(北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院，北京 100083)

大類招生模式下物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才培養(yǎng)的研究
——以北京林業(yè)大學(xué)為例

李巨虎 張海燕

(北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院，北京 100083)

根據(jù)計(jì)算機(jī)學(xué)科大類招生以及人才培養(yǎng)的客觀需要，大類招生模式下物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的人才培養(yǎng)應(yīng)該從以下3個(gè)方面深化改革，以更好地抓住機(jī)遇、應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)。首先，優(yōu)化和完善物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程體系，對(duì)大類基礎(chǔ)課程體系、專業(yè)基礎(chǔ)課程體系、專業(yè)核心課程體系、專業(yè)選修課程體系進(jìn)行調(diào)整和重構(gòu)。其次，加強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系及平臺(tái)的建設(shè)，對(duì)每門課程對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行說(shuō)明，并配套建設(shè)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件。最后，制定加強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)學(xué)生工程能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的改革措施，具體內(nèi)容包括：實(shí)行導(dǎo)師制，引導(dǎo)學(xué)生參加教師的科研項(xiàng)目，促進(jìn)學(xué)生科研能力的提高；開展專業(yè)實(shí)踐，深化學(xué)生對(duì)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的理解，加強(qiáng)學(xué)生工程能力的培養(yǎng)；鼓勵(lì)學(xué)生積極參加各種專業(yè)性競(jìng)賽，強(qiáng)化學(xué)生創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的鍛煉。

高等教育；大類招生；物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)；課程體系；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；工程能力；創(chuàng)新能力

近年來(lái)，隨著各學(xué)科之間的相互滲透和融合不斷加強(qiáng)，大學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和能力的培養(yǎng)越來(lái)越受到重視；同時(shí)，大學(xué)新生入學(xué)后因?yàn)楦鞣N原因希望重新選擇專業(yè)的要求越來(lái)越強(qiáng)烈，這都促使高校大類招生模式應(yīng)運(yùn)而生。所謂大類招生，就是不再按照具體專業(yè)進(jìn)行招生，而是將幾個(gè)相近專業(yè)進(jìn)行合并后實(shí)施統(tǒng)一招生。大類招生模式下的人才培養(yǎng)則是在本科階段的第1、2學(xué)年進(jìn)行本學(xué)科的基礎(chǔ)教學(xué)和開展通識(shí)教育，在第3、4學(xué)年分專業(yè)進(jìn)行具體的專業(yè)教育和培訓(xùn)。這樣，不僅有利于增強(qiáng)學(xué)生選擇專業(yè)的自主性，而且有利于培養(yǎng)厚基礎(chǔ)、寬口徑、具有創(chuàng)新性的高素質(zhì)復(fù)合型專業(yè)人才。

為此，近年來(lái)很多高校都結(jié)合自身的特色實(shí)行了大類招生并進(jìn)行了人才培養(yǎng)模式的改革。例如，在大類招生模式下，北京大學(xué)信息學(xué)院提出“加強(qiáng)基礎(chǔ)、淡化專業(yè)、因材施教、分流培養(yǎng)”的培養(yǎng)模式[1]；浙江工業(yè)大學(xué)、北京交通大學(xué)的信息學(xué)院實(shí)行了多學(xué)科交叉的寬口徑大類人才培養(yǎng)模式[2-3]。

北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院也實(shí)行了覆蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)工程、數(shù)字媒體技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)工程4個(gè)專業(yè)的大類招生。其中，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、電子科學(xué)與技術(shù)、通信工程、控制以及軟件工程等多個(gè)學(xué)科相融合的綜合性專業(yè)，其重點(diǎn)在于工程應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)屬于新興專業(yè)，對(duì)各高校而言，其人才培養(yǎng)尚處于探索階段，而且沒(méi)有太多的經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。

在大類招生模式下，各高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的人才培養(yǎng)應(yīng)該既符合加強(qiáng)基礎(chǔ)、淡化專業(yè)的大類人才培養(yǎng)要求，又兼具自身的特色。但是，由于物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)設(shè)立時(shí)間不長(zhǎng)，師資力量偏弱，很多任課教師來(lái)自其他院系，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的特色認(rèn)識(shí)不夠；再加上該專業(yè)偏重于工程應(yīng)用，缺乏成熟的理論體系，尚沒(méi)有構(gòu)建起完善的課程體系，所以大類招生模式下物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的人才培養(yǎng)仍面臨著諸多挑戰(zhàn)。因此，根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展特性加強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才培養(yǎng)的研究，是高校今后教育教學(xué)研究的重要方向。為此，筆者嘗試從物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程體系、實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系和平臺(tái)的建設(shè)以及學(xué)生工程能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)等3個(gè)方面進(jìn)行了研究與探索[4]。

一、物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程體系的建構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程體系的建構(gòu)應(yīng)包括大類基礎(chǔ)課程體系、專業(yè)基礎(chǔ)課程體系、專業(yè)核心課程體系和專業(yè)選修課程體系4部分內(nèi)容。

(一)大類基礎(chǔ)課程體系

以北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)為例，在大類招生模式下，其大類基礎(chǔ)課程與計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)工程、數(shù)字媒體技術(shù)等其他3個(gè)專業(yè)都是一樣的，保留了計(jì)算機(jī)學(xué)科核心的基礎(chǔ)課程，分為軟件模塊和硬件模塊2個(gè)部分(詳見圖1)，通常在本科階段的前3個(gè)學(xué)期開設(shè)。

圖1 北京林業(yè)大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)大類基礎(chǔ)課程體系

其中，軟件模塊部分開設(shè)的“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程主要講授C程序開發(fā)，并基于程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)和C++程序開發(fā)的講授，深入講解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，從而使學(xué)生能夠?qū)︽湵?、?duì)列、樹等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有較為深刻的認(rèn)識(shí)，且具備設(shè)計(jì)復(fù)雜程序的能力。硬件模塊部分主要講授模擬電路和數(shù)字電路，并在此基礎(chǔ)上講授計(jì)算機(jī)組成原理，從而使學(xué)生能夠?qū)镜哪M單元電路和數(shù)字單位電路進(jìn)行分析、理解和設(shè)計(jì)，能夠全面深入地了解計(jì)算機(jī)的運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備和控制器5大組成部分。大類基礎(chǔ)課程的開設(shè)，主要是為了使學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)的軟件和硬件有整體的認(rèn)識(shí)和深入的了解，從而為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

以北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院為例，在大類招生模式下，經(jīng)過(guò)3個(gè)學(xué)期的大類基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)后，在第4學(xué)期，學(xué)生可以根據(jù)興趣從計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、數(shù)字媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)工程和物聯(lián)網(wǎng)工程4個(gè)專業(yè)中自主選擇專業(yè)。通常，專業(yè)基礎(chǔ)課只在第4學(xué)期安排1個(gè)學(xué)期，主要起到承上啟下的作用。例如，北京林業(yè)大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)只安排了2門專業(yè)基礎(chǔ)課：一門課程對(duì)應(yīng)于軟件模塊中的操作系統(tǒng)內(nèi)容，教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生在了解計(jì)算機(jī)組成原理的基礎(chǔ)上對(duì)CPU管理、存儲(chǔ)器管理、輸入輸出管理和文件管理等有比較深刻的認(rèn)識(shí)并建立起系統(tǒng)軟件層次架構(gòu)；另一門課程對(duì)應(yīng)于硬件模塊中的信號(hào)與系統(tǒng)內(nèi)容，教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生理解各種信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)、線性系統(tǒng)的數(shù)學(xué)表達(dá)以及具備根據(jù)輸入信號(hào)和系統(tǒng)函數(shù)計(jì)算輸出信號(hào)的能力。

(三)專業(yè)核心課程體系

以北京林業(yè)大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)為例，其專業(yè)核心課程體系的構(gòu)建以培養(yǎng)應(yīng)用型物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才為目標(biāo)，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)專業(yè)人才在硬件和軟件系統(tǒng)集成、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)方面的專長(zhǎng)和特色；同時(shí)，在課程體系的邏輯結(jié)構(gòu)和遞進(jìn)關(guān)系上，既體現(xiàn)了高等教育課程體系設(shè)計(jì)的基本原則，又強(qiáng)調(diào)了與物聯(lián)網(wǎng)工程領(lǐng)域的層次對(duì)應(yīng)，詳見圖2所示。

圖2 北京林業(yè)大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)專業(yè)核心課程體系

物聯(lián)網(wǎng)工程的很多場(chǎng)景需要利用傳感器采集各種數(shù)據(jù)，然后通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)椒?wù)器上。為此，北京林業(yè)大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)開設(shè)了“傳感器技術(shù)”和“數(shù)字標(biāo)簽與射頻識(shí)別”2門專業(yè)核心課程，主要講授傳感器的原理以及無(wú)線傳輸物理層的理論和開發(fā)等內(nèi)容。

為了使學(xué)生對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的鏈路層和應(yīng)用層有較為深刻的理解，北京林業(yè)大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)開設(shè)了“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”和“無(wú)線網(wǎng)絡(luò)”2門專業(yè)核心課程。

（2）熱處理調(diào)質(zhì)后變形風(fēng)險(xiǎn)大 根據(jù)技術(shù)條件的性能試料要求編制的粗加工圖如圖2所示，增加性能試料區(qū)和粗加工余量后粗加工尺寸變?yōu)棣?430mm×350mm。雖然在工藝準(zhǔn)備時(shí)充分考慮到變形因素并適當(dāng)增加厚度方向上的余量，力求在源頭上保證熱處理變形后尺寸能夠滿足精加工要求，但管板直徑大、壁厚小、高徑比小，熱處理調(diào)質(zhì)時(shí)容易變形，調(diào)質(zhì)后變形風(fēng)險(xiǎn)大。

在物聯(lián)網(wǎng)工程中，采集數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的功能越來(lái)越強(qiáng)大，硬件和軟件的實(shí)現(xiàn)越來(lái)越復(fù)雜。為此，北京林業(yè)大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)開設(shè)了“嵌入式系統(tǒng)”專業(yè)核心課程，從而使學(xué)生可以理解和開發(fā)較為復(fù)雜的硬件和軟件系統(tǒng)。

在物聯(lián)網(wǎng)工程中，傳感器采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸，最后到達(dá)服務(wù)器，然后存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)。這就需要在服務(wù)器端建立和維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)。為此，北京林業(yè)大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)開設(shè)了“數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用”專業(yè)核心課程。

此外，為了使學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，北京林業(yè)大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)在第7學(xué)期開設(shè)了“物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實(shí)踐”課程，要求學(xué)生利用3周時(shí)間設(shè)計(jì)出物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

綜上所述，北京林業(yè)大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的專業(yè)核心課程體系覆蓋了物聯(lián)網(wǎng)的感知、傳輸和應(yīng)用3個(gè)層面，而每個(gè)層面都有1～2門課程予以支持。因此，經(jīng)過(guò)專業(yè)核心課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生基本具備了物聯(lián)網(wǎng)工程的科研和開發(fā)能力。

(四)專業(yè)選修課程體系

如果說(shuō)大類基礎(chǔ)課程、專業(yè)基礎(chǔ)課程、專業(yè)核心課程是物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程體系的整體軀干，那么專業(yè)選修課程的開設(shè)就是“添磚加瓦”了。以北京林業(yè)大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)為例，專業(yè)選修課程的開設(shè)是以專業(yè)核心課程為基礎(chǔ)的，在教學(xué)安排上兩者之間既有先后次序又有相互銜接。如圖3所示，專業(yè)選修課程體系包括2個(gè)模塊：軟件模塊部分覆蓋了當(dāng)前熱門的移動(dòng)開發(fā)技術(shù)和軟件工程等內(nèi)容，特色模塊部分覆蓋了單片機(jī)開發(fā)、網(wǎng)絡(luò)開發(fā)和數(shù)字通信等內(nèi)容。其教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生對(duì)通信的物理層以及網(wǎng)絡(luò)開發(fā)和數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)的軟硬件有更深刻的理解。

圖3 北京林業(yè)大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)專業(yè)選修課程體系

二、物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系及平臺(tái)的構(gòu)建

(一)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的構(gòu)建

為了使學(xué)生的理論水平和動(dòng)手能力得到同步提高，北京林業(yè)大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)構(gòu)建了“課內(nèi)實(shí)驗(yàn)—課程設(shè)計(jì)—專業(yè)實(shí)踐—畢業(yè)設(shè)計(jì)”四位一體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系[5]，詳見圖4所示。每門實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)目的都是為了鞏固相應(yīng)的理論課程教學(xué)內(nèi)容。例如，通過(guò)大類基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對(duì)常見的模擬電路模塊、數(shù)字電路模塊和計(jì)算機(jī)的基本組成有了直觀的認(rèn)識(shí)和初步了解；然后通過(guò)專業(yè)基礎(chǔ)課“信號(hào)與系統(tǒng)”的課程實(shí)驗(yàn)對(duì)線性電路模塊、各種運(yùn)算放大器電路有了進(jìn)一步的理解，通過(guò)“操作系統(tǒng)”課程實(shí)驗(yàn)對(duì)操作系統(tǒng)內(nèi)核的工作原理有了進(jìn)一步的理解；最后通過(guò)專業(yè)核心課程實(shí)驗(yàn)，鍛煉學(xué)生在數(shù)據(jù)庫(kù)、嵌入式系統(tǒng)、傳感器、射頻識(shí)別、無(wú)線組網(wǎng)等方面的實(shí)踐能力。此外。通過(guò)專業(yè)選修課程的實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步加強(qiáng)了學(xué)生在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和數(shù)字通信方面的實(shí)踐能力[5]。

圖4 北京林業(yè)大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程體系

(二)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)

北京林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院每年投入固定的資金，用于物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)，先后購(gòu)買了計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)、嵌入式實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)、物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)、傳感器實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)、移動(dòng)開發(fā)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)等，實(shí)現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)硬件條件的全覆蓋；同時(shí)，還自行研制了物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，用于物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)學(xué)生的實(shí)訓(xùn)。北京林業(yè)大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)體系，如表1所示，實(shí)現(xiàn)了對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的完全支撐。

三、加強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)學(xué)生工程能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的措施

加強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)學(xué)生工程能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的途徑主要包括引導(dǎo)學(xué)生參加教師的科研項(xiàng)目、開展物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實(shí)踐和鼓勵(lì)學(xué)生參加各種專業(yè)競(jìng)賽等。北京林業(yè)大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)從這3個(gè)途徑入手進(jìn)行了改革實(shí)踐，從而使學(xué)有余力的學(xué)生能夠?qū)W習(xí)到課本外的知識(shí)和技能[6]。

表1 北京林業(yè)大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)體系

(一)實(shí)行導(dǎo)師制，引導(dǎo)學(xué)生參加教師的科研項(xiàng)目，促進(jìn)學(xué)生科研能力的提高

引導(dǎo)學(xué)生參加教師的科研項(xiàng)目，不但能夠使學(xué)生親身感受到學(xué)術(shù)研究的氣氛，而且有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力。例如，筆者的一個(gè)橫向課題“不同植被覆蓋地表徑流量的自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)”是典型的物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的課題，主要研究?jī)?nèi)容包括水管中流量的讀取、流量數(shù)據(jù)的無(wú)線發(fā)送和服務(wù)器數(shù)據(jù)的管理等；而且課題任務(wù)比較簡(jiǎn)單，僅要求設(shè)計(jì)出相應(yīng)的系統(tǒng)軟件和硬件。因此，筆者通過(guò)將課題任務(wù)分解后分配給學(xué)生，積極引導(dǎo)學(xué)生參加課題的研究工作，以鍛煉學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

再如，筆者的另外一個(gè)課題“工業(yè)攝像頭的設(shè)計(jì)與開發(fā)”，其研究背景是雖然商用的攝像頭很常見，但是用于工業(yè)領(lǐng)域的攝像頭需要很寬的溫度范圍，而常見的商用攝像頭無(wú)法在溫度很低或很高的環(huán)境中工作。該課題的研究?jī)?nèi)容雖然具有較強(qiáng)的實(shí)用性，但是比較復(fù)雜，包括工業(yè)攝像頭的硬件設(shè)計(jì)以及工業(yè)攝像頭的驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)和應(yīng)用程序開發(fā)等；而且因?yàn)楣I(yè)攝像頭需要很高的采樣率，所以必須使用高速CPU和靈敏度較高的圖像傳感器。因此，筆者在引導(dǎo)學(xué)生參加該課題的研究工作時(shí)，只是要求學(xué)生通過(guò)參與深入學(xué)習(xí)相關(guān)的理論知識(shí)，并沒(méi)有要求學(xué)生在課題研究中承擔(dān)主要任務(wù)。例如，筆者設(shè)計(jì)出工業(yè)攝像頭的硬件系統(tǒng)后，指導(dǎo)學(xué)生對(duì)工業(yè)攝像頭的驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用程序進(jìn)行開發(fā)，最后學(xué)生設(shè)計(jì)的程序經(jīng)過(guò)測(cè)試完全達(dá)到了要求。實(shí)踐證明，學(xué)生通過(guò)參與該課題的研究，對(duì)linux系統(tǒng)下驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)和應(yīng)用程序的開發(fā)有了較為深刻的認(rèn)識(shí)，從而進(jìn)一步加深了對(duì)“嵌入式系統(tǒng)”和“l(fā)inux開發(fā)”2門課程教學(xué)內(nèi)容的理解。

(二)開展專業(yè)實(shí)踐，深化學(xué)生對(duì)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的理解，加強(qiáng)學(xué)生工程能力的培養(yǎng)

物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)覆蓋了物聯(lián)網(wǎng)的采集、傳輸和應(yīng)用3個(gè)層面，硬件平臺(tái)建成后，學(xué)生可以依托其設(shè)計(jì)各層面的軟件。北京林業(yè)大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)在第7學(xué)期開設(shè)了48學(xué)時(shí)的“物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實(shí)踐”課程，教學(xué)目標(biāo)是深化學(xué)生對(duì)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的理解，使學(xué)生能夠完整地設(shè)計(jì)出物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該門課程的教學(xué)任務(wù)包括為采集節(jié)點(diǎn)采集森林中空氣溫濕度、光照、CO2等參數(shù)，通過(guò)無(wú)線方式將數(shù)據(jù)信息發(fā)送到配備有強(qiáng)大CPU的匯聚節(jié)點(diǎn)，運(yùn)行Linux操作系統(tǒng)和MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)，把采集節(jié)點(diǎn)送來(lái)的數(shù)據(jù)填充到數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)把匯聚節(jié)點(diǎn)連接到PC，在PC運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的客戶端以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)?！拔锫?lián)網(wǎng)專業(yè)實(shí)踐”課程教學(xué)的具體安排如下。

首先，將教學(xué)班級(jí)的學(xué)生(一般有30名左右)分為5～6個(gè)組，規(guī)定每個(gè)組承擔(dān)一部分物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實(shí)踐任務(wù)。

其次，將物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實(shí)踐任務(wù)分解為以下幾個(gè)部分：①采集軟件的開發(fā)，要求學(xué)生掌握傳感器原理、采集節(jié)點(diǎn)的原理和嵌入式C語(yǔ)言編程，并在此基礎(chǔ)上開發(fā)采集程序。②傳輸軟件的開發(fā)，要求學(xué)生掌握射頻發(fā)送芯片的工作原理和nesC的編程，并在此基礎(chǔ)上開發(fā)傳輸程序。③匯聚節(jié)點(diǎn)上MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)的搭建，要求學(xué)生掌握嵌入式Linux編程、MySQL的交叉編譯、串口編程等，并在此基礎(chǔ)上在匯聚節(jié)點(diǎn)上搭建MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)。④PC端應(yīng)用程序的開發(fā)。

總之，每個(gè)學(xué)生小組的任務(wù)都不相同，每個(gè)學(xué)生的任務(wù)也都不同。這不僅有效地杜絕了專業(yè)實(shí)踐中的抄襲現(xiàn)象，而且可以鍛煉學(xué)生各個(gè)方面的能力。經(jīng)過(guò)3周的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實(shí)踐，學(xué)生不僅可以設(shè)計(jì)出完整的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，學(xué)習(xí)到很多實(shí)用的技能，而且在實(shí)踐中深刻地認(rèn)識(shí)到所學(xué)的理論知識(shí)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，從而激發(fā)了自主學(xué)習(xí)的動(dòng)力。

(三)鼓勵(lì)學(xué)生積極參加各種專業(yè)競(jìng)賽，強(qiáng)化學(xué)生創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的鍛煉

為了加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的鍛煉，北京林業(yè)大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)特別注重鼓勵(lì)學(xué)生申報(bào)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)領(lǐng)域的各種競(jìng)賽項(xiàng)目。例如，筆者曾鼓勵(lì)學(xué)生積極申報(bào)學(xué)校的“大學(xué)生創(chuàng)新計(jì)劃”項(xiàng)目。在筆者的組織和指導(dǎo)下，學(xué)生成功申報(bào)了2項(xiàng)校級(jí)“大學(xué)生創(chuàng)新計(jì)劃”項(xiàng)目。一項(xiàng)為“智能環(huán)境監(jiān)測(cè)儀的設(shè)計(jì)”，任務(wù)是設(shè)計(jì)一款智能家居“小幫手”型的“智能環(huán)境監(jiān)測(cè)儀”，以監(jiān)測(cè)家中甲醛、CO2、粉塵等含量，并通過(guò)無(wú)線方式將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送到手機(jī)端。另一項(xiàng)為“采集節(jié)點(diǎn)上太陽(yáng)能電池的設(shè)計(jì)”，任務(wù)是設(shè)計(jì)能夠?yàn)樯种械牟杉?jié)點(diǎn)供電的太陽(yáng)能電池，要求在有日照時(shí)能夠?yàn)椴杉?jié)點(diǎn)供電、為電池充電。學(xué)生通過(guò)參加這2個(gè)競(jìng)賽項(xiàng)目，有效地鍛煉了軟硬件系統(tǒng)的開發(fā)能力。此外，筆者還鼓勵(lì)學(xué)生參加電子學(xué)會(huì)和嵌入式學(xué)會(huì)組織的各種競(jìng)賽，并取得了一定的成果。通過(guò)參加各種競(jìng)賽，學(xué)生普遍反映學(xué)到了很多書本上沒(méi)有的知識(shí)。

物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)作為一個(gè)新興專業(yè)，在未來(lái)有很大的發(fā)展前景。高等院校應(yīng)順應(yīng)大類招生的形勢(shì)，通過(guò)不斷完善物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程體系、強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)、優(yōu)化教學(xué)方法等，進(jìn)一步加強(qiáng)應(yīng)用型物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才的培養(yǎng)，提高專業(yè)人才的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力。

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(責(zé)任編輯 柳小玲)

北京林業(yè)大學(xué)2014年專業(yè)建設(shè)項(xiàng)目“大類招生中計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)(物聯(lián)網(wǎng)方向)專業(yè)人才培養(yǎng)模式研究”。