應用型高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實踐教學模式研究

廖麗嶸（韶關學院信息科學與工程學院，韶關　512005）

應用型高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實踐教學模式研究

廖麗嶸
（韶關學院信息科學與工程學院，韶關512005）

0　引言

物聯(lián)網(wǎng)是一個新興的行業(yè)，最早是由比爾·蓋茨于1995年提出。2005年，國際電信聯(lián)盟發(fā)布了The Internet of Thing的技術標注，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)正式確立。

目前，公認的物聯(lián)網(wǎng)定義為：物聯(lián)網(wǎng)是通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議，把物品與網(wǎng)絡連接起來進行信息交換約定的協(xié)議，把物品與網(wǎng)絡連接起來進行信息交換和通信，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［1］。中國對物聯(lián)網(wǎng)的定義是：物聯(lián)網(wǎng)是一個基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)等信息承載體，讓所有能夠被獨立尋址的普通物理對象實現(xiàn)互聯(lián)互通的網(wǎng)絡，它的主要特征是使普通對象設備化、自治終端互聯(lián)化及普適服務智能化［2］。

近年來，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為最具發(fā)展?jié)摿Φ漠a(chǎn)業(yè)之一，我國也非常重視物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，傳感網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)在 《國家中長期科學與技術發(fā)展規(guī)劃 （2006-2020年）》［3］和“新一代寬帶移動無線通信網(wǎng)”重大專項［4］中均已被列入重點研究領域。

目前，物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)已經(jīng)在很多領域得到應用，很多公司企業(yè)都投入人力物力開拓物聯(lián)網(wǎng)市場，隨之而來的是物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)對相關技術人才的急切需求，物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)是亟需解決的問題，并得到了國家的大力支持。

物聯(lián)網(wǎng)技術是一門非常復雜的綜合性技術應用，涉及多個學科，融合了四大關鍵技術：傳感器技術、嵌入式系統(tǒng)技術、現(xiàn)代網(wǎng)絡及無線通信技術、分布式信息處理技術［5-6］。這些跨學科知識的融合和應用需要良好的實踐教學來支撐，利用現(xiàn)有的實驗教學資源，研究適合物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的多層次的實驗教學模式，使學生掌握扎實的計算機技術、單片機技術、傳感技術、通信網(wǎng)絡技術、系統(tǒng)工程等基礎理論，并提高物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)分析和設計能力，為實現(xiàn)培養(yǎng)高素質應用技術型人才目的奠定堅實的基礎。

1　物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程體系

物聯(lián)網(wǎng)是覆蓋了多個學科的綜合學科技術，涉及了電子技術學科、計算機學科、通信學科、信息學科等專業(yè)領域，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)是對多專業(yè)的技術融合與匯聚。

物聯(lián)網(wǎng)體系結構中三個層次，分別是感知層、網(wǎng)絡層與應用層，如圖1所示。

感知層主要用于前端信息采集以及控制終端，它是通過傳感器、移動終端、RFID（射頻識別技術）、二維碼技術和實時定位技術等對環(huán)境狀態(tài)、物質屬性、行為態(tài)勢等靜態(tài)和動態(tài)信息進行大規(guī)模、分布式的信息獲取與狀態(tài)辨識［7］。是物聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術之一。

圖1　物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)結構圖

網(wǎng)絡層是把采集到的信息進行傳輸和互聯(lián)，由無線傳感系統(tǒng)和其他網(wǎng)絡設備共同組成，是各種信息與互聯(lián)網(wǎng)的融合、傳輸和接入層，是基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡平臺［8］。

應用層是物聯(lián)網(wǎng)和用戶的接口，它根據(jù)用戶需求構建各行業(yè)實際應用的平臺，并根據(jù)各種應用的特點集成相關的內(nèi)容服務，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的智能應用，如：智能家居、智能電網(wǎng)、智能交通、環(huán)境監(jiān)測、綠色農(nóng)業(yè)、工業(yè)監(jiān)控等［8］。

結合物聯(lián)網(wǎng)的知識體系和學院人才培養(yǎng)方案，本校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的專業(yè)課程分為：專業(yè)基礎課程、專業(yè)課程。

專業(yè)基礎課程包括：C語言程序設計、數(shù)據(jù)結構、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫原理與應用、計算機網(wǎng)絡、計算機組成原理、模擬與數(shù)字電子技術、信號與系統(tǒng)、數(shù)字信號處理、面向對象程序設計、單片機與接口技術等。此類課程也是其他專業(yè)所共有的專業(yè)基礎課程，開設時間較長，普及程度較高，已有比較系統(tǒng)科學的實踐教學體系。

專業(yè)課程包括：嵌入式系統(tǒng)原理與應用、RFID原理及應用、傳感器技術、高級嵌入式技術（A8+Linux應用開發(fā)）、ZigBee技術應用及無線網(wǎng)絡、物聯(lián)網(wǎng)信息安全、Linux系統(tǒng)開發(fā)、云計算、嵌入式Linux系統(tǒng)應用開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應用系統(tǒng)設計與開發(fā)等。

2　物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實踐教學研究

應用型大學以服務地方為宗旨，為社會培養(yǎng)高素質應用型技術人才，它的教學指導思想是通過產(chǎn)教融合、校企合作、工學結合各種教學手段，培養(yǎng)生產(chǎn)服務于一線的高素質技術人才，這就要求應用型大學的實踐教學必須以社會需求為導向，重視實踐教學，重點培養(yǎng)學生的實際操作能力。

物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)是新興的且綜合性很強的交叉型學科，融合了多種先進的計算機技術，知識組成結構比較復雜。在高校，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)起步較晚，專業(yè)課程實踐教學設備還不完善，受學校專業(yè)課程設置與現(xiàn)有實驗資源的限制，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程都是重理論輕實踐，實踐教學環(huán)節(jié)滯后于工程應用的需求，學生的工程實踐能力得不到提高，綜合實踐能力得不到鍛煉。如何更好地完成教學目標，如何提高實踐教學的質量，是我們亟待解決的問題。

2.1多層次的實踐教學體系

物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實踐教學體系必須以培養(yǎng)應用型人才目標為導向，重點提高學生工程分析設計能力和實際動手能力，培養(yǎng)學生具有創(chuàng)新思維的工程實踐能力。結合人才培養(yǎng)方案，從物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程群出發(fā)，分析物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程特點，優(yōu)化整合其實驗實踐教學環(huán)節(jié)，確立多層次的實踐教學體系，如圖2所示。

圖2　物聯(lián)網(wǎng)實踐教學體系

物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的實踐體系分為三個層次：基礎實驗實踐、綜合實訓實踐和創(chuàng)新設計實踐，每個實踐層次都有各自的實踐環(huán)節(jié)，包括課內(nèi)實驗、課程設計、實習實訓、大學生創(chuàng)新項目、物聯(lián)網(wǎng)設計大賽和畢業(yè)設計等操作。

2.2多環(huán)節(jié)的實踐教學

（1）基礎實驗實踐

基礎實驗實踐即實驗課程教學，與物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)理論課程關系密切，主要是配合理論課堂的教學，針對理論課程講授的內(nèi)容制定實驗計劃和實驗內(nèi)容，如程序設計類課程的實驗課完成的相關驗證性、綜合性和設計性實驗。此類的實踐內(nèi)容為課內(nèi)實驗、課外練習、與理論課對應的實驗課程，重點是為了使學生及時理解、掌握理論課堂所講授的理論基礎知識。

基礎實驗的安排關鍵在于根據(jù)各專業(yè)課程的不同性質合理安排實驗內(nèi)容，調動學生的實驗積極性，控制實驗難度，讓學生即有思考的空間，又不會因難度太大失去興趣。此部分實驗內(nèi)容相對簡單，可以在現(xiàn)有的實驗室或實驗平臺下完成。

（2）綜合實訓實踐

綜合實訓實踐主要包括課程設計和實習實訓。課程設計是針對單門理論課程設置的綜合項目設計訓練，目的是讓學生深入理解課程的理論知識，鍛煉學生的實際動手能力，培養(yǎng)學生利用已學知識分析問題和解決問題的能力，同時課程設計一般是分組完成，還可以培養(yǎng)學生的團隊合作能力。

實習實訓在整個實踐教學中是關鍵的一個環(huán)節(jié)。物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的培養(yǎng)目標是滿足社會的需求，培養(yǎng)高素質的物聯(lián)網(wǎng)方面的應用技術型人才，這就要求物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的人才培養(yǎng)計劃、教學體系、課程設置等方面都要為實現(xiàn)這個目標而服務。

在中國，應用技術型大學的概念也是近幾年才提出，大部分高校過去都是偏重于理論教學，與社會需求脫節(jié)，學校教師沒有實際的研發(fā)經(jīng)驗，學校沒有相關的應用平臺，教師講課照本宣科，不能理論聯(lián)系實際，造成學生也不能學以致用，無法將所學習的各個課程系統(tǒng)的聯(lián)系起來。

因此，要改變高校傳統(tǒng)的教學模式，關鍵在于引入有實際開發(fā)經(jīng)驗的教師與企業(yè)，利用他們具有良好的硬件設備、豐富的工程管理和實際開發(fā)經(jīng)驗等方面的優(yōu)勢，結合學校理論教學完善、科研能力強的特點，與企業(yè)進行全方位的校企合作，探討與研究有利于提高學生工程實踐設計能力的新型教學模式，實現(xiàn)培養(yǎng)高素質物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)技術人才的目標。

實習實訓有兩種形式。一、請企業(yè)的工程師來學校指導學生的課程設計或實習項目設計，課程設計與實習安排獨立的時間，使設計時間緊湊，設計過程流暢。設計內(nèi)容由企業(yè)的工程師根據(jù)當前社會需求合理安排，企業(yè)老師對學生設計的作品進行考查評分。使學生了解自己和社會需求有多少差距，如何縮短這個差距，合理安排自身的學習計劃。二、學生參加企業(yè)培訓機構的培訓課程。企業(yè)培訓課程可以為學生提供完整的開發(fā)環(huán)境和實踐平臺，并按照企業(yè)標準制定出適合學生的項目，引導學生按照企業(yè)項目開發(fā)的流程進行項目開發(fā)；企業(yè)培訓機構授課時間安排緊湊，理論實踐結合，練習強度大，能夠比較系統(tǒng)的幫助學生把學過的知識梳理一遍，并指導他們應用于完整的企業(yè)項目開發(fā)；學生在培訓機構可以得到比較完整的開發(fā)體驗和實際的開發(fā)經(jīng)驗，從而提高自身的實際工程能力。

（3）創(chuàng)新設計實踐

創(chuàng)新設計實踐主要包括大學生創(chuàng)新項目、物聯(lián)網(wǎng)設計大賽和畢業(yè)設計等形式。通過前面兩種實踐教學活動，學生已經(jīng)初步得到了知識和能力的積累，能夠自主完成工程項目的開發(fā)，具備了一定的工程設計能力，此時應該安排可以提升學生設計理念，培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維的教學活動，如鼓勵學生參加大學生創(chuàng)新項目、物聯(lián)網(wǎng)設計大賽等。

各種競賽活動都能夠培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，鍛煉他們的工程實踐能力，可以有效地調動學生學習的積極性和主動性，促進學生養(yǎng)成開放進取的工作習慣，并能夠在競賽過程中更加深刻的體會團隊合作的意義。

畢業(yè)設計是整個專業(yè)教學中的最后一個關鍵部分，它不僅僅是對學生大學階段學習的總結性的綜合設計，也是將整個專業(yè)課程串連起來的重要教學環(huán)節(jié)。畢業(yè)設計的組織形式隨著多種實踐教學方式的引入而多樣化，可以采用校企合作、工學結合、競賽引入、科研協(xié)作等方式來開展設計工作，將學生、教師與社會有機的聯(lián)系起來，才能真正實現(xiàn)培養(yǎng)滿足社會需求的技術型人才的目標。

3　結語

通過對物聯(lián)網(wǎng)技術特點進行分析，研究適合于物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的實踐教學模式，充分利用學?？蒲心芰娕c企業(yè)實踐能力強的特點，提出多層次、多環(huán)節(jié)的實踐教學模式。這種教學模式可以更好的培養(yǎng)學生的工程實踐能力和創(chuàng)新實踐能力，能夠幫助學生提高工程素養(yǎng)，同時也幫助我們真正實現(xiàn)培養(yǎng)應用技術型人才的目標。

［1］朱洪波，楊龍祥，于全.物聯(lián)網(wǎng)的技術思想與應用策略研究［J］.通信學報，2010（11）：2-9.

［2］劉云浩.物聯(lián)網(wǎng)導論［M］.北京：科學出版社，2010.

［3］中華人民共和國國務院.國家中長期科學與技術發(fā)展規(guī)劃（2006-2020年）［Z］.［2006-02-01］http：//wenku.baidu.com/view/ ddcecbcealc7aa00b52acbb6.html.

［4］中華人民共和國科學技術部.“新一代寬帶無線移動通信網(wǎng)”國家科技重大專項2011年度課題申報指南［Z］.［2010-05-01］.

［5］沈蘇彬.物聯(lián)網(wǎng)的體系結構和相關技術研究［J］.南京郵電大學學報，2009（12）：1-11.

［6］袁靜.物聯(lián)業(yè)務的發(fā)展及網(wǎng)絡融合趨勢［J］.電信技術，2010（1）：10-12.

［7］江代有.物聯(lián)網(wǎng)體系結構、關鍵技術及面臨問題［J］.電子設計工程，2012（4）：143-145.

［8］陳春梅，郭明明.物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實踐教學模式綜述［J］.教育教學論壇，2015（34）：127：129.

Internet of Things；Practical Teaching；School-Enterprise Cooperation

Research on Practical Teaching Mode of Internet of Things Major in Application-Oriented Universities

LIAO Li-rong
（Shaoguan University，Guangdong 512005）

1007-1423（2015）27-0017-04

10.3969/j.issn.1007-1423.2015.27.005

2015-09-08

2015-09-20

物聯(lián)網(wǎng)是一個綜合性極強的交叉應用學科，它是軟硬件及網(wǎng)絡現(xiàn)有多種技術的綜合應用。物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的關鍵在于加強學生工程實踐能力的培養(yǎng)，因此需要制定較為完善有效地物聯(lián)網(wǎng)實踐教學體系。采用多層次的教學體系，安排多環(huán)節(jié)的教學實踐活動能夠讓學生從基礎理論到工程實踐全方位的得到鍛煉和加強，是實現(xiàn)培養(yǎng)應用物聯(lián)網(wǎng)應用技術型人才目標的有效手段。

物聯(lián)網(wǎng)；實踐教學；校企合作

國家自然科學基金（No.61101134）

廖麗嶸（1976.2-），女，湖南衡山人，講師，碩士，研究方向為物聯(lián)網(wǎng)、計算機技術與應用

Internet of Things is a highly intergtated cross-disciplinary application.It is the application of the existing hardware and software and network technologies.The major of Internet of Things is to strengthen students'practical engineering ability，therefore the need to develop more comprehensive and effective networking practical teaching system.Multi-level teaching system，multi-link arrangement of teaching practice allows students to get exercise and strengthen all-round from basic theory to engineering practice，which is an effective means of Internet of Things major to cultivate technology talents.