摘要：物聯(lián)網(wǎng)工程是全新的專(zhuān)業(yè)，建立符合物聯(lián)網(wǎng)學(xué)科特點(diǎn)、滿(mǎn)足實(shí)際要求的培養(yǎng)方案、教學(xué)計(jì)劃和教學(xué)模式，是保障培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)合格人才的關(guān)鍵。結(jié)合對(duì)高等學(xué)校物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)規(guī)范的解讀以及對(duì)物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)的理解，文章介紹吉林大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)的課程設(shè)置與實(shí)踐教學(xué)體系的設(shè)計(jì)，闡述方案制訂的思路。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)；培養(yǎng)方案；專(zhuān)業(yè)課程；實(shí)踐教學(xué)體系

0 引 言

物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)是教育部根據(jù)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略需要，于2010年設(shè)立的新專(zhuān)業(yè)，專(zhuān)業(yè)歸類(lèi)于計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)。2010年，30所高校被批準(zhǔn)開(kāi)設(shè)物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)，2011-2013年，又有270多所學(xué)校陸續(xù)被批準(zhǔn)開(kāi)設(shè)此專(zhuān)業(yè)。

物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)成立之初，其知識(shí)體系、培養(yǎng)目標(biāo)、培養(yǎng)計(jì)劃和培養(yǎng)模式基本上是空白。因此，建立符合物聯(lián)網(wǎng)學(xué)科特點(diǎn)并滿(mǎn)足實(shí)際要求的培養(yǎng)方案、教學(xué)計(jì)劃和教學(xué)模式，是保障物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)合格人才培養(yǎng)的關(guān)鍵。在教育部高等學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)的指導(dǎo)下，首批開(kāi)設(shè)物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)的高等院校相關(guān)專(zhuān)家組成了“物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)教學(xué)研究專(zhuān)家組”。在他們辛勤并卓有成效的工作下，《物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究報(bào)告暨專(zhuān)業(yè)規(guī)范（試行）》（簡(jiǎn)稱(chēng)《專(zhuān)業(yè)規(guī)范》）與《高等學(xué)校物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系與規(guī)范（試行）》（簡(jiǎn)稱(chēng)《體系與規(guī)范》于2012年制訂發(fā)布。兩個(gè)規(guī)范的發(fā)布使各高校物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)的辦學(xué)有了一個(gè)初步的依據(jù)與準(zhǔn)則，但對(duì)這兩個(gè)規(guī)范的解讀，各個(gè)高校有自己的理解與認(rèn)識(shí)，不盡相同。

吉林大學(xué)是首批獲得物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)招生資格的30所高校之一。從2011年起，我們每年招收物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)本科生60名，2015年將產(chǎn)生首批畢業(yè)生。吉林大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)的培養(yǎng)方案有兩個(gè)版本，第一個(gè)版本于2011年制訂，第二個(gè)版本在第一版的基礎(chǔ)上作出了一些調(diào)整，于2013年底完成制訂。新培養(yǎng)方案結(jié)合了吉林大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)的特色以及物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)學(xué)科交叉和實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)。

1 課程設(shè)置的總體思路

物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)是戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，涉及的理論與技術(shù)涵蓋面廣，應(yīng)用領(lǐng)域幾乎無(wú)所不在。日前，國(guó)外尚無(wú)同類(lèi)專(zhuān)業(yè)，因此在物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)方面，國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)無(wú)從借鑒。專(zhuān)業(yè)設(shè)立之初，國(guó)內(nèi)院校都在探索，沒(méi)有成型的培養(yǎng)方案可作參考。根據(jù)我們的理解，物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)是計(jì)算機(jī)學(xué)科，不僅包含信息網(wǎng)絡(luò)方面的理論和技能，還應(yīng)該具有電子科學(xué)與技術(shù)、通信工程等相近學(xué)科的部分知識(shí)與技能。物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生應(yīng)該具備從事物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域的研究、設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、操作等工作所需的專(zhuān)業(yè)基本能力。專(zhuān)業(yè)課程設(shè)置與實(shí)踐教學(xué)體系的設(shè)計(jì)要圍繞專(zhuān)業(yè)基本能力的培養(yǎng)展開(kāi)。

我們依托計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)，確定物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)人才應(yīng)該具備《高等學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)人才專(zhuān)業(yè)能力構(gòu)成與培養(yǎng)》定義的計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)人才的專(zhuān)業(yè)基本能力，包括汁算思維能力、算法設(shè)計(jì)與分析能力、程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)能力、系統(tǒng)能力等。同時(shí)，我們還應(yīng)該從物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)的特色出發(fā)，深刻認(rèn)識(shí)這些能力在本專(zhuān)業(yè)的特色需求。

據(jù)此，結(jié)合吉林大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)、網(wǎng)絡(luò)與信息安全專(zhuān)業(yè)的已有本科培養(yǎng)方案與教學(xué)模式，根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)知識(shí)體系特點(diǎn)，我們研究制訂了物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)課程，見(jiàn)表l

從培養(yǎng)方案中可看出，我們對(duì)原計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)、業(yè)課程體系進(jìn)行了精簡(jiǎn)，在保留計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)核心課程的前提下，增加了物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)的核心課程，包括物聯(lián)網(wǎng)工程概論、傳感器原理及應(yīng)用、RFID原理及應(yīng)用、無(wú)線傳感網(wǎng)原理及應(yīng)用、無(wú)線組網(wǎng)技術(shù)、智能信息處理技術(shù)、單片機(jī)與控制、物聯(lián)網(wǎng)信息安全、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)。培養(yǎng)方案中的課程設(shè)置涵蓋了《專(zhuān)業(yè)規(guī)范》中列出的核心知識(shí)點(diǎn)，但核心專(zhuān)業(yè)課的設(shè)置與規(guī)范中有些許差別。

2 對(duì)課程設(shè)置的解讀

《專(zhuān)業(yè)規(guī)范》把物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論、傳感器原理及應(yīng)用、RFID原理及應(yīng)用、傳感網(wǎng)原理及應(yīng)用、物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)、海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理與智能決策、物聯(lián)網(wǎng)控制、物聯(lián)網(wǎng)信息安全、物聯(lián)網(wǎng)工程設(shè)計(jì)與實(shí)施10門(mén)課程作為專(zhuān)業(yè)核心課程。根據(jù)《專(zhuān)業(yè)規(guī)范》，我們?cè)O(shè)計(jì)了上述專(zhuān)業(yè)課程體系（見(jiàn)表1）。下面介紹它與《專(zhuān)業(yè)規(guī)范》建議的不同點(diǎn)以及我們的設(shè)計(jì)思考。

（1）《專(zhuān)業(yè)規(guī)范》建議物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論課程為32學(xué)時(shí)，我們實(shí)施的是20學(xué)時(shí)。我們的出發(fā)點(diǎn)是，導(dǎo)論課是大一新生上的第一門(mén)涉及專(zhuān)業(yè)知識(shí)的入門(mén)課，教師要講授的不只是專(zhuān)業(yè)初步知識(shí)，更多的是專(zhuān)業(yè)內(nèi)容、大學(xué)學(xué)習(xí)方法和專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)方法。學(xué)時(shí)太多就意味著過(guò)多地講授專(zhuān)業(yè)知識(shí)，而對(duì)新生來(lái)說(shuō)，在未學(xué)習(xí)其他必要的先修課的情況下，很難深入理解專(zhuān)業(yè)知識(shí)。我們要求講授此門(mén)課程的教師知識(shí)面要廣，講課經(jīng)驗(yàn)豐富，對(duì)專(zhuān)業(yè)理解深入，且有一定的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)。教師講授的時(shí)候要旁征博引，深入淺出，既能使學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)感到神奇與敬畏，又不會(huì)讓他們覺(jué)得晦澀難懂?？紤]到物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)，我們的課程中還要求有兩個(gè)學(xué)時(shí)簡(jiǎn)要介紹計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課的內(nèi)容。

（2）《專(zhuān)業(yè)規(guī)范》中的數(shù)據(jù)處理與智能決策課程是物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)的重要課程。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的普及，必然產(chǎn)生各種類(lèi)型的海量數(shù)據(jù)，對(duì)這些數(shù)據(jù)的處理會(huì)用到較多的智能方法。我們沒(méi)置人工智能基礎(chǔ)、智能信息處理技術(shù)和多傳感器融合技術(shù)3門(mén)課程以覆蓋智能數(shù)據(jù)處理的知識(shí)點(diǎn)。前兩門(mén)是必修課，后一門(mén)為選修課。

（3）針對(duì)《專(zhuān)業(yè)規(guī)范》中的物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)課程，我們?cè)O(shè)置了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)兩門(mén)課。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的必修課，涵蓋有線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)重點(diǎn)講述無(wú)線通信與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)中還有一部分內(nèi)容是工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線，我們把這部分內(nèi)容加入到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程中，要求授課老師至少用4個(gè)學(xué)時(shí)補(bǔ)充這方面知識(shí)。

（4）海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)課程我們沒(méi)有單獨(dú)開(kāi)設(shè)，其知識(shí)點(diǎn)分布在嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)、微機(jī)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)等課程中。

其他核心專(zhuān)業(yè)課程基本按照《專(zhuān)業(yè)規(guī)范》設(shè)置。

3 實(shí)踐教學(xué)體系設(shè)置思路

《體系與規(guī)范》中指出進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐教學(xué)體系設(shè)計(jì)需要遵循3個(gè)原則：

（l）圍繞專(zhuān)業(yè)能力的培養(yǎng)設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)體系；

（2）按《專(zhuān)業(yè)規(guī)范》和物聯(lián)網(wǎng)理論與技術(shù)體系設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)體系；

（3）產(chǎn)學(xué)研用合作建設(shè)實(shí)踐教學(xué)體系。

另外，《體系與規(guī)范》還將實(shí)踐教學(xué)課程分為核心課程實(shí)驗(yàn)與綜合課程設(shè)計(jì)兩類(lèi)。核心課程實(shí)驗(yàn)包括傳感器原理及應(yīng)用、RFID原理及應(yīng)用、傳感網(wǎng)原理及應(yīng)用、物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)、數(shù)據(jù)處理與智能決策、物聯(lián)網(wǎng)控制、物聯(lián)網(wǎng)信息安全等。綜合課程設(shè)計(jì)包括嵌入式系統(tǒng)綜合課程設(shè)計(jì)、物聯(lián)網(wǎng)感知綜合課程設(shè)計(jì)、物聯(lián)網(wǎng)傳輸綜合課程設(shè)計(jì)、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理綜合課程設(shè)計(jì)和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)綜合課程設(shè)計(jì)。

根據(jù)規(guī)范建議與我們自己的理解，我們將物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容分為3個(gè)主要組成部分：學(xué)科基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課、軟件編程實(shí)驗(yàn)課及專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課。其中學(xué)科基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課包括模擬電路實(shí)驗(yàn)、數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)；軟件編程實(shí)驗(yàn)課包括高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)、匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)庫(kù)課程設(shè)計(jì)；專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課大部分內(nèi)容是新增的，包括傳感器與控制實(shí)驗(yàn)、RFID技術(shù)實(shí)驗(yàn)、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)、嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)實(shí)驗(yàn)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析與故障診斷技術(shù)實(shí)驗(yàn)、物聯(lián)網(wǎng)安全實(shí)驗(yàn)、云計(jì)算實(shí)驗(yàn)和物聯(lián)網(wǎng)綜合應(yīng)用課程設(shè)計(jì)。上述3類(lèi)實(shí)驗(yàn)課程多數(shù)已在計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)，只有幾個(gè)實(shí)驗(yàn)是為物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)新增設(shè)的。這些實(shí)驗(yàn)課與物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)課程體系中的專(zhuān)業(yè)課程一一對(duì)應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)課程體系中核心內(nèi)容的完整覆蓋。

物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)特色是在注重理論知識(shí)體系架構(gòu)的同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)，強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)。我們?cè)谠杏?jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程基礎(chǔ)上，增加了傳感器與控制實(shí)驗(yàn)、RFID技術(shù)實(shí)驗(yàn)、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)驗(yàn)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)技術(shù)實(shí)驗(yàn)、物聯(lián)網(wǎng)安全實(shí)驗(yàn)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用綜合實(shí)踐課程。為此我們新增了3個(gè)實(shí)驗(yàn)室，采購(gòu)了RFID、傳感器網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)等實(shí)驗(yàn)設(shè)備。

表2是我們?cè)O(shè)置的物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)獨(dú)立實(shí)驗(yàn)課（不含課內(nèi)實(shí)驗(yàn)）實(shí)踐教學(xué)體系，對(duì)與規(guī)范建議的差異作如下說(shuō)明。

（1）我們?cè)O(shè)置了單片機(jī)與控制實(shí)驗(yàn)（課內(nèi)上機(jī)實(shí)驗(yàn)），這個(gè)實(shí)驗(yàn)包含了規(guī)范中建議的“傳感器原理與應(yīng)用”與“物聯(lián)網(wǎng)控制”。我們認(rèn)為單獨(dú)開(kāi)設(shè)“傳感器原理與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)”內(nèi)容過(guò)于簡(jiǎn)單，結(jié)合傳感網(wǎng)又與傳感網(wǎng)實(shí)驗(yàn)交集，實(shí)驗(yàn)安排與設(shè)計(jì)不好做，而“物聯(lián)網(wǎng)控制實(shí)驗(yàn)”離不開(kāi)傳感器，需要有數(shù)據(jù)采集作為支撐，所以我們把這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)合在一起。處理器采用單片機(jī)，不增加學(xué)生掌握處理器的負(fù)擔(dān)，使學(xué)生把主要精力放在傳感器自身的原理與使用、控制方法與控制效果的觀察體驗(yàn)上。

（2）在智能信息處理技術(shù)課程中，我們計(jì)劃“16學(xué)時(shí)授課+16學(xué)時(shí)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)”，不單獨(dú)開(kāi)設(shè)數(shù)據(jù)處理與智能決策實(shí)驗(yàn)課。實(shí)驗(yàn)?zāi)康闹荚趶膶?shí)際應(yīng)用出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生深入理解智能信息處理中的基本概念和原理，掌握典型的智能信息處理技術(shù)及其編程實(shí)現(xiàn)方法。

（3）在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)技術(shù)實(shí)驗(yàn)中，我們重點(diǎn)突出無(wú)線通信與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；而有線網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課中學(xué)習(xí)。這兩門(mén)實(shí)驗(yàn)課涵蓋了物聯(lián)網(wǎng)傳輸層技術(shù)知識(shí)點(diǎn)與實(shí)踐要求

（4）配合云計(jì)算技術(shù)課程，我們?cè)鲈O(shè)了16學(xué)時(shí)的云計(jì)算技術(shù)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)。課程實(shí)驗(yàn)?zāi)苁箤W(xué)生加深對(duì)云計(jì)算系統(tǒng)架構(gòu)的理解，加強(qiáng)其動(dòng)手能力，激發(fā)學(xué)習(xí)積極性；同時(shí)，學(xué)生可以熟悉虛擬化平臺(tái)和大規(guī)模數(shù)據(jù)處理平臺(tái)的開(kāi)發(fā)環(huán)境及其流程，培養(yǎng)自身開(kāi)發(fā)云計(jì)算應(yīng)用程序的能力

其他實(shí)踐課程與《系統(tǒng)與規(guī)范》中基本一斂，不再贅述。

4 結(jié)語(yǔ)

吉林大學(xué)的物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案在制訂與修訂過(guò)程中，匯集了眾多教師與教學(xué)管理人員的智慧與心血。與其他院校物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)相比較，吉林大學(xué)在課程設(shè)置與實(shí)踐教學(xué)體系設(shè)計(jì)上，注重理論知識(shí)體系架構(gòu)的完整，注重增強(qiáng)學(xué)生的系統(tǒng)能力與工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)，同時(shí)突出了學(xué)校在網(wǎng)絡(luò)安全與智能信息處理方面的優(yōu)勢(shì)物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生除了學(xué)習(xí)系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)基本理論、基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)踐訓(xùn)練之外，我們還加強(qiáng)了智能感知與智能信息處理技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)綜合應(yīng)用設(shè)計(jì)技術(shù)。這些特點(diǎn)體現(xiàn)在人工智能基礎(chǔ)、智能信息處理技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)安全、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)等課程及相關(guān)的實(shí)踐課程中。