獨立學院物聯網工程專業課程體系探索與實踐

焦冰 朱海霞 張燕

摘? 要 針對物聯網工程專業課程體系建設的現狀，基于應用型獨立學院人才培養目標，圍繞物聯網技術的四層體系架構，理清物聯網工程專業知識體系，探索構建強調實踐和應用、突出科學創新和校企合作的專業課程體系，培養學生的實踐能力和創新能力。

關鍵詞 獨立學院;物聯網工程;課程體系;實驗

中圖分類號：G642.3? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2019）20-0080-03

Exploration and Practice of Internet of Things Engineering Curriculum System in Independent College//JIAO Bing， ZHU Haixia， ZHANG Yan

Abstract According to the present situation of curriculum system construction of the Internet of Things engineering， based on the talenttraining goal of applied independent college， the knowledge system structure of the Internet of Things engineering is researched around the Four-Layer System Structure of Internet of Things technology. The curriculum system that paying attention to practice， application， scientific innovation and cooperation between school and enterprise is constructed to train practical ability and creative ability of students.

Key words independent college; internet of things engineering; curriculum system; experiment

1 引言

物聯網（Internet of Things，IOT）是物和物、人和物之間的有機互聯，被稱為繼計算機、互聯網之后世界信息產業的第三次浪潮，其應用范圍幾乎覆蓋各行各業，被譽為下一個萬億元級規模的產業，已被我國列為重點戰略性新興產業之一。在國家“十三五”發展規劃中，明確指出要推進物聯網研發應用[1]。物聯網的發展離不開專業技術人才的培養。2010年，教育部決定在高校本科教育階段增設物聯網工程專業，以期為重要戰略性新興產業培養高素質人才，目前已成為一個規模較大的本科專業。

物聯網工程專業包羅萬象，涉及技術眾多，是典型的交叉學科，根據學校的人才培養目標、辦學特色建設相應的專業課程體系具有重要意義。物聯網工程專業不是以理論為主導，重點是工程應用，教學應該由應用來驅動[2]，

獨立學院作為應用型高校，辦學目標是培養高素質應用型人才，與物聯網工程專業的特點相契合。專業課程體系建設應理清專業知識體系，突出培養學生的實踐能力和創新能力，注重與具體行業應用相結合。

2 理清物聯網工程專業知識體系

物聯網技術體系? 隨著物聯網技術的不斷發展，技術體系層次越來越明晰，采用四層體系架構能更加全面地反映物聯網的相關技術，即感知識別層、網絡構建層、管理服務層和綜合應用層。

感知識別層是聯系物理世界和信息世界的紐帶，包括射頻識別技術、無線傳感技術等采集“物”的信息的技術。通過感知識別層可以實現對“物”的識別和管理，并將“物”的性質和狀態等信息傳遞到以計算機為核心的信息世界。

網絡構建層是把感知識別層采集的信息接入互聯網，供上層服務使用，包括互聯網技術、移動通信網絡技術、無線局域網技術。互聯網作為核心網絡，各種無線網絡提供隨時隨地的網絡接入服務，如藍牙、Wi-Fi、ZigBee、毫米波通信、可見光通信等各種無線通信技術。

管理服務層是將網絡構建層傳來的大規模數據高效、可靠地組織起來，為綜合應用層提供數據支撐平臺。大規模數據的存儲和計算技術是這一層的核心技術，網絡化存儲技術、云計算技術已經開始在行業內廣泛應用，亞馬遜、谷歌、阿里、騰訊等互聯網企業都大力發展自己的云計算系統。隨著物聯網數據規模的急速膨脹和云計算系統的高速發展，管理服務層在物聯網技術體系中將越來越重要。

綜合應用層是根據實際用戶需求構建的面向各行各業的用戶應用平臺，包括智能交通、智能物流、智能電網、智能醫療、智能家居、智慧城市、國防與軍事等。

物聯網工程專業知識體系? 建設合理有效的物聯網工程專業課程體系首先要理清專業知識體系，根據物聯網技術四層體系架構將本專業領域內的專業知識組織成專業干線清晰、知識點層次分明、結構銜接完整的一個專業知識體系。物聯網工程專業知識體系應包括感知識別層、網絡構建層、管理服務層、綜合應用層中的相關核心技術，并能體現四個層次的有機聯系。

如表1所示，感知識別層對應的相關核心技術包括射頻識別技術和無線傳感器網絡技術;網絡構建層對應的相關核心技術包括互聯網技術、移動互聯網技術和無線接入技術;管理服務層對應的相關核心技術包括大數據存儲和處理技術、云計算技術和信息安全技術;綜合應用層對應的相關核心技術包括各行各業具體的應用技術。

3 探索物聯網工程專業課程體系

物聯網工程專業近些年在高校逐步開設，建立時間短，大部分高校都在探索階段，專業課程的開設存在多、雜、亂，課程體系不夠完善等問題。由于物聯網工程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，課程體系沒有普及的指導意見可以切實指導學科教育[3]，應根據各高校自身特點和人才培養目標，積極探索合適的專業課程體系。

作為應用型獨立學院，南京航空航天大學金城學院物聯網工程專業的培養目標是掌握物聯網相關的基本理論、基本技能和基本方法，具有運用物聯網工程專業知識與工程技能發現、分析和解決現實中復雜工程問題的能力;具有從事物聯網工程設計、開發、應用或集成等方面工作的能力，能夠勝任項目經理、技術服務或教學科研工作;具有良好的人文素養、職業道德與國際視野，在工作中具有社會責任感、事業心、安全與環保意識，能積極服務國家與社會。

針對高素質應用型人才培養目標，制定物聯網工程專業的專業課程體系;構建具有專業特色的實踐科創課程模塊;加強校企合作，與合作企業共同構建嵌入式方向課程模塊。專業課程體系應強調應用、重視實踐、加強科創，重點培養學生的實踐能力和綜合應用能力。

1）制定物聯網工程專業課程體系。基于應用型人才培養目標，圍繞物聯網技術四層體系架構制定物聯網工程專業課程體系，包括通識課程模塊、專業基礎課程模塊、感知識別課程模塊、網絡構建課程模塊、管理服務課程模塊、綜合應用課程模塊、實踐科創課程模塊和嵌入式方向課程模塊。物聯網工程專業課程體系如圖1所示。

通識課程模塊包括高等數學、大學物理、大學英語等高等教育基礎知識課程和思想政治、心理健康、就業創業、歷史、法律、體育等人文及社會科學課程，培養學生的科學和人文素養、社會責任、職業道德。

專業基礎課程模塊包括物聯網工程導論、電路基礎、模擬電子技術、數字電子技術、信號與系統、程序設計基礎、數據庫原理與應用等課程，培養學生解決復雜工程問題的基本理論、基本技能和基本方法。

感知識別課程模塊包括射頻識別技術、無線傳感器網絡技術等課程，使學生掌握物聯網信息感知的基本技術，培養學生對物聯網感知識別層的設計與實現能力;網絡構建課程模塊包括計算機網絡技術、移動互聯網技術、物聯網無線通信技術等課程，使學生掌握物聯網信息聯網傳輸的基本技術，培養學生對物聯網網絡構建層的設計與實現能力;管理服務課程模塊包括云計算與大數據、操作系統、物聯網信息安全等課程，使學生掌握物聯網信息計算和存儲的基本技術，培養學生對物聯網管理服務平臺的應用能力。這三個課程模塊涵蓋了物聯網工程專業知識體系中的相關核心技術。

綜合應用課程模塊結合學校相關專業，開設智能網聯汽車技術、智能物流、智能家居等行業應用課程，供學生按照自己的興趣選修，培養學生對物聯網技術的綜合應用能力。

2）構建具有專業特色的實踐科創課程模塊。實踐科創課程模塊包括兩部分內容：一部分是與理論課程配套的實踐課程;一部分是與大學生科學創新活動配套的科創課程。

實踐課程包括電路實驗、射頻識別技術實驗、無線傳感器網絡技術實驗、云計算與大數據實驗、操作系統實驗等課內實驗和智能汽車設計實踐、智能家居設計實踐等物聯網綜合實驗，著重培養學生的實踐動手能力。

科創課程與大學生科學創新項目、大學生科學創新競賽相結合，分階段開設創新實踐基礎實訓、創新實踐提高實訓、創新實踐增強實訓課程。這類課程采用項目式教學，讓學生在實際項目的開發中學習物聯網的處理器技術、感知技術、通信技術、云計算應用技術等，培養學生的綜合實踐能力和創新能力。科創課程為選修課程，為學有余力的優秀學生提供科學創新平臺。

3）構建校企合作嵌入式方向課程模塊。加強校企合作是課程體系建設的重要途徑，是培養學生實踐能力和創新能力的重要保證。學校依托省內軟件服務外包類專業嵌入式人才培養項目，與業內知名企業進行深入穩定合作，共同完成嵌入式方向課程模塊的教學。該課程模塊包括Java高級程序設計、Python高級程序設計、Linux操作系統、移動應用開發基礎、ARM驅動程序設計等實踐性、應用性強的課程。企業師資力量的加入，為課程注入實際項目開發經驗，為學生提供了更好的實戰學習環境，有利于培養學生解決實際工程問題的實踐能力，有利于學生培養與企業需求相適應，有利于專業課程體系的建設。

應在物聯網工程專業教學實踐過程中對課程體系進行不斷優化，對實踐過程中發現的問題進行分析和研究，并探索有效的解決方案，形成教學質量的閉環控制。

4 結語

物聯網工程專業是一門新興專業，其人才培養模式和課程體系都在完善中[4]。本文基于應用型獨立院校的人才培養目標，把握物聯網工程專業多學科融合的特點，分析物聯網技術體系，理清物聯網工程專業知識體系，在此基礎上探索制定物聯網工程專業課程體系。專業課程體系涵蓋通識課程模塊、專業基礎課程模塊、物聯網專業知識相關課程模塊、實踐科創課程模塊和嵌入式方向課程模塊，強調實踐性課程，突出科創類課程和校企合作課程，為學生提供多元化實踐學習條件，以達到培養學生實踐能力和創新能力的教學目的。

參考文獻

[1]閆文娟.物聯網專業人才培養模式研究[J].中國教育技術裝備，2017（8）：111-112.

[2]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.

[3]任曉莉.物聯網工程專業課程體系建設[J].微型電腦應用，2018（2）：40-42.

[4]鄒曉兵，肖麗，李宗劍，等.應用型高校的物聯網工程專業課程體系建設研究[J].電子世界，2018（16）：32-33.