面向工程教育認證的物聯網工程專業軟件類課程群優化研究

2018-03-24 09:36:24王占剛吳韶波

物聯網技術 2018年3期

王占剛　吳韶波

摘要：物聯網工程專業的軟件類課程作為專業基礎課程發揮著重要作用。傳統計算機軟件類課程群無法滿足本專業工程教育認證的要求，因此改進與完善物聯網工程專業軟件類課程群是一個具有共性且迫切需要解決的問題。文中通過梳理軟件類課程設置現狀，提出了軟件類課程設置存在的問題，通過研究目前軟件類課程設置中缺失的內容，提出了物聯網工程軟件類課程群設置與內容改進的建議。研究已有課程內容和相關課程時間關聯特征與分布，建立物聯網工程軟件類課程群拓撲結構圖。明確課程教學與畢業要求之間的關系，完善并改進物聯網工程專業軟件類課程群，為實現物聯網工程教育認證奠定基礎。

關鍵詞：物聯網工程專業；軟件類課程群；工程教育認證；課程群優化

中圖分類號：TP39；G642 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2018）03-0-03

0 引言

工程教育專業認證為高校促進專業建設、提高人才培養質量創造了機會，也是工程教育改革的必然趨勢與內在要求。通過工程教育專業認證可以增強本專業的社會影響力，促進專業建設良性循環。工程教育專業認證標準主要包括專業目標、質量評價、課程體系、師資隊伍、支持條件、學生發展和管理制度等指標，是工程教育專業合格的標志。

物聯網工程專業面向新一代信息技術發展的前沿，是涉及多領域的交叉學科，以計算機、傳感器、電子與通信技術等理論為指導，以計算機軟硬件為應用平臺，既強調基本理論和基礎知識，又注重實踐和創新能力，同時還注意對新技術和新應用的學習。

在工程教育專業認證中，物聯網工程被劃分到計算機類專業，除自然科學類課程外，還包括工程基礎和專業基礎類課程及專業類課程。其中，工程基礎和專業基礎類課程的教學內容必須覆蓋程序設計、數據結構、計算機組成、操作系統、計算機網絡、軟件工程、信息管理等核心內容，主要包含核心概念、基本原理，及相關基本技術和方法，培養學生解決實際問題的能力。專業類課程應覆蓋相應知識領域核心內容，并培訓學生將所學知識應用于復雜系統的能力，使其能夠設計、實現基于計算機原理、由軟硬件與網絡支撐的應用系統。

物聯網工程專業課程設置以培養目標和物聯網特色定位為依據，以專業知識體系為主線，課程之間需要相互支持與銜接。其中，計算機軟件類課程作為專業基礎課程發揮著重要作用。但目前本專業的軟件類課程群多在新建專業初期提出，參考其他相關專業課程設置與內容安排，導致當前課程設置無法達到本專業工程教育認證的要求，很難提高學生面對復雜系統設計與開發的能力。

1 物聯網工程專業軟件課程設置現狀分析

物聯網工程專業核心課程體系如圖1所示。物聯網工程專業的軟件課程設置中不僅包含了C 語言程序設計、數據結構與算法、操作系統、數據庫系統基礎等專業基礎課，還包含了面向對象技術、Java程序設計、移動互聯網開發技術、云計算等專業選修課。

北京信息科技大學信息與通信工程學院囊括了電信與通信等實力較強的專業，因此，在物聯網感知層與傳輸層構建方面具有較大優勢，但在應用層方面卻亟待進一步提高。軟件類課程對于物聯網應用比較重要，因此，進一步改進、優化物聯網工程專業軟件類課程群建設具有重要意義。

2 物聯網工程專業軟件類課程設置存在的問題

目前物聯網工程專業課程設置中存在以下問題：

（1）課程要求未與畢業要求對應

在工程教育認證中，所有課程都必須明確其培養目標和畢業要求，所有課程中的知識點需包括明確達到的指標，并與畢業要求對應，而目前的課程大綱和材料均未滿足這些要求。

（2）軟件課程設置

本專業課程設置中已具備了工程教育要求的計算機軟件課程基本科目，但仍缺乏一些重要課程，需要針對工程教育要求調整。

（3）課程內容安排

現有課程內容與計算機專業課程相近，但物聯網工程的專業要求和應用特殊性對這些課程提出了新的要求。

（4）課程時間安排

在課程時間安排上，由于基礎課程與專業要求的關系，需調整部分課程。例如，《面向對象技術》在僅僅學習了《C語言程序設計》之后，很難使學生很好地理解、掌握，因此需要對其時間安排進行調整。

3 面向工程教育認證的物聯網工程軟件類課程改進建議

3.1 物聯網工程軟件類課程群設置與內容改進

通過調研其他高校物聯網工程專業的軟件類課程群建設情況，并對多所大學物聯網工程專業培養計劃進行統計后，對收集的數據材料進行有針對性的分析。通過走訪、交流，對我校物聯網工程專業的本科學生進行了實際調查，了解了學生對軟件類課程設置的真實想法。在以上調研成果的基礎上，提出了物聯網工程軟件類課程群設置與內容改進建議。

3.1.1 軟件類課程設置改進

專業課程設置中已具備了工程教育要求的計算機軟件課程基本科目，但仍需補充一些重要課程，以完善物聯網采集、傳輸與應用各環節中的知識點，包括軟件工程、嵌入式系統開發、物聯網大型系統設計與開發、Web應用開發技術、數據挖掘、人工智能等。

軟件工程涉及程序設計語言、數據庫、軟件開發工具、系統平臺、標準、設計模式等，方便學生了解軟件相關領域的綜合知識架構，為物聯網應用平臺的設計與開發奠定基礎。

嵌入式系統適用于對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴格要求的專用計算機系統。它一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設備、嵌入式操作系統及用戶的應用程序等部分組成，用于實現對物聯網設備的控制、監視或管理等功能。嵌入式系統開發對物聯網傳感器應用具有重要意義。

物聯網大型系統設計與開發是面向嵌入式系統、服務端軟件的大型物聯網系統架構、設計與開發的課程，為學生學習物聯網應用奠定了基礎。

Web應用開發技術介紹了Web網絡應用開發的基本概念、設計流程、JSP語法。通過本課程的學習使學生掌握Web開發常用技術的應用編程，為培養學生進行物聯網Web應用設計、網站開發打下基礎。

數據挖掘是從大量數據中抽取出潛在的、有價值的知識、模型或規則的過程，可以將物聯網領域的大量數據轉換成有用的信息和知識。作為一類深層次的數據分析方法，它利用了數據庫、人工智能等多方面的技術。

人工智能是利用計算機來模擬人腦所從事的感知、推理、學習、思考、規劃等人類智能活動，以延伸人類智能的科學。通過人工智能的學習使學生掌握人工智能的基本概念、基本原理、知識表示、推理機制和求解技術，以及機器學習的技術方法。人工智能可為物聯網應用提供智能推理與決策支持。

3.1.2 課程內容調整

物聯網工程的專業要求和應用特殊性對現有課程提出了新的要求。

“Java程序設計”的課程內容是面向通用程序的設計，但在物聯網應用中，Java通常用于嵌入式或移動開發環境中，將課程中涉及的開發環境及部分授課內容直接面向物聯網應用將會大大提高教學效果。

“云計算”課程著重介紹了云計算的基本概念和原理、云計算平臺和技術、云計算核心算法和發展趨勢，為物聯網大數據處理與云計算解決方案的實施奠定了基礎。該課程理論與實踐并重，但需要加強云計算平臺應用與解決方案案例的內容，因此建議以物聯網大數據應用為主線，將云計算與物聯網大數據相結合，介紹云計算與大數據應用的最新核心技術。

“面向對象技術”課程著重講授了面向對象程序設計的基本思路和方法，目前多以C++為授課語言。但若針對開發量較大的桌面及服務器應用系統，則Java語言使用較多，因此建議本課程選用Java授課。學生可利用所學的Java編程知識和編程技巧，設計并開發出物聯網應用小系統，初步熟悉軟件設計與開發的基本方法，提高進行工程設計的基本技能及分析解決實際問題的能力，為相關課程及工程實踐奠定基礎。

“操作系統”課程重點介紹了操作系統的基本原理與概念，講解了Linux系統的工作原理、主要功能和使用與應用方法，為后期從事各類物聯網軟件系統研究、設計、開發工作提供必要的軟件基礎和基本技能。但目前該課程只有8學時課內上機，缺少系統操作、Linux開發的應用實踐，建議增加“操作系統課程設計”課程，以彌補此部分內容。

3.2 物聯網工程專業軟件課程拓撲結構

從軟件類課程群優化出發，對目前的課程及相互聯系進行剖析，完善并改進了物聯網工程專業軟件類課程群。圖2所示為物聯網工程軟件類課程群拓撲結構，顯示了各門軟件類相關課程的時間關聯與分布特征。圖中白底課程為現有課程，深底課程為擬新加課程。

3.3 面向工程認證的物聯網工程軟件類課程培養目標與畢業要求分析

通過梳理物聯網工程軟件類課程的培養目標和畢業要求，確定課程要求指標，建立課程要求指標與畢業要求之間的對應關系，具體見表1所列。

4 結語

物聯網工程是一個交叉學科，目前各高校的物聯網工程專業都處于摸索狀態，其軟件類課程群的改進與完善是一個迫切需要解決的問題，同時該問題也具有一定共性。

軟件類課程是物聯網工程專業課程中較為重要的組成部分，它對物聯網的應用及發展具有極為重要的作用。本課題從軟件類課程群優化出發，通過對目前的物聯網軟件課程以及相互聯系進行剖析，可以快速發現問題并提出改進建議，明確課程教學與畢業要求之間的關系，為實現物聯網工程教育認證奠定基礎。

通過建立完善的課題設置，提高物聯網工程專業本科生的整體學習效果，促進學生更好地理解、應用物聯網知識與概念，為實現面向應用型人才培養的教學目標提供支持。

參考文獻

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