物聯網交叉學科融合教學環境探究

張少初

摘要：物聯網是跨眾多學科的專業，只有采用交叉學科的教學模式才能滿足物聯網專業課程建設的要求。通過認識交叉學科的現狀和問題，為物聯網專業使用交叉學科模式建立融合性、標準化為一體的課程模式提出三點建議。

關鍵詞：物聯網 交叉學科

物聯網專業涉及多個學科，首先以電子和計算機類學科為基礎，構建起物與物、人與物的網絡環境，然后將這種物聯網環境應用到其他非計算機類學科上，使其他學科實現智能化功能。以往的單一學科課程體系不能適應物聯網專業的需要，而交叉學科的新型教學模式能夠滿足物聯網專業跨多學科的特點，但是目前交叉學科的教學模式受到很多因素的制約還未成熟?，F根據交叉學科教學模式的現狀和問題，對交叉學科模式在物聯網專業上的應用進行探討。

1 物聯網需要交叉學科模式

所謂交叉學科，簡單來說就是指學科間的相互滲透，由兩種或兩種以上單一學科相互整合，彼此融合成為一種跨越單一學科性的創新學科體系。交叉學科將不同學科的知識進行整合，可以帶來科學研究的技術創新，還能解決因技術局限于某一領域所遇到的難題和瓶頸。

物聯網（Internet of Things）是指物體的信息通過智能感應裝置，經過傳輸網絡，到達指定的信息處理中心，最終實現物與物、人與物之間的自動化信息交互與處理的智能網絡。物聯網的技術結構由感知層、傳輸層、網絡層和應用層組成，所需核心技術有射頻識別技術（RFID）、傳感器技術、嵌入式網關技術、無線網絡技術、云計算技術、移動終端應用技術等等，涉及的學科大部分屬于電子計算機領域，包括電子技術、計算機技術、網絡通信、信息處理等。除此之外，物聯網在應用領域，還會涉及到其他特定的學科，如物聯網在食品追溯上的應用會涉及食品與物流學科、在智能家居上的應用涉及土木建筑學科、在智能農業上的應用涉及農業及種植學科等等。

因此，對于物聯網這個跨眾多學科與專業的技術性學科，在學科體系建設中需要構建一個交叉學科融合教學環境，不僅要整合與計算機技術相關的學科，在物聯網應用上更要融合其它不同類的學科，以此推進物聯網技術在各行各業中的創新。

2 交叉學科的現狀和問題

交叉學科模式的表現形式。如浙江大學交叉研究中心，其學科間的交叉僅處于學術交流的層面，還未進入實質性的合作階段。而在一些科研項目合作中，某個單一學科為解決科研遇到的問題，會求助另一學科的專業人士，借助他們的學科理論和方法，進而完成自身的科研項目。但這種交叉模式是臨時的、自發的，學科合作關系隨著問題的解決而結束，很少會為了更深層次的研究而進行長期合作。真正意義的深層次的學科交叉融合，需要學科間有長期的知識聯系，并且這些知識能夠相互融合，形成一個新的知識體系，建立相對穩定、成熟的研究平臺，朝著共同的方向不斷探索。

學科設置固化。在我國，高校的學科由國家教委統一設置，如本科專業目錄共設11個學科門類（不含軍事學），下設71個二級類、249種專業。高校的組織結構基本上都是按照這些學科門類或專業來設立院系，在此基礎上再將相近若干課程組合在一起成立某類教研室，各類教研室則根據自身需要建立專有的實驗室。通常各院系都只是管理本院系的師資和教學資源，院系之間很少進行不同學科之間的探討，能算得上合作的也僅是請其他系的老師來上某門特別的課程。長期以來我國高校中形成相對固定的學科分類，學科間的條塊分割以及學科保護主義，加之受現有科研管理體制的制約，使得跨學科研究和交叉學科建設難以得到應有的重視和支持。

3 交叉學科在物聯網專業上應用的建議

3.1 人才融合機制 由于學科設置固化，院系之間各自為政，加之受校內有關制度和現有科研管理體制的制約，教師間缺乏實質性的學科交流。很多項目都是通過自發行為來組織交叉學科間的合作與研究，這種學科間的合作關系多數都會隨著研究問題的解決而結束，不能形成一種長久的、可持續的交叉學科合作關系。為了形成一個具有融合性、標準化為一體的并且可持續發展的物聯網交叉學科融合教學模式，在師資力量上，可以通過引用其他學科的專任教師和校外兼職教師與本院系原有的專業教師相結合，建設一支能夠滿足物聯網專業交叉學科需要的開放型師資隊伍。既要積極引進其他與物聯網應用相關學科的專業人員參與物聯網課題的研究，同時又要鼓勵物聯網學科的隊伍成員與其他學科成員進行跨學科研究，使物聯網技術與其他學科的知識相互融合，才能針對某個研究方向進行更持久、更深層次的交叉學科合作。

3.2 設備共享機制 還是由于學科設置固化，各院系都只是根據自有學科和專業的需求來選擇教學設備和建設專業實驗室。從表面上來看，每個學科的教學設備和實驗室與其他學科都沒有關系，所以通常院系間的教學硬件資源很少能夠用于合作研究。要建立物聯網交叉學科融合的教學環境，僅僅依靠本學科有限的教學硬件資源是不夠的，還需要爭取與其他院系進行交叉學科融合合作，讓其他院系開放與物聯網有關的教學硬件資源，構建一個結合多個院系的開放式交叉學科設備儀器共享平臺，使得物聯網的自有設備與其他學科的設備都能為我所用，為物聯網交叉學科教學模式提供設備保障。

3.3 建成一個真正意義的學科交叉融合教學環境 物聯網首先結合了電子技術、計算機、網絡通信、數據處理等多門電子與計算機類學科的技術，這些技術再與其他學科結合，其他學科借助物聯網技術使得本專業或者本行業具備智能化、網絡化、信息化的現代化能力。例如建筑學科與物聯網合作的智能樓宇，在原有的樓宇結構和設備上增加物聯網應用，樓宇管理人員或者房屋主人可以隨時隨地遠程監控和管理樓宇內的所有設備，從而讓樓宇實現智能化。要建設物聯網交叉學科融合教學環境，不能僅停留在學術交流這種比較淺的層面，除了借助其他學科理論和方法解決當前物聯網研究所遇到的問題外，物聯網學科還要與相關聯的其他學科進行持久的、更深層次的交叉學科合作。應該鼓勵其他學科與物聯網學科聯合申報研究項目，以項目為紐帶建立彼此之間密切的聯系，推進物聯網與其他學科交叉、滲透和聯合攻關，建立穩定的共同研究平臺，實現物聯網技術在各行各業中的創新。這種更深層次的、能夠持續的物聯網交叉學科模式才是我們真正所追求的。

4 結束語

現階段國內各高校交叉學科的發展受制于現有教育體制和機制等眾多因素的約束，交叉學科發展緩慢。要推動交叉學科的發展，必須先要擺脫原有制度的條條框框，對交叉學科模式要勇于改革創新，不同學科間要形成穩定持續的合作伙伴關系。目前，可以以物聯網的學科建設為契機，探索多學科交叉合作的新模式，加強師資隊伍和教學設備建設，建立物聯網交叉學科融合教學環境，為交叉學科的發展積累經驗。

參考文獻：

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