物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)導(dǎo)論課程的教學(xué)研究與實(shí)踐

張會芝 劉艷芳

摘要：針對物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論課程教學(xué)中存在的問題，分析物聯(lián)網(wǎng)學(xué)科特點(diǎn)，學(xué)生、教師現(xiàn)狀等方面問題存在的根源，提出以興趣為出發(fā)點(diǎn)，以學(xué)生為中心，多重教學(xué)形式并存的教學(xué)理念，以及增強(qiáng)與交叉學(xué)科教師合作的嘗試。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論；教學(xué)；興趣；交叉學(xué)科

1物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論教學(xué)現(xiàn)狀

1.1新興的物聯(lián)網(wǎng)交叉學(xué)科

物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)是一個新興的專業(yè)，屬于交叉學(xué)科，涉及計(jì)算機(jī)、通信、電子、自動化等多個學(xué)科，涵蓋內(nèi)容極為豐富。

物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)、移動通信網(wǎng)等通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，針對不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求，利用具有感知、通信與計(jì)算能力的智能物體，自動獲取物理世界的各種信息，將所有能夠獨(dú)立尋址的物理對象互聯(lián)起來，實(shí)現(xiàn)全面感知、可靠傳輸、智能處理，構(gòu)建人與物、物與物互聯(lián)的智能信息服務(wù)系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不同物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的功能、規(guī)模差異很大，但是它們必然存在著很多內(nèi)在的共性特征。借鑒成熟的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)模型的研究方法，物聯(lián)網(wǎng)分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，每層包含不同的關(guān)鍵技術(shù)。支撐物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)有：自動感知技術(shù)、嵌入式技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、移動通信技術(shù)、智能數(shù)據(jù)處理技術(shù)、智能控制技術(shù)、位置服務(wù)技術(shù)、信息安全技術(shù)，涉及的學(xué)科大多屬于電子計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，包括電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信、信息處理等。圖1是物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)。除此之外，物聯(lián)網(wǎng)在應(yīng)用領(lǐng)域還會涉及其他特定的學(xué)科，如物聯(lián)網(wǎng)在視頻溯源上的應(yīng)用會涉及食品與物流學(xué)科，在智能家居中的應(yīng)用會涉及土木建筑學(xué)科，在智能農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用涉及農(nóng)業(yè)及種植學(xué)科等。

1.2充滿憧憬與迷茫的大學(xué)新生

大多數(shù)學(xué)生經(jīng)過以“填鴨式”和“題海戰(zhàn)術(shù)”為特征的高中教育，通過高考拼殺進(jìn)入大學(xué)，從那一刻起，他們都抱著美好的憧憬，希望自己所做的選擇能夠鋪就實(shí)現(xiàn)未來夢想的平坦之路。然而，由于大學(xué)管理的“自由性”，不少學(xué)生因此產(chǎn)生了一定程度的迷茫。加之在經(jīng)歷一年的大學(xué)生活之后，會受到以下因素的影響：大學(xué)日常學(xué)習(xí)的自由性、自發(fā)性與高中學(xué)習(xí)明確性、壓迫性之間的區(qū)別；對大學(xué)教師的期望與實(shí)際教學(xué)效果之間的差異；同班或同寢室同學(xué)之間的學(xué)風(fēng)影響；由于高考專業(yè)的“被選擇”而導(dǎo)致的抵觸情緒。新環(huán)境下滋生的迷茫導(dǎo)致大學(xué)新生無所適從。

1.3有限的師資力量

高校申辦物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的困境主要是師資缺乏。雖然目前全國已有300多所高校開辦了物--聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)，但是，大多數(shù)高校都面臨著物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)師資缺乏的嚴(yán)重問題。解決該問題的有效方法有：相近專業(yè)教師的遷移；對教師專業(yè)技能的培訓(xùn)；引進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的博士畢業(yè)生；通過校企合作，聘請企業(yè)高技能人才參與教學(xué)。

因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)工程專業(yè)是交叉學(xué)科，因此很難有現(xiàn)成的教師能夠完全勝任物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)所有專業(yè)課程的教學(xué)工作，而事實(shí)上也不需要一個教師去教授一個專業(yè)的所有專業(yè)課程。所以，可以采用相近專業(yè)教師遷移的方法，引進(jìn)擅長計(jì)算機(jī)、通信或網(wǎng)絡(luò)等專業(yè)的教師，以從事物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)相關(guān)課程的教學(xué)工作，這是最便捷、最快速、最行之有效的一種解決物聯(lián)網(wǎng)師資缺乏問題的方法。這種方法的缺點(diǎn)是，由于相近專業(yè)教師不熟悉物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的核心課程，因此不能有效地融會貫通交叉學(xué)科知識。在這種情況下，可以通過第二種方法對遷移教師進(jìn)行專業(yè)技能培訓(xùn)。此外，還可以直接引進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)畢業(yè)的博士生作為物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的教師，這樣既能有效解決物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的師資問題，也提升了院系的師資水平。最后，還可以聘請企業(yè)的高技能人才從事物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的教學(xué)工作，他們既有扎實(shí)的理論知識，又有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，非常適合物聯(lián)網(wǎng)工程這樣應(yīng)用型專業(yè)的教學(xué)。

河南師范大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院同樣面臨著物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)師資缺乏的問題。學(xué)校原有的專業(yè)教師主要從事計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)、通信工程專業(yè)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)的教學(xué)和科研工作，沒有哪位教師完全熟悉物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)。重新招聘新的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教師？時間上不允許。在現(xiàn)有的教師中，選調(diào)哪位教師到物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)成了一個問題。最后以自愿的方式，幾位對物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)感興趣的老師（包括筆者）轉(zhuǎn)到了物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)。這些老師有通信專業(yè)的，有網(wǎng)絡(luò)專業(yè)的，還有物理系相關(guān)專業(yè)的。后來為我們建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)工程實(shí)驗(yàn)室的廠家對學(xué)校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的教師進(jìn)行了培訓(xùn)，增強(qiáng)了教師對物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的宏觀認(rèn)識和對核心課程的深入理解。近幾年來，學(xué)院引進(jìn)了一批從事物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)方向研究的博士，充實(shí)了物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的師資力量。目前，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教師由部分來自其他專業(yè)的教師和新引進(jìn)的博士構(gòu)成，雖然人員有限，經(jīng)驗(yàn)不足，但他們是一批敢拼能闖的青年教師。

2物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論教學(xué)實(shí)踐

筆者通過對教學(xué)過程中存在的課程、學(xué)生、教師等問題進(jìn)行深入思考，針對性地給出解決方案，并用于自己的實(shí)踐教學(xué)中，得到學(xué)生的良好反饋。

2.1激發(fā)學(xué)生的專業(yè)熱情

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)導(dǎo)論是物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的第一門專業(yè)基礎(chǔ)課，是學(xué)生邁入物聯(lián)網(wǎng)大門的敲門磚，在整個專業(yè)課程的學(xué)習(xí)中起著舉足輕重的作用。因此，上好這門課，甚至可以說上好這門課的第一節(jié)課非常重要。筆者認(rèn)真設(shè)計(jì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)導(dǎo)論的第一節(jié)課，主要用來調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在第一節(jié)課中，筆者主要從以下幾個方面展開：展現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)來認(rèn)識我們的生活應(yīng)該是什么樣子的。通過由學(xué)生代表朗讀《大話物聯(lián)網(wǎng)》中“2020年6月16日郎先生的一天”，為學(xué)生呈現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)時代的生活全貌，讓學(xué)生去體會物聯(lián)網(wǎng)給人類生活帶來的便利，啟發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情；分析學(xué)生現(xiàn)狀，使其充分認(rèn)識自己的強(qiáng)勢和不足，認(rèn)識大學(xué)四年在人生中的關(guān)鍵作用，是人生的第二次充電，他們要努力克服現(xiàn)有的迷茫，過一個充實(shí)而有意義的大學(xué)生活；提出如何在以后的學(xué)習(xí)過程中維持一個較高的學(xué)習(xí)興趣，向有經(jīng)驗(yàn)的教師請教，志同道合的同學(xué)之間的交流，對網(wǎng)上物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的關(guān)注，還有參加物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)競賽等。

2.2為學(xué)生提供價值較高的閱讀資料

首先，給他們推薦或提供經(jīng)典資料；授之以“魚”。教師要深知物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論教學(xué)的特點(diǎn)，為了不使自己的知識老化，必須要不斷地?cái)U(kuò)充自己的專業(yè)知識。在教學(xué)過程中，時刻關(guān)注物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的趨勢和新技術(shù)、新應(yīng)用，遇到不錯的資料會第一時間收集起來，這些資料有網(wǎng)上的新聞、視頻，還有一些經(jīng)典的電子書等。在講課的過程中，教師要實(shí)時準(zhǔn)確地向同學(xué)們推薦這些資料，例如：在講物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的社會背景時，向同學(xué)們推薦閱讀比爾·蓋茨的《未來之路》；講云計(jì)算的時候，向同學(xué)們推薦美國著名作家尼古拉斯·卡爾的著作《IT不再重要——互聯(lián)網(wǎng)大轉(zhuǎn)換的制高點(diǎn)：云計(jì)算》；講物聯(lián)網(wǎng)海量數(shù)據(jù)存儲的時候向同學(xué)們推薦Google發(fā)布的《The Datacenter as a Computer》；講物聯(lián)網(wǎng)安全問題時向?qū)W生推薦美國著名的密碼學(xué)專家BruceSchneier的經(jīng)典著作《Applied Cryptography》和《Secrets and Lies：Digital Security in a NetworkedWorld》。

其次，教給他們獲取信息的方法，授之以“漁”。使用最多，也是主動性、目的性最強(qiáng)的一種方法就是使用百度等搜索引擎，在搜索引擎的文本框中輸入關(guān)鍵詞“物聯(lián)網(wǎng)”或包含在物聯(lián)網(wǎng)范疇內(nèi)的關(guān)鍵詞“無線傳感網(wǎng)”“RFID標(biāo)簽”“云計(jì)算”等，然后在搜索結(jié)果中點(diǎn)擊查看自己感興趣的內(nèi)容。另一種渠道就是關(guān)注微信公眾號，比如“物聯(lián)網(wǎng)頭條”“物聯(lián)網(wǎng)智庫”，每天這些公眾號都會有四五條關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)的原創(chuàng)觀點(diǎn)或最新資訊，同學(xué)們可以利用茶余飯后等一些零碎的時間，瀏覽物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的觀點(diǎn)，既開闊了眼界，又增加了對物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)學(xué)習(xí)的興趣。

2.3給學(xué)生自由學(xué)習(xí)的空間

在課程教學(xué)中，筆者有針對性地選擇一些物聯(lián)網(wǎng)專題，提前給學(xué)生布置下去，要求他們查閱資料做成課件，并在課堂上進(jìn)行講解、分享，目的是為學(xué)生營造自由的學(xué)習(xí)空間，培養(yǎng)學(xué)生自主的學(xué)習(xí)能力和演講能力。比如，我們圍繞“可穿戴計(jì)算”“位置服務(wù)”“云計(jì)算”等專題開展自由學(xué)習(xí)活動，學(xué)習(xí)結(jié)果非常理想。從剛開始學(xué)生對“可穿戴計(jì)算”等概念的一無所知，或略有耳聞，到最后演講時的頭頭是道，簡直就是質(zhì)的變化。

2.4參加物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新大賽

一方面，因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)專業(yè)的應(yīng)用特性，不能讓學(xué)生僅僅停留在理論的學(xué)習(xí)上，一定要告訴學(xué)生，在實(shí)踐中學(xué)習(xí)。另外，依托我院良好的大環(huán)境，學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)特別支持大學(xué)生創(chuàng)新，為學(xué)生提供經(jīng)濟(jì)和政策支持。因此在大二的時候，就有意引導(dǎo)、鼓勵學(xué)生參加物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新大賽。經(jīng)過大賽的洗禮，可以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)其動手能力，也能使其認(rèn)識物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的應(yīng)用領(lǐng)域，以及自己在知識掌握上的不足，使其在以后的學(xué)習(xí)中更加有目的性和方向性。

2.5增強(qiáng)交叉學(xué)科的教師合作

前面幾個方面都是針對學(xué)生的方案，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的教師也需要提升。教師自我的提升很重要，可以通過閱讀來實(shí)現(xiàn)，比如對相關(guān)教材、相關(guān)科研文獻(xiàn)或是網(wǎng)上物聯(lián)網(wǎng)資訊的閱讀，但更重要的是增強(qiáng)交叉學(xué)科的教師合作。基于物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的交叉學(xué)科特點(diǎn)，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的教師也應(yīng)該與時俱進(jìn)，不能只在自己的小天地單打獨(dú)斗，要勇于、善于與其他學(xué)科的教師合作，開展長期的科學(xué)研究，最好能夠形成一個長期持久穩(wěn)定的合作關(guān)系，使得教師間的知識得以融合，這樣在教師開展教學(xué)的時候才能游刃有余，觸類旁通。

3結(jié)語

物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論課程是物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的導(dǎo)人性課程，教好這門課對物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的學(xué)生來說至關(guān)重要。通過三年的教學(xué)實(shí)踐，筆者認(rèn)真總結(jié)物聯(lián)網(wǎng)學(xué)科特點(diǎn)，學(xué)生、教師現(xiàn)狀，針對性地給出解決方案，圍繞學(xué)生，立足學(xué)生，以學(xué)生為中心，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，展開多種教學(xué)模式并存的教學(xué)活動，教學(xué)效果良好；而教師要有意識地提升自我理論水平和實(shí)踐能力，并能夠通過與交叉學(xué)科教師的長期合作，實(shí)現(xiàn)對物聯(lián)網(wǎng)知識的深入認(rèn)知。