物联网工程专业教学体系建设探讨

摘要：根据我国物联网工程专业建设现状以及专业人才培养的需要，针对新开办物联网工程专业制定突出本校特色的专业培养目标，提出了物联网工程专业的知识体系以及课程教学和实践教学体系。

关键词：物联网工程；教学体系；课程设置

作者简介：吴韶波（1970-），女，江苏常熟人，北京信息科技大学信息与通信工程学院物联网工程系，副教授；李振华（1977-），男，吉林长春人，北京信息科技大学信息与通信工程学院物联网工程系，讲师。（北京 100101）

基金项目：本文系北京信息科技大学校级重点教改项目（项目编号：2012JGZD04）的研究成果。

中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）31-0051-03

物联网（Internet of Things，IoT）技术具有典型的交叉学科性质，通过传感器、射频识别、嵌入式、分布式信息处理、网络与无线通信、全球定位系统等技术，对任何需要监控、连接或互动的物体和过程进行实时的采集，得到有关声音、光照、温度、电压、力学、位置等信息，通过选择各类网络接入，从而实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。目前，物联网技术已经列入我国战略性新兴产业的核心突破领域，国家“十二五”规划明确提出，物联网将会在智能电网、智能交通、智能物流、金融与服务业、国防军事等十大领域重点进行部署。

随着物联网产业迅速膨胀，高层次物联网技术专业人才缺口较大，供不应求。预计5-10年后物联网的产业规模将比互联网产业大20倍以上，大力发展物联网技术的教育势在必行。2010年教育部首次审批通过了物联网工程新专业，几年来，全国已有近千个学校开设了相关专业，各个学校原有学科优势不同，物联网工程专业的侧重点也各不相同，其培养模式的研究尚处于萌芽阶段。在此，重点介绍北京信息科技大学（以下简称“我校”）新办物联网工程专业在教学体系建设中的有关思考。

一、专业培养目标与特色

物联网工程专业是涉及多领域的交叉学科，具有时代特色鲜明、学科交叉基础雄厚、产学研用结合紧密、系统工程能力突出的工程化特色，既强调基本理论和基础知识，更注重锻炼实践和创新能力，同时注意新技术和新应用的学习，具有深厚的理论与广泛的实践相结合的特征。其目标是培养掌握数学、自然科学、人文科学基础知识和物联网相关的计算机、通信、电子、控制基本理论、基本知识、基本技能和基本方法，以物联网工程的基本理论和基本技能为基础，以现代电子技术、通信技术、计算机、控制、信息安全、系统工程等理论为指导，以计算机硬件和软件系统为应用平台，以物联网工程领域为应用目标，重点突出我校在通信传输与信息处理方面的技术优势，具有较高综合素质和就业创业能力，能胜任物联网相关技术的研发及物联网系统规划、分析、设计、实施、运维等工作的创新能力较强的高素质应用型人才。

二、物联网工程专业教学体系

物联网工程专业知识跨度较大，是发展中的集成创新型技术。目前学科人才培养模式中存在的层次单一、教学内容滞后、理论与实践脱节等问题，都难以满足物联网工程专业的需求。因此，物联网工程专业的教学必须处理好物联网技术体系与知识体系的关系、培养目标与课程体系建设的关系、课程设置与已有成熟专业课程体系的关系、学生能力培养与学校办学特色的关系，以及理论教学与能力培养的关系，采用新的教学模式和教学手段，构建创新型人才培养体系，培养学生扎实的基本功、精通的专业知识，勇于创新和实践。

1.物联网工程专业知识体系

物联网产业的涵盖面极宽。整个物联网的技术体系包括感知层、传输层、处理层和应用层四个层次，各层次间既相对独立又紧密联系。物联网工程专业知识体系应体现出物联网技术的主要关键技术，如射频识别、无线传感器、无线传感网、无线通信与网络、软硬件、智能信息处理和安全隐私等技术，其核心技术是嵌入式。结合物联网技术体系的四个层次，可以从信息感知获取、信息传输、信息处理、应用四个环节进行课程的有关设置。信息获取包括传感器以及信号检测相关知识；信息传输包括网络、无线通信、通信协议等；信息处理则包括数据融合、云计算、安全等。

2.物联网工程专业课程体系

物联网技术和产业正在不断发展过程中，物联网工程专业才开办几年，物联网工程专业课程体系的设计在国内外都没有成熟的先例可以借鉴。经过广泛的调研与论证，听取早期已经介入到物联网及其相关领域研究工作的教师的意见和建议，以通识教育规范、专业基础扎实、专业应用精选、实践环节突出为指导思想，本着充分发挥本校已有学科基础与优势，从学生毕业后可能从事的就业岗位和就业所需的能力要求出发，对课程体系和内容进行取舍。我校物联网工程专业课程体系结构图如图1所示。本专业课程体系围绕涉及到的学科知识领域和知识点，尽可能多地对专业知识体系进行覆盖，以专业知识为主线索，课程之间相互支持与衔接，课程体系突出专业基础，外语四年教学不断线，包括三大必修模块：公共基础模块、专业基础模块、专业核心模块，在此之上有选择地以选修课形式开设物联网的领域应用模块课程（见图2），配合实践教学体系可充分体现突出我校通信传输与信息处理特色，体现出当前物联网工程专业人才培养方向和内容；强调基本理论和基础知识；加强实践环节教学的主要特色，满足应用型人才培养要求。

专业核心课程包括：物联网感知技术——RFID原理及应用、传感器原理及应用、物联网控制技术；物联网传输技术——物联网通信技术、传感网原理及应用；物联网处理技术——海量数据存储与处理、数据处理与智能决策、物联网信息安全技术；物联网应用技术——物联网工程设计与实施。该课程计划引入企业专家进行授课，培养学生对专业产业的兴趣，激发创业意识，加强创新创业精神的培养。

3.物联网工程专业实践教学体系

实践教学体系体现了实践教学各环节之间的衔接关系，如图3所示。实践教学从专业基础类、专业类到综合创新、工程实践逐渐提高，四年不断线，除了专业实习和毕业设计，核心课程实验包括RFID原理及应用、传感器原理及应用、传感网原理及应用、物联网通信技术、数据处理与智能决策、物联网控制技术、物联网信息安全技术等课程的课内实验；综合课程设计包括感知、传输、处理和应用的多个课程设计与独立实践环节；充分突出了实践教学在加强学生实践、创新能力，培养应用型人才方面的作用。实践课程包括选修（2学分），学生可根据自己的兴趣爱好选择实践课程，参加各种竞赛活动，挑战自我，勇于创新，提高学习目的性和主动性。

4.教学体系具体实施的一些措施

目前，在实施培养专业创新人才教学体系的过程中，还存在着一系列新的问题，还需要从4个方面加强。

（1）加强学科交叉，培养教学与科研能力较强的师资队伍。由于物联网工程专业集成了计算机、电子、通信、自动化等多个专业的知识，科研与应用性极强，对教师的素质提出了较高的要求。解决的方法：一方面加强现有师资的培训，鼓励教师取得行业培训、认证证书，加强企业实习，尽快全方位了解物联网专业的基本技术；另一方面可优先引进本、硕、博有跨专业学习经历的人员担任新教师，进一步加强科研能力，对相关专业知识在物联网中的应用会有较深理解。

（2）统一课程内容，避免重复教学和遗漏重要知识。物联网工程专业的课程涉及多个交叉专业，教师在课程设置上难以抓住重点，教学内容可能会出现多门课程有重复知识的现象，需要多门任课老师仔细讨论，区分在哪门课重点讲授，避免多次讲多次讲不透，或者大家都不讲的情况。还有一种情况是某门课程是原来多门课程的浓缩，如计算机硬件基础课程，内容集中了计算机组成原理、微机原理与接口技术、单片机等相关内容的知识，需要根据物联网特点，明确基本概念，简化内容，为后续嵌入式课程的开设打好基础。

（3）汲取多学科精华，加强物联网专业教材建设。专业建设中，教材的建设是一个必不可少的环节。早期，由于专业刚刚建立，可以找到的物联网专业教材较少，各个学校纷纷出版自己的教材，但这些教材良莠不齐。解决方法：一是需要进行一定的分析比较，找到适合本校学生使用、口碑较好的现有教材，并针对本校专业特色和需要适当修改教学模式；二是吸取现有教材优点，在综合必要教学内容以及物联网技术研究发展最新成果的基础上，自主编写具有本校特色的教材。

（4）贯穿整个教学体系，提高学生实践与创新能力。物联网工程专业注重理论与实践结合，强调工程实践应用与创新能力的培养。除了以引导式、启发式、讨论式和研究式进行理论教学，还增加了实践教学的学时数，保证实践教学四年不断线，还鼓励学生积极参加各种科技竞赛及科研项目，学以致用，培养兴趣，以促进创新型人才培养。综合实训以项目案例驱动，促进学生在知识掌握、动手实践、团队合作等多方面得到锻炼。

三、结语

物联网工程专业是为满足社会对人才的新需求设立的新专业，培养方案制定得科学、合理、可行是人才培养的重要保证。本专业制定的教学体系在理论课程中既考虑学生出口，包括传统相关专业的核心内容课程，又有贴近前沿的现代技术的大量课程；实践环节比例占到22.75%，通过大量的实验与课程设计使学生动手实践的能力培养得到加强；全方位的素质培养在科学文化、思想道德、身体等方面都得到了较为充分的体现，使学生在知识、能力、素质各方面协调发展。

参考文献：

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