地方本科院校物聯網工程專業建設探討

摘要： 以物聯網工程專業的培養目標作為導向，從相關專業的建設、理論課程知識單元覆蓋、課程的時間序列、課程的行業特色、教材的預備、實驗環節的設計等角度對地方本科院校建設物聯網工程專業做了探討，并分步做了實例分析。

關鍵詞： 物聯網 物聯網工程專業 實驗環節

1.引言

2010年3月，物聯網被正式列為國家五大新興戰略性產業之一[1]，作為地方經濟的源動力的地方本科院校，急需開始培養物聯網工程專業人才。

物聯網的定義是：具有自我標示、感知和智能的物理實體基于標準的通信協議進行連接，構成物理世界和信息空間之間融合的信息系統。圖1是物聯網技術體系示意圖。

從圖1可見，物聯網的技術體系涵蓋面極廣，物聯網工程專業可選擇的基礎、專業課程眾多，所涉及的應用更是無處不在，在教學上無法面面俱到，地方本科院校該如何做好前期積累、如何根據具體情況做出取舍等具體細節，是一個值得探討的課題。

2.知識體系

根據《高等學校物聯網工程專業發展戰略研究報告暨專業規范》，物聯網工程專業的知識單元可分成核心知識、基礎知識和領域應用知識三大類，其中第一大類——核心知識的具體細化見表1。

第三大類——領域應用知識各學校可根據自己的特色選定，針對諸如智慧城市、智慧醫療、環境監測、智能物流等典型應用設置相應的知識單元。

在具體教學活動中，前述知識體系的載體是一組適當課程組成的課程體系，這樣的課程體系并不唯一。這種不唯一適應了物聯網無處不在的發展空間，同時也為各學校構筑具有學校特色的課程體系提供了依據。

3.專業建設

在覆蓋面極寬的知識體系和百花齊放、層出不窮的物聯業行業發展背景下，物聯網工程專業宜以“課程精，實驗強”為建設目標。

3.1提前建設相關專業，實現專業積累。

依據物聯網工程所包含的學科，與其相關的專業可界定為以下幾個：計算機科學與技術、電子信息工程、通信工程、電子科學與技術、網絡工程。這些專業都開有可納入物聯網工程專業的課程，都能為進一步創建物聯網工程專業在課程設置、實驗室建設、師資貯備等方面打下一定的基礎。

3.2理論課程設置。

物聯網工程專業的課程分為專業基礎課、專業核心課和領域應用課。為力求“課程精”，下文是一種可供參考的規劃課程體系的步驟。

第一步，由于物聯網很難做到大一統，各大學的物聯網工程專業的課程設置不統一，需充分參考周邊已開辦物聯網工程專業的大學的課程設置。前面幾批獲準開辦物聯網工程專業的大學，尤其是第一批被授權的大學，全是擁有博碩士點的大學，這些大學將成為后續開辦物聯網工程專業的地方本科院校學生就讀研究生的去向，因此，參考這些大學的教學計劃，在規定的課程外增開針對性的選修課，有利于畢業學生進一步求學。

第二步，在選定專業基礎課和專業核心課等后，列表分解各課程對物聯網的各知識單元的覆蓋情況，確保課程體系有效承載知識體系。表3是一個專業核心課程覆蓋物聯網工程知識單元的分解示意。

第三步做分類整理，理清所開課程間的前趨后繼關系，剃除重復內容，確保教學具體實施時時間上的層層推進。

第四步，分配課時，計算學分，引入選修課，進一步強化課程體系的特色。選修課的確定原則如下：以物聯網的技術體系為框架，以服務地方經濟為目標，以行業為特征，以地方相關企事業及學校實驗環境為依靠，以強化學生的工程技術與創新意識為目標，參考學校的師資構成、學生的接受能力等因素加以確定。

第五步，根據前面確定的課程體系，確定相應的教材，做好無現成教材或者現有教材不能滿足需要的課程的教材編寫工作。

3.3實踐教學。

圖1的技術體系可直接映射到眾多的行業，如何在眾多的可選行業背景下做到“實驗強”，這是一個復雜的課題，也是一個發展的課題，需要不斷地摸索改進。

一般地，除了一些培養學生社會素質的實訓項目外，物聯網工程專業還應包括核心課程實驗、綜合課程設計、專業實習和畢業設計等環節。為確保實踐內容的體系，專業核心課程實驗應包括傳感器原理及應用、RFID原理及應用、傳感網原理及應用、物聯網通信技術、數據處理與智能決策、物聯網控制、物聯網信息安全技術，綜合課程設計應包括嵌入式系統綜合課程設計、物聯網感知綜合課程設計、物聯網傳輸綜合課程設計、物聯網數據處理綜合課程設計、物聯網應用系統綜合課程設計。專業實習應安排在實習基地、物聯網企業、相關研究機構等單位進行。畢業設計是綜合性、創造性、理論聯系實踐最緊密的實踐教學環節，時間安排一般不少于12周。表4是與專業相關的集中實踐環節安排示例。

進一步要解決的問題是實驗設備的選取。首先看培養目標，地方本科院期望將學生培養成“高級工程技術人才”，因此，實驗設備宜重視與工程實用掛鉤，消化課程內容，培養工程興趣。其次，還需考慮部分有志于升造進入研究領域的學生，引入一些可不斷研化提升的實驗設備。由于實驗設備涉及面極廣，難以在此一一列舉，不妨以無線傳感網絡為例作簡要說明。無線傳感網絡主要涉及網絡協議棧。網絡協議棧有兩種可選方案，一種是固化協議棧，相應有XBee系列、Jennic系列、SNAP系列、Ember系列、STM32W系列等，網絡協議棧完全固化在無線傳感網絡模塊中，對使用者透明，有利于減少實驗復雜性，幫助學生鞏固課程知識和培養工程興趣。另一種是開源協議棧，相應有TinyOS、Z-Stack、MsstatePAN、GOS、ZigBee精簡協議棧等，這些協議棧開放源碼，為學生深入研究提供了機會。

3.4師資建設。

物聯網工程專業的第一批授權時間為2010年，地方本科院校直接引進對口專業人才是不可能的，因此，只能整合相關專業的人才，形成物聯網工程專業的師資。具體實施途徑：前期開辦相關專業，積累師資；引進相關專業的各種層次的畢業生，充實師資；學校間聯合辦學，共享師資；通過培訓獲得專業師資；與企事業聯合辦學，吸納其中的優秀人才補充師資。

4.結語

物聯網有“技術高度集成，學科復雜交叉，綜合應用廣泛，發展日新月異”等特征，物聯網工程專業設置時必須面對海量知識、無盡應用，物聯網工程專業也因此將進入無止境的發展中。為了反映紛繁復雜的物聯網技術體系，地方本科院校一方面要以“課程精，實驗強”為出發點，選定課程，設計實驗，達到培養“高級工程技術人才”的目的。此外，還要以發展的眼光看物聯網工程專業，不斷更新改進相應的課程、實驗，激發學生的創新熱情，讓部分拔尖的學生有機會以更高的層次投入物聯網研發的大潮中。

參考文獻：

[1]吳功宜.對物聯網技術發展與物聯網工程專業建設的思考[R].南開大學信息技術科學學院，2010.10.18.

基金項目：湖南省教育廳教學改革研究立項資助項目（湘教通[2008]263號）。