應(yīng)用型地方本科院校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程體系探索

引 言

物聯(lián)網(wǎng)被稱為繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后，世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)面向新一代信息技術(shù)發(fā)展的前沿， 具有學(xué)科交叉、基礎(chǔ)雄厚、產(chǎn)學(xué)研用結(jié)合緊密、系統(tǒng)工程能力突出的工程化特色，既強調(diào)基本理論和基礎(chǔ)知識，也注重鍛煉實踐和創(chuàng)新能力，同時注意新技術(shù)和新應(yīng)用的學(xué)習(xí)。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)具有理論與實踐相結(jié)合的特征。

榆林學(xué)院是一所地方本科院校，多年來學(xué)校堅持培養(yǎng)應(yīng)用型人才。2013 年 9 月，榆林學(xué)院迎來第一批物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)本科生。如何借鑒已有的成功經(jīng)驗，完善人才培養(yǎng)模式、合理設(shè)置課程體系、培養(yǎng)適應(yīng)社會需求的合格應(yīng)用型人才，成為榆林學(xué)院迫切需要解決的問題。

1 覆蓋物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)各層面，完整課程體系設(shè)置

物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things，IoT）是通過射頻識別、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息交換和通訊， 以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)分為三個層次，即感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。感知層主要是利用物聯(lián)入網(wǎng)感知和采集物理世界中發(fā)生的物理事件和數(shù)據(jù)，利用最多的是 RFID、傳感器、攝像頭和 GPS 等技術(shù)， 感知層的目標是利用上述諸多技術(shù)形成對客觀世界的全面感知。信息獲取和信息短距離傳輸是其主要功能。網(wǎng)絡(luò)層是一個龐大的網(wǎng)絡(luò)體系，用于整合和運行整個物聯(lián)網(wǎng)，主要承擔著數(shù)據(jù)傳輸功能，涉及的技術(shù)主要有通信技術(shù)和計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。應(yīng)用層形成了類似于人類社會的物聯(lián)網(wǎng)“分工”，每行每業(yè)都需要進行各自的物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，以不同的應(yīng)用目的完成各自的“分工”。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層解決的是信息處理和人機交互問題，主要涉及軟件開發(fā)和大數(shù)據(jù)處理等方面。

為了使學(xué)生建立物聯(lián)網(wǎng)的概念，專業(yè)課程體系設(shè)置需要涵蓋物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的各個方面，同時作為開設(shè)在信息工程學(xué)院的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)，必然要倚靠原有的計算機科學(xué)與技術(shù)類專業(yè)，即課程設(shè)置側(cè)重于物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用層技術(shù)。課程體系設(shè)置包括學(xué)科基礎(chǔ)，專業(yè)基礎(chǔ)和專業(yè)核心課程三大模塊，如圖 1 所示。

專業(yè)核心模塊部分的課程設(shè)置需涵蓋物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的三個層次，在感知層涉及到的主要課程有傳感器與檢測原理， RFID 原理與應(yīng)用；網(wǎng)絡(luò)層涉及到的主要課程有通信原理，計算機網(wǎng)絡(luò)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)等 ；在應(yīng)用層涉及到的主要技術(shù)有數(shù)據(jù)庫技術(shù)，中間件技術(shù)，以及編程技術(shù)等。通過這三個層次課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅會對物聯(lián)網(wǎng)有一個全面的認知，還會對各層面相應(yīng)的技術(shù)有所掌握，為從事物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)領(lǐng)域工作打好基礎(chǔ)。

2 強化實踐實驗類課程設(shè)置，重視應(yīng)用型人才培養(yǎng)

實踐是創(chuàng)新的源泉，創(chuàng)新離不開實踐。地方本科院校須突出學(xué)生應(yīng)用能力的培養(yǎng)，課程設(shè)置應(yīng)加強實驗/ 實踐環(huán)節(jié)的內(nèi)容。理論教學(xué)是基礎(chǔ)，對物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)和相關(guān)領(lǐng)域的典型應(yīng)用形成完整的闡述，實驗教學(xué)作為理論課程的延伸，是由抽象到具體的過程，實驗環(huán)節(jié)的設(shè)置按照物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)，完成由下而上的知識獲取和驗證。理論教學(xué)、實驗教學(xué)、案例教學(xué)和各個實踐環(huán)節(jié)相結(jié)合，增加課程的實用性，為應(yīng)用型人才的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)各學(xué)年實踐教學(xué)安排如圖 2 所示。第一學(xué)年的實踐類課程主要有物理實驗、電路電子類課程以及基礎(chǔ)程序設(shè)計語言的上機 ；第二學(xué)年的實踐類課程有 RFID、傳感器、通信原理、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等課程，從感知層到應(yīng)用層加強學(xué)生的認知與實踐能力；第三學(xué)年的實踐類課程有計算機網(wǎng)絡(luò)、嵌入式、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理等一些綜合性較強的課程設(shè)計， 重在培養(yǎng)學(xué)生的動手能力；最后一學(xué)年完成物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)綜合設(shè)計和畢業(yè)論文。通過逐步加強加深的實踐類課程安排，循序漸進地增強學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。實踐環(huán)節(jié)的設(shè)置由淺入深，由簡單到復(fù)雜，層層遞進，從電子電路設(shè)計到單片機系統(tǒng)設(shè)計再到嵌入式系統(tǒng)設(shè)計，一步步培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計能力和工程實踐能力。

3 探索教學(xué)模式，突出創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系 

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)涉及的知識點眾多，若直接進行理論授課， 學(xué)生必然覺得枯燥和抽象，但實際生活中物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用無處不在，因此在教學(xué)時可以先引起學(xué)生的興趣，讓其明白所學(xué)可以如何用。在課程的安排上首先是導(dǎo)論和浸入式體驗的認識實踐，通過物聯(lián)網(wǎng)的綜合案例導(dǎo)入，然后才是相關(guān)專業(yè)課的學(xué)習(xí)和實驗。物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程的授課可以采用案例驅(qū)動式教學(xué)， 通過各種應(yīng)用視頻或者教師的案例講解，充分調(diào)動學(xué)生的積極性，將晦澀的理論知識形象生動的展示出其應(yīng)用，之后再來闡述具體理論。這樣，不僅學(xué)生學(xué)起來有熱情，容易理解， 教師的授課也會達到事半功倍的效果。另外，實踐教學(xué)一定要輔助理論教學(xué)，實踐環(huán)節(jié)不能脫離理論僅僅做動手能力的培養(yǎng)，更應(yīng)該將理論知識形象化，通過實踐教學(xué)回顧和鞏固理論知識并融會貫通，達到理論教學(xué)與實踐教學(xué)相輔相成缺一不可的效果。

4 結(jié) 語

物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)作為新興專業(yè)，培養(yǎng)方案和課程體系的設(shè)置仍在不斷的探索和研究中，但其課程設(shè)置應(yīng)當注意以下幾點： 一是融合，課程設(shè)置不僅僅是傳感技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息控制技術(shù)等專業(yè)核心課程的簡單拼湊，更應(yīng)該體現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的先進技術(shù)和綜合應(yīng)用；二是應(yīng)用性，課程體系設(shè)置應(yīng)突出實用性，理論是基礎(chǔ)，應(yīng)用是目的。強調(diào)實踐環(huán)節(jié)，以增強學(xué)生的實踐動手能力和創(chuàng)新能力為宗旨，突出重點，強調(diào)實用。