地方本科院校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)建設(shè)探討

摘要： 以物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)作為導(dǎo)向，從相關(guān)專業(yè)的建設(shè)、理論課程知識單元覆蓋、課程的時間序列、課程的行業(yè)特色、教材的預(yù)備、實驗環(huán)節(jié)的設(shè)計等角度對地方本科院校建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)做了探討，并分步做了實例分析。

關(guān)鍵詞： 物聯(lián)網(wǎng) 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè) 實驗環(huán)節(jié)

1.引言

2010年3月，物聯(lián)網(wǎng)被正式列為國家五大新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一[1]，作為地方經(jīng)濟(jì)的源動力的地方本科院校，急需開始培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才。

物聯(lián)網(wǎng)的定義是：具有自我標(biāo)示、感知和智能的物理實體基于標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議進(jìn)行連接，構(gòu)成物理世界和信息空間之間融合的信息系統(tǒng)。圖1是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系示意圖。

從圖1可見，物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)體系涵蓋面極廣，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)可選擇的基礎(chǔ)、專業(yè)課程眾多，所涉及的應(yīng)用更是無處不在，在教學(xué)上無法面面俱到，地方本科院校該如何做好前期積累、如何根據(jù)具體情況做出取舍等具體細(xì)節(jié)，是一個值得探討的課題。

2.知識體系

根據(jù)《高等學(xué)校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究報告暨專業(yè)規(guī)范》，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的知識單元可分成核心知識、基礎(chǔ)知識和領(lǐng)域應(yīng)用知識三大類，其中第一大類——核心知識的具體細(xì)化見表1。

第三大類——領(lǐng)域應(yīng)用知識各學(xué)校可根據(jù)自己的特色選定，針對諸如智慧城市、智慧醫(yī)療、環(huán)境監(jiān)測、智能物流等典型應(yīng)用設(shè)置相應(yīng)的知識單元。

在具體教學(xué)活動中，前述知識體系的載體是一組適當(dāng)課程組成的課程體系，這樣的課程體系并不唯一。這種不唯一適應(yīng)了物聯(lián)網(wǎng)無處不在的發(fā)展空間，同時也為各學(xué)校構(gòu)筑具有學(xué)校特色的課程體系提供了依據(jù)。

3.專業(yè)建設(shè)

在覆蓋面極寬的知識體系和百花齊放、層出不窮的物聯(lián)業(yè)行業(yè)發(fā)展背景下，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)宜以“課程精，實驗強(qiáng)”為建設(shè)目標(biāo)。

3.1提前建設(shè)相關(guān)專業(yè)，實現(xiàn)專業(yè)積累。

依據(jù)物聯(lián)網(wǎng)工程所包含的學(xué)科，與其相關(guān)的專業(yè)可界定為以下幾個：計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、電子信息工程、通信工程、電子科學(xué)與技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)工程。這些專業(yè)都開有可納入物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的課程，都能為進(jìn)一步創(chuàng)建物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)在課程設(shè)置、實驗室建設(shè)、師資貯備等方面打下一定的基礎(chǔ)。

3.2理論課程設(shè)置。

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的課程分為專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)核心課和領(lǐng)域應(yīng)用課。為力求“課程精”，下文是一種可供參考的規(guī)劃課程體系的步驟。

第一步，由于物聯(lián)網(wǎng)很難做到大一統(tǒng)，各大學(xué)的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的課程設(shè)置不統(tǒng)一，需充分參考周邊已開辦物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的大學(xué)的課程設(shè)置。前面幾批獲準(zhǔn)開辦物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的大學(xué)，尤其是第一批被授權(quán)的大學(xué)，全是擁有博碩士點的大學(xué)，這些大學(xué)將成為后續(xù)開辦物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的地方本科院校學(xué)生就讀研究生的去向，因此，參考這些大學(xué)的教學(xué)計劃，在規(guī)定的課程外增開針對性的選修課，有利于畢業(yè)學(xué)生進(jìn)一步求學(xué)。

第二步，在選定專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)核心課等后，列表分解各課程對物聯(lián)網(wǎng)的各知識單元的覆蓋情況，確保課程體系有效承載知識體系。表3是一個專業(yè)核心課程覆蓋物聯(lián)網(wǎng)工程知識單元的分解示意。

第三步做分類整理，理清所開課程間的前趨后繼關(guān)系，剃除重復(fù)內(nèi)容，確保教學(xué)具體實施時時間上的層層推進(jìn)。

第四步，分配課時，計算學(xué)分，引入選修課，進(jìn)一步強(qiáng)化課程體系的特色。選修課的確定原則如下：以物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)體系為框架，以服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)為目標(biāo)，以行業(yè)為特征，以地方相關(guān)企事業(yè)及學(xué)校實驗環(huán)境為依靠，以強(qiáng)化學(xué)生的工程技術(shù)與創(chuàng)新意識為目標(biāo)，參考學(xué)校的師資構(gòu)成、學(xué)生的接受能力等因素加以確定。

第五步，根據(jù)前面確定的課程體系，確定相應(yīng)的教材，做好無現(xiàn)成教材或者現(xiàn)有教材不能滿足需要的課程的教材編寫工作。

3.3實踐教學(xué)。

圖1的技術(shù)體系可直接映射到眾多的行業(yè)，如何在眾多的可選行業(yè)背景下做到“實驗強(qiáng)”，這是一個復(fù)雜的課題，也是一個發(fā)展的課題，需要不斷地摸索改進(jìn)。

一般地，除了一些培養(yǎng)學(xué)生社會素質(zhì)的實訓(xùn)項目外，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)還應(yīng)包括核心課程實驗、綜合課程設(shè)計、專業(yè)實習(xí)和畢業(yè)設(shè)計等環(huán)節(jié)。為確保實踐內(nèi)容的體系，專業(yè)核心課程實驗應(yīng)包括傳感器原理及應(yīng)用、RFID原理及應(yīng)用、傳感網(wǎng)原理及應(yīng)用、物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)、數(shù)據(jù)處理與智能決策、物聯(lián)網(wǎng)控制、物聯(lián)網(wǎng)信息安全技術(shù)，綜合課程設(shè)計應(yīng)包括嵌入式系統(tǒng)綜合課程設(shè)計、物聯(lián)網(wǎng)感知綜合課程設(shè)計、物聯(lián)網(wǎng)傳輸綜合課程設(shè)計、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理綜合課程設(shè)計、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)綜合課程設(shè)計。專業(yè)實習(xí)應(yīng)安排在實習(xí)基地、物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)、相關(guān)研究機(jī)構(gòu)等單位進(jìn)行。畢業(yè)設(shè)計是綜合性、創(chuàng)造性、理論聯(lián)系實踐最緊密的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，時間安排一般不少于12周。表4是與專業(yè)相關(guān)的集中實踐環(huán)節(jié)安排示例。

進(jìn)一步要解決的問題是實驗設(shè)備的選取。首先看培養(yǎng)目標(biāo)，地方本科院期望將學(xué)生培養(yǎng)成“高級工程技術(shù)人才”，因此，實驗設(shè)備宜重視與工程實用掛鉤，消化課程內(nèi)容，培養(yǎng)工程興趣。其次，還需考慮部分有志于升造進(jìn)入研究領(lǐng)域的學(xué)生，引入一些可不斷研化提升的實驗設(shè)備。由于實驗設(shè)備涉及面極廣，難以在此一一列舉，不妨以無線傳感網(wǎng)絡(luò)為例作簡要說明。無線傳感網(wǎng)絡(luò)主要涉及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧有兩種可選方案，一種是固化協(xié)議棧，相應(yīng)有XBee系列、Jennic系列、SNAP系列、Ember系列、STM32W系列等，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧完全固化在無線傳感網(wǎng)絡(luò)模塊中，對使用者透明，有利于減少實驗復(fù)雜性，幫助學(xué)生鞏固課程知識和培養(yǎng)工程興趣。另一種是開源協(xié)議棧，相應(yīng)有TinyOS、Z-Stack、MsstatePAN、GOS、ZigBee精簡協(xié)議棧等，這些協(xié)議棧開放源碼，為學(xué)生深入研究提供了機(jī)會。

3.4師資建設(shè)。

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的第一批授權(quán)時間為2010年，地方本科院校直接引進(jìn)對口專業(yè)人才是不可能的，因此，只能整合相關(guān)專業(yè)的人才，形成物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的師資。具體實施途徑：前期開辦相關(guān)專業(yè)，積累師資；引進(jìn)相關(guān)專業(yè)的各種層次的畢業(yè)生，充實師資；學(xué)校間聯(lián)合辦學(xué)，共享師資；通過培訓(xùn)獲得專業(yè)師資；與企事業(yè)聯(lián)合辦學(xué)，吸納其中的優(yōu)秀人才補(bǔ)充師資。

4.結(jié)語

物聯(lián)網(wǎng)有“技術(shù)高度集成，學(xué)科復(fù)雜交叉，綜合應(yīng)用廣泛，發(fā)展日新月異”等特征，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)設(shè)置時必須面對海量知識、無盡應(yīng)用，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)也因此將進(jìn)入無止境的發(fā)展中。為了反映紛繁復(fù)雜的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系，地方本科院校一方面要以“課程精，實驗強(qiáng)”為出發(fā)點，選定課程，設(shè)計實驗，達(dá)到培養(yǎng)“高級工程技術(shù)人才”的目的。此外，還要以發(fā)展的眼光看物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)，不斷更新改進(jìn)相應(yīng)的課程、實驗，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新熱情，讓部分拔尖的學(xué)生有機(jī)會以更高的層次投入物聯(lián)網(wǎng)研發(fā)的大潮中。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳功宜.對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展與物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)建設(shè)的思考[R].南開大學(xué)信息技術(shù)科學(xué)學(xué)院，2010.10.18.

基金項目：湖南省教育廳教學(xué)改革研究立項資助項目（湘教通[2008]263號）。