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中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1007-9599 (2012) 13-0000-02
一、引言
物聯網(InternetofThings)是將各種信息傳感設備,如射頻識別(RFID)、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等裝置與互聯網絡結合起來而形成的一個巨大網絡。物體通過智能感應裝置,再經過傳輸網絡到達指定的信息載體,再經過全面感知、可靠傳送和智能處理,最終實現物與物、人與物之間的自動化信息交互與智能處理[1]。2011年,在工業和信息化部出臺的“物聯網十二五發展規劃”中,明確指出,物聯網已成為當前世界新一輪經濟和科技發展的戰略制高點之一,發展物聯網對于促進經濟發展和社會進步具有重要的現實意義。2010年,教育部公布了140個高校新設本科專業,重點培養與國家確定的戰略性新興產業相關的專業。其中,“物聯網”專業排名居首,國內許多高校紛紛開設或準備開設物聯網專業。
二、物聯網工程專業的課程體系
從物聯網的技術構成上來看,主要包含感知層、網絡層、服務層和應用層。[2][3]因此,物聯網專業涉及多個專業方向,其基礎教學體系的建立也需要多個專業的匯聚。對于不同的大專院校,由于自身的情況、特點以及優勢不同,可以建立不同的具有各自特點的理論課程以及實訓課程。物聯網工程專業面向現代信息處理技術,以培養從事物聯網專業領域的研發、設計、工程及制造等方面的高級工程技術人才。因此,物聯網工程專業或方向應建立以提升工程素質為根本、以培養物聯網工程能力為核心、以掌握物聯網工程學科知識要求為目標的課程體系。[4]
如圖1所示。
圖1物聯網工程專業的課程體系
三、物聯網工程導論實踐教學
物聯網工程導論是物聯網工程專業的核心課程之一,同時也是本專業的入門課程。對于剛剛進入大學的本科新生來說,這是他們進入大學后學習的第一門專業課程。新入學的學生對物聯網這一新生事物了解的程度較差,頭腦中沒有相關的概念。因此,物聯網工程導論課程授課的主要內容應以介紹物聯網基本原理及知識和物聯網的一些常見應用為主,在教學中以建立完整的知識框架結構作為中心點。通過教學活動,使學生能夠對整個物聯網專業的內容有一個較為清晰的認識,對整個學科的課程體系有一個初步了解,包括核心課程的簡要內容和在專業中的作用和地位、相互關系等。這樣可以盡量減少他們在今后四年學習中的迷茫和困擾,因此,在教學過程中需要注意以下幾點:
(一)適當增刪教學內容,講授內容忌深、忌細
在教學內容的選擇上應以面向應用為指導思想對教學內容進行適當的補充或刪減。教學過程中切忌講的過深過細,要讓學生了解并掌握本學科的基本內容和研究方法。本課程作為物聯網工程專業的引導性課程,基本上涵蓋了物聯網這一學科知識體系的各個主要方面。因此,在授課過程中,在介紹每一方面內容時,應從宏觀層面入手,對學生做一個較高層次的高級科普。講課內容要能反映物聯網科學技術和產品的最新發展,在使學生了解相關概念和術語的基本含義的基礎上,同時更多的了解最新流行電子產品的功能和基本原理;這些內容比較適合一年級大學生的思維方式和知識背景,有利于提高他們對物聯網知識的理解能力;通過本課程的講授,引導學生思考物聯網在發展和應用中存在的問題,從而培養學生對物聯網工程專業的興趣,為更好的學習相關的其他課程奠定一個良好的基礎。
(二)引導學生轉變學習方法,促進良好習慣的養成
大學新生入學后,學校一般會安排入學后的專業教育,但是由于時間較短,效果有限。很多學生仍然不太適應大學的學習生活方式。因此,物聯網工程導論作為新生入學后學習的第一門專業核心課程,教師在授課中不僅要介紹物聯網的基本知識,還要著重引導學生的學習方法,促進學生養成良好的學習習慣。使學生能夠很快適應大學的學習方式。
中學階段,學習的主要方式就是大量而緊湊的課堂教學。學生的學習時間由學校安排,老師實施灌輸式教學。老師教學生是“手拉手”領著教,老師對于課程的安排非常詳細和周到,使得同學們養成了依賴老師的習慣,在學習過程中只會去被動的記憶和背誦。到了大學,老師的課堂講授相對減少了很多,在課堂上的不會講授全部的教學內容,而是以自學為主。課外時間都是自己安排,自己找老師討論問題,自己去圖書館看書,自己找志同道合的人研究問題。學習過程中也不再采用題海戰術和死記硬背的方法,需要學生勤于思考,勇于實踐,尤其對于物聯網專業而言,很多知識需要通過實踐才能真正理解和掌握。
根據中學和大學學習特點的不同,在本課程的教學中,教師在授課過程中,要結合本專業的基礎知識去引導學生轉變學習方法。一方面,要和學生一起分析中學和大學的學習特點,使學生明白二者的不同,從而主動的去適應大學的學習方式;另一方面,通過讀書報告、專題討論、課程實踐等方式,訓練學生適應新的學習方式。要使同學們明白,除了要認真聽老師的講課,認真閱讀教材和參考書,加強實踐環節的學習,除此之外,更重要的是還要有個人的獨立思考和積極探索的精神。
(三)教學的重點在于學生能力的培養
教育部在教高[2007]2號文件中明確提出要求:努力提高大學生的學習能力、創新能力、實踐能力、交流能力和社會適應能力[5]。眾所周知,我國的高考競爭非常激烈,因此在中學階段,對于絕大多數學生而言,把時間全部用在了知識學習和完成各種各樣的作業題、模擬題和考試題上是唯一的選擇,而對于自身綜合素質與能力的培養無暇顧及。從中學進入大學,學生的學習方式有了根本的變化,因此學生要利用好業余時間,有意識地培養和提高自身的綜合能力與素質,主要包括以下幾個方面:
學習能力:即自學的能力。對中學生來說,學習就是按照學校的安排,在課堂上接受教師的知識傳授,課下完成老師布置的作業。而在大學中,需要學生自主地安排學習計劃、主動地獲取知識,不僅僅在課堂上進行知識的學習,在課下的時間還要去讀書、去思考、去實踐,逐步的提高自己的自學能力。
創新能力:所謂創新,就是用新思想、新方法和新技術解決工作中遇到的各種問題。作為大學生,只有具有良好的創新意識和能力,才能面對在未來學習和工作中面臨的各種挑戰,有效的解決遇到的各種問題。
實踐能力:實踐能力是指在工作當中運用自身的知識去分析問題和解決問題的能力。對于工科專業的本科學生,實踐能力的強弱尤為重要,因此,在大學階段,應該著重加強諸如課程設計、實驗、實習、大學生科技競賽等環節的學習和訓練,以提高自身的實踐能力。
交流能力:交流能力指一個人與他人有效地進行信息交流的能力。在現代社會,交流能力是個人素質的重要體現,它代表了一個人的知識、能力和品德。本科學生無論畢業后無論進入那一個行業,都是在一個團隊進行自己的工作,因此,如何與團隊內外人員的進行良好的交流對于自己的研究和工作是至關重要的。
四、結語
綜上所述,物聯網導論課程在本科教學的整個過程中有著重要的作用。通過本課程的教學,使學生對物聯網專業的基本知識有了一個初步的認識,并在學習的過程中逐步去適應大學的學習方法,為后續專業課程的學習也打下了一個良好的基礎。同時,在學生的思想當中逐步樹立起培養自身綜合素質的意識,最終成長為一個高素質的大學本科畢業生。
參考文獻:
[1]張小平.物聯網知識講座(一)[J].物聯網技術,2011,1(5):91-92
[2]沈蘇彬,范曲立.物聯網的體系結構與相關技術研究[J].南京郵電大學學報:自然科學版,2009,29(6):1-11
[3]袁靜.物聯業務的發展及網絡融合趨勢[J].電信技術,2010,1:10-12
【關鍵詞】物聯網工程導論 計算機專業 專業擴展
近些年來計算機專業畢業生存在“就業難”的現象，很大一部分畢業生就業不是在自己的專業方向，另一方面相關的企業招不足需要的人才，存在著供需結構性失衡。國內外各類涉計算機專業的高校和學術團體都在積極探索計算機專業人才培養模式的改革，但由于受傳統教育思想以及教學計劃和本專業理論體系的影響，制訂的專業教學計劃仍然沒有脫離原課程體系的框架，既要培養學生較強的實踐能力，又要有完整的知識體系，使得一些理論深、難度大的課程在教學計劃中仍占有較大的比重，一些應用性較強新興發展的課程難以全面進入教學計劃。這樣一來造成了既沒有達到讓學生理論扎實又沒有培養好熟練的實踐能力，從而出現了一方面社會對計算機專業人才的大量需求，而另一方面大量的計算機專業的畢業生無法找到在本專業工作的機會。同時大學的各個專業都把計算機課程列為基礎課程，計算機專業畢業生不再具有多大的專業優勢。這些都對計算機專業的發展構成了挑戰。
一、計算機專業面臨的挑戰
隨著我國高等院校的數量逐年增加，在校生總數達到前所未有的數量，設有計算機專業的學校已經從20世紀60年代的50余所發展到今天的近千所，建立軟件專業的學校600多所。除了計算機系（學院）外，很多學校還建立了軟件職業學院、網絡學院、信息工程學院等院系。隨著信息技術在各行業的應用，極大地推動了人們學習計算機技術的熱情，同時也給計算機專業帶來巨大的挑戰，信息技術的全球化，使得各國紛紛在信息產業的各個方面搶占技術制高點，謀劃布局新的技術創新點。挑戰催生動力，創新獲得優勢。在此形勢下，迫使我們努力思考：計算機專業如何改變以適應發展帶來的挑戰？
二、物聯網技術給計算機專業發展帶來的新機遇
物聯網的概念是在1999年提出的。IOT（The Internet Things）也就是“物物相連的網絡”。“物聯網”是在“互聯網”的基礎上，將其用戶端延伸和擴展到任何物品和物品之間，進行信息交換和通信的一種網絡。通過射頻識別、紅外感應、全球定位系統、激光掃描、各種傳感器等信息感知設備，按照設定的協議，把任何物品與互聯網相連接，進行信息傳輸、計算、處理、知識挖掘，以實現智能識別、定位、跟蹤、監控和管理，達到對物理世界實時感知控制、實時管理和科學決策的目的，實現人與人、人與物、物與物之間的信息交互和無縫連接。
物聯網技術作為我國國家新型戰略產業的一項支撐技術，相關的研究活動和產業應用已經成為企業研究應用的一個熱點。各高校也積極設置、建設相關的專業，“物聯網工程”、“物聯網技術”、“物聯網應用”、“傳感網技術”、“智能電網”等涉物聯網的相關專業應運而生，同時還有很多的院校正在積極籌備和申請進入這個行列。
物聯網技術涉及的原有專業非常多，有計算機，電子、傳感器，自動化，自動控制、通信等等，還有相關的行業應用特點，使得物聯網技術成為一個涵蓋面廣，應用廣泛的一個大領域。而計算機專業20多年的發展使得其變成了一個常規專業，基本上90%以上的院校都有計算機相關專業，99%以上的院校都有計算機課程。計算機專業的畢業生風光不再了，生源萎縮了，計算機專業如何在物聯網大發展的形勢下，進行創新獲得新的生機與活力。需要將計算機專業特點和物聯網的知識體系聯系起來，找準自身定位，立足學生的長遠發展，進行課程創新，教學計劃更新。物聯網工程導論是一門物聯網技術的導入課，以宏觀的應用視角對物聯網技術的特點、發展、應用、展望進行論述，可以作為計算機專業的一個擴展，為進入物聯網研究作導入。
三、物聯網工程導論的課程特色
物聯網工程導論課程的綜合性強。作為典型的交叉學科，物聯網工程導論涉及的概念、原理、技術眾多，涉及計算機、通訊、電子、自動化的多個學科，具有很強的綜合性。其理論體系中很多應用原理都牽涉到復雜的學科聯系，很多概念也較宏觀 ，這在教學上對教師的知識面要求很高。
但在強調物聯網工程導論的融合背景的同時，應該看到它又是一門理論和應用關系十分密切的綜合性很強的課程 ， 與計算機技術有著密不可分的聯系，具有較強的實踐性。要求學生不僅應該知道課程所涉及內容的來源和背景 ， 掌握該課程的基礎知識和基本技能 ， 同時還要求學生能夠應用所學理論通過設計編程實現，比如在課程中學習的多種編碼方法，都需要編程實現。
于此同時，物聯網工程導論課程內容與很多計算機專業課有著緊密的聯系，如互聯網絡、傳感器、自動控制、數據挖掘等內容，它的發展具有深厚的信息技術基礎，廣泛應用于工業、農業、安保、智能家居、軍事等領域。物聯網不是互聯網的簡單接入和應用，它將催生很多具有“計算、通信、控制、協同和自治”特征的智能設備和應用，必將引發計算機、網絡與信息技術在更大范圍更多領域更深層次的應用，帶動廣泛的學科交叉與融合，為計算機與信息技術的研究與發展提供更大的空間。
四、教學方法研究與設計
（一）強調學科背景，激發學習興趣
物聯網工程導論課程中運用了大量的計算機知識以及廣泛的應用前景，有眾多現實的應用例子，接受起來比較容易。很容易通過現實例子和應用展望激起學生的學習興趣。此外，由于物聯網工程導論所闡述的內容基本都是宏觀概念，部分學生在學習的過程中，會下意識地覺得物聯網太大，是搞科學研究人員學習的內容，對就業沒有什么太大的作用。這勢必會影響到學生正常的學習態度，從而影響整個課程的學習效果。
因此，我們設計在第一次課時，結合物聯網的學科特點以及與計算機的聯系，強調隨著通信和網絡技術的發展 ， 人類已進入了信息化的社會， 大學生需要具有全面信息觀念和較好的信息處理能力，物聯網工程導論正是信息技術發展的前言。因此 ， 學好這門課程就顯得尤為必要和重要，從而讓學好這門課程成為大學生自覺的行動。
（二）因材施教，打通學科聯系
物聯網工程導論目前主要是針對計算機相關專業大三的學生開設，此時的學生電路、數據結構等課程已于大二上全部學習結束，與物聯網工程導論同時開設的是一些專業課程，如網絡工程、信息系統等。如果這時過于強調物聯網工程導論中的理論知識，一方面，由于學生對理論課程的學習早已結束，部分知識已經淡忘，另一方面，剛開始接觸計算機的專業課程，興趣難免轉移。為此，針對學生特點，對授課內容做了如下調整：
首先由于物聯網工程導論涉及的內容很多、邏輯性很強，必須合理地篩選授課內容。在側重基本概念、基本原理和基本方法原則指導下，重點講授基礎的或者帶有普遍意義的知識點。在教學的過程中注意將授課內容與計算機學科聯系，如算法對程序設計的作用，施工技術對網絡性能的影響等。
其次強調概念、理論的物理意義，聯系應用以培養學習興趣。由于本課程的理論是通過多門學科交叉而來的，過度關注理論往往會使得學生感覺抽象、枯燥，漸漸造成學習興趣的下降。針對這種情況，應在保證基本概念以及簡單理論說明的前提下，淡化學科區分和界限，強調融合應用。同時增加課堂演示性實驗和課后實驗環節來保證學生對課程知識的理解。
（三）創新教學手段，培養學生職業技能
著名《學會生存》一書中指出：教育既有培養創造精神的力量，也有壓抑創造精神的力量，這就說明了教學方法，對學生的學習效果的重要性。為此在物聯網工程導論的授課過程中，除了采用傳統的老師講，學生聽的授課方式，更注重發揮學生的主體作用，采用了自主學習、課堂討論、小組研究、企業參觀等手段。
如：對于RFID模塊開發，首先由授課老師開發一個案例進行演示講解，進行學生分組，布置開發作業在課后進行分析開發，然后再在課堂上分組上臺進行展示解說 ， 并讓下面的同學提出問題 ， 在互動的過程中加深對該RFID模塊開發的理解，最后布置課后實踐，要求學生全部會簡單開發。通過自學、討論、實踐三個環節，使得學生們的學習熱情很高， 紛紛花大力氣查閱相關資料，積極討論，學生的積極性得到空前激發，對所學內容有了較深的理解。
五、結束語
物聯網工程導論是物聯網專業的一門基礎課程，也是最近幾年快速發展的一個課程，筆者從計算機專業的特點以及物聯網的快速發展的現狀，分析了該課程的特點，從教學內容，教學方法、教學手段、學生職業能力培養、學生創業能力等方面闡述了自己的思考體會，期望能對計算機專業的發展做一些專業擴展，使計算機專業的學科建設適應社會對信息化的需求。
參考文獻：
[1]吳功宜，等.物聯網工程導論[M].北京：機械工業出版社，2012.
關鍵詞：物聯網導論 高校教育 教學方法
物聯網導論作為新興復合型學科“物聯網工程”的入門引導課程，旨在引導學生對物聯網專業知識內涵建立起整體認識，為后續課程的學習打下基礎。由于物聯網導論兼備理論性與實踐性，知識覆蓋面廣，加之學生認識偏差和學習方法等主觀問題，能夠讓學生很好地掌握課程知識點并非易事。筆者結合實際教學工作，對教學過程中若干問題進行分析，探討提高課程教學質量的辦法與學習建議。
1 課程特點與存在問題
1.1 物聯網復合型學科涉及技術廣
從智慧地球到感知中國，物聯網是繼計算機、互聯網和移動通信之后的又一次信息產業浪潮。物聯網通過射頻識別、激光掃描、紅外感應器等信息傳感設備，按協議規范，把物品與物品之間以互聯網為基礎連接起來，進行信息交換資源共享，從而實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理[1]。在技術體系上物聯網融合了計算機科學、通信工程、微電子檢測、自動化等多門專業技術。如何將多門學科綜合起來，較好地運用于物聯網工程是掌握好這門專業的關鍵。物聯網作為典型交叉學科，涉及技術廣，因此在物聯網導論教學過程中必須貫穿以全局指導局部的思想，對教學內容進行整體優化，力求為后續的技術學習構建一個基本知識框架。
1.2 教學對象一年級新生的特點
大學一年級學生初步涉及物聯網專業學習，了解專業知識總體較少，普遍欠缺動手能力，但是他們對新知識、新技術具有較強的好奇心和求知欲，因此物聯網導論在教學過程應該根據每名學生的特點合理組織教學內容，引導他們掌握了解相關基礎知識，理清物聯網專業課程體系的基本脈絡，通過綜合運用各種教學手段，調動學生的學習積極性。與此同時，培養他們的職業素養、職業道德，為今后的學習與工作打下良好基礎。
1.3 教學過程中教師的自我完善
物聯網工程作為新興的研究領域，面臨著涉及專業多、學科建設不成熟、課程體系有待完善和高校缺乏能夠全面掌握實踐教學的師資隊伍等問題，因此對這門學科的任課教師提出了更多要求。教師在授課之前必須充分備課，通過自學、參加培訓、教研探討、學術交流等多種方式擴充自身知識結構，不斷更新自我認知內容，并且要根據學生提問、師生交流、平時作業、考試等環節的反饋信息，及時調整教學內容，改進教學方法，保證教學質量。
2 教學方法思考與探討
2.1 注重系統性教學
物聯網導論課程內容豐富，各部分知識點要求程度并不相同，在教學過程中應注重系統性授課。（1）突出重點，把握好內容難易程度適中，運用多樣化教學方式。例如：物聯網歷史、研究現狀、應用案例等內容可以作為一般性介紹，而在物聯網的技術基礎、信息處理與軟件服務等方面則要重點介紹。（2）在講授新知識點時，應盡量避免過多使用專業詞匯。由于物聯網導論課程內容比較抽象，新生還不能掌握大多數專業詞匯，如果過多使用會增加學生理解的難度。如果遇到必須掌握的專業詞匯，比如射頻識別（Radio Frequency IDentification，RFID），則在教學過程中必須對縮寫詞原文、詞匯含義、主要特點、運用領域等內容做出合理的解釋說明。（3）在教材選擇上應避免使用過于簡單或過于復雜的教材。由于物聯網專業剛剛設立，在教材和參考資料上相對比較欠缺，所以教材選擇一定要根據學生的實際情況和教學效果綜合考慮，力求通俗易懂，比如一些專著，雖然內容、組織論證非常好，但作為一年級新生專業入門教材并不太適合，可以選擇一些具有引導作用的入門性優秀教材。
2.2 教學方式多樣化
由于一年級學生知識掌握程度參差不齊，而且物聯網導論課程內容比較抽象，如果采用單一的授課方法，很難達到預期的教學效果，可能對學生的后續課程學習產生消極的負面影響，甚至會讓他們產生厭學情緒。因此，多樣化教學方式應該貫穿于整個授課過程。
2.2.1 案例式教學
通過直觀方法分析抽象的內容，把實際生活案例編織到教學內容中，以案例帶動知識點。例如：在介紹ZigBee技術[2]時，可以引入世博園中運用ZigBee無線技術實現無線路燈控制案例；在介紹物聯網與傳感關系時，可以引入上海浦東機場防入侵系統傳感節點如何感應物品、傳輸數據等成功案例。
2.2.2 啟發式教學
啟發式教學是把學生被動性學習轉變為主動性學習的一種方式，將課程內容歸納提煉，提出問題啟發學生思考，從而提高學生分析問題和解決問題的能力。例如在分析中間件技術時，讓學生通過學習教材、研討、資料查閱等多種形式了解目前在物聯網里主要有幾種中間件技術[3]，例如：RFID，WSN，設備中間件，軟硬件關系等，從而達到對問題的充分認識，得到解決實際問題的方法，最后在教師的指導下圓滿解決問題。
2.2.3 交互式教學
運用多媒體教學環境輔助教學。例如在分析物聯網中的移動技術時，對比802.20廣域網技術與3G技術[3]，則可以使用多媒體以表格形式同時列出2項技術的主要特性，直觀對比2項技術特點。在講授物聯網底層技術—無線移動自組織Adhoc網絡[4]的移動節點兼具主機、路由、天線功能的這個知識點時，可以運用PPT等工具制作動畫，形象描述節點移動性、路由探測、天線覆蓋等過程。另外，在授課時隨時解決學生提出的問題，以免影響學習效果，保證教學質量的提高。
2.2.4 多元化課外輔導
構建課堂之外的教學環境，例如：精品課程網站、遠程輔導、網絡教室、網上討論輔導平臺BBS、電子圖書等網上教學資源，打破傳統課堂教學時間和空間受限的弊端，可以通過計算機、掌上電腦、手機等終端通信設備隨時隨地進行教學，為學生課余提供一個自主學習、思索、討論的開放空間。
2.3 通過實驗突出專業特點
物聯網工程作為實踐性很強的工科學科，實驗是教學中的必備環節。學生通過實驗操作的感性認識可以加深對理論知識的理解。在實驗教學過程中應該注意以下幾方面。
（1）實驗內容應該豐富多樣。例如大部分物聯網專業學生都有自己的筆記本電腦，在講解物聯網中對等式網絡時，為加深學生對技術的認識，可讓學生開啟無線網卡，配置對等式模型，實現小型對等式無線局域網搭建實驗；在講解無線個人區域網時，可以讓學生運用手機中的藍牙通信功能進行數據傳輸，進一步了解無線個人區域網的特點，如10米內傳輸、傳輸速度、主從節點關系等；在講解物聯網安全知識時，可以演示一些趣味防御實例，調動學生的學習積極性。（2）在實驗環節設計時必須精心選題，突出專業特點。實驗題目應具有代表性，知識點覆蓋全面。例如在講解傳感器感知知識時，可以選擇圖像采集、鍵盤與顯示屏模擬感知等典型實驗[5]。（3）可以組織小組互助。實驗前對學生進行分組，合理搭配小組成員，并選出組長。實驗過程中遇到問題時可以讓學生先在小組內討論，養成主動積極的學習態度。（4）組織豐富多彩的集趣味性、專業性于一體活動，讓學生在一起交流學習心得和方法，并可以去實習基地實踐，提高實際運用能力。
3 結束語
物聯網作為一項戰略性新興產業，在國內剛剛起步，并飛速發展。據CCID預測，未來3年內我國將有50萬物聯網人才缺口，因此高校教育任重道遠。“物聯網工程”已經逐步成為一門重要學科，物聯網導論肩負著如何把“物聯網工程”專業新生引入物聯網科學殿堂的重任。在教學過程中必須不斷地改革和完善教學模式，積極探索、研究并推廣教學方法，調動學生主動學習的積極性，著力理論與實踐的雙向培養，達到本課程的教學目的，指導后續課程的學習，培養出社會急需的高級物聯網專業人才。
參考文獻
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[2]詹青龍，劉建卿.物聯網工程導論[M].北京：清華大學出版社，2012.
[3]汪濤.無線網絡技術導論[M].北京：清華大學出版社，2012.
關鍵詞：物聯網技術導論；實驗教學；實驗考核
中圖分類號：TP393；G642 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2014）03-0091-02
0 引 言
物聯網被認為是繼計算機、互聯網之后的第三次信息浪潮。2009年8月總理在無錫考察傳感網產業發展時提出“感知中國”后，物聯網的探索逐漸成為國家戰略。2010年3月底，教育部批準30所高校第一批開設物聯網工程專業，沒有物聯網專業的學校也相繼開設了物聯網相關的課程。我校于2010年招生時就將物聯網及相關課程加入了計算機科學技術、網絡工程專業的培養方案，并于本學期首次開設了《物聯網技術導論》課程。本課程的特點是理論性強，通過實驗課加強學生對于物聯網理論內容的理解，才能很好地培養學生分析問題、解決問題的能力和專業實踐能力，加強實踐教學是培養應用型人才的重要途徑。研究《物聯網技術導論》課程的實驗內容，對培養物聯網應用人才具有重大的意義。
1 研究現狀及存在問題
《物聯網技術導論》是本學期為2010級計算機科學技術專業新開設的一門專業任選課。課程的目標是使學生可以對物聯網技術的相關知識有一個全面、系統的認識；具備規劃設計與構建出一些簡單的物聯網應用系統的能力；具備運用理論知識解決實際問題的基本素質。
現在開設物聯網課程的學校很多，主要從理論上講解物聯網中的無線傳感器網絡、RFID（射頻識別）技術等，項目組對市面上的物聯網技術課程及實驗的教材及幾個學校的實驗教學做了調查，主要發現有以下幾個問題：
1.1 課程內容差異很大，實驗內容不統一
物聯網是一個相對比較新的技術，很多理論還沒有完全沉淀下來，形成非常統一的理論體系。不同的學校不同的教材講授的內容有很大差異，相對于實驗內容也就有不同的安排。
1.2 開設的專業不同，實驗內容的重點不一
物聯網技術是一個綜合性比較強的新技術，涉及到計算機技術、通信技術、自動控制技術等，造成了不同專業都開物聯網課程的現狀。通信技術相關專業講解的重點在于物聯網通信傳輸、通信協議分析等，自動控制相關專業講解的重點在于物聯網芯片的研究設計等。計算機相關專業講解的重點在于物聯網相關算法、應用開發等。開設專業的不同，導致了實驗內容的重點不一。如北京科技術大學王志良教授出版的實訓教程[1]有大量的硬件設計指導等。
1.3 不同學校配備的實驗箱不同，實驗操作不一致
對于物聯網課程的實驗大部分都是基于實驗箱進行操作的，不同的學校配備的實驗箱基本都不同。每種實驗箱都有不同的核心板，不同的程序，操作起來都有自己的步驟[2]。本系關于物聯網的實驗箱共有3套，即使是同一種類型的實驗，軟硬件環境，實驗效果也都不同，這也給實驗的選擇、融合帶來一定的難度。
1.4 學生層次不同，實驗內容的難易度設置問題
物聯網實驗需要大量的硬件編程基礎，這些基礎都是通過以前課程的學習積累的。有的學生基礎好些，如果實驗內容過淺，就不能滿足學生對知識的渴望，設置過難又使基礎不好的學生失去信心。
基于以上問題的分析，我們在實驗內容的選擇上要以符合專業需求為主要方向，找出實驗教學的重點，體現實驗的層次性等，為培養物聯網方向的應用人才奠定基礎。
2 實驗內容研究
主要研究《物聯網技術導論》課程的基礎實驗與應用實驗內容，以符合專業需求為導向，整合現有實驗箱實驗的基礎上，在各個實驗中擬設置選學內容，以滿足不同層次學生的要求，同時為學生深入學習物聯網相關課程打下堅實基礎。
擬選取以下6組實驗：
（1）建立實驗環鏡
實驗為1學時，主要是認識實驗設備，安裝配置IAR、KeilC開發環境。
（2）數據感知實驗
實驗為3學時，主要物聯網感知層的實驗，包括溫濕度傳感器、超聲波傳感器、酒精傳感器的實驗，使學生通過各種傳感器感知信號及編程方法。選學內容設置為光電傳感器、壓力傳感器。
（3）ZigBee組網實驗
實驗為4學時，主要是讓學生熟悉ZigBee協議棧原理、工作流程，掌握點對點、星狀網通信原理及相關程序應用分析。選學內容為樹狀通信實驗等。
（4）網關通信實驗
實驗為2學時，使學生掌握網關上各種通信接口如串口，網口、GPRS的使用及程序分析修改。
（5）認識RFID系統實驗
實驗為2學時，使學生掌握RFID 的基本原理，學會RFID 模塊的使用方法及相關程序分析。選學內容為超高頻RFID模塊分析等。
（6）物聯網應用實驗
實驗為4學時，是物聯網應用層的實驗，主要是對智能家居系統、智能超市系統和智能倉儲系統從系統功能、架構、原理上進行分析，并通過各種模擬系統進行實際分析等。選學內容為智能農業等。
實驗的總學時為16學時，我們的重點放在無線傳感器網和物聯網應用上。
3 實驗教學方法與手段
3.1 啟發式教學
為了培養學生的創新能力，激發學生學習興趣，改變以往填鴨式教學方法，在實驗中，先講解實驗內容和實驗要求等基本內容后，再將本次實驗的結果展示出來，然后引導學生觀察、發現問題，由教師以點撥、提問和探討的方式加以解決。實驗中根據學生的實際情況，這種變學生被動為主動參與的教學方法在調動學生的學習主動性及創新能力的培養上均收到了良好的效果。
3.2 層次教學
根據實驗教學的進度和實驗深度要求的不同，把實驗分成不同的層次，有助于引導學生由淺入深地學習。在物聯網實驗教學中分成兩個方面的層次。
第一個層次，是從必學到選學將實驗內容分成必學和選學，必學是所有學生都要學習的內容。選學內容是對本實驗更有興趣的學生學習的內容。
第二個層次，是將必修實驗再分為使用、驗證分析、綜合設計3個層次。
在教學前期適合于做一些使用層次要求的實驗，如建立實驗環鏡、傳感器和ZigBee網等， 通過全面使用物聯網系統使學生對傳感器、ZigBee等操作有全面的感性認識。 在有一定的操作和理論基礎時可做驗證分析層次的實驗，從外部觀察驗證傳感器、ZigBee的原理、編程、實現過程。如學完進程就可通過在實際的操作系統上編程使用系統調用來觀察操作系統的進程調度結果，并根據結果分析不同的調度策略。 在驗證分析的基礎上就可做設計實現層次的實驗，要求學生在模擬操作系統上自己編程實現操作系統的功能模塊，并觀察自己所設計的功能模塊的工作情況。讓學生對物聯網功能有一個使用、探索驗證、自己設計逐步深入的學習過程。
4 實驗考核
考試是引導學生學習、了解教師教學效果的一個重要方法。許多高校計算機科學技術專業硬件課程實驗教學和課堂教學的比例超過20%，但學生的成績僅憑試卷考試來確定，忽略了實驗教學成績，這是不全面的。因此需要完善學生成績評定，充分調動學生對實驗教學的積極性，達到學生實驗動手能力的成績在總評成績中占一定比例。在平時的實驗教學中，應該告知學生實驗成績在總評成績中的比例，要求學生重視實驗報告，啟發學生創新思維，鼓勵學生認真總結實驗經驗，杜絕抄襲他人現象。幾年來在計算機科學技術專業硬件實驗教學成績占課程總評成績的20%～30%是比較恰當的。
5 結 語
本文對《物聯網技術導論》實驗課程的內容、實驗教學方法與手段、實驗考核等方面所作的分析，可為高校建設物聯網技術導論課程提供一些參考。物聯網技術導論的實驗教學是培養實用性和創新性的高素質物聯網技術人才的重要途徑和手段。因此，實驗教學是當前需要認真研究和探討的問題。
參 考 文 獻
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關鍵詞：物聯網技術與應用 教學目標 知識體系 內容安排 教學方法
中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）01（a）-0162-03
物聯網（Internet of Things，IoT）概念最早于1999年由美國麻省理工學院提出，隨著技術和應用的發展，物聯網內涵不斷擴展[1]。目前業界普遍認為：物聯網是通信網和互聯網的拓展應用和網絡延伸，它利用感知技術與智能裝置對物理世界進行感知識別，通過網絡傳輸互聯，進行計算、處理和知識挖掘，實現人與物、物與物信息交互和無縫鏈接，達到對物理世界實時控制、精確管理和科學決策的目的[2-5]。
物聯網可以廣泛應用于經濟社會發展的各個領域，引發和帶動生產力、生產方式和生活方式的深刻變革，成為經濟社會綠色、智能、可持續發展的關鍵基礎和重要引擎[6]。近年來，在“兩化融合”和“感知中國”等國家戰略背景下，物聯網發展受到了我國政府、科研、教育、產業界的高度關注。我國經濟社會各領域蘊含巨大的物聯網應用潛能，眾多行業對物聯網技術人才需求旺盛[7]。為此，中國傳媒大學于2012年通過教育部審批，依托理工學部信息工程學院網絡工程系開辦物聯網專業方向，成為全國較早面向本科生開設物聯網專業方向的高校之一。
1 課程教學目標
《物聯網技術與應用》是網絡工程系物聯網技術專業方向學生學習的第一門專業課，其主要目的是使學生了解物聯網的基本概念和相關技術，對物聯網在各個領域的典型應用有所認識，在此基礎上了解物聯網系統的整體框架，明確物聯網工程各個專業課程的意義和課程之間的關系，為后續的學習打好基礎，同時激發學生的學習興趣[8]。因此，《物聯網技術與應用》課程的講授成功與否關系到物聯網人才培養的質量，進而影響到我國物聯網技術發展的進程[9]。
2 課程知識體系及內容安排
2.1 知識體系
物聯網的架構分為3個層次：感知層、網絡層和應用層，如圖1所示[1]。
感知層是物聯網的“皮膚”和“五官”，用于識別物體、采集信息，是聯系物理世界與虛擬信息世界的紐帶。感知層中的自動感知設備包括：RFID標簽與讀寫設備、傳感器、GPS、智能家用電器、智能測控設備等；感知層中的人工生成信息設備包括：智能手機、智能機器人等。
網絡層分為接入層、匯聚層與核心交換層。接入層通過各種接入技術連接最終的用戶設備。匯聚層的功能為：匯接接入層的用戶流量，進行數據分組傳輸的匯聚、轉發與交換；根據接入層的用戶流量，進行本地路由、過濾、流量均衡、優先級管理，以及安全控制、地址轉換、流量整形等處理；根據處理結果把用戶流量轉發到核心交換層或在本地進行路由處理。核心交換層為物聯網提供一個高速、安全與保證服務質量的數據傳輸環境。匯聚層與核心交換層的網絡通信設備與通信線路構成了傳輸網。
應用層可以進一步分為管理服務層和行業應用層。管理服務層通過中間件軟件實現了感知硬件與應用軟件物理的隔離與邏輯的無縫連接，提供海量數據的高效、可靠地匯聚、整合與存儲，通過數據挖掘、智能數據處理與智能決策計算，為行業應用層提供安全的網絡管理與智能服務。行業應用層由多樣化、規模化的行業應用系統構成，包括：智能電網、智能環保、智能交通、智能醫療等。
此外，涉及感知層、網絡層與應用層的共性技術包括信息安全、網絡管理、對象名字服務與服務質量保證等。
2.2 內容安排
《物聯網技g與應用》課程的內容安排[10-12]如圖2所示，其中，各部分包含的主要內容有[1-6]以下幾方面。
物聯網概論：物聯網發展的社會背景、技術背景；物聯網的定義與主要技術特征；物聯網體系結構；物聯網關鍵技術與產業發展。
RFID技術：自動識別技術的發展背景、條形碼簡介、磁卡與IC卡的應用、RFID、RFID應用系統結構與組成、RFID標簽編碼標準。
傳感器技術：傳感器；智能傳感器與無線傳感器；無線傳感器網絡；無線傳感器網絡通信協議與標準。
嵌入式技術：智能設備的研究與發展；集成電路；嵌入式技術的研究與發展；RFID讀寫器與中間件軟件設計；無線傳感器網絡節點設計；可穿戴計算研究及其在物聯網中的應用；智能機器人研究及其在物聯網中的應用。
移動通信技術：通信技術的發展；移動通信技術的研究與發展；3G技術與移動互聯網應用的發展。
定位技術：位置信息與位置服務；物聯網中的位置服務；定位系統；移動通信定位技術、基于無線局域網的定位技術、基于RFID的定位技術、無線傳感器網絡定位技術。
數據處理技術：物聯網數據處理技術的基本概念；海量數據存儲技術；物聯網海量數據存儲與云計算；物聯網數據融合技術；物聯網中的智能決策。
信息安全技術：物聯網信息安全中的四個重要關系問題；物聯網信息安全技術研究；RFID安全與隱私保護研究。
物聯網的應用：智能電網；智能交通；智能醫療；智能物流。
3 課程教學方法
自2014年春季學期《物聯網技術與應用》課程首輪授課起至今，筆者已從以下幾方面做了有益嘗試，取得了良好的效果。
3.1 采用“翻轉課堂”模式將課堂內外相結合
翻轉課堂譯自“Flipped Classroom”或“Inverted Classroom”，是指重新調整課堂內外的時間，將學習的決定權從教師轉移給學生。該教學模式需要學生在課后完成自主學習，即自主規劃學習內容、節奏、風格和呈現知識的方式，可以通過看視頻講座、聽播客、廣泛閱讀各種書籍、與其他同學討論等方式進行。教師則采用講授法和協作法來滿足學生的需要和促成他們的個性化學習，其目標是為了讓學生通過實踐獲得更真實的學習體驗。翻轉課堂是對傳統課堂教學結構與教學流程的徹底顛覆。
在該課程的講授方式上，筆者嘗試引入“翻轉課堂”模式，轉變以往授課過程中教師“滿堂灌”、學生只是被動接受的傳統教學模式，利用教學實踐中小班授課、學生人數較少的優勢，使每位同學都有機會走上講臺，輪流充當“教師”的角色，過一把“教師癮”，從而充分調動學生的學習積極性和主動性。具體的實施過程為：首先，請每名學生選取物聯網學科中自己較為感興趣的一項具體技術作為自己的講授對象，通過廣泛查閱書籍文獻資料、上網搜索最新科技資訊等方式了解該項技術的來龍去脈、前世今生及發展前沿。然后，請學生自制課件，通過文字、圖片、視頻等方式形象生動地向大家講解艱澀枯燥的具體技術內容。其間，其他同學可以隨時提問，形成良好的互動效果，極大地活躍了課堂氣氛，同時也鍛煉了學生的邏輯思維能力和語言表達能力。最后，由教師點評學生的表現，指出其講解的優缺點，并補充完善知識點內容。學生的個人表現很大程度上決定了該門課程的個人結課成績。通過3年來具體的實踐，筆者發現學生們搜集資料的深度和廣度都遠遠超出了筆者的預期。作為老師，在授課的同時也收獲了很多新知識，達到了教學相長的目的。
3.2 教學與科研相結合
教師授課過程中應避免簡單生硬地照本宣科，而應以自身的科研經歷和科研體會現身說法，以激發學生的學習興趣。物聯網作為一門新興學科，發展日新月異。每輪備課時都要加入新的科技進展，對于教師來講，在科研方面需要不斷地關注科技前沿動態，及時更新知識，極具挑戰性。就筆者而言，由于一直從事數據挖掘領域的研究，在講授第八章《物聯網數據處理技術》時，就結合目前正在進行的有關電視節目受眾收視情況的數據挖掘研究課題，以實驗中具體的數據、模型為例，為學生講解數據挖掘技術的具體流程和其中的關鍵步驟，從而進一步加深學生對該技術的理解程度。
3.3 “走出去”與“引進來”相結合
“走出去”是指教師應當經常參加國內外相關教研機構組織的高校物聯網專業建設的培訓班、研討會等，廣結同行，吸取其他兄弟院校專業建設、課程改革的成功經驗，達到“它山之石可以攻玉”的目的。此外，還可以與國內一些專業從事物聯網技術的企業建立良好的合作關系，建立學生實習、實訓基地。學生可以到企業實地參觀相應的產品生產線，以便與課堂中學到的知識點概念、原理聯系起來，獲得感性認識，從而加深理解。同時，學生可以利用寒暑假時間到企業實習或選派學生到企業進行畢業設計，不但使學生掌握了物聯網技術、熟悉了企業的運行模式，還可以為企業提供專業的人才，拓展學生的就業渠道[13]。
“引進來”是指教師應當定期邀請國內外物聯網專業的權威教授、相關技術人員走進課堂、走上講臺，為學生帶來最新的行業發展信息。此外，在教材選擇方面，教師應當不局限于國內出版的一些經典教材，還應當廣泛引進國外的外文教材，追蹤國際領先的前沿技術[14]。
綜上所述，文章從“物聯網技術與應用”課程的教學目標、知識體系及內容安排、教學方法等方面進行了探討。由于物聯網技術是近年來的新興技術，該課程也是中國傳媒大學理工學部信息工程學院網絡工程系自2014年首次引入的新課程，一切還在逐步摸索過程中，因此，探尋一套適合本專業學生的課程教學方案任重道遠。
4 結語
此文是筆者近3年來參加物聯網專業建設研討班培訓、備課、授課的心得體會。由于筆者的驗有限，考慮問題難免有失偏頗，望與各位讀者共同探討。作為一名青年教師，筆者未來仍然需要逐步沉淀，不斷思考、總結、實踐，為培養出社會需要的物聯網專業人才貢獻力量。
參考文獻
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【項目來源】黑龍江省教育廳高職高專院校科研項目；項目名稱：高職高專物聯網專業人才培養方案的研究；項目編號：12515157
物聯網（Internet of Things，IOT）是指通過射頻識別（RFID）、傳感器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物體與互聯網連接起來，進行信息交換和通信，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。物聯網概念的引入，把互聯網的應用延伸和擴展到了任何物體與物體之間，進行信息交換和通信。物聯網是繼計算機互聯網與移動通信網絡之后的又一次信息產業革命。
物聯網概念是1999年由麻省理工學院自動標識中心（MIT AutoID Center）提出的。2005年，國際電信聯盟（ITU）了一份題為《The Internet of Things》的年度報告，正式將“物聯網”命名為“the Internet of Things”。2009年8月，總理考察中科院無錫高新微納傳感網工程技術研發中心，明確要求盡快建立中國的傳感信息中心，也就是“感知中國”中心。筆者從微控制器應用到ARM&Linux嵌入式系統，又回歸到微控制器的研究教學，親歷近30年國內嵌入式應用的發展歷程。下面就物聯網工程專業、物聯網課程體系和物聯網實踐3方面介紹國內現階段的情況，望和大家一起探討。
在教育部首批戰略性新興產業相關本科新專業中，物聯網相關專業就有700多所學校申報，最終28家IOT、5家WSN獲批，共33所高校。其中70%設在計算機學院。在2011年3月28日又批了第二批27所高校的物聯網專業，這樣全國現共有62所高校開設物聯網專業。
物聯網網絡架構由感知層、網絡層、應用層組成。計算機學院在物聯網技術的網絡層和應用層領域具有很好的研究基礎，而感知層更多依賴的是軟硬件結合的嵌入式系統技術。物聯網的傳感器接口、RFID讀寫都涉及嵌入式技術，但實際上新技術含量很少，可看作是一個新袋子。
物聯網主要涵蓋RFID（>5.5）、無線傳感器網絡（>8.5）、M2M智能手機（
關鍵詞：物聯網工程專業課課程體系；感知層；網絡層；應用層；體系結構
中圖分類號：TP391.44-4
1 物聯網工程專業設置的必要性和可行性
“物聯網”[1]的概念于1999年提出，本意是“物與物相連的互聯網”，物聯網是通過紅外感應器、射頻識別（RFID）、全球定位系統、無線傳感器網絡、激光掃描器等傳感技術，依據通信協議，把任何物品與互聯網連接起來，進行信息交換和處理，以實現智能識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。
根據教育部辦公廳關于戰略性新興產業相關專業申報和審批工作的通知[2]的精神，為了加大新興產業人才培養力度，加快課程體系、教學內容、教學方法、管理體制與運行機制的創新，大力培養新興產業相關專業的人才，滿足國家戰略性新興產業對高素質人才的迫切需求，北京交通大學海濱學院計算機科學與技術專業以良好的辦學條件和過硬的教學質量贏得了社會信譽，培養了大批合格的信息技術人才。這些專業均具有強大的師資力量和完善的實驗設備，為開辦“物聯網工程”新專業打下了良好基礎。
2 物聯網工程專業知識體系架構
物聯網與傳統網絡的主要區別在于，物聯網擴大了傳統網絡的通信范圍，即物聯網不僅僅局限于人與人之間的通信，還擴展到人與物、物與物之間的通信。物聯網網絡架構由感知層、網絡層、應用層組成。
2.1 感知層
感知層，也常稱為感知控制層，解決了從物理世界到人類世界的數據獲取問題[3]，包括各種物理量、標識、音頻、視頻等數據。感知層位于三層架構體系中的底層，是物聯網應用的基礎，是物聯網全面感知的核心。作為物聯網的最基礎一層，感知層具有十分重要的作用。
感知控制層包括數據采集、短距離通信技術和協同信息處理。數據采集是通過相關傳感器對物理對象的感知和數據收集，其中涉及射頻識別（RFID）、傳感器、多媒體信息采集、實時定位和二維碼等技術。短距離通信技術和協同信息處理將采集到的數據在局部范圍內進行處理，并通過具有自組織能力的短距離傳感網接入廣域網。
2.2 網絡層
物聯網網絡層將來自感知層的各類信息通過基礎網絡傳輸給上層，并提供透明的數據傳輸能力。其中，基礎網主要包括移動通信網、廣電網、衛星網、行業專網、互聯網及形成的融合網等。
2.3 應用層
應用層主要將物聯網技術與行業系統結合，將信息轉化為內容，實現物物互聯的應用解決方案。概括起來，物聯網就是傳感網、互聯網和智能服務的綜合體[4]。與傳統的互聯網相比，物聯網加進了感知層，降低互聯門檻，實現非智能、弱智能設備能夠接入互聯[5]。
在高性能計算和海量存儲技術支持下，應用層還對網絡獲取的大量不確定信息進行清洗、融合、重組等處理，整合為相對準確的結論，并為行業應用提供智能的支撐平臺。
3 物聯網工程專業課課程體系設置
3.1 專業定位
本專業依托北京交通大學計算機與信息技術學院的優勢學科，面向京、津、冀和環渤海區域經濟、社會、生態的發展需要，突出計算機應用技術與現代信息處理技術交叉與融合的特點。培養學生具備良好的自然科學、人文社會科學和工程技術基礎知識。使學生具有物聯網工程專業技術的扎實理論基礎，面向物聯網應用系統的程序設計技術，各種信息處理網絡應用系統的工程實踐能力，以及培養學生具有較強的自主學習意識和工程意識，能夠從事物聯網工程技術及其應用方面相關應用設計、開發與應用工作。
3.2 培養目標
物聯網專業需要培養適應國家科技化和現代化建設需求，建設創新型國家發展戰略的需要，具有雄厚的基礎，強大的綜合實力和專業適應能力，具有社會責任感，具有信息采集和檢索、分析和處理能力的，具備良好的動手實踐能力和創新能力，能勝任通信，傳感器網絡及電子信息處理技術領域的研究，設計、開發、系統集成及管理與教學，并具有創新能力，能夠在計算機和通信等領域起領軍作用，具有國際化視野的高素質的高層次專門人才。
3.3 課程體系結構設置
物聯網工程專業是新興專業，由于整個行業在我國都處于發展階段，因此對人才培養提出了更高的要求。由于物聯網方面的信息相對較少，學生有可能對于專業的認知度不高，應當加強專業認知方面的教育，同時，通過實驗演示等方式，讓學生來親身體驗物聯網技術帶來的技術革新，是學生們對于專業有一個全方面的認知，從而培養學生的學習興趣和鉆研精神。物聯網工程課程體系的原則是覆蓋必要的學科背景和專業知識。
我院物聯網工程專業依托計算機科學與技術專業進行發展，物聯網專業需要計算機科學與技術方面知識的學習，同時，重點加強與“物”相關的傳感器、RDIF等技術的學習。在教學過程中注重學科背景知識體系，力求學生考研和后期發展有明確的學科目標。
物聯網技術專業的設置需要綜合考慮相關交叉學科的特點，注重課程體系的交叉融合，將相關主干學科的核心課程和專業課程進行統籌考慮。在總學分180學分的情況下，將課程分為基礎教育、專業教育和素質拓展和自主實踐。
3.3.1 基礎教育
在基礎課程的教學中，尤其是對于整個專業學習和發展至關重要的數學和物理等課程的學習，使學生充分意識到學習這些知識的重要性，物聯網專業在國內屬于新興專業，國內起步較晚，需要查閱大量的外文資料，因此，需要良好的英語水平，尤其是專業英語水平，在教學中，適當引入專業英語教學。同時，在基礎課程的學習中，應該加強學生對于政策法規的學習，避免學生學習技術知識之后通過技術手段進行違法犯罪活動。
3.3.2 專業教育
專業教育包含專業基礎課程和專業課程以及各自的實踐環節，共114學分。專業基礎教育是整個課程體系中較為重要的環節，高素質的人才需要有過硬的專業基礎知識，通過全方位學習物聯網以及計算機、通訊、自動化等相關學科的知識，能夠使學生培養對于知識的跨學科應用能力。
（1）專業基礎課課程結構設置及分析
專業基礎教育主要包括計算機基礎與專業導論、程序設計基礎、C語言程序設計、面向對象程序設計與C++、離散數學、數據結構、模擬與數字電路、Java語言程序設計、Web應用、物聯網導論、圖論與算法設計、計算機組成原理、信號與系統、專業英語等課程，突出專業定位和特色，擁有一定的廣度和深度，多起點同時推進，學生在全方位的學習中，找到適合自己的發展方向。
在專業基礎課程的教學中，起步難度要適當，既不能難度過大而嚇退學生，打消學習積極性，也不能過于容易而什么都學不到。將盡可能多的課程安排在實驗室進行，理論知識通過實驗現象和結論更容易理解和掌握，學生能通過現象看到本質，有利于學生興趣的養成和動手實踐能力的培養。考慮到學生的實際情況，專業基礎課程計劃安排一定的課外上機學時，使學生鞏固課堂學習的內容。
（2）專業課課程結構設置及分析
專業課程包括Web程序設計、Linux程序設計、嵌入式系統原理、數字信號處理、數據庫系統原理、操作系統、編譯原理、匯編語言、微機系統與接口技術、物聯網架構與技術、RFID原理與應用、VHDL設計實踐、移動互聯網技術、空間信息技術、計算機網絡原理、無線傳感網與通訊技術、人機交互技術、傳感器件與編程技術等科目，學生可根據自己的興趣與自身發展進行選擇學習。
專業課程的考核不能以考試成績作為唯一標準提高實踐和實訓在考核中所占比重，嚴格實訓內容的考試。在專業課程的學習中，增加項目實訓，適當引入企業項目，在學習中就能體驗到未來工作中的實際感受，通過親身體驗，尋找差距，彌補不足。學生在畢業之后，能夠迅速適應工作崗位，擁有較高的起點。
（3）專業主干課課程
具體包括：物聯網技術導論、電路、模擬電子技術、電子技術基礎實驗、數據結構與算法、信號與系統、數字邏輯與數字系統、傳感與檢測技術、軟件工程、計算機網絡原理、通信原理、嵌入式系統與接口技術、數據庫與數據挖掘。
（4）專業選修課課程
無線傳感網與自組織網絡、天線原理、物聯網信息安全、物流管理概論、RFID技術、計算機系統結構、智能交通概論、GPS技術、環境工程概論、電子商務等。
3.4.3 實踐教育
實踐教育主要包括程序設計專題訓練Ⅰ、程序設計專題訓練Ⅱ、硬件系統課程設計、軟件系統課程設計、就業指導、物聯網綜合實踐、多媒體技術、Linux應用系統開發、信息系統集成與開發、軟件工程與實踐、計算機系統課程設計、畢業實習、畢業設計（論文）。其中部分科目為選修，學生可以根據自身發展進行選擇。
3.4.4 素質拓展與自主實踐
素質拓展與自主實踐方面，鼓勵學生參與學科競賽、科研項目、創新創業項目、非本專業的公共選修課、各類職業、執業資格證書，總學分不得低于10學分。
4 結束語
物聯網工程是一個戰略性新興本科專業，它不是以理論為主導，重點在于工程應用，這就決定了該課程體系所特有的發展變化的動態特性。因此，在制定專業教學計劃時，要時刻以服務于社會發展需要為根本依據，把當前物聯網新技術及行業應用的時代需求緊密結合起來，依托學校自身的行業背景和學科優勢，設計出科學合理的、與時俱進的、可持續發展的專業課程體系，為國家戰略性新興產業發展，培養高素質專門人才多做貢獻，爭取使我院物聯網工程專業在同類學校的同類專業中起到示范和帶頭作用。
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[6]徐險峰.論以信息化帶動工業化[M].成都：西南財經大學出版社，2006.
關鍵詞：課程體系；教學模式；平臺建設；分層/分類培養
中圖分類號：G642 文獻標識碼：B 文章編號：2095-1302（2014）01-0077-03
0 引 言
物聯網是繼計算機、互聯網、移動通信網之后的又一次信息產業浪潮。代表了未來網絡的發展趨勢與方向，政府大力支持物聯網的發展，企業和教育界、科技界共同推動，物聯網產業已經成為國家戰略性新興產業，需要大量熟悉和精通物聯網的專業人才[1，2]。在此背景下，北京聯合大學自動化學院對2011版自動化專業培養計劃進行了修訂，在 “智能測控技術”專業方向的基礎上建立了“信息處理與物聯網技術”方向[3]。
1 專業現狀與背景分析
原“智能測控技術”專業方向以信息的采集和處理為主，課程主要包括檢測技術、傳感器原理及應用、智能儀器、計算機控制技術以及LabVIEW技術等，是傳統的專業方向，課程的覆蓋面較窄，偏重于系統前端的硬件采集原理，系統的概念較為薄弱；從人才培養的角度來看，已經滿足不了厚基礎、寬口徑的人才需求，學生掌握知識的集成度不高。為了既保持傳統的經典知識內容，又要為課程體系增加新的特色和先進內容，將傳統的專業方向賦予時代意義，使學生們真正學以致用，“信息處理與物聯網技術”專業方向應運而生。
“智能測控技術”和“信息處理與物聯網技術”并不是割裂的，前者是后者的基礎，后者是前者的延續和拓展。從技術的角度上講，物聯網分成三個層次[4，5]，即感知層、網絡層、應用層，形成了物聯網的體系架構。物聯網的感知層涉及到傳感網技術，會有多種傳感器應用其中，正是“智能測控技術”方向的核心內容；物聯網的應用層是多種信息的智能處理技術，也是“智能測控技術”方向的主要內容，它們被物聯網網絡層連接，即新的專業方向加入無線傳感網等新知識、新技術，形成物聯網系統體系的概念。
我們的教學理念在于從一個大系統的角度看待物聯網，利用物聯網實現系統的集成創新應用和信息化服務。以物聯網體系框架為依托，實現信息的采集、傳輸、有用信息的提取和整理、以及完成相應的控制和信息應用，重點突出無線傳感網和應用層設計，及物聯網的行業應用和信息化服務。因此本課程體系的設置將突出系統網絡架構、選擇物聯網關鍵技術，并將物聯網技術與經典的檢測及控制方法相結合，實現物聯網的多領域應用[6，7]。以物聯網為載體，培養學生的創新意識，增強學生的實踐動手能力，提高學生專業綜合素質。
2 課程體系設置
“信息處理與物聯網技術”專業方向設置在自動化學院，因此它的應用特色非常鮮明。課程體系的設置如圖1所示，加強了實驗/實踐環節的內容設置。其中，理論教學是基礎，對物聯網的體系結構、關鍵技術和相關領域的典型應用形成完整的闡述，實驗教學作為理論課程的延伸，是抽象到具體的過程，試驗環節的設置按照物聯網的體系結構，完成由下而上的知識獲取和驗證；物聯網作為一種實用技術，讓學生去感受、去體驗、去親自動手設計和實現一個系統更是至關重要的。通過實踐環節中的認識實踐，學生去企業參觀感受，體會知識的力量和企業文化，培養對專業的認知和信心；工作實踐則更近了一步，利用假期時間到相關企業中從事基礎和簡單的專業工作，深化所學知識的專業應用技能；請工程師或行業企業從業者走進學校的課堂，結合實際的應用案例，為學生出題和指導，進行專業綜合訓練，為學生的實際設計能力和實際動手能力培養打造了平臺，提供了方向。理論教學、實驗教學、案例教學和各個實踐環節相結合，增加課程的實用性。為應用型人才的培養奠定了基礎。
2.1 理論課程
集成了多種新知識和新技術的應用，涉及的知識點眾多，作為系統的學習和設計，理論教學中課程內容的銜接、承上啟下的課程安排非常重要；理論課程包括基礎課程（也稱為學科大類課程）和專業課程[1]。
本專業方向偏重于傳感檢測、無線網絡的設計以及行業應用，尤其是工業物聯網的兩化（信息化、自動化）融合，因此在限選課中還有相關行業技術應用課程：虛擬儀器技術、現場總線技術等。任選課作為專業限選課的補充，完善物聯網的設計和應用。
通過理論課的學習，學生將會對知識融會貫通，對信息處理和物聯網的應用體系和架構充分了解，具有物聯網系統的理念和基本的組網設計能力。但是在實際應用中，需要將多門課程、甚至多學科的知識融為一體，去設計、安裝、調試、運行一套系統。這種靈活運用所學知識于實際系統的能力，是真正的學以致用的體現。因此實驗室建設、實驗基地建設和實驗項目開發，對于學生消化、理解理論知識和培養實際動手能力至關重要。
2.2 實驗室建設
圖2所示是物聯網專業方向的實驗室建設框架，實驗室建設與課程設置緊密相連，并考慮到學生的分層教學以及科研平臺的擴展性。利用已申請的中央財政支持地方高校專項資金，正在籌建支撐“物聯網技術及應用”、“無線通信和無線網絡基礎”及“物聯網應用層系統設計”等課程的課內實驗平臺，包括三個模塊：第一是物聯網技術基礎實驗模塊； 第二是無線傳感網開發設計模塊；第三是物聯網技術沉浸式體驗模塊。其中第一和第二模塊在教學上采用學生熟悉的C或C++語言實現節點和無線網的設計，網關采用Linux、andor兩種操作系統，學生可以根據自己的基礎和喜好選擇；第三模塊是智能家居（體驗）實驗室，根據家居實景建立的物聯網系統，可以實現燈光、安防、煙感、窗簾、空調等家居設備的遠程控制。此系統采用最適合無線傳感網絡的Tiny OS操作系統，可以作為學生初識物聯網系統的感性認識體驗模塊，也可以作為教師、學生進行科研開發的平臺。目前在建實驗室物流綜合實驗室和未來超市都是物聯網在行業中的具體應用，提供學生進行專業綜合訓練。
課程的實驗內容全部以實際系統為主，綜合訓練學生的系統設計、軟件編程和系統調試能力，包括對傳感/變送器的選取、信號的采集與處理方法、無線傳感網組網技術、物聯網應用層設計、針對不同領域執行器的選擇等；并將先進的虛擬儀器技術與物聯網應用相結合作為物聯網的信息處理方式，培養學生設計智能儀器的開放性創新能力。通過實際項目訓練，學生可以完成從了解任務的需求、根據需求制定系統方案、在最佳性價比的基礎上選型系統的硬件配置、組網，到應用所學知識編制合理的軟件程序，并具有系統調試、通過系統運行結果分析問題、定位問題、以及解決問題的專業核心能力。
2.3 實踐基地建設
物聯網工程技術是集成的信息/控制服務系統，可以應用于不同的行業和領域。據報道目前物聯網專業的人才缺口近20萬，因此培養適合于企業的應用型人才就是物聯網專業的人才培養目標。產學研的辦學模式是企業和學校快速溝通、共建共贏的很好方法。在課程建設、實驗室建設的同時，積極與企業聯系，建設校外實踐教學基地是專業方向建設的重要環節。同時在我們的教學計劃中還有工作實踐的內容，建設實踐基地也為學生的工作實踐提供了場所和條件。利用北京市高新企業多，許多區縣建立數字北京、智慧北京的物聯網項目的機會，與企業和公司合作，進行橫向項目的開發和實踐基地的建設。選派學生到相應的公司企業進行畢業設計，不但使學生掌握了物聯網技術、熟悉了企業的運行模式，還可以為企業提供專業的人才，實現企業與學生的雙向選擇。
3 教學模式的探索
物聯網教學涉及的知識點眾多，學生直接進行理論課的學習難免感覺枯燥和凌亂；但物聯網的應用可以無所不在、生動有趣，這樣的特點決定了我們在教學時可以先引起學生的興趣，讓他們明白所學可以如何用。因此在課程的安排上首先是導論和浸入式體驗的認識實踐，然后才是相關專業課的學習和實驗，并在第六個學期進行工作實踐，加深專業知識的應用，第七學期開設專業綜合訓練，學生進行設計性、應用性訓練，形成物聯網系統。圖3所示是學校物聯網方向的教學進程圖。
4 結 語
物聯網技術的課程設置應當具有以下特色：
第一是先進。課程設置針對目前最熱門的集成技術應用—物聯網系統的設計及應用，是傳感技術、計算機技術、網絡技術和信息控制技術的發展方向，體現了先進技術的特質；
其次就是實用。課程設置和內容將重點突出實用性，理論是基礎，實用是根本。強調實驗環節，以增強學生的實踐動手能力和畢業后對崗位的適應能力為宗旨，突出重點，強調實用。
第三是靈活。不但體現在課堂上課程設置的靈活性，也顯示了物聯網學習的靈活性。以物聯網體系框架為依托，重點突出無線傳感網和應用層設計及工業物聯網的應用。學生可以根據實際系統的需要靈活配置。強調培養學生靈活思維，突出創造性和創新意識，是學生綜合素質的體現。
最后是深入。課程的工程性、實用性、設計性很強，也有許多公司會舉辦大型的物聯網設計大賽，因此可以為有興趣的同學開辟第二課堂，通過指導學生參加相關專業的科技競賽帶動大家的學習熱情，深入理解本門課的內容。
參 考 文 獻
[1] 王志良，閆紀錚.普通高等學校物聯網工程專業知識體系和課程規劃[M].西安：西安電子科技大學出版社，2011.
[2] 王志良，石志國.物聯網工程導論[M].西安：西安電子科技大學出版社，2011.
[3] 教育部高等學校計算機科學與技術專業教學指導委員會.高等學校物聯網工程專業實踐教學體系與規范[M].北京：機械工業出版社，2011.
[4] 張光會，余晃晶.試論物聯網工程專業的人才素質和培養目標[J].科技信息，20ll（11）： 216-217.
[5] 沈蘇彬，范曲立，宗平，等.物聯網的體系結構與相關技術研究[J].南京郵電大學學報，2009，29（6）：1-11.
《物聯網信息安全》教學大綱
課程代碼：
0302040508
課程名稱：物聯網信息安全
學
分：
4
總
學
時：
64
講課學時：
64
實驗學時：
上機學時：
適用對象：物聯網工程專業
先修課程：《物聯網工程概論》、《通信原
理》、《計算機網絡技術》
一、課程的性質與任務
1.
課程性質：
本課程是物聯網工程專業一門重要的專業課。
課程內容包括物聯網安全特
征、物聯網安全體系、物聯網數據安全、物聯網隱私安全、物聯網接入安全、物聯網系統安
全和物聯網無線網絡安全等內容。
2.
課程任務：
通過對本課程的學習，
使學生能夠對物聯網信息安全的內涵、
知識領域和
知識單元進行了科學合理的安排，
目標是提升對物聯網信息安全的
“認知”
和“實踐”
能力。
二、課程教學的基本要求
1.
知識目標
學習扎實物聯網工程基礎知識與理論。
2.
技能目標
掌握一定的計算機網絡技術應用能力。
3.
能力目標
學會自主學習、獨立思考、解決問題、創新實踐的能力，為后續專業課程的學習培養興
趣和奠定堅實的基礎。
三、課程教學內容
1.
物聯網與信息安全
（
1）教學內容：物聯網的概念與特征；物聯網的起源與發展；物聯網的體系結構；物聯網安全問題分析；物聯網的安全特征；物聯網的安全需求；物聯網信息安全。
（
2）教學要求：了解物聯網的概念與特征，了解物聯網的體系結構，了解物聯網的安全特征，了解物聯網的安全威脅，熟悉保障物聯網安全的主要手段。
（
3）重點與難點：物聯網的體系結構，物聯網的安全特征；物聯網的體系結構，物聯網的安全特征；物聯網安全的主要手段。
2.
物聯網的安全體系
（
1）教學內容：物聯網的安全體系結構；物聯網感知層安全；物聯網網絡層安全；物聯網應用層安全。
（
2）教學要求：
了解物聯網的層次結構及各層安全問題，
掌握物聯網的安全體系結構，掌握物聯網的感知層安全技術，
了解物聯網的網絡層安全技術，
了解物聯網的應用層安全技術，了解位置服務安全與隱私技術，
了解云安全與隱私保護技術，
了解信息隱藏和版權保護
1
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技術，實踐物聯網信息安全案例。。
（
3）重點與難點：信息隱藏和版權保護技術，物聯網的感知層安全技術，物聯網的網絡層安全技術，物聯網的應用層安全技術。
3.
數據安全
（
1）教學內容：密碼學的基本概念，密碼模型，經典密碼體制，現代密碼學。
（
2）教學要求：掌握數據安全的基本概念，了解密碼學的發展歷史，掌握基于變換或
置換的加密方法，
掌握流密碼與分組密碼的概念，
掌握
DES算法和
RSA算法，
了解散列函數
與消息摘要原理，
掌握數字簽名技術，
掌握文本水印和圖像水印的基本概念，
實踐
MD5算法
案例，實踐數字簽名案例。
（
3）重點與難點：數據安全的基本概念，密碼學的發展歷史；基于變換或置換的加密
方法，流密碼與分組密碼的概念，
DES算法和
RSA算法；數字簽名技術，文本水印和圖像水印的基本概念。
4.
隱私安全
（
1）教學內容：隱私定義；隱私度量；隱私威脅；數據庫隱私；位置隱私；外包數據
隱私。
（
2）教學要求：掌握隱私安全的概念，了解隱私安全與信息安全的聯系與區別，掌握
隱私度量方法，
掌握數據庫隱私保護技術，
掌握位置隱私保護技術，
掌握數據共享隱私保護方法，實踐外包數據加密計算案例。
（
3）重點與難點：隱私安全的概念，隱私安全與信息安全的聯系與區別；隱私度量方法，數據庫隱私保護技術，位置隱私保護技術；數據共享隱私保護方法。
5.
系統安全
（
1）教學內容：系統安全的概念；惡意攻擊；入侵檢測；攻擊防護；網絡安全通信協
議。
（
2）教學要求：掌握網絡與系統安全的概念，了解惡意攻擊的概念、原理和方法，掌握入侵檢測的概念、原理和方法，掌握攻擊防護技術的概念與原理，掌握防火墻原理，掌握病毒查殺原理，了解網絡安全通信協議。
（
3）重點與難點：雙音多頻信號的概念以及雙音多頻編譯碼器工作原理；信號編解碼器芯片引腳組成與工作原理，信號編解碼器芯片的典型應用電路圖及軟件編程。
6.
無線網絡安全
（
1）教學內容：無線網絡概述；
無線網絡安全威脅；
WiFi
安全技術；
3G安全技術；
ZigBee
安全技術；藍牙安全技術。
（
2）教學要求：掌握無線網絡概念、分類，理解無線網絡安全威脅，掌握
WiFi
安全技
術，掌握
3G安全技術，掌握
ZigBee
安全技術，掌握藍牙安全技術，實踐
WiFi
安全配置案
例。
（
3）重點與難點：
無線網絡概念、
分類，理解無線網絡安全威脅；
WiFi
安全技術，
WiFi
安全配置案例；
3G安全技術，
ZigBee
安全技術，藍牙安全技術。
2
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四、課程教學時數分配
學時分配
序號
教學內容
學時
講課
實驗
其他
1
物聯網與信息安全
8
8
2
物聯網的安全體系
12
12
3
數據安全
12
12
4
隱私安全
8
8
5
系統安全
10
10
6
無線網絡安全
10
10
7
復
習
4
4
小
計
64
64
五、教學組織與方法
1.
課程具體實施主要采用課堂理論講授方式，以傳統黑板板書的手段進行授課。
2.
在以課堂理論講授為主的同時，
適當布置課后作業以檢驗和加強學生對講授知識的理解和掌握；
適時安排分組討論課，
鼓勵學生自行查找資料設計電路，
并在課堂上發表自己的設計成果。
六、課程考核與成績評定
1、平時考核：主要對學生的課程作業、課堂筆記、課堂表現進行綜合考核。平時考核
的成績占學期課程考核成績的
30%。
2、期末考核：是對學生一個學期所學課程內容的綜合考核，采用閉卷考試的形式，考
試內容以本學期授課內容為主。考試成績占學期課程考核成績的
70%。
七、推薦教材和教學參考書目與文獻
推薦教材：《物聯網信息安全》
，桂小林主編；機械工業出版社，
2012
年。
參考書目與文獻：
《物聯網導論》
，劉云浩主編；科學出版社，
2013
年。
《物聯網技術與應用導論》
，
暴建民主編；
人民郵電出版社，
2013
年。
《物聯網技術及應用》
，
薛燕紅主編；清華大學出版社，
2012
年。
大綱制訂人：
大綱審定人：
3
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