物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論課程建設(shè)與研究*

王新平王志良

（1、北京科技大學(xué)自動化學(xué)院，北京1000832、北京科技大學(xué)計算機與通信工程學(xué)院，北京100083）

物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論課程建設(shè)與研究*

王新平1王志良2

（1、北京科技大學(xué)自動化學(xué)院，北京1000832、北京科技大學(xué)計算機與通信工程學(xué)院，北京100083）

文章針對物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論在教學(xué)中如何定位、確定課程內(nèi)容和安排學(xué)時等問題，結(jié)合實際的教學(xué)經(jīng)驗，論述物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論課程建設(shè)的方法。

物聯(lián)網(wǎng)；導(dǎo)論；教學(xué)

一、背景

物聯(lián)網(wǎng)是指通過射頻識別（RFID）、傳感器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描等信息傳感設(shè)備，按照約定的協(xié)議，把任何物體與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)［1］。

作為教育部批準(zhǔn)的首批開辦物聯(lián)網(wǎng)工程本科專業(yè)院校之一，北京科技大學(xué)目前已經(jīng)擁有四屆的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)本科畢業(yè)生。

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的入門課程《物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論》主要向?qū)W生介紹物聯(lián)網(wǎng)的基本概念，以及物聯(lián)網(wǎng)所涉及的主要技術(shù)與應(yīng)用范疇。通過本課程的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生初步了解物聯(lián)網(wǎng)這一抽象名詞，掌握物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用方法，最終展望物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢。本課程也作為全校公共選修課，向新生普及物聯(lián)網(wǎng)教育。本課程同時作為北京市學(xué)院路共同體的選修課程，已經(jīng)講授多次。從課程的講解過程中，我們結(jié)合實際教學(xué)效果和學(xué)生的反饋意見把導(dǎo)論課程的內(nèi)容和方法進行了總結(jié)。

二、物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論課程研究

（一）導(dǎo)論的定位

物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論作為物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的入門課程，在所有專業(yè)課程之前開設(shè)。通過導(dǎo)論的學(xué)習(xí)，使學(xué)生對物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)有一個全面的了解，對專業(yè)有一個總體把握。同時對大學(xué)期間的學(xué)習(xí)方向有一個明確的認(rèn)識，樹立良好的職業(yè)道德。

（二）開設(shè)時間

作為專業(yè)和相關(guān)知識的介紹課程，物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論應(yīng)該在大學(xué)一年級開設(shè)。無論是按照專業(yè)招生還是按照大類招生，都應(yīng)該把導(dǎo)論安排在第一學(xué)年講授。

（三）課程內(nèi)容

1.物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)。在物聯(lián)網(wǎng)概述部分著重講解物聯(lián)網(wǎng)的定義，消除學(xué)生對物聯(lián)網(wǎng)的誤區(qū)，了解物聯(lián)網(wǎng)中的“物”的概念和要求，使學(xué)生了解到一個真實的物聯(lián)網(wǎng)。使學(xué)生熟悉物聯(lián)網(wǎng)的歷史，了解物聯(lián)網(wǎng)的起源，發(fā)展以及物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的三大推動力，了解各國在物聯(lián)網(wǎng)上的投入以及發(fā)展戰(zhàn)略。重點講述我國對物聯(lián)網(wǎng)的重視，通過物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展新興產(chǎn)業(yè)的國家中長期發(fā)展戰(zhàn)略。解讀“十二五”發(fā)展規(guī)劃，掌握物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展動態(tài)和產(chǎn)業(yè)前景。介紹物聯(lián)網(wǎng)的3個層次，物聯(lián)網(wǎng)感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層把物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)劃分清晰，使學(xué)生對物聯(lián)網(wǎng)有一個更好的把握。

2.物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用案例。物聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)是深度信息化，物聯(lián)網(wǎng)把各種信息技術(shù)充分運用到各個行業(yè)。通過介紹物聯(lián)網(wǎng)的典型應(yīng)用，從我們生活的城市到學(xué)習(xí)的校園，再到智能家居，使學(xué)生不僅對物聯(lián)網(wǎng)有了理性認(rèn)識，同時也擁有的感性認(rèn)識。為學(xué)生更好的理解物聯(lián)網(wǎng)、認(rèn)識物聯(lián)網(wǎng)進行了栩栩如生的描述。

3.物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)掀起了第三次信息科技發(fā)展浪潮。物聯(lián)網(wǎng)融合了眾多技術(shù)和科技手段，相應(yīng)的支撐技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用中顯得日益重要。RFID、WSN/ZigBee、傳感器和智能服務(wù)等代表技術(shù)構(gòu)成了物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)支撐基礎(chǔ)。RFID是一種非接觸式自動識別技術(shù)，可以快速讀寫、重啟跟蹤管理，在智能識別領(lǐng)域有很好的發(fā)展前景；以短距離低功耗為特點的WSN/ZigBee可以在任何地點搭建網(wǎng)絡(luò)；以MEMS為代表的傳感器技術(shù)拉近了人與自然世界的距離；智能服務(wù)技術(shù)則為發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)提供了有力保障。M2M現(xiàn)今市場中，透過固網(wǎng)和無線的傳輸，人與人之間的溝通或許已經(jīng)成熟，但機器與機器（M2M）之間的連接卻還是方興未艾，M2M市場當(dāng)下已成為全球范圍內(nèi)快速增長的高科技市場之一。云計算是信息技術(shù)發(fā)展和信息社會需求達到一定階段的必然結(jié)果。云計算與物聯(lián)網(wǎng)是互為支持的，云計算讓物聯(lián)網(wǎng)在更廣泛的范圍內(nèi)進行信息資源共享，云計算增強了物聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)處理能力，并且提高了智能化處理程度。

表1 物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程學(xué)期進度安排表

4.物聯(lián)網(wǎng)知識體系。物聯(lián)網(wǎng)作為戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，需要堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。通過分析物聯(lián)網(wǎng)的知識點、知識單元和知識體系，來幫助學(xué)生掌握使用的軟件和硬件技術(shù)和平臺，理解物聯(lián)網(wǎng)的學(xué)科基礎(chǔ)，從而真正領(lǐng)悟物聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)。

5.物聯(lián)網(wǎng)課程安排。表1為物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程學(xué)期進度安排表［2］。

6.物聯(lián)網(wǎng)人才要求。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)主要體現(xiàn)在以下方面：德智體全面發(fā)展，富有社會責(zé)任感，良好的職業(yè)道德，具有一定的人文社科、經(jīng)濟管理等方面的綜合素質(zhì)。具有“基礎(chǔ)厚，口徑寬，能力強，綜合型，素質(zhì)高”等特點，知識結(jié)構(gòu)合理，扎實的電子技術(shù)、傳感技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)理論、信息處理技術(shù)、計算機技術(shù)、系統(tǒng)工程等理論基礎(chǔ)，重點掌握物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的分析與設(shè)計等專門知識和技能，系統(tǒng)理解物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)理論、物理信息系統(tǒng)標(biāo)識與感知、計算機網(wǎng)絡(luò)理論與技術(shù)和數(shù)據(jù)分析與處理方法。具備在本專業(yè)領(lǐng)域跟蹤新理論、新知識、新技術(shù)的能力以及較強的創(chuàng)新實踐能力。具有信息獲取、存儲、檢索、分析和處理能力，能在計算機、自動化和通信等信息領(lǐng)域起引領(lǐng)作用、具有國際視野和競爭力的創(chuàng)新性高層次專門人才。通過研究物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，發(fā)現(xiàn)其基本要求包括4個方面，即知識要求、能力要求、素質(zhì)要求和職業(yè)道德。

（四）學(xué)時分配

表2 課程學(xué)時分配

（五）教學(xué)心得

1.章節(jié)順序的調(diào)整經(jīng)過多次的講授實踐，我們把導(dǎo)論課程的章節(jié)順序調(diào)整為表x的順序。第一次講授的時候，我們把知識體系和課程安排放在了最開始部分，發(fā)現(xiàn)講授的效果并不好，對于學(xué)生來講知識體系以及課程安排都是一些新的概念和名詞，完全不知所云。先講授物聯(lián)網(wǎng)的基本概念，讓學(xué)生對物聯(lián)網(wǎng)有一個初步的認(rèn)識，然后通過生動的案例，認(rèn)識了物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用狀況。介紹了物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)后，再歸納知識體系和課程安排，顯得順其自然，學(xué)生也容易理解和接受。最后提出物聯(lián)網(wǎng)對人才的要求，使學(xué)生具有了使命感和責(zé)任感。

2.內(nèi)容的調(diào)整。最初的導(dǎo)論課程，我們把重點放在了關(guān)鍵技術(shù)的講解，課上還給學(xué)生做了相應(yīng)的演示實驗。可是效果卻不盡如人意。作為剛步入大學(xué)不久的學(xué)生，基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)還沒有完成，專業(yè)基礎(chǔ)課程還沒有開始學(xué)習(xí)，過多過深的技術(shù)講解顯然是不合時宜的，從而使學(xué)生對本專業(yè)有了畏懼感。經(jīng)過調(diào)整，我們把關(guān)鍵技術(shù)的講解學(xué)時減少為4個學(xué)時，深入淺出的技術(shù)講解，使學(xué)生對關(guān)鍵技術(shù)有了一個初步的概念。同時加大案例的分量，通過翔實的案例，讓學(xué)生認(rèn)識到物聯(lián)網(wǎng)的重要性，以及未來的科技發(fā)展趨勢，培養(yǎng)出了對專業(yè)的興趣和熱情。增加了知識體系和課程安排的內(nèi)容。目前為止，對物聯(lián)網(wǎng)的認(rèn)識還有好多誤區(qū)，有些學(xué)生以為專業(yè)沒有大綱和教學(xué)計劃，都是在摸索，把他們當(dāng)作實驗品。而教學(xué)大綱和教學(xué)計劃經(jīng)過很多老師的辛勤付出，早在學(xué)生進入專業(yè)的半年前就已經(jīng)制訂。雖然我們的計劃會有些微調(diào)，但是目標(biāo)和方向都已經(jīng)確定。通過增加知識體系和課程安排，讓學(xué)生了解到我們對物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)和學(xué)生是嚴(yán)肅、認(rèn)真和負(fù)責(zé)的。

最后談到了物聯(lián)網(wǎng)人才的要求。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，新興產(chǎn)業(yè)的振興需要合格的人才。對人才的要求不僅是技術(shù)上的，也要求職業(yè)道德方面。

（六）同學(xué)對教學(xué)認(rèn)識

導(dǎo)論課程講授的過程中，我們隨時注意聽取學(xué)生對課程的意見和反應(yīng)。最后的課程考核除了完成試卷，我們都要求學(xué)生寫出對物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論的認(rèn)識和理解，以及對課程的意見和建議。對于物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)，學(xué)生最有發(fā)言權(quán)，他們的意見和建議給我們以激勵和鞭策，促使我們更好地完善物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)教學(xué)內(nèi)容。

三、結(jié)束語

作為新興學(xué)科的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)，從本科開始興辦，體現(xiàn)出它的基礎(chǔ)性作用，以培養(yǎng)卓越物聯(lián)網(wǎng)工程師為目標(biāo)，強調(diào)“CDIO+職業(yè)道德”的辦學(xué)特色，構(gòu)建理論教學(xué)體系和實踐教學(xué)體系。通過理論教學(xué)、實踐教學(xué)和職業(yè)道德教育，使物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)學(xué)生能夠適應(yīng)國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要，物聯(lián)網(wǎng)工程是一門前進中的新興學(xué)科，隨著科學(xué)的發(fā)展和科技的進步，物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵和外延會深入擴展，技術(shù)手段會不斷革新，應(yīng)用領(lǐng)域更加廣泛，因此，隨著時代的發(fā)展，我們對于物聯(lián)網(wǎng)工程的認(rèn)識理解將不斷的豐富和更新。

［1］王志良.物聯(lián)網(wǎng)：現(xiàn)在與未來［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2010.

［2］王志良，石志國.物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論［M］.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2011.

In view of position，contents and credit hours in the course of"Introduction to Internet of Things Engineering"and in combination with actual teaching experience，this paper discusses the construction methods of this course.

internet of things；introduction；teaching

G642

A

2096-000X（2016）20-0058-02

北京科技大學(xué)校級“十二五”規(guī)劃教材建設(shè)項目（編號：JC2013YB033）

王新平（1972-），男，漢族，博士，講師，研究方向為表情、聲音識別，人工智能。王志良（1956-），男，漢族，博士，教授，研究方向為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，人工心理與機器人系統(tǒng)。