物聯網工程專業課程體系建設

任曉莉

(寶雞文理學院， 計算機學院， 寶雞 721016)

0 引言

物聯網是在互聯網基礎上，利用射頻識別、傳感器、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備、無線數據通信等技術，按照約定的協議，把任何物體與互聯網連接起來，進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種的網絡。物聯網實現了任何時間、任何地點物與物的互連，從而給物體賦予智能，實現物與物的通信。物聯網是新一代信息技術的重要組成部分，也是信息化產業的第三次浪潮。物聯網工程專業是為了滿足物聯網技術在各個領域的應用需求而開設的新專業。物聯網工程專業是教育部針對國家戰略性新興產業發展急需而設置的一個新興專業，囊括了計算機科學與技術、傳感器技術、通信技術、嵌入式技術等多種技術。

1 物聯網工程專業課程體系建設分析

1.1 物聯網工程專業課程體系建設的現狀

物聯網工程專業幾乎處于從零起步的狀態，開設時間短，大部分高校在實驗階段，專業課程開設存在多、雜、亂，課程體系不完善的情況。物聯網工程專業是復合型專業[1]，具有高度綜合交叉的專業特征，各高校設立專業的學科來源和基礎各不相同，課程設置的側重點也不同，課程體系未有普及的指導意見可以切實指導學科教育，仍處于初級學科探索中，學生培養方向不明確，與企業需求脫節，造成畢業生就業困難。物聯網課程群建設處于摸索階段；課程群之間存在壁壘，課程內容之間的融合、關聯、交叉不足，課程之間的相似教學內容沒有取舍，課程群的序化和選擇也不合理[2]。上述方面的問題亟待解決，且有待進一步完善。面向物聯網工程專業學生的實踐實訓活動沒有全面開展，教學過程中對職業崗位能力的培養不夠；教學改革及科研活動開展的頻次較少、力度不夠，教研活動次數有待增加、深度有待加深；課程教學團隊存在結構不合理、師生比例不協調等問題，另外，物聯網工程教研室的大部分老師沒有系統進行物聯網工程方面的理論與實踐學習或培訓，導致教師專業技術綜合能力不強，因此課程教學團隊需要從數量、質量、結構上加強建設。

1.2 物聯網工程專業課程體系建設的重要性

物聯網工程專業是側重專業技術技能培養和注重職業素質培養的一門新興學科。普通高等院校物聯網工程專業的培養要以適應社會需要為目標，以培養技術應用能力為主線設計學生的知識、能力、素質結構和培養方案，以“應用”為主旨和特征構建課程和教學內容體系，重視學生的技術應用能力的培養，培養適應生產、建設、管理、服務等第一線需要的工程技術應用性人才[3]。

如何以社會需求為導向，從用人單位、培養單位及學生等不同的角度調查和研究當前培養模式的不足，改革創新，加強實訓教學，提高物聯網工程專業教育質量，是擺在物聯網工程專業建設面前的一個重要課題[4-5]。

1.3 物聯網的體系架構

從技術角度來看，物聯網的體系架構分為感知層、網絡層、應用層3個層次[6]。感知層包括條碼識別、射頻識別、攝像頭、GPS、傳感器、終端、傳感器網絡等設備或技術，實現物體的感知、識別、采集、捕獲信息。網絡層主要負責將感知信息進行安全可靠的傳遞和處理。應用層利用經過分析處理的感知數據，將物聯網技術應用在各個行業，提供智能化的生活和生產服務。物聯網的體系架構，如圖1所示。

圖1 物聯網體系架構

從圖1可以看出，在物聯網體系架構中，感知層主要涉及傳感技術和標識技術，包括條碼識別、射頻識別、傳感器、圖像處理、無線傳感網、定位等技術。網絡層主要涉及網絡接入、信息遠距離傳輸、網絡管理技術，包括感知節點組網和協同處理技術、異構網融合技術、網絡管理和安全技術。應用層主要涉及服務用戶的應用軟件和系統集成技術，包括操作系統、數據庫、中間件軟件、系統設計與實現等技術。

2 物聯網工程專業課程體系

從物聯網三層體系架構可以看出，物聯網知識結構對應的支撐學科是電子信息類、通信類和計算機類以及各種傳感器類。物聯網工程專業是交叉學科，是多個學科的融合，構建科學合理的課程體系是這個新興專業建設要面臨的首要問題。物聯網工程專業學生學習要強調具體技術、重視應用、選擇專業方向，把握大趨勢。為了培養滿足社會需求的應用型人才，需要研究人才培養模式，制定相應的課程體系。物聯網工程專業課程眾多，課程體系的建設要秉承循序漸進式設計，形成學生易于接受的階梯式課程體系。

2.1 專業知識架構

物聯網工程專業知識架構包括導論類知識、學科基礎類知識、工程專業類知識、學科實踐類知識、創新類知識。導論類知識可以使學生掌握物聯網的概念和層次模型，從學科廣度和知識深度對物聯網工程專業有更直觀、清晰的認知。學科基礎類知識從計算機原理、程序設計與算法、電子信息類基礎課程為物聯網工程專業學生學習打下系統性基礎。學科專業類知識指物聯網工程專業的核心專業知識，培養學生具備物聯網系統的設計、規劃、實現能力。學科實踐類知識培養學生在掌握了物聯網基礎知識和專業知識的基礎上，與實際生產生活應用結合，能夠理解復雜的物聯網系統，培養動手實踐能力，具備系統規劃、分解、集成、應用、開發、維護的能力。創新類知識是為了學生知識融會貫通和創新創業能力的培養，主要通過課程設計、專業實習、各種競賽活動培養學生的創新意識和能力。

2.2 課程體系建設

對應于物聯網工程專業知識架構，物聯網工程專業開設的課程包括物聯網導論課程、物聯網基礎課程、物聯網專業課程、物聯網實踐課程[7]、物聯網創新課程。由于物聯網工程專業在各高校所屬院系不同，專業側重點也不同，目前開設物聯網工程專業的高校有250多所，大部分高校將物聯網工程專業開設于計算機學院，這里針對計算機學院開設的物聯網工程專業進行課程體系探討，課程體系，如圖2所示。

圖2 物聯網工程課程體系

從圖2可以看出，物聯網工程課程體系涵蓋了物聯網體系結構的技術和專業知識架構的知識點。物聯網工程專業通過導論類課程讓學生對物聯網專業和應用有初步的認知，了解專業發展方向和趨勢。物聯網基礎課程的開設使學生掌握一些計算機類基礎課程，為進一步的學習物聯網奠定基礎。通過物聯網專業課程使學生掌握物聯網方面的知識，為學生選擇專業方向提供參考。物聯網實踐課程和創新課程培養學生的實踐能力，拓展物聯網方面的興趣和潛能。

結合我校人才培養方案，物聯網工程專業主要專業理論必修課程安排如表1所示。專業實踐必修課程安排，如表2所示。

表1 物聯網工程專業主要理論課程安排

表2 物聯網工程專業主要專業實踐(實驗)課程安排

4 總結

本文剖析了物聯網工程專業課程體系建設的現狀和重要性，闡述了物聯網體系架構中感知層、網絡層、應用層分別涉及的技術，探討了物聯網工程專業知識架構和課程體系建設。

[1] 馬忠梅,孫娟,李奇.物聯網工程專業課程體系與實踐探討[J]. 單片機與嵌入式系統應用，2011(10):1-4

[2] 任曉莉.應用型人才培養模式下《RFID》課程教學探索與實踐[J].微型電腦應用，2016,32(3):37-39.

[3] 周志德.物聯網專業的人才需求分析與課程體系構建[J].中國職業技術教育, 2011(36):39-43.

[4] 朱金秀,韓光潔,朱川,等. 物聯網工程專業課程體系的研究與探索[J]. 中國電力教育, 2012(16): 67-68.

[5] 張雅瓊. 應用型地方本科院校物聯網工程專業課程體系探索[J]. 物聯網技術, 2015(5): 104-105.

[6] 吳功宜.物聯網工程導論[M].北京:機械工業出版社,2012.

[7] 施云波,劉泊,楊明極,等.多學科融合構建物聯網工程專業課程體系的思考[J]. 物聯網技術,2016(4): 108-110.