物聯網專業(yè)基礎課程設置探討

馬寶英，劉志宇，李力力，張 丹，范書平，邢 軍

（1.牡丹江醫(yī)學院，黑龍江 牡丹江 157011；2.牡丹江師范學院 工學院，黑龍江 牡丹江 157012）

物聯網是繼計算機、互聯網、移動通信后的又一次信息化產業(yè)浪潮，將催生一個巨大的新興產業(yè)。目前，國內大約有20家本科院校開設了物聯網專業(yè)或物聯網工程專業(yè)，國內學校開設的物聯網專業(yè)通常包括傳感器原理、近距離無線傳輸技術、二維條碼技術、物聯網安全技術和物聯網組網技術等相關教學課程。

1 物聯網專業(yè)基礎課體系

由于物聯網專業(yè)是新興學科，所以各個學校所設置的課程也是千差萬別。在經過充分的調研和分析基礎上，形成了物聯網專業(yè)基礎課體系。該體系分成兩大模塊：理論基礎、實踐基礎。其中理論基礎模塊分成公共基礎和學科基礎；實踐基礎模塊分成硬件基礎和軟件基礎。

1.1 公共基礎模塊

對于該模塊，不同的學校差別不是很大，最主要的分歧是在高等數學和工科數學分析這兩門課程的選擇上。一般情況下，工科數學分析不僅包含了一般理工科“高等數學”的全部內容，通常還會加強和拓寬微積分的理論基礎，注重無窮小分析思想的應用，在數學邏輯性、嚴謹性及抽象性方面也有一定的要求和訓練。各個學校可以根據本校的實際情況進行選擇。

由于線性代數在科學研究中的非線性模型通常可以被近似為線性模型，使得線性代數被廣泛地應用于自然科學和社會科學中。線性代數一般是理工類專業(yè)必學的數學基礎課程。概率論與數理統計課程對于無線傳感器網絡的路由、定位等技術的研究中有很多應用。大學物理課程是大學理工科類的一門基礎課程，通過課程的學習為后繼專業(yè)基礎與專業(yè)課程的學習及進一步獲取有關知識奠定必要的物理基礎。該模塊的所有課程及課時安排可以用表1來描述。

1.2 學科基礎模塊

對于該模塊，不同的學校差別較大，在課程的種類、數量以及相同課程的課時安排上不盡相同。該模塊的所有課程及課時安排可以用表2來描述。

表1 公共基礎模塊課程

表2 學科基礎模塊課程

物聯網專業(yè)是基于計算機科學和其它相關學科發(fā)展而來，而數據結構課程在計算機科學中是一門綜合性的專業(yè)基礎課，數據結構是介于數學、計算機軟件和計算機硬件三者之間的一門核心課程。數據結構這一門課的內容不僅是一般程序設計（特別是非數值性程序設計）的基礎，而且是設計和實現編譯程序、操作系統、數據庫系統及其他系統程序的重要基礎。

計算機組成原理課程是計算機專業(yè)中必修的一門專業(yè)基礎課程,本課程系統地介紹計算機的組成結構及各組成部分的工作原理，培養(yǎng)學生硬件分析和設計的基本技能和方法。計算機網絡課程對于物聯網專業(yè)尤為重要，計算機網絡是物聯網存在和發(fā)展的基礎，該課程主要介紹計算機網絡的基礎知識，從計算機網絡的基本概念入手，介紹通信的基本原理，計算機網絡的基本概念及組成，體系結構，網絡設計與組網技術，Internet技術及TCP/IP協議，網絡操作系統的使用，計算機網絡安全及應用等方面的知識。操作系統課程是在物聯網中應用非常廣泛的嵌入式操作系統的前導課程，操作系統決定著物聯網工作的效率。操作系統是用戶和計算機的接口，同時也是計算機硬件和其他軟件的接口。數字邏輯電路課程是計算機科學與技術專業(yè)及相關本科專業(yè)必修課程，屬于專業(yè)基礎課。其目的是使學生掌握數字電路與系統的工作原理，學會使用標準的集成電路和高密度可編程邏輯器件，掌握數字邏輯系統的基本分析與設計方法，為進一步學習計算機組成與體系結構原理、嵌入式應用系統開發(fā)等課程打下良好基礎。電子線路基礎課程主要的授課對象是電子信息、通信類及其它相近專業(yè)本科生。

1.3 硬件基礎模塊

在現有的高校物聯網課程設置中，對于該模塊的課程要求是差別最大的。我們是以偏計算機方向為基礎進行研究設置的，本模塊可用表3來描述。

表3 硬件基礎模塊課程

工科物理實驗課程的目的是使學生具有正確處理實驗數據的初步能力；了解常用儀器的性能，并學會使用方法。針對物聯網專業(yè)的特點應在試驗中結合計算機技術、光纖技術、傳感器技術、光譜技術、掃描隧道顯微技術、X射線衍射技術和超聲探傷技術等和物聯網關聯密切的技術。電路分析基礎課程是測控、電子、通訊、電氣信息類等各專業(yè)的一門主干專業(yè)基礎課。通過本課程學習，使學生掌握電路分析的基本理論和基本分析方法，具備必要的實驗技能。嵌入式系統與單片機課程是一門應用設計類課，也是一門工程實踐性很強的課；必須設置實驗課，加強實踐環(huán)節(jié)。如果有條件的話，可以做到開放實驗室，還應做出課程設計，給學生以實際題目讓學生完成，從而真正做到學以致用。提高學生的實際設計和動手能力，以滿足社會對學生在單片機知識和實際設計能力方面的需求。

1.4 軟件基礎模塊

本模塊的課程主要是為了培養(yǎng)學生以后的編程和制圖習慣。本模塊可用表4來描述。

表4 軟件基礎模塊課程

數字系統設計與硬件描述語言課程就是介紹如何利用VHDL等硬件描述語言來設計和驗證一個復雜的數字系統的方法。C語言是一種計算機程序設計語言。它既有高級語言的特點，又具有匯編語言的特點。它可以作為系統設計語言，編寫工作系統應用程序，也可以作為應用程序設計語言，編寫不依賴計算機硬件的應用程序。數學實驗，就是利用計算機系統作為實驗工具，將數學基本理論運用到實際生活中的重要基礎課程，對于培養(yǎng)學生的編程能力，提高數學建模水平起著至關重要的作用，可見數學實驗課程是非常重要的一門數學應用基礎課程。工程制圖基礎課程的目的是使學生掌握制圖的基本原理和方法，培養(yǎng)學生的繪圖和讀圖能力，為進一步學習專業(yè)課及畢業(yè)后從事專業(yè)工作打下必要的基礎。

2 結束語

本文所探討的物聯網專業(yè)基礎課程的設置主要是在計算機專業(yè)的基礎之上結合電子、通信等專業(yè)進行的分析；不同的學校可以基于自己不同的專業(yè)特點、專業(yè)儲備來進行調整，在這里希望能起到拋磚引玉的作用。

[1]劉海濤，馬建，熊永平.物聯網技術應用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2011.

[2]王汝林，王小寧，陳曙光,等.物聯網基礎及應用[M].北京：清華大學出版社，2011.

[3]張鴻濤，徐連明，張一文,等.物聯網關鍵技術及系統應用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2011.

[4]吳功宜.對物聯網工程專業(yè)教學體系建設的思考[J].計算機教育，2010,21(10):26-29.