獨(dú)立學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程體系探索與實(shí)踐

焦冰 朱海霞 張燕

摘? 要 針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程體系建設(shè)的現(xiàn)狀，基于應(yīng)用型獨(dú)立學(xué)院人才培養(yǎng)目標(biāo)，圍繞物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的四層體系架構(gòu)，理清物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)知識(shí)體系，探索構(gòu)建強(qiáng)調(diào)實(shí)踐和應(yīng)用、突出科學(xué)創(chuàng)新和校企合作的專業(yè)課程體系，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞 獨(dú)立學(xué)院;物聯(lián)網(wǎng)工程;課程體系;實(shí)驗(yàn)

中圖分類號(hào)：G642.3? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2019）20-0080-03

Exploration and Practice of Internet of Things Engineering Curriculum System in Independent College//JIAO Bing， ZHU Haixia， ZHANG Yan

Abstract According to the present situation of curriculum system construction of the Internet of Things engineering， based on the talenttraining goal of applied independent college， the knowledge system structure of the Internet of Things engineering is researched around the Four-Layer System Structure of Internet of Things technology. The curriculum system that paying attention to practice， application， scientific innovation and cooperation between school and enterprise is constructed to train practical ability and creative ability of students.

Key words independent college; internet of things engineering; curriculum system; experiment

1 引言

物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things，IOT）是物和物、人和物之間的有機(jī)互聯(lián)，被稱為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮，其應(yīng)用范圍幾乎覆蓋各行各業(yè)，被譽(yù)為下一個(gè)萬(wàn)億元級(jí)規(guī)模的產(chǎn)業(yè)，已被我國(guó)列為重點(diǎn)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一。在國(guó)家“十三五”發(fā)展規(guī)劃中，明確指出要推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)研發(fā)應(yīng)用[1]。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展離不開(kāi)專業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)。2010年，教育部決定在高校本科教育階段增設(shè)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)，以期為重要戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)培養(yǎng)高素質(zhì)人才，目前已成為一個(gè)規(guī)模較大的本科專業(yè)。

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)包羅萬(wàn)象，涉及技術(shù)眾多，是典型的交叉學(xué)科，根據(jù)學(xué)校的人才培養(yǎng)目標(biāo)、辦學(xué)特色建設(shè)相應(yīng)的專業(yè)課程體系具有重要意義。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)不是以理論為主導(dǎo)，重點(diǎn)是工程應(yīng)用，教學(xué)應(yīng)該由應(yīng)用來(lái)驅(qū)動(dòng)[2]，

獨(dú)立學(xué)院作為應(yīng)用型高校，辦學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才，與物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的特點(diǎn)相契合。專業(yè)課程體系建設(shè)應(yīng)理清專業(yè)知識(shí)體系，突出培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，注重與具體行業(yè)應(yīng)用相結(jié)合。

2 理清物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)知識(shí)體系

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系? 隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，技術(shù)體系層次越來(lái)越明晰，采用四層體系架構(gòu)能更加全面地反映物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)，即感知識(shí)別層、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層、管理服務(wù)層和綜合應(yīng)用層。

感知識(shí)別層是聯(lián)系物理世界和信息世界的紐帶，包括射頻識(shí)別技術(shù)、無(wú)線傳感技術(shù)等采集“物”的信息的技術(shù)。通過(guò)感知識(shí)別層可以實(shí)現(xiàn)對(duì)“物”的識(shí)別和管理，并將“物”的性質(zhì)和狀態(tài)等信息傳遞到以計(jì)算機(jī)為核心的信息世界。

網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層是把感知識(shí)別層采集的信息接入互聯(lián)網(wǎng)，供上層服務(wù)使用，包括互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)?；ヂ?lián)網(wǎng)作為核心網(wǎng)絡(luò)，各種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)提供隨時(shí)隨地的網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)，如藍(lán)牙、Wi-Fi、ZigBee、毫米波通信、可見(jiàn)光通信等各種無(wú)線通信技術(shù)。

管理服務(wù)層是將網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層傳來(lái)的大規(guī)模數(shù)據(jù)高效、可靠地組織起來(lái)，為綜合應(yīng)用層提供數(shù)據(jù)支撐平臺(tái)。大規(guī)模數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和計(jì)算技術(shù)是這一層的核心技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)化存儲(chǔ)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始在行業(yè)內(nèi)廣泛應(yīng)用，亞馬遜、谷歌、阿里、騰訊等互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)都大力發(fā)展自己的云計(jì)算系統(tǒng)。隨著物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)規(guī)模的急速膨脹和云計(jì)算系統(tǒng)的高速發(fā)展，管理服務(wù)層在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系中將越來(lái)越重要。

綜合應(yīng)用層是根據(jù)實(shí)際用戶需求構(gòu)建的面向各行各業(yè)的用戶應(yīng)用平臺(tái)，包括智能交通、智能物流、智能電網(wǎng)、智能醫(yī)療、智能家居、智慧城市、國(guó)防與軍事等。

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)知識(shí)體系? 建設(shè)合理有效的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程體系首先要理清專業(yè)知識(shí)體系，根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)四層體系架構(gòu)將本專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的專業(yè)知識(shí)組織成專業(yè)干線清晰、知識(shí)點(diǎn)層次分明、結(jié)構(gòu)銜接完整的一個(gè)專業(yè)知識(shí)體系。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)知識(shí)體系應(yīng)包括感知識(shí)別層、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層、管理服務(wù)層、綜合應(yīng)用層中的相關(guān)核心技術(shù)，并能體現(xiàn)四個(gè)層次的有機(jī)聯(lián)系。

如表1所示，感知識(shí)別層對(duì)應(yīng)的相關(guān)核心技術(shù)包括射頻識(shí)別技術(shù)和無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù);網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層對(duì)應(yīng)的相關(guān)核心技術(shù)包括互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和無(wú)線接入技術(shù);管理服務(wù)層對(duì)應(yīng)的相關(guān)核心技術(shù)包括大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)和信息安全技術(shù);綜合應(yīng)用層對(duì)應(yīng)的相關(guān)核心技術(shù)包括各行各業(yè)具體的應(yīng)用技術(shù)。

3 探索物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程體系

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)近些年在高校逐步開(kāi)設(shè)，建立時(shí)間短，大部分高校都在探索階段，專業(yè)課程的開(kāi)設(shè)存在多、雜、亂，課程體系不夠完善等問(wèn)題。由于物聯(lián)網(wǎng)工程具有高度綜合交叉的專業(yè)特征，各高校設(shè)立專業(yè)的學(xué)科來(lái)源和基礎(chǔ)各不相同，課程設(shè)置的側(cè)重點(diǎn)也不同，課程體系沒(méi)有普及的指導(dǎo)意見(jiàn)可以切實(shí)指導(dǎo)學(xué)科教育[3]，應(yīng)根據(jù)各高校自身特點(diǎn)和人才培養(yǎng)目標(biāo)，積極探索合適的專業(yè)課程體系。

作為應(yīng)用型獨(dú)立學(xué)院，南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)是掌握物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的基本理論、基本技能和基本方法，具有運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)知識(shí)與工程技能發(fā)現(xiàn)、分析和解決現(xiàn)實(shí)中復(fù)雜工程問(wèn)題的能力;具有從事物聯(lián)網(wǎng)工程設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、應(yīng)用或集成等方面工作的能力，能夠勝任項(xiàng)目經(jīng)理、技術(shù)服務(wù)或教學(xué)科研工作;具有良好的人文素養(yǎng)、職業(yè)道德與國(guó)際視野，在工作中具有社會(huì)責(zé)任感、事業(yè)心、安全與環(huán)保意識(shí)，能積極服務(wù)國(guó)家與社會(huì)。

針對(duì)高素質(zhì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)，制定物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的專業(yè)課程體系;構(gòu)建具有專業(yè)特色的實(shí)踐科創(chuàng)課程模塊;加強(qiáng)校企合作，與合作企業(yè)共同構(gòu)建嵌入式方向課程模塊。專業(yè)課程體系應(yīng)強(qiáng)調(diào)應(yīng)用、重視實(shí)踐、加強(qiáng)科創(chuàng)，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和綜合應(yīng)用能力。

1）制定物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程體系?；趹?yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)，圍繞物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)四層體系架構(gòu)制定物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程體系，包括通識(shí)課程模塊、專業(yè)基礎(chǔ)課程模塊、感知識(shí)別課程模塊、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建課程模塊、管理服務(wù)課程模塊、綜合應(yīng)用課程模塊、實(shí)踐科創(chuàng)課程模塊和嵌入式方向課程模塊。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程體系如圖1所示。

通識(shí)課程模塊包括高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、大學(xué)英語(yǔ)等高等教育基礎(chǔ)知識(shí)課程和思想政治、心理健康、就業(yè)創(chuàng)業(yè)、歷史、法律、體育等人文及社會(huì)科學(xué)課程，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)和人文素養(yǎng)、社會(huì)責(zé)任、職業(yè)道德。

專業(yè)基礎(chǔ)課程模塊包括物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論、電路基礎(chǔ)、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、信號(hào)與系統(tǒng)、程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用等課程，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的基本理論、基本技能和基本方法。

感知識(shí)別課程模塊包括射頻識(shí)別技術(shù)、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等課程，使學(xué)生掌握物聯(lián)網(wǎng)信息感知的基本技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)物聯(lián)網(wǎng)感知識(shí)別層的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)能力;網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建課程模塊包括計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線通信技術(shù)等課程，使學(xué)生掌握物聯(lián)網(wǎng)信息聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)幕炯夹g(shù)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)能力;管理服務(wù)課程模塊包括云計(jì)算與大數(shù)據(jù)、操作系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)信息安全等課程，使學(xué)生掌握物聯(lián)網(wǎng)信息計(jì)算和存儲(chǔ)的基本技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)物聯(lián)網(wǎng)管理服務(wù)平臺(tái)的應(yīng)用能力。這三個(gè)課程模塊涵蓋了物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)知識(shí)體系中的相關(guān)核心技術(shù)。

綜合應(yīng)用課程模塊結(jié)合學(xué)校相關(guān)專業(yè)，開(kāi)設(shè)智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)、智能物流、智能家居等行業(yè)應(yīng)用課程，供學(xué)生按照自己的興趣選修，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的綜合應(yīng)用能力。

2）構(gòu)建具有專業(yè)特色的實(shí)踐科創(chuàng)課程模塊。實(shí)踐科創(chuàng)課程模塊包括兩部分內(nèi)容：一部分是與理論課程配套的實(shí)踐課程;一部分是與大學(xué)生科學(xué)創(chuàng)新活動(dòng)配套的科創(chuàng)課程。

實(shí)踐課程包括電路實(shí)驗(yàn)、射頻識(shí)別技術(shù)實(shí)驗(yàn)、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)驗(yàn)、云計(jì)算與大數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)、操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)等課內(nèi)實(shí)驗(yàn)和智能汽車設(shè)計(jì)實(shí)踐、智能家居設(shè)計(jì)實(shí)踐等物聯(lián)網(wǎng)綜合實(shí)驗(yàn)，著重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力。

科創(chuàng)課程與大學(xué)生科學(xué)創(chuàng)新項(xiàng)目、大學(xué)生科學(xué)創(chuàng)新競(jìng)賽相結(jié)合，分階段開(kāi)設(shè)創(chuàng)新實(shí)踐基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)、創(chuàng)新實(shí)踐提高實(shí)訓(xùn)、創(chuàng)新實(shí)踐增強(qiáng)實(shí)訓(xùn)課程。這類課程采用項(xiàng)目式教學(xué)，讓學(xué)生在實(shí)際項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)中學(xué)習(xí)物聯(lián)網(wǎng)的處理器技術(shù)、感知技術(shù)、通信技術(shù)、云計(jì)算應(yīng)用技術(shù)等，培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力?？苿?chuàng)課程為選修課程，為學(xué)有余力的優(yōu)秀學(xué)生提供科學(xué)創(chuàng)新平臺(tái)。

3）構(gòu)建校企合作嵌入式方向課程模塊。加強(qiáng)校企合作是課程體系建設(shè)的重要途徑，是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的重要保證。學(xué)校依托省內(nèi)軟件服務(wù)外包類專業(yè)嵌入式人才培養(yǎng)項(xiàng)目，與業(yè)內(nèi)知名企業(yè)進(jìn)行深入穩(wěn)定合作，共同完成嵌入式方向課程模塊的教學(xué)。該課程模塊包括Java高級(jí)程序設(shè)計(jì)、Python高級(jí)程序設(shè)計(jì)、Linux操作系統(tǒng)、移動(dòng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)、ARM驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)等實(shí)踐性、應(yīng)用性強(qiáng)的課程。企業(yè)師資力量的加入，為課程注入實(shí)際項(xiàng)目開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，為學(xué)生提供了更好的實(shí)戰(zhàn)學(xué)習(xí)環(huán)境，有利于培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際工程問(wèn)題的實(shí)踐能力，有利于學(xué)生培養(yǎng)與企業(yè)需求相適應(yīng)，有利于專業(yè)課程體系的建設(shè)。

應(yīng)在物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中對(duì)課程體系進(jìn)行不斷優(yōu)化，對(duì)實(shí)踐過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析和研究，并探索有效的解決方案，形成教學(xué)質(zhì)量的閉環(huán)控制。

4 結(jié)語(yǔ)

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是一門新興專業(yè)，其人才培養(yǎng)模式和課程體系都在完善中[4]。本文基于應(yīng)用型獨(dú)立院校的人才培養(yǎng)目標(biāo)，把握物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)多學(xué)科融合的特點(diǎn)，分析物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系，理清物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)知識(shí)體系，在此基礎(chǔ)上探索制定物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程體系。專業(yè)課程體系涵蓋通識(shí)課程模塊、專業(yè)基礎(chǔ)課程模塊、物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)知識(shí)相關(guān)課程模塊、實(shí)踐科創(chuàng)課程模塊和嵌入式方向課程模塊，強(qiáng)調(diào)實(shí)踐性課程，突出科創(chuàng)類課程和校企合作課程，為學(xué)生提供多元化實(shí)踐學(xué)習(xí)條件，以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的教學(xué)目的。

參考文獻(xiàn)

[1]閆文娟.物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才培養(yǎng)模式研究[J].中國(guó)教育技術(shù)裝備，2017（8）：111-112.

[2]朱金秀，韓光潔，朱川，等.物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程體系的研究與探索[J].中國(guó)電力教育，2012（16）：67-68.

[3]任曉莉.物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程體系建設(shè)[J].微型電腦應(yīng)用，2018（2）：40-42.

[4]鄒曉兵，肖麗，李宗劍，等.應(yīng)用型高校的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程體系建設(shè)研究[J].電子世界，2018（16）：32-33.