物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程教學(xué)中學(xué)科特色培養(yǎng)探討

邱恭安 章國安 包志華

摘 要：物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和應(yīng)用對專業(yè)人才的需求促進(jìn)了高校對物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的建設(shè)，高?；谧陨韺W(xué)科特色建設(shè)專業(yè)課程體系，培養(yǎng)具有學(xué)科優(yōu)勢和行業(yè)背景的物聯(lián)網(wǎng)人才具有現(xiàn)實意義?；趦?yōu)勢學(xué)科為導(dǎo)向的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程體系通過結(jié)合學(xué)科專業(yè)研究，在專業(yè)課程的教學(xué)中深耕優(yōu)勢學(xué)科理論，在能力培養(yǎng)和素質(zhì)培養(yǎng)上凸顯行業(yè)背景，培養(yǎng)理論前沿、專業(yè)優(yōu)勢、能力過硬的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；優(yōu)勢學(xué)科；專業(yè)課程；學(xué)科特色

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

0 引 言

無線網(wǎng)絡(luò)的泛在化和寬帶化使得物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用逐步實現(xiàn)虛擬數(shù)字和物理現(xiàn)實的融合，基于感知層獲得物的信息，通過物聯(lián)網(wǎng)平臺承載傳輸至物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，實現(xiàn)物的控制，將現(xiàn)有專用行業(yè)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)為通用協(xié)議支持的物聯(lián)網(wǎng)。自2010年教育部批準(zhǔn)首批30所本科院校開設(shè)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)專業(yè)，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)認(rèn)證、課程建設(shè)和教學(xué)逐步開展并完善[1]，因此，基于跨學(xué)科融合的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)迫在眉睫。

根據(jù)工信部的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，從下到上分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。

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

（2）網(wǎng)絡(luò)層包括提供信息傳輸服務(wù)的通信網(wǎng)和物聯(lián)服務(wù)的互聯(lián)網(wǎng)，涉及通信傳輸和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

（3）應(yīng)用層匯聚各種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，囊括所有學(xué)科的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，共享相同的網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行信息傳輸和互聯(lián)。

由此可見，要培養(yǎng)通用型物聯(lián)網(wǎng)人才需要大量的跨學(xué)科知識基礎(chǔ)，也是高校人才培養(yǎng)所不能完成的，因此，基于高校自身行業(yè)背景，結(jié)合優(yōu)勢學(xué)科培養(yǎng)具備學(xué)科特色和跨學(xué)科創(chuàng)新能力的物聯(lián)網(wǎng)人才，切實為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和發(fā)展服務(wù)。

結(jié)合江蘇省南通大學(xué)電子信息學(xué)院優(yōu)勢學(xué)科特色，探討具有學(xué)科特色的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程建設(shè)和教學(xué)模式，為特色化、優(yōu)勢化物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)模式提供參考。

1 物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程教學(xué)現(xiàn)狀

在物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)模式上，全國高校對照教育部專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的12條能力培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行專業(yè)建設(shè)和課程體系建設(shè)。在專業(yè)建設(shè)方面，一部分高校應(yīng)以側(cè)重物聯(lián)網(wǎng)上層應(yīng)用為目標(biāo)，在計算機(jī)應(yīng)用或軟件工程專業(yè)基礎(chǔ)上結(jié)合感知和通信相關(guān)專業(yè)課程建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)；一部分高校則應(yīng)以側(cè)重物聯(lián)網(wǎng)下層感知識別和信息傳輸為目標(biāo)，在信息與通信工程專業(yè)基礎(chǔ)上結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)。

在物聯(lián)網(wǎng)課程體系建設(shè)上，總體包括理論課程教學(xué)和實踐教學(xué)兩部分[2]，其中，理論課程分為公共基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課，實踐教學(xué)分為能力培養(yǎng)和素質(zhì)培養(yǎng)。目前，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)建設(shè)和課程教學(xué)仍然以培養(yǎng)通用型物聯(lián)網(wǎng)人才為導(dǎo)向，專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課缺少明顯的學(xué)科特色。在物聯(lián)網(wǎng)感知層課程體系中，文獻(xiàn)[3]提出建設(shè)單片機(jī)原理與應(yīng)用、傳感器技術(shù)、短距離通信技術(shù)和RFID射頻識別技術(shù)課程群以獲取目標(biāo)信息，但不同行業(yè)背景下的物理信息獲取及信息過濾具有差異性。在網(wǎng)絡(luò)層的通信技術(shù)課程體系中，文獻(xiàn)[4]強(qiáng)調(diào)圍繞通信傳輸和信息處理建設(shè)課程，但不同物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的信號表達(dá)形式、傳輸模式和性能指標(biāo)需求不同。因此，對通識性專業(yè)基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程的強(qiáng)調(diào)擠壓了高校自身學(xué)科特色和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用間的差異，不足以培養(yǎng)熟悉專業(yè)前沿理論和熟練掌握專業(yè)技能的應(yīng)用型人才。在課程教學(xué)上[5]，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)普遍通過開設(shè)物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論課程實現(xiàn)專業(yè)理論的科普性介紹，但尚沒有教師具備所有專業(yè)的工程實踐背景，因此課堂組織和課程教學(xué)效果受限，甚至有學(xué)生評價為慕名而來，敗興而歸。

2 高校優(yōu)勢學(xué)科與學(xué)科特色建設(shè)

高校優(yōu)勢是其辦學(xué)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(zhì)資源[6]。高校優(yōu)勢學(xué)科是高校優(yōu)勢和人才培養(yǎng)的結(jié)合，能培養(yǎng)出獨具特色和行業(yè)競爭力的學(xué)科專業(yè)人才。高校優(yōu)勢學(xué)科應(yīng)具備持續(xù)發(fā)展的教學(xué)和科研人才梯隊，人才培養(yǎng)能力獲得國內(nèi)外同行的認(rèn)可，培養(yǎng)的人才具有卓越的專業(yè)技能和學(xué)科素養(yǎng)，深受社會歡迎。高校的優(yōu)勢學(xué)科是大學(xué)機(jī)構(gòu)最珍貴的資產(chǎn)，是業(yè)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(xué)歷史、地域特色、人文氛圍和行業(yè)背景，因此，深耕學(xué)科優(yōu)勢，凸顯學(xué)科特色是建設(shè)一流學(xué)科和一流專業(yè)的基礎(chǔ)。

學(xué)科特色建設(shè)是傳承和發(fā)展高校優(yōu)勢學(xué)科的途徑，其關(guān)鍵環(huán)節(jié)是優(yōu)勢學(xué)科大師的培養(yǎng)。前清華大學(xué)校長梅貽琦說“所謂大學(xué)者，非謂有大樓之謂也，有大師之謂也”，每一個大師都是學(xué)科的典范，懷抱理想和熱情，追求真理，經(jīng)得起時間的檢驗。大師的深度代表了學(xué)科的高度，擁有或邀請大師執(zhí)教是學(xué)科優(yōu)勢持續(xù)保持的前提。優(yōu)勢學(xué)科本身具備行業(yè)相對優(yōu)勢，具有深厚的專業(yè)累積，因此，培育具備優(yōu)勢學(xué)科特色保持的潛力人才，傳承學(xué)科大師的學(xué)問成就和道德風(fēng)范是學(xué)科縱向戰(zhàn)略，需要學(xué)科建設(shè)寬廣無私的情懷和特色明顯的凝聚力?；趯W(xué)科的相對優(yōu)勢，設(shè)立講座教授制度是保持學(xué)科理論前沿的橫向策略，通過聘請學(xué)科領(lǐng)域中大師級學(xué)者來校開設(shè)特定的課程，為學(xué)生提供近距離感受大師的典范效應(yīng)，為學(xué)科青年教師提供開拓專業(yè)視界的引領(lǐng)作用。

在學(xué)科特色建設(shè)中，傳承制度精神是學(xué)科歷史的接力，是傳統(tǒng)優(yōu)勢的創(chuàng)新。學(xué)科優(yōu)勢是學(xué)科研究和教學(xué)的強(qiáng)力支撐，如果沒有明確的優(yōu)勢專業(yè)方向指引，導(dǎo)致每個教師分散摸索不同的專業(yè)方向，形成學(xué)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(xué)科優(yōu)勢發(fā)展的機(jī)遇。傳承制度繼承具有鮮明特色的優(yōu)勢專業(yè)領(lǐng)域研究和教學(xué)，建立方向明確的專業(yè)團(tuán)隊，提升優(yōu)勢學(xué)科的向心力和創(chuàng)造力。

3 專業(yè)課程教學(xué)中學(xué)科特色培養(yǎng)實踐

南通大學(xué)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(yè)人才培養(yǎng)、科學(xué)研究和科技成果轉(zhuǎn)化的重要基地，秉承學(xué)校歷史，逐步形成了服務(wù)于交通運輸領(lǐng)域的學(xué)科優(yōu)勢。南通大學(xué)電子信息工程專業(yè)為江蘇省高校品牌專業(yè)，信息與通信工程一級學(xué)科為江蘇省重點學(xué)科[7]，因此，應(yīng)用于交通運輸行業(yè)的電子信息工程理論與技術(shù)是學(xué)科特色。目前，基于學(xué)科研究基礎(chǔ)和師資現(xiàn)狀建設(shè)了基于電子工程專業(yè)的交通通信專用集成電路設(shè)計特色方向和基于通信工程專業(yè)的車聯(lián)網(wǎng)理論研究特色方向，建立了相應(yīng)的科研團(tuán)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(yè)。南通大學(xué)作為地方性高校，在通用型人才培養(yǎng)和課題研究上無法與國內(nèi)頂尖大學(xué)競爭，但是，專注交通通信芯片的設(shè)計和車聯(lián)網(wǎng)通信與信息處理理論研究可以獲得具有專業(yè)特色的相對優(yōu)勢，成為行業(yè)內(nèi)的一流專業(yè)。

為將物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)建立在具有高勢能的優(yōu)勢學(xué)科上，通過建設(shè)基于優(yōu)勢學(xué)科背景和特色專業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)核心課程來引領(lǐng)專業(yè)特色，在專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的課程設(shè)置上緊密聯(lián)系學(xué)科特色研究方向。通過開設(shè)與研究項目相關(guān)的任選課實現(xiàn)專業(yè)方向選擇和深耕學(xué)科理論前沿，但在整體上實現(xiàn)專業(yè)整合和課程濃縮，避免講授廣泛的學(xué)科基礎(chǔ)理論。課程建設(shè)摒棄大量的通識性課程，根據(jù)專業(yè)特色方向由學(xué)生任選，鼓勵學(xué)生交叉聽課，建立具有廣泛學(xué)科基礎(chǔ)和鮮明專業(yè)特色的知識體系。

在專業(yè)課程教學(xué)中，顛覆傳統(tǒng)自上而下的單向知識傳授，基于課題組研究項目以科學(xué)研究的態(tài)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(xué)融合，師生共同探索學(xué)科前沿理論，甚至是一堂經(jīng)典文獻(xiàn)的研究課。在課堂教學(xué)中，教師需要面對不同性質(zhì)的學(xué)生，接觸到不同的思維，通過討論與設(shè)問刺激學(xué)生跳脫慣性思維，引導(dǎo)學(xué)生的專業(yè)認(rèn)同感和社會責(zé)任感。在專業(yè)課程的學(xué)習(xí)上，學(xué)生是帶著前期知識基礎(chǔ)而來的，通過項目案例教學(xué)實現(xiàn)已經(jīng)建立的知識概念與工程應(yīng)用關(guān)聯(lián)，用學(xué)科前沿知識引導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性。例如，在通信網(wǎng)原理與協(xié)議課程教學(xué)中引入車聯(lián)網(wǎng)安全消息傳播機(jī)制研究項目，將安全消息的到達(dá)過程、競爭接入過程、廣播分發(fā)過程及傳播中的信道擁塞問題一一對應(yīng)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(xué)李建東教授主編的《通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》，對應(yīng)于交通運輸部應(yīng)用基礎(chǔ)研究項目“車聯(lián)網(wǎng)高密度安全信息快速傳播機(jī)制研究（編號：2013-319-825-110）”。課程內(nèi)容講授以研究項目的機(jī)制或算法實現(xiàn)為重點，教材中作為重點內(nèi)容的基礎(chǔ)理論僅作為背景知識介紹，實現(xiàn)為運用專業(yè)知識而學(xué)，非為考試而學(xué)的目標(biāo)，為學(xué)生提供博雅創(chuàng)新的大學(xué)教育，一流的特色專業(yè)和自由卓越的學(xué)術(shù)研究氛圍。

4 結(jié) 語

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的廣泛性導(dǎo)致了專業(yè)人才培養(yǎng)的復(fù)雜性，以培養(yǎng)通用型人才的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)建設(shè)和課程教學(xué)脫離了高校自身的優(yōu)勢學(xué)科背景，使得人才培養(yǎng)偏離了傳統(tǒng)行業(yè)應(yīng)用需求。不同高校發(fā)展歷史造就了每個高校獨特的行業(yè)背景和專業(yè)特色，因此，傳承高校學(xué)科優(yōu)勢，培育專業(yè)特色的梯隊師資是培養(yǎng)獨具學(xué)科優(yōu)勢工程人才的基礎(chǔ)。通過建設(shè)具有明顯學(xué)科特色的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程體系，用項目研究的模式開展課程教學(xué)，實現(xiàn)工程研究與理論教學(xué)的交融，站在高校優(yōu)勢學(xué)科的高度培養(yǎng)工程應(yīng)用專業(yè)人才，促進(jìn)和發(fā)展學(xué)科背景下的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

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