王新平王志良

（1、北京科技大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院，北京1000832、北京科技大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院，北京100083）

物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論課程建設(shè)與研究*

王新平1王志良2

（1、北京科技大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院，北京1000832、北京科技大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院，北京100083）

文章針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論在教學(xué)中如何定位、確定課程內(nèi)容和安排學(xué)時(shí)等問(wèn)題，結(jié)合實(shí)際的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，論述物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論課程建設(shè)的方法。

物聯(lián)網(wǎng)；導(dǎo)論；教學(xué)

一、背景

物聯(lián)網(wǎng)是指通過(guò)射頻識(shí)別（RFID）、傳感器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描等信息傳感設(shè)備，按照約定的協(xié)議，把任何物體與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)［1］。

作為教育部批準(zhǔn)的首批開(kāi)辦物聯(lián)網(wǎng)工程本科專業(yè)院校之一，北京科技大學(xué)目前已經(jīng)擁有四屆的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)本科畢業(yè)生。

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的入門(mén)課程《物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論》主要向?qū)W生介紹物聯(lián)網(wǎng)的基本概念，以及物聯(lián)網(wǎng)所涉及的主要技術(shù)與應(yīng)用范疇。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生初步了解物聯(lián)網(wǎng)這一抽象名詞，掌握物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用方法，最終展望物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)。本課程也作為全校公共選修課，向新生普及物聯(lián)網(wǎng)教育。本課程同時(shí)作為北京市學(xué)院路共同體的選修課程，已經(jīng)講授多次。從課程的講解過(guò)程中，我們結(jié)合實(shí)際教學(xué)效果和學(xué)生的反饋意見(jiàn)把導(dǎo)論課程的內(nèi)容和方法進(jìn)行了總結(jié)。

二、物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論課程研究

（一）導(dǎo)論的定位

物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論作為物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的入門(mén)課程，在所有專業(yè)課程之前開(kāi)設(shè)。通過(guò)導(dǎo)論的學(xué)習(xí)，使學(xué)生對(duì)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)有一個(gè)全面的了解，對(duì)專業(yè)有一個(gè)總體把握。同時(shí)對(duì)大學(xué)期間的學(xué)習(xí)方向有一個(gè)明確的認(rèn)識(shí)，樹(shù)立良好的職業(yè)道德。

（二）開(kāi)設(shè)時(shí)間

作為專業(yè)和相關(guān)知識(shí)的介紹課程，物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論應(yīng)該在大學(xué)一年級(jí)開(kāi)設(shè)。無(wú)論是按照專業(yè)招生還是按照大類招生，都應(yīng)該把導(dǎo)論安排在第一學(xué)年講授。

（三）課程內(nèi)容

1.物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)。在物聯(lián)網(wǎng)概述部分著重講解物聯(lián)網(wǎng)的定義，消除學(xué)生對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的誤區(qū)，了解物聯(lián)網(wǎng)中的“物”的概念和要求，使學(xué)生了解到一個(gè)真實(shí)的物聯(lián)網(wǎng)。使學(xué)生熟悉物聯(lián)網(wǎng)的歷史，了解物聯(lián)網(wǎng)的起源，發(fā)展以及物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的三大推動(dòng)力，了解各國(guó)在物聯(lián)網(wǎng)上的投入以及發(fā)展戰(zhàn)略。重點(diǎn)講述我國(guó)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的重視，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展新興產(chǎn)業(yè)的國(guó)家中長(zhǎng)期發(fā)展戰(zhàn)略。解讀“十二五”發(fā)展規(guī)劃，掌握物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展動(dòng)態(tài)和產(chǎn)業(yè)前景。介紹物聯(lián)網(wǎng)的3個(gè)層次，物聯(lián)網(wǎng)感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層把物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)劃分清晰，使學(xué)生對(duì)物聯(lián)網(wǎng)有一個(gè)更好的把握。

2.物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用案例。物聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)是深度信息化，物聯(lián)網(wǎng)把各種信息技術(shù)充分運(yùn)用到各個(gè)行業(yè)。通過(guò)介紹物聯(lián)網(wǎng)的典型應(yīng)用，從我們生活的城市到學(xué)習(xí)的校園，再到智能家居，使學(xué)生不僅對(duì)物聯(lián)網(wǎng)有了理性認(rèn)識(shí)，同時(shí)也擁有的感性認(rèn)識(shí)。為學(xué)生更好的理解物聯(lián)網(wǎng)、認(rèn)識(shí)物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行了栩栩如生的描述。

3.物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)掀起了第三次信息科技發(fā)展浪潮。物聯(lián)網(wǎng)融合了眾多技術(shù)和科技手段，相應(yīng)的支撐技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用中顯得日益重要。RFID、WSN/ZigBee、傳感器和智能服務(wù)等代表技術(shù)構(gòu)成了物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)支撐基礎(chǔ)。RFID是一種非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，可以快速讀寫(xiě)、重啟跟蹤管理，在智能識(shí)別領(lǐng)域有很好的發(fā)展前景；以短距離低功耗為特點(diǎn)的WSN/ZigBee可以在任何地點(diǎn)搭建網(wǎng)絡(luò)；以MEMS為代表的傳感器技術(shù)拉近了人與自然世界的距離；智能服務(wù)技術(shù)則為發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)提供了有力保障。M2M現(xiàn)今市場(chǎng)中，透過(guò)固網(wǎng)和無(wú)線的傳輸，人與人之間的溝通或許已經(jīng)成熟，但機(jī)器與機(jī)器（M2M）之間的連接卻還是方興未艾，M2M市場(chǎng)當(dāng)下已成為全球范圍內(nèi)快速增長(zhǎng)的高科技市場(chǎng)之一。云計(jì)算是信息技術(shù)發(fā)展和信息社會(huì)需求達(dá)到一定階段的必然結(jié)果。云計(jì)算與物聯(lián)網(wǎng)是互為支持的，云計(jì)算讓物聯(lián)網(wǎng)在更廣泛的范圍內(nèi)進(jìn)行信息資源共享，云計(jì)算增強(qiáng)了物聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)處理能力，并且提高了智能化處理程度。

表1 物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程學(xué)期進(jìn)度安排表

4.物聯(lián)網(wǎng)知識(shí)體系。物聯(lián)網(wǎng)作為戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，需要堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。通過(guò)分析物聯(lián)網(wǎng)的知識(shí)點(diǎn)、知識(shí)單元和知識(shí)體系，來(lái)幫助學(xué)生掌握使用的軟件和硬件技術(shù)和平臺(tái)，理解物聯(lián)網(wǎng)的學(xué)科基礎(chǔ)，從而真正領(lǐng)悟物聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)。

5.物聯(lián)網(wǎng)課程安排。表1為物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程學(xué)期進(jìn)度安排表［2］。

6.物聯(lián)網(wǎng)人才要求。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)主要體現(xiàn)在以下方面：德智體全面發(fā)展，富有社會(huì)責(zé)任感，良好的職業(yè)道德，具有一定的人文社科、經(jīng)濟(jì)管理等方面的綜合素質(zhì)。具有“基礎(chǔ)厚，口徑寬，能力強(qiáng)，綜合型，素質(zhì)高”等特點(diǎn)，知識(shí)結(jié)構(gòu)合理，扎實(shí)的電子技術(shù)、傳感技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)理論、信息處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、系統(tǒng)工程等理論基礎(chǔ)，重點(diǎn)掌握物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)等專門(mén)知識(shí)和技能，系統(tǒng)理解物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)理論、物理信息系統(tǒng)標(biāo)識(shí)與感知、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論與技術(shù)和數(shù)據(jù)分析與處理方法。具備在本專業(yè)領(lǐng)域跟蹤新理論、新知識(shí)、新技術(shù)的能力以及較強(qiáng)的創(chuàng)新實(shí)踐能力。具有信息獲取、存儲(chǔ)、檢索、分析和處理能力，能在計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化和通信等信息領(lǐng)域起引領(lǐng)作用、具有國(guó)際視野和競(jìng)爭(zhēng)力的創(chuàng)新性高層次專門(mén)人才。通過(guò)研究物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，發(fā)現(xiàn)其基本要求包括4個(gè)方面，即知識(shí)要求、能力要求、素質(zhì)要求和職業(yè)道德。

（四）學(xué)時(shí)分配

表2 課程學(xué)時(shí)分配

（五）教學(xué)心得

1.章節(jié)順序的調(diào)整經(jīng)過(guò)多次的講授實(shí)踐，我們把導(dǎo)論課程的章節(jié)順序調(diào)整為表x的順序。第一次講授的時(shí)候，我們把知識(shí)體系和課程安排放在了最開(kāi)始部分，發(fā)現(xiàn)講授的效果并不好，對(duì)于學(xué)生來(lái)講知識(shí)體系以及課程安排都是一些新的概念和名詞，完全不知所云。先講授物聯(lián)網(wǎng)的基本概念，讓學(xué)生對(duì)物聯(lián)網(wǎng)有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)，然后通過(guò)生動(dòng)的案例，認(rèn)識(shí)了物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用狀況。介紹了物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)后，再歸納知識(shí)體系和課程安排，顯得順其自然，學(xué)生也容易理解和接受。最后提出物聯(lián)網(wǎng)對(duì)人才的要求，使學(xué)生具有了使命感和責(zé)任感。

2.內(nèi)容的調(diào)整。最初的導(dǎo)論課程，我們把重點(diǎn)放在了關(guān)鍵技術(shù)的講解，課上還給學(xué)生做了相應(yīng)的演示實(shí)驗(yàn)。可是效果卻不盡如人意。作為剛步入大學(xué)不久的學(xué)生，基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)還沒(méi)有完成，專業(yè)基礎(chǔ)課程還沒(méi)有開(kāi)始學(xué)習(xí)，過(guò)多過(guò)深的技術(shù)講解顯然是不合時(shí)宜的，從而使學(xué)生對(duì)本專業(yè)有了畏懼感。經(jīng)過(guò)調(diào)整，我們把關(guān)鍵技術(shù)的講解學(xué)時(shí)減少為4個(gè)學(xué)時(shí)，深入淺出的技術(shù)講解，使學(xué)生對(duì)關(guān)鍵技術(shù)有了一個(gè)初步的概念。同時(shí)加大案例的分量，通過(guò)翔實(shí)的案例，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到物聯(lián)網(wǎng)的重要性，以及未來(lái)的科技發(fā)展趨勢(shì)，培養(yǎng)出了對(duì)專業(yè)的興趣和熱情。增加了知識(shí)體系和課程安排的內(nèi)容。目前為止，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的認(rèn)識(shí)還有好多誤區(qū)，有些學(xué)生以為專業(yè)沒(méi)有大綱和教學(xué)計(jì)劃，都是在摸索，把他們當(dāng)作實(shí)驗(yàn)品。而教學(xué)大綱和教學(xué)計(jì)劃經(jīng)過(guò)很多老師的辛勤付出，早在學(xué)生進(jìn)入專業(yè)的半年前就已經(jīng)制訂。雖然我們的計(jì)劃會(huì)有些微調(diào)，但是目標(biāo)和方向都已經(jīng)確定。通過(guò)增加知識(shí)體系和課程安排，讓學(xué)生了解到我們對(duì)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)和學(xué)生是嚴(yán)肅、認(rèn)真和負(fù)責(zé)的。

最后談到了物聯(lián)網(wǎng)人才的要求。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，新興產(chǎn)業(yè)的振興需要合格的人才。對(duì)人才的要求不僅是技術(shù)上的，也要求職業(yè)道德方面。

（六）同學(xué)對(duì)教學(xué)認(rèn)識(shí)

導(dǎo)論課程講授的過(guò)程中，我們隨時(shí)注意聽(tīng)取學(xué)生對(duì)課程的意見(jiàn)和反應(yīng)。最后的課程考核除了完成試卷，我們都要求學(xué)生寫(xiě)出對(duì)物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論的認(rèn)識(shí)和理解，以及對(duì)課程的意見(jiàn)和建議。對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)，學(xué)生最有發(fā)言權(quán)，他們的意見(jiàn)和建議給我們以激勵(lì)和鞭策，促使我們更好地完善物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)教學(xué)內(nèi)容。

三、結(jié)束語(yǔ)

作為新興學(xué)科的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)，從本科開(kāi)始興辦，體現(xiàn)出它的基礎(chǔ)性作用，以培養(yǎng)卓越物聯(lián)網(wǎng)工程師為目標(biāo)，強(qiáng)調(diào)“CDIO+職業(yè)道德”的辦學(xué)特色，構(gòu)建理論教學(xué)體系和實(shí)踐教學(xué)體系。通過(guò)理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)和職業(yè)道德教育，使物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)學(xué)生能夠適應(yīng)國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要，物聯(lián)網(wǎng)工程是一門(mén)前進(jìn)中的新興學(xué)科，隨著科學(xué)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵和外延會(huì)深入擴(kuò)展，技術(shù)手段會(huì)不斷革新，應(yīng)用領(lǐng)域更加廣泛，因此，隨著時(shí)代的發(fā)展，我們對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)工程的認(rèn)識(shí)理解將不斷的豐富和更新。

［1］王志良.物聯(lián)網(wǎng)：現(xiàn)在與未來(lái)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

［2］王志良，石志國(guó).物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論［M］.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2011.

In view of position，contents and credit hours in the course of"Introduction to Internet of Things Engineering"and in combination with actual teaching experience，this paper discusses the construction methods of this course.

internet of things；introduction；teaching

G642

A

2096-000X（2016）20-0058-02

北京科技大學(xué)校級(jí)“十二五”規(guī)劃教材建設(shè)項(xiàng)目（編號(hào)：JC2013YB033）

王新平（1972-），男，漢族，博士，講師，研究方向?yàn)楸砬?、聲音識(shí)別，人工智能。王志良（1956-），男，漢族，博士，教授，研究方向?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)技術(shù)，人工心理與機(jī)器人系統(tǒng)。