关键词：物联网；物联网工程导论；教学方法
作者简介：吴韶波（1970-），女，江苏常熟人，北京信息科技大学信息与通信工程学院，副教授；文江川（1977-），男，江西永新人，北京信息科技大学信息与通信工程学院，讲师。（北京100101）
基金项目：本文系北京信息科技大学重点教改项目（项目编号：2012JGZD04）的研究成果。
中图分类号：G642.0文献标识码：A文章编号：1007-0079（2014）02-0111-01
导论课程是为了帮助刚刚进入大学的新生，在进行专业知识学习之前，使其了解所学专业、解读所就读的专业是什么，包括哪些专业课程、如何学习和运用专业知识、就业及考研去向等方面的问题，帮助其顺利完成学业的一门专业基础课程。目的在于通过导论课程的学习，使学生对所学习的专业有整体认识，对专业技术领域有一个初步的了解，明确各门专业课之间的联系，为学生后续四年的知识学习、能力提高、素质培养以及毕业后从事科学研究、技术开发或经营管理等工作打下坚实基础，是培养学生专业兴趣、激发学习的动力、引导学习的方法、规划学习计划和未来就业十分有效的方式和重要的手段。
一、导论课程教学中存在的问题
物联网工程专业是自2010年才陆续开设的新专业，涉及多领域技术，学科交叉，具有深厚的理论与广泛的实践相结合的特征。“物联网工程导论”是物联网工程专业的入门课程，从物联网的应用、技术、服务、知识体系等角度阐述本专业包括的内容。在该课程的教学过程中发现存在着以下问题：
1.课程内容多，技术广，综合性强
物联网被誉为信息产业的第三次浪潮，涉及计算机科学与技术、电子科学与技术、通信工程、自动化、智能科学与技术等多领域、综合叉学科，被广泛应用于智能交通、智慧城市、智慧医疗、工业监测、物流等方面。由于物联网工程专业的教学内容涉及内容多，技术广，对教学内容的有效综合和整体优化势在必行。
2.学生有兴趣，热情高，基础缺乏
“物联网工程导论”课程在大学一年级新生入学后开设，学生对新知识、新技术具有强烈的好奇心。通过对北京信息科技大学2013级物联网工程专业新生进行统计，96.8%的学生对物联网技术有前期调研，但对物联网工程专业的具体教学内容了解较少，实践动手能力普遍欠缺。教师综合运用教学手段，突出物联网工程专业课程体系知识脉络，引导学生采用正确的学习方法开展专业课程的学习，培养其职业素养和职业道德，将为学生今后的学习与工作打下良好基础。
3.专业领域新，对师资队伍要求高
物联网技术作为新兴的研究领域，高校在新办物联网工程专业的过程中存在着涉及的专业知识广，交叉性强；课程体系尚处在摸索阶段，有待不断完善；学科建设不成熟；全面掌握物联网技术实践教学的师资队伍严重缺乏等问题。这对任课教师提出了更高要求，教师需不断更新专业认知，扩充知识结构，并加强工程实践能力培养。
4.教学方法单一，考评方式片面
“物联网工程导论”课程涉及知识内容丰富，对各部分知识点的要求掌握的程度各不相同。导论课程面向一年级新生开设，学生的基础和知识掌握程度参差不齐，若采用单一授课的方式，可能达不到预期教学效果。再者，若考评只采用传统的“期末考试成绩+平时成绩”进行考量的方式，很难全面体现学生对新知识的掌握程度和相关能力的提高，或将束缚学生的思维，使学生对后续课程产生为难情绪或消极的负面影响，甚至厌学。
二、导论课程教学的几点思考
针对以上在“物联网工程导论”课程的教学中存在的问题，对物联网技术本身特点以及物联网专业新生特点进行分析总结和实际授课情况，建议从以下几方面进行改进：
1.解析专业知识框架，优化教学内容
“物联网工程导论”课程应从宏观上介绍了物联网工程领域的相关知识内容，综合性较强。通过对物联网基本概念、知识体系进行整体介绍，使学生既对涉及到的广泛技术有了解、有兴趣，又不会被庞大的众多学科内容吓倒，形成对“物联网工程”基本模型和基本问题的初步且宏观的科学认识。目前，绝大多数的物联网导论书籍对于物联网专有的RFID技术、无线传感器网络以及M2M等技术介绍比较详细，其他必须的计算机、通信和控制方面的内容则很少提及。因此，应贯穿“全局指导局部”的方针构建基本知识框架，对教学内容进行整体的优化，保证后续教学能围绕物联网的需求进行；剖析物联网技术与相关学科之间相互交叉、互相作用、互相促进的关系，引导学生采用正确的学习方法开展专业课程的学习，强调基础知识，注重技术应用，让学生了解物联网技术发展的前沿技术和巨大的创新机遇以及极其广阔的发展空间。
2.教学方式多样化，鼓励创新思维
物联网技术发展迅速，正不断应用于很多领域中，因此，导论课程的教学可以采用多样化的教学方式融于整个授课过程中。
作为实践性很强的工科学科，感性认识可以加深对物联网工程理论知识的理解。采用案例式教学，如：在介绍物联网与传感器采集数据的关系时，教室可以带领学生参观智能家居的样板间，让学生亲身感受如何采集温度、湿度、光照等信息，如何传输这些数据并对家电进一步控制。也可以综合考虑课程侧重内容以及学生的兴趣点，归纳提炼出研究的方向，采用研究式教学，启发学生思考，鼓励学生通过查阅资料、对比分析等方式来解决问题和提出自己的想法，以达到培养学生分析和解决实际问题的能力和创新思维的目的。最后，课程也可以不局限于课内教学，教师可充分利用网络教学资源进行教学辅助，突破传统导论课教学在时间与空间上的局限性。
3.强化实践教学，紧跟领域前沿研究新技术
“物联网工程导论”课程内容多，除了介绍计算机、电子、通信、控制等有关专业基础外，还涉及到大量全新而复杂的新技术。对于刚进入该专业的新生来说，从书本中很难明确自己今后的学习和研究方向，也很难将抽象的书面知识与实际应用相结合。因此，教师应适当辅以实践教学环节，并通过参观与专业相关的实验室、物联网应用样板间、开展物联网技术现场教学与实践活动，拉近学生与物联网技术应用之间的距离。注重实际应用，帮助学生理解抽象的概念，让学生既能提升对课程的兴趣，又可及时掌握技术发展的最新动态。这样有利于学生从技术层面整体把握物联网，对其后续专业课程的学习和理解起到较好的引导作用。通过进入实验室体验学术研究的过程，也能激发学生对高水平研究与应用的热情。
4.建立综合考评体系，考评方式全面灵活
导论课程的考评可分为期末考试、实践报告、研究报告等多个组成部分。期末考试可采用开卷形式，基于课程内容涉及的基本理论、基础知识进行测试，同时也避免了学生死记硬背。研究报告可以小组形式进行提交，根据选定的研究方向从查阅文献、自主思考、组织讨论到形成结果、汇报总结，明确小组中每名学生的工作与贡献。实践报告指学生通过参观与实践，对物联网新技术应用的进一步理解，包括基本的原理、实践操作、方案改进等，培养学生系统获得新知识、新技术的能力，扩展知识面，鼓励创新思维。
三、结束语
“物联网工程导论”课程肩负着引导物联网工程专业新生了解专业技术发展，激发专业课程学习兴趣，掌握自主获取知识方法，引导正确学习方法的重任。本文首先根据物联网技术及专业新生的特点，讨论了“物联网工程导论”教学中存在的若干问题，从教学模式、实践教学、考评机制等三个方面给出了对于本课程教学的有关新思考，力争提高学生的学习兴趣，指导后续课程的学习，培养出具有自主学习、创新思维和较强实践能力的物联网工程专业人才。
参考文献：
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[2]李锋，金朝永，温洁嫦.成功的专业导论课程设计与教学模式的思考[J].广东工业大学学报（社会科学版），2010，（S1）.
关键词：物联网；专业建设与实践；课程体系
1背景
教育部要求加大战略性新兴产业人才培养力度，支持和鼓励有条件的高等学校从本科教育人手，加速教学内容、课程体系、教学方法和管理体制与运行机制的改革和创新，积极培养战略性新兴产业相关专业（如物联网工程本科专业）人才。目前教育部已经批准150余所学校开办物联网工程专业，在校学生总数在近两年内将超过8000人，使得物联网工程专业成为各类高校竞相开设的热门专业之一。
物联网工程专业属于工科，在首批30所高等院校中，电子科技大学依托通信工程专业办学，哈尔滨工程大学、合肥工业大学、武汉大学依托计算机学院的专业办学。我们通过调研发现国外目前尚未形成专门的物联网本科专业，国外大多数高校也将传感、射频识别等相关课程放置在CS（计算机科学）或EE（电气工程）等相关学院；国内对该专业的教学研究尚处于起步阶段，还没有形成非常完整的教学理论与实施体系。
2010年9月，武汉大学依托计算机学院、国际软件学院从2010级本科生中通过自愿报名转专业的方式招收了30名学生成立了物联网工程专业班；至今已有3个年级近百名学生。通过3年的教学实践，我们基本搞清了物联网工程专业内涵，明确了武汉大学物联网工程专业人才培养特色，建设了具有自身特色的人才培养模式与课程体系。
2专业内涵与特色定位
物联网工程专业具有相对独立的理论体系，其内涵涉及4个层面（主要领域）：信息感知、信息传输、信息处理和领域应用。在人才培养方面，本科生课程体系和教学内容包含如下一些知识点和内容：即信息感知与识别理论、异构网络互联与通信理论、海量异构数据融合与管理理论、软件建模与设计、领域应用技术等。武汉大学物联网工程本科专业的理论层次如图1所示。
综上所述，物联网学科是研究信息感知、信息传输、信息处理、领域应用相结合的综合性理论与技术的新兴学科。物联网工程专业是以计算机、网络与通信、控制融合为主要特征的综合性专业，涉及计算机、通信、控制、电子、信息安全、数学、物理以及工程等多个专业的知识，学生应按复合型工程类人才进行培养。
武汉大学物联网工程本科专业人才培养秉承“三创”（创新、创造、创业）人才培养理念，以计算机大学科平台为基础，培养具有扎实的计算机理论基础，又有物联网专业理论与工程技术特长的复合型工程应用人才。
3武汉大学物联网工程人才培养方案与课程体系
3.1培养目标
本专业培养掌握自然科学、人文科学基础和计算机、网络与通信、控制等学科基础知识，系统掌握物联网的基本理论、技术和应用知识，并具备从事物联网领域的科学研究、工程设计、应用开发或运营管理等方面工作的“三创”复合型人才。
3.2能力构成
能力构成包括培养学生应有的素质要求、知识要求和能力要求。
武汉大学物联网工程本科专业学生培养强调具有如下素质：①掌握科学思维方法和科学研究方法，有一定的创新和创业意识，具有较强的事业心和严谨求实的实干精神；具有一定的工程意识和效益意识。②在业务素质上，学生应熟悉信息感知、信息传输、信息处理、领域应用等全局系统的设计、构造和分析过程，深刻理解其内在机制和整体的系统观；具有该学科宽广的知识面，同时在该学科的一个或多个领域具有高级知识；具有一个完整的设计经历，包括应用系统及其构件、物联网工程的设计及其实现。③具有良好的思想品德素质、文化素质和身心素质。
对该专业本科生的知识要求方面，强调学生应具备人文社会科学知识、自然科学知识、专业知识、工具知识等；在专业知识要求方面，强调学生应具有扎实的计算机、网络与通信、控制基础知识，具有系统扎实的信息感知、信息传输、信息处理、领域应用的基础知识并在某方面有所侧重，具有基本的工程实施与管理知识。
在能力要求方面，学生应具备学习能力、分析和解决问题的能力以及创新能力。
3.3专业优势
相比其他相关或相近专业，武汉大学物联网工程专业培养的本科生主要优势有4点：
（1）针对新兴的物联网领域，具有更好的针对性、适应性和前瞻性。
（2）综合计算机、网络与通信、信息安全等学科，具有更宽广的知识结构。
（3）全面掌握信息感知、信息传输、信息处理及领域应用的知识和技术，具有更全面的能力体系。
（4）多层次多粒度工程训练，具有更扎实的实践能力。
3.4课程体系
武汉大学物联网工程本科专业人才培养与教学实施工作依靠良好的课程体系设计，通过课程模块规划、专业核心课程的组织与建设，体现出良好的人才培养整体水平。在此具体介绍所设计的课程模块思路和专业核心课程建设的内容及体现的特色。
3.4.1课程模块设计
根据课程内容关联关系，将课程分为8个模块：基础模块、感知模块、网络与通信模块、数据处理模块、安全模块、领域应用开发模块、信息服务模块和实践模块。
基础模块的课程包括：公共数学类课程、大学物理、物联网工程导论、电路与电子技术、数字逻辑、C++程序设计、JAVA程序设计、数据结构与算法、微机系统与接口技术、EDA及应用、系统建模与仿真。其中大部分课程都是计算机专业背景学生应该学习和掌握的知识基础，也是武大物联网专业本科生所需要具备的基础知识。
感知模块的课程包括：RFID原理及应用、传感器原理及应用、传感器微操作系统原理与设计、物理网控制原理与技术、物联网定位技术。这些课程多在前4个学期开设，近3年，学院选派优秀的青年教师多次参加中科院、北京科技大学、全国物联网研究中心组织的培训学习，并很好地开设了如上课程。
网络与通信模块课程包括：物联网通信技术、计算机网络、传感器网络及应用、物联网体系结构。这一部分课程是武汉大学物联网工程专业培养特别强调要加强的课程，让学生通过学习此类课程加强对网络、感知及应用的系统观和全局观。
数据处理模块与安全模块课程包括：数据库原理、物联网数据处理、物联网软件设计、物联网中间件、空间数据库系统、虚拟现实技术、空间信息可视化、云计算与云存储。结合目前非常热门的大数据理论，通过开展学术报告、IBM专家巡讲课程来开拓学生视野。同时专门针对物联网专业学生开设物联网信息安全课程，强化安全意识，灌输网络安全及物联网安全知识。
领域应用开发与信息服务模块的课程包括：物联网应用系统设计、物联网工程规划与设计、嵌入式系统与设计、服务科学原理、SOA原理与实践、业务流程管理、项目管理、客户关系管理、Web应用与开发、通信软件设计、nesC语言等。这一部分课程体现了武汉大学计算机学院与软件学院培养的物联网工程本科专业人才的区别。计算机学院培养的学生着力于物联网工程与技术方向，国际软件学院培养的学生则着重体现在物联网技术应用与服务科学方向。
实践模块课程包括学生在校期间应开设的实验实践类课程，主要包括：电路与电子技术实验、数字逻辑实验、接口技术实验、嵌入式系统设计、业务数据库设计、RFID系统综合设计、无线传感器网络综合设计、物联网应用系统综合设计、物联网工程综合训练等。
3.4.2专业核心课程组织与建设
为培养具有自身特色的物联网本科生，我们确定了如下物联网工程专业的核心课程，包括物联网工程导论、物联网通信技术、传感器原理及应用、RFID原理及应用、传感器网络及应用、物联网软件设计、物联网数据处理、物联网应用系统设计、传感器微操作系统原理与设计、物联网工程规划与设计、RFID系统综合设计、物联网应用系统综合设计等。
其中覆盖了部分《物联网工程专业发展战略研究报告暨专业规范（试行）》中规定的10门核心课程，部分课程（如物联网工程规划与设计、物联网应用系统综合设计）以学院物联网教师团队科研工作中积累的知识和经验为基础开展课程讲授，体现了武大物联网工程专业学生与国内同类专业学生在知识结构上的不同之处。
在课程的建设上，依托湖北省教学改革研究项目《物联网工程专业课程体系改革研究》做好了这12门课程的讲授内容纲要；根据教材编写的要求，做好课程讲授内容的二级目录，其中传感器原理与应用、物联网工程规划与设计、物联网通信技术3门课程教材已完成初稿即将出版。
4实验与实践教学
物联网技术的实践教学是本专业教学过程中的重要环节之一。物联网实践教学的设计和开展均按基本认知、基本技术、综合实践3个层次递阶进行，除计算机学院开设的计算机基础类课程实验外（包括电路与电子技术实验、数字逻辑实验、嵌入式系统设计、接口技术实验等），专门针对物联网工程专业学生，设计了包括EDA综合设计、无线传感器网络综合设计、RFID系统综合设计、智能交通模拟系统设计、环境监测与控制系统设计、业务数据库设计、通信软件设计等专业类实验课程。
同时，在计算机学院卓越工程师计划人才培养的框架下，设计了学生赴企业学习和实习的教学环节，将一些工程应用设计类的实验课程以项目研发开展的形式，在物联网企业中实施。
对于实验室的建设，部分课程实验室依托现有的计算机科学与技术专业实验室，通过重用相关设备、调整有关配置来实现实验环境的构建，完成实验教学。同时设计新建或对已有类似实验室进行升级改造来达到新专业新课程实验环境要求。
根据物联网专业教学所面临的实验教学环境建设的任务，开展了为期3年的研究调查，设计了RFID实验室、传感器网络实验室、定位技术实验室的建设方案，并开始投资建设RFID实验室。
RFID实验室的教学功能设计主要包括如下一些内容：①自动识别技术及RFID工作原理实验；②物体编码、条形码与RFID标签；③读写器；④RFID中间件、RFID系统安全与隐私；⑤RFID应用系统设计与实施技术；⑥RFID行业应用方案；⑦RFID方法论（含ROI分析）等。
5结语
武汉大学经历了3年的物联网工程人才培养探索，在厘清了专业内涵和人才培养特色定位的基础上，制定了具有自身特色的人才培养方案和课程体系，围绕课程体系确定了核心课程群，开展了10余门专业新课程的建设，撰写了课程教学大纲和教材。为满足实验教学需要，通过调研设计了实验实践教学的方案和具体内容，RFID实验室建设工作已正式启动，为武汉大学推进物联网工程专业实际教学工作和提高专业人才培养质量奠定了良好基础。
参考文献：
关键词：物联网；校企合作；资源包；教学
中图分类号：G712
1物联网发展现状
物联网是世界信息化发展新的推进，是互联网应用的推广和深化，其目标是实现一个智慧化的世界，预计到2023年，世界上将有500亿个智能物体连接到网络上，地球上人均6个。未来物联网产业规模巨大，带动力强，已经成为国际新一轮信息技术竞争的关键点和制高点。2010年3月5日，总理在政府工作报告中，明确将“加快物联网的研发应用”纳入战略性新兴产业的发展任务。近年来物联网发展速度迅猛，物联网专业人才需求量大增，由其是物联网技能操作型人才更是紧缺，面对如此大的人才需求量，很多技工院校都相继开设或准备开设物联网相关专业。
2校企合作资源包开发思路
校企合作是职业教育发展的必由之路，也是培养高技能人才的必要环节和重要平台，运用校企合作模式开发物联网教学资源包，可将企业的先进技术同实际的理论教学相结合，二者取长补短。物联网作为技工院校新兴的专业技术课程，主要训练学生掌握物联网基础理论，具备安装、调试、运行和管理物联网的能力，具备开发物联网终端软件的基础能力，具备物联网应用系统故障排除能力。其教学难点是如何更直观展现物联网的组成，运作过程，如何安装和调试物联网产品，并能进行简单的物联产品开发。传统教学偏重物联网理论讲解，没有形象的展示物联网的实现过程，作为物联网企业，虽然有先进的技术，但又不了解实际的课堂教学。如何更直观的展示物联网的运作，只有通过企业和学校的双向联系，按照学校的教学要求开发物联网实训平台，把抽象的教学内容通过形象直观的实训项目表达出来，有助于学生尽快掌握物联网技术。
3物联网教学资源包的特点
物联网教学资源包有别于一般教学素材包，是通过学校和企业合作开发，其中理论部分由学校物联网专业教师来编写，实训部分由学校教师制定方案，由企业工程师来实现。资源包应尽可能形象、直观的展现物联网运作过程，注重培养学生的动手能力和空间想象能力，掌握物联网产品的使用方法并能进行简单的物联产品开发。
4物联网教学资源包开发过程
面对新兴的物联网产业人才需求，我院领导高度重视，先后同南京五十五所等物联网企业建立长期合作关系，并聘请物联网企业专家为教学咨询官，为物联网教学资源包的开发创造了良好条件。通过专业教师和企业工程师的交流讨论，结合当前物联网就业方向，开发适合技工院校学生学习的物联网教学资源包。
物联网教学资源包总共分为三大模块，分别为物联网理论、物联网应用、物联网实训（结构图如图1所示）。其中物联网理论包括7个模块，分别为物联网导论、自动识别技术、传感器基础、智能信息设备、无线网络、数据库系统、海量信息存储。
图1结构图
物联网应用包括5个模块，分别为无线传感器、Zigbee技术、Android开发基础、Zigbee网络、传感器安装。物联网实训台由南京五十五所开发，型号为WLWSX-05（如图2所示），通过该实训台可以完成7个控制器实训和11个传感器实训，同时运用实训节点可以完成CC2530模块程序烧录、Zigbee无线点对点通信、Android用户端开发等。
图2物联网实训台
5结束语
本文讨论了校企合作模式下物联网教学资源包的开发，对实现过程进行了系统的分析，并给出了典型的实现模型，为后续资源库的开发提供了依据，在实际教学应用中取得较好效果，实现方法对于其他教学资源包开发也具有参考价值。
参考文献：
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