物聯網專業課程教學中學科特色培養探討

邱恭安 章國安 包志華

摘 要：物聯網的發展和應用對專業人才的需求促進了高校對物聯網專業的建設，高校基于自身學科特色建設專業課程體系，培養具有學科優勢和行業背景的物聯網人才具有現實意義。基于優勢學科為導向的物聯網專業課程體系通過結合學科專業研究，在專業課程的教學中深耕優勢學科理論，在能力培養和素質培養上凸顯行業背景，培養理論前沿、專業優勢、能力過硬的物聯網專業人才。

關鍵詞：物聯網；優勢學科；專業課程；學科特色

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2016）09-0-03

0 引 言

無線網絡的泛在化和寬帶化使得物聯網應用逐步實現虛擬數字和物理現實的融合，基于感知層獲得物的信息，通過物聯網平臺承載傳輸至物聯網應用，實現物的控制，將現有專用行業網絡實現為通用協議支持的物聯網。自2010年教育部批準首批30所本科院校開設物聯網相關專業，物聯網專業認證、課程建設和教學逐步開展并完善[1]，因此，基于跨學科融合的物聯網工程專業人才培養迫在眉睫。

根據工信部的物聯網網絡架構，從下到上分為感知層、網絡層和應用層。

（1）感知層涉及傳感器技術、檢測技術、自動控制技術和無線射頻識別等多學科理論和技術。

（2）網絡層包括提供信息傳輸服務的通信網和物聯服務的互聯網，涉及通信傳輸和數據網絡技術。

（3）應用層匯聚各種物聯網應用，囊括所有學科的網絡應用，共享相同的網絡層進行信息傳輸和互聯。

由此可見，要培養通用型物聯網人才需要大量的跨學科知識基礎，也是高校人才培養所不能完成的，因此，基于高校自身行業背景，結合優勢學科培養具備學科特色和跨學科創新能力的物聯網人才，切實為物聯網應用和發展服務。

結合江蘇省南通大學電子信息學院優勢學科特色，探討具有學科特色的物聯網專業課程建設和教學模式，為特色化、優勢化物聯網人才培養模式提供參考。

1 物聯網專業課程教學現狀

在物聯網人才培養模式上，全國高校對照教育部專業認證標準的12條能力培養目標進行專業建設和課程體系建設。在專業建設方面，一部分高校應以側重物聯網上層應用為目標，在計算機應用或軟件工程專業基礎上結合感知和通信相關專業課程建設物聯網專業；一部分高校則應以側重物聯網下層感知識別和信息傳輸為目標，在信息與通信工程專業基礎上結合物聯網應用需求建設物聯網專業。

在物聯網課程體系建設上，總體包括理論課程教學和實踐教學兩部分[2]，其中，理論課程分為公共基礎課、專業基礎課和專業課，實踐教學分為能力培養和素質培養。目前，物聯網專業建設和課程教學仍然以培養通用型物聯網人才為導向，專業基礎課和專業課缺少明顯的學科特色。在物聯網感知層課程體系中，文獻[3]提出建設單片機原理與應用、傳感器技術、短距離通信技術和RFID射頻識別技術課程群以獲取目標信息，但不同行業背景下的物理信息獲取及信息過濾具有差異性。在網絡層的通信技術課程體系中，文獻[4]強調圍繞通信傳輸和信息處理建設課程，但不同物聯網應用的信號表達形式、傳輸模式和性能指標需求不同。因此，對通識性專業基礎課程和專業課程的強調擠壓了高校自身學科特色和物聯網應用間的差異，不足以培養熟悉專業前沿理論和熟練掌握專業技能的應用型人才。在課程教學上[5]，物聯網專業普遍通過開設物聯網導論課程實現專業理論的科普性介紹，但尚沒有教師具備所有專業的工程實踐背景，因此課堂組織和課程教學效果受限，甚至有學生評價為慕名而來，敗興而歸。

2 高校優勢學科與學科特色建設

高校優勢是其辦學過程中逐漸形成的，是該校特有的、難以模仿的、不可替代的精神或物質資源[6]。高校優勢學科是高校優勢和人才培養的結合，能培養出獨具特色和行業競爭力的學科專業人才。高校優勢學科應具備持續發展的教學和科研人才梯隊，人才培養能力獲得國內外同行的認可，培養的人才具有卓越的專業技能和學科素養，深受社會歡迎。高校的優勢學科是大學機構最珍貴的資產，是業界廣知的牌匾，是歷代大師傳承下來的智慧成果累積。一般來說，不同的高校具有不同的辦學歷史、地域特色、人文氛圍和行業背景，因此，深耕學科優勢，凸顯學科特色是建設一流學科和一流專業的基礎。

學科特色建設是傳承和發展高校優勢學科的途徑，其關鍵環節是優勢學科大師的培養。前清華大學校長梅貽琦說“所謂大學者，非謂有大樓之謂也，有大師之謂也”，每一個大師都是學科的典范，懷抱理想和熱情，追求真理，經得起時間的檢驗。大師的深度代表了學科的高度，擁有或邀請大師執教是學科優勢持續保持的前提。優勢學科本身具備行業相對優勢，具有深厚的專業累積，因此，培育具備優勢學科特色保持的潛力人才，傳承學科大師的學問成就和道德風范是學科縱向戰略，需要學科建設寬廣無私的情懷和特色明顯的凝聚力。基于學科的相對優勢，設立講座教授制度是保持學科理論前沿的橫向策略，通過聘請學科領域中大師級學者來校開設特定的課程，為學生提供近距離感受大師的典范效應，為學科青年教師提供開拓專業視界的引領作用。

在學科特色建設中，傳承制度精神是學科歷史的接力，是傳統優勢的創新。學科優勢是學科研究和教學的強力支撐，如果沒有明確的優勢專業方向指引，導致每個教師分散摸索不同的專業方向，形成學科研究的分形模型，容易引起研究熱情消退，失去初衷，喪失學科優勢發展的機遇。傳承制度繼承具有鮮明特色的優勢專業領域研究和教學，建立方向明確的專業團隊，提升優勢學科的向心力和創造力。

3 專業課程教學中學科特色培養實踐

南通大學為江蘇省人民政府和交通運輸部共建高校，是交通運輸行業人才培養、科學研究和科技成果轉化的重要基地，秉承學校歷史，逐步形成了服務于交通運輸領域的學科優勢。南通大學電子信息工程專業為江蘇省高校品牌專業，信息與通信工程一級學科為江蘇省重點學科[7]，因此，應用于交通運輸行業的電子信息工程理論與技術是學科特色。目前，基于學科研究基礎和師資現狀建設了基于電子工程專業的交通通信專用集成電路設計特色方向和基于通信工程專業的車聯網理論研究特色方向，建立了相應的科研團隊，獲得了國家和交通部多項研究課題資助，逐步形成具有鮮明特色的專業。南通大學作為地方性高校，在通用型人才培養和課題研究上無法與國內頂尖大學競爭，但是，專注交通通信芯片的設計和車聯網通信與信息處理理論研究可以獲得具有專業特色的相對優勢，成為行業內的一流專業。

為將物聯網專業建立在具有高勢能的優勢學科上，通過建設基于優勢學科背景和特色專業的物聯網核心課程來引領專業特色，在專業基礎課和專業課的課程設置上緊密聯系學科特色研究方向。通過開設與研究項目相關的任選課實現專業方向選擇和深耕學科理論前沿，但在整體上實現專業整合和課程濃縮，避免講授廣泛的學科基礎理論。課程建設摒棄大量的通識性課程，根據專業特色方向由學生任選，鼓勵學生交叉聽課，建立具有廣泛學科基礎和鮮明專業特色的知識體系。

在專業課程教學中，顛覆傳統自上而下的單向知識傳授，基于課題組研究項目以科學研究的態度采用面對面溝通、討論與分享的方式，將項目研究與理論教學融合，師生共同探索學科前沿理論，甚至是一堂經典文獻的研究課。在課堂教學中，教師需要面對不同性質的學生，接觸到不同的思維，通過討論與設問刺激學生跳脫慣性思維，引導學生的專業認同感和社會責任感。在專業課程的學習上，學生是帶著前期知識基礎而來的，通過項目案例教學實現已經建立的知識概念與工程應用關聯，用學科前沿知識引導學生的學習主動性。例如，在通信網原理與協議課程教學中引入車聯網安全消息傳播機制研究項目，將安全消息的到達過程、競爭接入過程、廣播分發過程及傳播中的信道擁塞問題一一對應教材理論，如圖1所示，該課程教材選用高等教育出版社出版，西安電子科技大學李建東教授主編的《通信網絡基礎》，對應于交通運輸部應用基礎研究項目“車聯網高密度安全信息快速傳播機制研究（編號：2013-319-825-110）”。課程內容講授以研究項目的機制或算法實現為重點，教材中作為重點內容的基礎理論僅作為背景知識介紹，實現為運用專業知識而學，非為考試而學的目標，為學生提供博雅創新的大學教育，一流的特色專業和自由卓越的學術研究氛圍。

4 結 語

物聯網應用的廣泛性導致了專業人才培養的復雜性，以培養通用型人才的物聯網專業建設和課程教學脫離了高校自身的優勢學科背景，使得人才培養偏離了傳統行業應用需求。不同高校發展歷史造就了每個高校獨特的行業背景和專業特色，因此，傳承高校學科優勢，培育專業特色的梯隊師資是培養獨具學科優勢工程人才的基礎。通過建設具有明顯學科特色的物聯網專業課程體系，用項目研究的模式開展課程教學，實現工程研究與理論教學的交融，站在高校優勢學科的高度培養工程應用專業人才，促進和發展學科背景下的物聯網應用。

參考文獻

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[3]王曉曄，溫顯斌，肖迎元.物聯網專業感知層課程群的建設[J].中國輕工教育，2015（3）： 90-92.

[4]曾文波.淺談物聯網相關專業中通信技術類課程建設[J].物聯網技術，2013，3 （3）： 78-80.

[5]趙蘇驊，王琳.物聯網導論課程的課堂教學探究[J].成都師范學院學報，2015，31 （11）： 121-124.

[6]林健.高校工程人才培養的定位研究[J].高等工程教育研究，2009 （5）： 11-17.

[7]張士兵，包志華，張曉格.產學研聯動：培養電子信息類卓越人才[J].中國教育技術裝備，2014 （22）： 157-159.