王新平王志良

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

物聯(lián)網(wǎng)工程導論課程建設與研究*

王新平1王志良2

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

文章針對物聯(lián)網(wǎng)工程導論在教學中如何定位、確定課程內(nèi)容和安排學時等問題，結合實際的教學經(jīng)驗，論述物聯(lián)網(wǎng)工程導論課程建設的方法。

物聯(lián)網(wǎng)；導論；教學

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［1］。

作為教育部批準的首批開辦物聯(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)工程導論》主要向學生介紹物聯(lián)網(wǎng)的基本概念，以及物聯(lián)網(wǎng)所涉及的主要技術與應用范疇。通過本課程的學習，讓學生初步了解物聯(lián)網(wǎng)這一抽象名詞，掌握物聯(lián)網(wǎng)技術的應用方法，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，我們結合實際教學效果和學生的反饋意見把導論課程的內(nèi)容和方法進行了總結。

二、物聯(lián)網(wǎng)工程導論課程研究

（一）導論的定位

物聯(lián)網(wǎng)工程導論作為物聯(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。通過導論的學習，使學生對物聯(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。同時對大學期間的學習方向有一個明確的認識，樹立良好的職業(yè)道德。

（二）開設時間

作為專業(yè)和相關知識的介紹課程，物聯(lián)網(wǎng)工程導論應該在大學一年級開設。無論是按照專業(yè)招生還是按照大類招生，都應該把導論安排在第一學年講授。

（三）課程內(nèi)容

1.物聯(lián)網(wǎng)基礎。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，使學生了解到一個真實的物聯(lián)網(wǎng)。使學生熟悉物聯(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)絡層和應用層把物聯(lián)網(wǎng)的架構劃分清晰，使學生對物聯(lián)網(wǎng)有一個更好的把握。

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

3.物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術。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)融合了眾多技術和科技手段，相應的支撐技術在物聯(lián)網(wǎng)的應用中顯得日益重要。RFID、WSN/ZigBee、傳感器和智能服務等代表技術構成了物聯(lián)網(wǎng)的技術支撐基礎。RFID是一種非接觸式自動識別技術，可以快速讀寫、重啟跟蹤管理，在智能識別領域有很好的發(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；以MEMS為代表的傳感器技術拉近了人與自然世界的距離；智能服務技術則為發(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。云計算是信息技術發(fā)展和信息社會需求達到一定階段的必然結果。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，需要堅實的技術基礎。通過分析物聯(lián)網(wǎng)的知識點、知識單元和知識體系，來幫助學生掌握使用的軟件和硬件技術和平臺，理解物聯(lián)網(wǎng)的學科基礎，從而真正領悟物聯(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)目標主要體現(xiàn)在以下方面：德智體全面發(fā)展，富有社會責任感，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“基礎厚，口徑寬，能力強，綜合型，素質(zhì)高”等特點，知識結構合理，扎實的電子技術、傳感技術、通信網(wǎng)絡理論、信息處理技術、計算機技術、系統(tǒng)工程等理論基礎，重點掌握物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的分析與設計等專門知識和技能，系統(tǒng)理解物聯(lián)網(wǎng)技術基礎理論、物理信息系統(tǒng)標識與感知、計算機網(wǎng)絡理論與技術和數(shù)據(jù)分析與處理方法。具備在本專業(yè)領域跟蹤新理論、新知識、新技術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域起引領作用、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，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）學時分配

表2 課程學時分配

（五）教學心得

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，讓學生對物聯(lián)網(wǎng)有一個初步的認識，然后通過生動的案例，認識了物聯(lián)網(wǎng)的應用狀況。介紹了物聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術后，再歸納知識體系和課程安排，顯得順其自然，學生也容易理解和接受。最后提出物聯(lián)網(wǎng)對人才的要求，使學生具有了使命感和責任感。

2.內(nèi)容的調(diào)整。最初的導論課程，我們把重點放在了關鍵技術的講解，課上還給學生做了相應的演示實驗?？墒切Ч麉s不盡如人意。作為剛步入大學不久的學生，基礎課程的學習還沒有完成，專業(yè)基礎課程還沒有開始學習，過多過深的技術講解顯然是不合時宜的，從而使學生對本專業(yè)有了畏懼感。經(jīng)過調(diào)整，我們把關鍵技術的講解學時減少為4個學時，深入淺出的技術講解，使學生對關鍵技術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，讓學生認識到物聯(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)的認識還有好多誤區(qū)，有些學生以為專業(yè)沒有大綱和教學計劃，都是在摸索，把他們當作實驗品。而教學大綱和教學計劃經(jīng)過很多老師的辛勤付出，早在學生進入專業(yè)的半年前就已經(jīng)制訂。雖然我們的計劃會有些微調(diào)，但是目標和方向都已經(jīng)確定。通過增加知識體系和課程安排，讓學生了解到我們對物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)和學生是嚴肅、認真和負責的。

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上的，也要求職業(yè)道德方面。

（六）同學對教學認識

導論課程講授的過程中，我們隨時注意聽取學生對課程的意見和反應。最后的課程考核除了完成試卷，我們都要求學生寫出對物聯(lián)網(wǎng)導論的認識和理解，以及對課程的意見和建議。對于物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)，學生最有發(fā)言權，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)的相關教學內(nèi)容。

三、結束語

作為新興學科的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)，從本科開始興辦，體現(xiàn)出它的基礎性作用，以培養(yǎng)卓越物聯(lián)網(wǎng)工程師為目標，強調(diào)“CDIO+職業(yè)道德”的辦學特色，構建理論教學體系和實踐教學體系。通過理論教學、實踐教學和職業(yè)道德教育，使物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)學生能夠適應國家戰(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科，隨著科學的發(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，技術手段會不斷革新，應用領域更加廣泛，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)工程導論［M］.西安：西安電子科技大學出版社，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

北京科技大學校級“十二五”規(guī)劃教材建設項目（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，人工心理與機器人系統(tǒng)。