王占剛　吳韶波

摘 要：物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)的軟件類(lèi)課程作為專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程發(fā)揮著重要作用。傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)軟件類(lèi)課程群無(wú)法滿足本專(zhuān)業(yè)工程教育認(rèn)證的要求，因此改進(jìn)與完善物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)軟件類(lèi)課程群是一個(gè)具有共性且迫切需要解決的問(wèn)題。文中通過(guò)梳理軟件類(lèi)課程設(shè)置現(xiàn)狀，提出了軟件類(lèi)課程設(shè)置存在的問(wèn)題，通過(guò)研究目前軟件類(lèi)課程設(shè)置中缺失的內(nèi)容，提出了物聯(lián)網(wǎng)工程軟件類(lèi)課程群設(shè)置與內(nèi)容改進(jìn)的建議。研究已有課程內(nèi)容和相關(guān)課程時(shí)間關(guān)聯(lián)特征與分布，建立物聯(lián)網(wǎng)工程軟件類(lèi)課程群拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。明確課程教學(xué)與畢業(yè)要求之間的關(guān)系，完善并改進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)軟件類(lèi)課程群，為實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)工程教育認(rèn)證奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)；軟件類(lèi)課程群；工程教育認(rèn)證；課程群優(yōu)化

中圖分類(lèi)號(hào)：TP39；G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1302（2018）03-0-03

0 引 言

工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證為高校促進(jìn)專(zhuān)業(yè)建設(shè)、提高人才培養(yǎng)質(zhì)量創(chuàng)造了機(jī)會(huì)，也是工程教育改革的必然趨勢(shì)與內(nèi)在要求。通過(guò)工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證可以增強(qiáng)本專(zhuān)業(yè)的社會(huì)影響力，促進(jìn)專(zhuān)業(yè)建設(shè)良性循環(huán)。工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)主要包括專(zhuān)業(yè)目標(biāo)、質(zhì)量評(píng)價(jià)、課程體系、師資隊(duì)伍、支持條件、學(xué)生發(fā)展和管理制度等指標(biāo)，是工程教育專(zhuān)業(yè)合格的標(biāo)志。

物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)面向新一代信息技術(shù)發(fā)展的前沿，是涉及多領(lǐng)域的交叉學(xué)科，以計(jì)算機(jī)、傳感器、電子與通信技術(shù)等理論為指導(dǎo)，以計(jì)算機(jī)軟硬件為應(yīng)用平臺(tái)，既強(qiáng)調(diào)基本理論和基礎(chǔ)知識(shí)，又注重實(shí)踐和創(chuàng)新能力，同時(shí)還注意對(duì)新技術(shù)和新應(yīng)用的學(xué)習(xí)。

在工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證中，物聯(lián)網(wǎng)工程被劃分到計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)，除自然科學(xué)類(lèi)課程外，還包括工程基礎(chǔ)和專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)類(lèi)課程及專(zhuān)業(yè)類(lèi)課程。其中，工程基礎(chǔ)和專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)類(lèi)課程的教學(xué)內(nèi)容必須覆蓋程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)組成、操作系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、軟件工程、信息管理等核心內(nèi)容，主要包含核心概念、基本原理，及相關(guān)基本技術(shù)和方法，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。專(zhuān)業(yè)類(lèi)課程應(yīng)覆蓋相應(yīng)知識(shí)領(lǐng)域核心內(nèi)容，并培訓(xùn)學(xué)生將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于復(fù)雜系統(tǒng)的能力，使其能夠設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)基于計(jì)算機(jī)原理、由軟硬件與網(wǎng)絡(luò)支撐的應(yīng)用系統(tǒng)。

物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)課程設(shè)置以培養(yǎng)目標(biāo)和物聯(lián)網(wǎng)特色定位為依據(jù)，以專(zhuān)業(yè)知識(shí)體系為主線，課程之間需要相互支持與銜接。其中，計(jì)算機(jī)軟件類(lèi)課程作為專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程發(fā)揮著重要作用。但目前本專(zhuān)業(yè)的軟件類(lèi)課程群多在新建專(zhuān)業(yè)初期提出，參考其他相關(guān)專(zhuān)業(yè)課程設(shè)置與內(nèi)容安排，導(dǎo)致當(dāng)前課程設(shè)置無(wú)法達(dá)到本專(zhuān)業(yè)工程教育認(rèn)證的要求，很難提高學(xué)生面對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)的能力。

1 物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)軟件課程設(shè)置現(xiàn)狀分析

物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)核心課程體系如圖1所示。物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)的軟件課程設(shè)置中不僅包含了C 語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)基礎(chǔ)等專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，還包含了面向?qū)ο蠹夹g(shù)、Java程序設(shè)計(jì)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)技術(shù)、云計(jì)算等專(zhuān)業(yè)選修課。

北京信息科技大學(xué)信息與通信工程學(xué)院囊括了電信與通信等實(shí)力較強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)，因此，在物聯(lián)網(wǎng)感知層與傳輸層構(gòu)建方面具有較大優(yōu)勢(shì)，但在應(yīng)用層方面卻亟待進(jìn)一步提高。軟件類(lèi)課程對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用比較重要，因此，進(jìn)一步改進(jìn)、優(yōu)化物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)軟件類(lèi)課程群建設(shè)具有重要意義。

2 物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)軟件類(lèi)課程設(shè)置存在的問(wèn)題

目前物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)課程設(shè)置中存在以下問(wèn)題：

（1）課程要求未與畢業(yè)要求對(duì)應(yīng)

在工程教育認(rèn)證中，所有課程都必須明確其培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求，所有課程中的知識(shí)點(diǎn)需包括明確達(dá)到的指標(biāo)，并與畢業(yè)要求對(duì)應(yīng)，而目前的課程大綱和材料均未滿足這些要求。

（2）軟件課程設(shè)置

本專(zhuān)業(yè)課程設(shè)置中已具備了工程教育要求的計(jì)算機(jī)軟件課程基本科目，但仍缺乏一些重要課程，需要針對(duì)工程教育要求調(diào)整。

（3）課程內(nèi)容安排

現(xiàn)有課程內(nèi)容與計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)課程相近，但物聯(lián)網(wǎng)工程的專(zhuān)業(yè)要求和應(yīng)用特殊性對(duì)這些課程提出了新的要求。

（4）課程時(shí)間安排

在課程時(shí)間安排上，由于基礎(chǔ)課程與專(zhuān)業(yè)要求的關(guān)系，需調(diào)整部分課程。例如，《面向?qū)ο蠹夹g(shù)》在僅僅學(xué)習(xí)了《C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》之后，很難使學(xué)生很好地理解、掌握，因此需要對(duì)其時(shí)間安排進(jìn)行調(diào)整。

3 面向工程教育認(rèn)證的物聯(lián)網(wǎng)工程軟件類(lèi)課程改進(jìn)建議

3.1 物聯(lián)網(wǎng)工程軟件類(lèi)課程群設(shè)置與內(nèi)容改進(jìn)

通過(guò)調(diào)研其他高校物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)的軟件類(lèi)課程群建設(shè)情況，并對(duì)多所大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃進(jìn)行統(tǒng)計(jì)后，對(duì)收集的數(shù)據(jù)材料進(jìn)行有針對(duì)性的分析。通過(guò)走訪、交流，對(duì)我校物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)的本科學(xué)生進(jìn)行了實(shí)際調(diào)查，了解了學(xué)生對(duì)軟件類(lèi)課程設(shè)置的真實(shí)想法。在以上調(diào)研成果的基礎(chǔ)上，提出了物聯(lián)網(wǎng)工程軟件類(lèi)課程群設(shè)置與內(nèi)容改進(jìn)建議。

3.1.1 軟件類(lèi)課程設(shè)置改進(jìn)

專(zhuān)業(yè)課程設(shè)置中已具備了工程教育要求的計(jì)算機(jī)軟件課程基本科目，但仍需補(bǔ)充一些重要課程，以完善物聯(lián)網(wǎng)采集、傳輸與應(yīng)用各環(huán)節(jié)中的知識(shí)點(diǎn)，包括軟件工程、嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)大型系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)、Web應(yīng)用開(kāi)發(fā)技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘、人工智能等。

軟件工程涉及程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言、數(shù)據(jù)庫(kù)、軟件開(kāi)發(fā)工具、系統(tǒng)平臺(tái)、標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)模式等，方便學(xué)生了解軟件相關(guān)領(lǐng)域的綜合知識(shí)架構(gòu)，為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺(tái)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)奠定基礎(chǔ)。

嵌入式系統(tǒng)適用于對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格要求的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)及用戶(hù)的應(yīng)用程序等部分組成，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的控制、監(jiān)視或管理等功能。嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)傳感器應(yīng)用具有重要意義。

物聯(lián)網(wǎng)大型系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)是面向嵌入式系統(tǒng)、服務(wù)端軟件的大型物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)、設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)的課程，為學(xué)生學(xué)習(xí)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

Web應(yīng)用開(kāi)發(fā)技術(shù)介紹了Web網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用開(kāi)發(fā)的基本概念、設(shè)計(jì)流程、JSP語(yǔ)法。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握Web開(kāi)發(fā)常用技術(shù)的應(yīng)用編程，為培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)Web應(yīng)用設(shè)計(jì)、網(wǎng)站開(kāi)發(fā)打下基礎(chǔ)。

數(shù)據(jù)挖掘是從大量數(shù)據(jù)中抽取出潛在的、有價(jià)值的知識(shí)、模型或規(guī)則的過(guò)程，可以將物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的大量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成有用的信息和知識(shí)。作為一類(lèi)深層次的數(shù)據(jù)分析方法，它利用了數(shù)據(jù)庫(kù)、人工智能等多方面的技術(shù)。

人工智能是利用計(jì)算機(jī)來(lái)模擬人腦所從事的感知、推理、學(xué)習(xí)、思考、規(guī)劃等人類(lèi)智能活動(dòng)，以延伸人類(lèi)智能的科學(xué)。通過(guò)人工智能的學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握人工智能的基本概念、基本原理、知識(shí)表示、推理機(jī)制和求解技術(shù)，以及機(jī)器學(xué)習(xí)的技術(shù)方法。人工智能可為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供智能推理與決策支持。

3.1.2 課程內(nèi)容調(diào)整

物聯(lián)網(wǎng)工程的專(zhuān)業(yè)要求和應(yīng)用特殊性對(duì)現(xiàn)有課程提出了新的要求。

“Java程序設(shè)計(jì)”的課程內(nèi)容是面向通用程序的設(shè)計(jì)，但在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，Java通常用于嵌入式或移動(dòng)開(kāi)發(fā)環(huán)境中，將課程中涉及的開(kāi)發(fā)環(huán)境及部分授課內(nèi)容直接面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用將會(huì)大大提高教學(xué)效果。

“云計(jì)算”課程著重介紹了云計(jì)算的基本概念和原理、云計(jì)算平臺(tái)和技術(shù)、云計(jì)算核心算法和發(fā)展趨勢(shì)，為物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)處理與云計(jì)算解決方案的實(shí)施奠定了基礎(chǔ)。該課程理論與實(shí)踐并重，但需要加強(qiáng)云計(jì)算平臺(tái)應(yīng)用與解決方案案例的內(nèi)容，因此建議以物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用為主線，將云計(jì)算與物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)相結(jié)合，介紹云計(jì)算與大數(shù)據(jù)應(yīng)用的最新核心技術(shù)。

“面向?qū)ο蠹夹g(shù)”課程著重講授了面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的基本思路和方法，目前多以C++為授課語(yǔ)言。但若針對(duì)開(kāi)發(fā)量較大的桌面及服務(wù)器應(yīng)用系統(tǒng)，則Java語(yǔ)言使用較多，因此建議本課程選用Java授課。學(xué)生可利用所學(xué)的Java編程知識(shí)和編程技巧，設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)出物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用小系統(tǒng)，初步熟悉軟件設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)的基本方法，提高進(jìn)行工程設(shè)計(jì)的基本技能及分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力，為相關(guān)課程及工程實(shí)踐奠定基礎(chǔ)。

“操作系統(tǒng)”課程重點(diǎn)介紹了操作系統(tǒng)的基本原理與概念，講解了Linux系統(tǒng)的工作原理、主要功能和使用與應(yīng)用方法，為后期從事各類(lèi)物聯(lián)網(wǎng)軟件系統(tǒng)研究、設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)工作提供必要的軟件基礎(chǔ)和基本技能。但目前該課程只有8學(xué)時(shí)課內(nèi)上機(jī)，缺少系統(tǒng)操作、Linux開(kāi)發(fā)的應(yīng)用實(shí)踐，建議增加“操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)”課程，以彌補(bǔ)此部分內(nèi)容。

3.2 物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)軟件課程拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

從軟件類(lèi)課程群優(yōu)化出發(fā)，對(duì)目前的課程及相互聯(lián)系進(jìn)行剖析，完善并改進(jìn)了物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)軟件類(lèi)課程群。圖2所示為物聯(lián)網(wǎng)工程軟件類(lèi)課程群拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，顯示了各門(mén)軟件類(lèi)相關(guān)課程的時(shí)間關(guān)聯(lián)與分布特征。圖中白底課程為現(xiàn)有課程，深底課程為擬新加課程。

3.3 面向工程認(rèn)證的物聯(lián)網(wǎng)工程軟件類(lèi)課程培養(yǎng)目標(biāo)與畢業(yè)要求分析

通過(guò)梳理物聯(lián)網(wǎng)工程軟件類(lèi)課程的培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求，確定課程要求指標(biāo)，建立課程要求指標(biāo)與畢業(yè)要求之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，具體見(jiàn)表1所列。

4 結(jié) 語(yǔ)

物聯(lián)網(wǎng)工程是一個(gè)交叉學(xué)科，目前各高校的物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)都處于摸索狀態(tài)，其軟件類(lèi)課程群的改進(jìn)與完善是一個(gè)迫切需要解決的問(wèn)題，同時(shí)該問(wèn)題也具有一定共性。

軟件類(lèi)課程是物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)課程中較為重要的組成部分，它對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用及發(fā)展具有極為重要的作用。本課題從軟件類(lèi)課程群優(yōu)化出發(fā)，通過(guò)對(duì)目前的物聯(lián)網(wǎng)軟件課程以及相互聯(lián)系進(jìn)行剖析，可以快速發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并提出改進(jìn)建議，明確課程教學(xué)與畢業(yè)要求之間的關(guān)系，為實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)工程教育認(rèn)證奠定基礎(chǔ)。

通過(guò)建立完善的課題設(shè)置，提高物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)本科生的整體學(xué)習(xí)效果，促進(jìn)學(xué)生更好地理解、應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)知識(shí)與概念，為實(shí)現(xiàn)面向應(yīng)用型人才培養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)提供支持。

參考文獻(xiàn)

[1]陶銘，曲超，洪小宇.“新工科”背景下物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)方案探索[J].現(xiàn)代計(jì)算機(jī)（專(zhuān)業(yè)版），2017（21）：39-43.

[2]楊健.信息管理與信息系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)學(xué)科方向的知識(shí)體系與課程群規(guī)劃[J].計(jì)算機(jī)教育，2017（7）：22-26.

[3]溫常青，王凱.基于物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)的軟件工程課程教學(xué)內(nèi)容改革的探索[J].智能城市，2016，2（12）：142.

[4]趙明波，韓慧，鞏秀鋼.計(jì)算機(jī)嵌入式課程群建設(shè)的探索與實(shí)踐[J].時(shí)代教育，2015（21）：83.

[5]柯強(qiáng).物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)課程建設(shè)探討[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2012，2（1）：80-81，85.

[6]桂小林.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)專(zhuān)業(yè)課程體系探索[J].計(jì)算機(jī)教育，2010（16）：1-3，9.

[7]中國(guó)工程教育認(rèn)證協(xié)會(huì)秘書(shū)處.工程教育認(rèn)證學(xué)校工作指南[S].2013.

[8]姚建峰，黃式東，孫艷歌.物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系模塊化研究[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2017，7（1）：112-114.