才。目前物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)建設(shè)還處于起步階段，這方面經(jīng)驗(yàn)還非常缺乏，如何合理制定實(shí)踐環(huán)節(jié)培養(yǎng)方案還需要進(jìn)一步的深入研究。

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