[物联网专业实践课程建设探讨] 物联网课程
时间：2019-05-07 03:31:53 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
摘要：物联网工程专业是国家新批准设立的专业，物联网专业课程教学尤其是实践教学尚处于摸索阶段。在分析当前物联网发展的基础上，探讨了物联网专业培养目标与定位、实践环节的内容设置与教学方法，指出物联网实践环节课程建设需要贴近产业实际，切实提高学生实践能力。
关键词：物联网；实践教学；项目实训
中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)12-2922-03
1背景
物联网源于传感网和射频识别技术，通过网络技术将传感网信息和RFID信息进行远距离识别和处理。国际电信联盟在2005年发布了针对物联网的年度报告“Internet of Things”，报告指出RFID和智能计算等技术开启全球物品互连的时代，信息与通信技术的发展已经从任何时间、任何地点连接任何人，发展到连接任何物体的阶段，物联网时代即将来临[1]。一般认为物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息载体，让所有能被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。普通对象设备化，自治终端互联化和普适服务智能化是其三个重要特征[2]。
近年来物联网在学术界和产业界来得到广泛关注，2008年国际上召开了第一届国际物联网学术交流会[3]，欧洲物联网研究项目组2009年11月发布物联网战略路线图，促进射频识别和物联网产业在欧盟发展，欧盟委员会提出针对物联网行动方案，明确表示在技术层面将给予大量资金支持。2009年8月温家宝总理在无锡考察传感网产业发展时要求尽快建立中国的传感信息中心，或者叫“感知中国”中心。物联网可广泛应用于产业，环境和社会领域。典型应用案例包括物流业务，制造业的产品跟踪，食品药品安全，环境监控，绿色节能，社会服务等多个方面。当前无线射频识别产业市场规模超过100亿元。我国有1600多家企事业单位从事传感器的研制、生产和应用，年产量达24亿只，市场规模超过900亿元，其中，微机电系统（MEMS）传感器市场规模超过150亿元；通信设备制造业具有较强的国际竞争力。建成全球最大、技术先进的公共通信网和互联网。机器到机器（M2M）终端数量接近1000万，形成全球最大的M2M市场之一。据不完全统计，我国2010年物联网市场规模接近2000亿元[4]。
在全国范围的物联网技术发展热潮下，物联网技术人才紧缺问题日益突出。我国物联网技术的发展从根本上取决于相关人才的素质和结构。产业的竞争从根本上就是人才的竞争，未来中国物联网产业的强劲发展，需要大力培养物联网技术专门人才，不断提高相关人才的素质和知识结构，以及不断的完善人才的合理结构与供应体系。物联网技术也必将成为我国信息领域的一个关键学科，在未来我国信息产业的发展与升级中发挥核心的作用。
2物联网专业定位与培养目标
物联网行业作为一项战略性新兴产业，其繁荣发展需要大量精通物联网信息技术的科学技术人才。我国非常重视物联网产业的发展，被列为国家五大新兴战略性产业之一，一些城市也把物联网产业列为新的经济增长点。物联网产业具有产业链长、涉及多个产业群的特点，物联网产业的长足发展将直接推动物联网工程专业类毕业生的就业工作。面对国家产业发展的战略重点和激烈的人才竞争，面向市场需求，加大物联网工程技术人才培养力度，已经成为当前高等教育改革与发展的一项重要和紧迫任务。
物联网工程专业面向现代信息处理技术，针对国民经济信息化建设和发展的需要，本专业培养的学生要求德智体全面发展，具备扎实的计算机科学技术、现代传感器和无线网络技术、射频与微波技术、有线和无线网络通信理论、信息处理、系统工程等基础理论和技术，能够系统地掌握物联网专业的相关基础理论、科学方法和实践技能，并且具备在本专业领域跟踪新理论、新知识、新技术的能力以及较强的创新实践能力的复合型高级工程技术人才。
物联网工程专业本科生培养的基本思路是强化基础、注重实践。针对物联网产业的人才需求，本科生阶段强调宽口径培养，不具体细分专业培养方向，但考虑专业方向课程模块设置，从而使得毕业生既具备扎实的专业基础和宽广的知识面，又比较深入地认识某类系统和应用领域。物联网工程专业的基础课程应涵盖计算机科学与技术基础、通信技术、无线传感器网络技术、物联网工程基础、电子信息技术基础以及数学、外语等基础课程。物联网工程专业的专业课程应覆盖物联网系统设计与开发、网络工程、数字化技术、信息安全技术、嵌入式系统、软件开发技术等。
本专业以通信技术、计算机网络和无线传感器网络为重点专业方向，学生主要学习传感器技术和计算机通信网方面的基础理论、组成原理和设计方法，受到物联网技术实践的基本训练，经过系统化学习和实践锻炼，学生应该具备从事物联网的设计、开发、调试和工程应用的基本能力。
3物联网专业实践课程建设
我校在2011年申请物联网工程专业并获得批准，成为国内较早开展物联网专业教学的高校。我校物联网工程专业依托计算机系下进行建设，相关基础专业如计算机科学技术，软件工程，电子工程，通信工程等已经发展多年，拥有相关的软硬件条件，具有实践环节教学经验，是物联网工程专业建设的基础。
当前高等教育必须把加强学生能力培养放到首位[5]，物联网专业特点主要体现综合性，实践性和工程性，物联网综合性体现在涵盖范围广，涉及具体产业多，与产业接触紧密。为了达到培养目标，培养学生实践动手能力尤为重要。物联网实践课程需要以专业基础课程为基础，面向真实完整的物联网工程项目设计实践内容。在实践学习中以团队协作作为主要学习方式，从具体的实践活动中训练动手能力和协作开发项目能力。作为从2010年才开始设置的新型专业，关于物联网专业教学研究成果还相当匮乏，本节结合当前物联网专业发展和行业技术发展的实际情况，对物联网专业实践环节的教学内容与教学方法进行探索。
3.1专业实践教学内容设计
目前国内物联网专业主要依托计算机学院来建设，因此计算机专业核心课程尤其是程序设计、数据结构、操作系统、计算机网络以及组成原理也应是必修课程。物联网专业核心课程包括物联网导论，无线传感器网络，射频与无线通信等。实践环节课可设置在基础理论课之后，在二年级可以开始展开基础的实践课程教学，然后逐步进入到结合实际的物联网项目实训环节，在实训环节中，通过引入企业实际物联网项目对学生进行训练。物联网涵盖范围非常广泛，综合了计算机，微电子，通信等多个领域知识，其中部分新型技术难度较大。在实践环节中一般不需要学生深入理解无线传感器网络，射频识别等电路基础，能够在了解基本结构基础上进行开发设计即可。实践环节更多注重于物联网的实际应用，通过应用项目实例来加深对物联网的认识，锻炼动手能力，培养合格的物联网专业人才。根据物联网体系的层次划分，从物联网应用层案例，物联网网络层案例以及感知层案例出发设计对应的实践内容，最后通过对实际项目分析学习项目设计规划能力，如表-1所示。
针对实践教学内容，采用课程实践与项目实训相结合的方式。对核心课程的教学实践安排在每门基础课程理论课程同步进行，通过基础性实践来强化理论课程知识理解和实践能力提高。在基本实践环节之后进行综合实训实践过程，学生以团队方式参与具有企业实际背景的物联网项目实例，训练物联网工程设计规划和实施能力，并参观企业真实物联网项目工程。
具体专业课程与实践环先后关系可见图1，在图1中可知物联网综合实践环节是在专业课程基础上的进一步提高，是训练学生动手能力提高实践能力的关键一环。
选择合适的实践内容之后需要采用一定的教学方法进行实践教学。与专业课程的理论学习不同实践教学更注重培养学生的实际动手能力。
3.2专业实践课程教学方法探讨
物联网专业培养人才应该紧密结合工程实际，目前校企合作物联网建设迅速开展，我们也将努力和物联网企业合作，加强产学研合作，进行联合人才培养。通过多种渠道建立健全物联网实训项目库，如高校中一卡通、校园百事通等物联网建设项目。实践教学在物联网专业建设中具有举足轻重的作用。通过实践教学培养学生的创新能力和实践设计能力，可采用的实践教学方法包括：
1）项目实例驱动教学法
物联网工程专业是培养物联网项目集成方向的工程技术与管理人才，物联网实践教学内容必须紧密结合实际，立足业界需求。在实践教学中，针对基础课程的实践教学可以分解项目原型到各门课程中；在物联网综合实训实践中，以企业物联网项目具体案例在分析。针对学生实际能力，可以通过简化需求来降低难度，但所有实践项目必须结合实际。教师通过对企业物联网项目的分析讲解来帮助学生对项目的认识，学生通过团队合作以小组形式参与实训项目开发。通过项目实例驱动，提高学生学习兴趣，锻炼实际的动手能力。
2）跨年级结合的创新实践教学
由于物联网综合实践环节设计内容多，难度大，对其中部分大型实训项目可以采用跨年级段合作训练的方式，发挥传帮接代的优点。如高年级的同学负责项目的需求分析，项目规划设计等方面工作，而低年级同学从程序设计出发，完成其中的部分功能，通过参与大型创新实训过程可以提高自己的动手实践能力，学习项目设计和管理能力。这种滚动式结合方式不仅提高学生水平，还可以使得实践环节的实训项目可以持续开发。不断提高实践环节的难度，使之更切合工程实际。
4结束语
物联网产业需要大量的专业型人才。如何培养适合产业需求的人才还处在尝试阶段，借鉴相关专业培养经验，对物联网专业建设尤其是物联网专业实践环节建设进行了探讨。我们认为加强物联网实践环节建设，必须加强校企合作，通过引入实践物联网项目来设计合理的实践内容。将基础实践环节和项目实训相结合，采用科学的教学方法引导学生自主学习，提高实践能力，培养合格的物联网专业人才。目前物联网专业建设还处于起步阶段，这方面经验还非常缺乏，如何合理制定实践环节培养方案还需要进一步的深入研究。
参考文献：
[1] International Telecommunication Union. ITU Internet Reports 2005: The Internet of Things, 2005.
[2]刘云浩等物联网导论[M].北京:科学出版社,2010.
[3] Floerkemeier C. Langheinrich M, Fleisch E, Mattern F. The Internet of Things: Lecture Notes in Computer Science. Springer, 2008, 49-52.
[4]物联网“十二五”发展规划[Z].工业和信息化部,2011.
[5]李阿丽,邹海林.网络工程专业实践教学环节建设[J].计算机教育,2011,23:69-72.
