一、引言

為了應對新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革，加快培育新興領(lǐng)域工程科技人才，改造升級傳統(tǒng)工科專業(yè)，培養(yǎng)復合型人才，2017年教育部在高等工程教育發(fā)展戰(zhàn)略研討會上提出“新工科”的概念。強調(diào)高校新工科建設(shè)的重要性和實施要求，要求高校把新工科建設(shè)作為引領(lǐng)高等教育改革的有力抓手。

高校發(fā)展新工科要求實行學科跨界融合，以培養(yǎng)學生解決復雜工程問題和統(tǒng)籌綜合項目的能力；重視實踐教學，以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和對理論知識的實際運用能力；注重課堂思政教育，培養(yǎng)學生的國家責任感和國際視野。高校新工科通過跨學科融合、注重實踐教學等教育方式，培養(yǎng)具備創(chuàng)新思維、實踐能力強、具有家國情懷和國際視野的新時代工科人才。

近年來，人工智能、機器學習、邊緣計算、區(qū)塊鏈等與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的迅猛發(fā)展，逐漸改變了各行各業(yè)的生產(chǎn)方式，大大提高了生產(chǎn)效率和社會生產(chǎn)力。物聯(lián)網(wǎng)被認為是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后的第三次信息浪潮，是通過物物互聯(lián)感知世界的技術(shù)手段?！?024中國物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新白皮書》從全產(chǎn)業(yè)鏈的角度呈現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢，強調(diào)了創(chuàng)新應用對于物聯(lián)網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展的重要性。同時，白皮書還提出了通過規(guī)范引導持續(xù)推動物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新應用的策略和建議。2024年《關(guān)于深入推進移動物聯(lián)網(wǎng)全面發(fā)展的通知》，該文件是為了貫徹落實中共中央、國務院關(guān)于加快5G、物聯(lián)網(wǎng)等新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和應用的決策部署而制定的，提出了建立NB-IoT（窄帶物聯(lián)網(wǎng)）、4G和5G協(xié)同發(fā)展的移動物聯(lián)網(wǎng)綜合生態(tài)體系的目標，并明確了加快移動物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、加強移動物聯(lián)網(wǎng)標準和技術(shù)研究等重點任務。國家層面健全多層次多類型的物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)和服務體系，支持高校、科研院所加強學科交叉整合，加強物聯(lián)網(wǎng)學科建設(shè)，培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)復合型人才，物聯(lián)網(wǎng)正進入跨界融合、集成創(chuàng)新和規(guī)?；l(fā)展的新階段，物聯(lián)網(wǎng)已廣泛運用于工業(yè)及生產(chǎn)制造、農(nóng)業(yè)、大眾生活等領(lǐng)域。在信息科技時代，通信工程專業(yè)應與物聯(lián)網(wǎng)融合并設(shè)置相應課程，以滿足行業(yè)人才的發(fā)展需求。

二、課程現(xiàn)狀及存在問題

在新工科發(fā)展的時代浪潮中，為了培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)通信專業(yè)人才，通信工程專業(yè)針對大三學生開設(shè)了“物聯(lián)網(wǎng)與短距離無線通信技術(shù)”專業(yè)核心課程。我們進行全網(wǎng)慕課資料、大型行業(yè)內(nèi)企業(yè)的網(wǎng)上大學和部分同類高校調(diào)研，發(fā)現(xiàn)圍繞物聯(lián)網(wǎng)開設(shè)的課程比較多，如“物聯(lián)網(wǎng)工程”“物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用”“物聯(lián)網(wǎng)工程導論”“物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)”“物聯(lián)網(wǎng)實訓課程”等，每個相關(guān)專業(yè)開設(shè)課程的側(cè)重點不同。

當前，對于該門課程的教學研究主要有：以實踐項目應用驅(qū)動為引導的課堂教學模式，通過優(yōu)化整合教學內(nèi)容，以實踐項自應用驅(qū)動引導學生進行理論知識點學習；以專題課的形式對教學內(nèi)容進行系統(tǒng)性編排和規(guī)劃，形成緊密聯(lián)系的知識體系，并規(guī)劃多條教學路線[2；基于體驗實踐的實驗教學模式、精品實踐案例的通信課程，以及信息技術(shù)支持的精準教學模式3；以在線開放課程平臺為基礎(chǔ)，以課程項目化為抓手，進行線上線下混合式教學模式探索4；研制開發(fā)的融合基于物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)與多種無線通信技術(shù)標準的通信板，有機地結(jié)合了物聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)理論和通信技術(shù)實踐[5，以及通過“對分課堂”強調(diào)先教后學的探索應用型工科實驗課程改革途徑等。多種課程改革研究表明，理論課和實驗課進行科學優(yōu)化教學內(nèi)容和教學體系，學生專業(yè)培養(yǎng)目標達成度較好，同時提供了多樣化的教學模式參考。

通信工程專業(yè)自2018年開設(shè)了“物聯(lián)網(wǎng)與短距離無線通信技術(shù)”專業(yè)核心課程，2018級、2019級、2020級通信工程專業(yè)1個班連續(xù)3屆開設(shè)這門課。通過學生就業(yè)、升學、項目比賽、課堂參與度、實踐課成效、期末考核等方面，總結(jié)出課程在理論教學、實驗教學過程中，在內(nèi)容設(shè)置、教學方法等方面存在的不足。目前，這門課程的教學目標是學生熟練掌握各種短距離無線通信技術(shù)原理、協(xié)議架構(gòu)、組網(wǎng)技術(shù)，以及其在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中進行組網(wǎng)應用的方式，對通信技術(shù)理論知識和物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)等關(guān)鍵技術(shù)都能夠熟練掌握，并能設(shè)計程序與搭建簡單物聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)和應用平臺，具備解決復雜通信問題的能力。目前，課程產(chǎn)出成果并沒有達到專業(yè)培養(yǎng)目標和畢業(yè)要求。據(jù)文獻調(diào)研，開設(shè)物聯(lián)網(wǎng)課程的學校很多，主要從原理上講解物聯(lián)網(wǎng)概念等理論性知識。目前，市面上的物聯(lián)網(wǎng)教材多是“物聯(lián)網(wǎng)導論”“物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)”等。通過對教材和一些工科學校的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，介紹物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)的專門教材很少，主要發(fā)現(xiàn)以下幾個問題。

（一）理論課程內(nèi)容差異很大，實驗內(nèi)容不統(tǒng)一

物聯(lián)網(wǎng)是一個相對比較新和綜合性強的學科，很多理論還沒有完全系統(tǒng)規(guī)范下來，因此，也并未形成統(tǒng)一的理論體系。不同的學校使用不同的教材，講授的內(nèi)容有很大差異，相應的，實驗內(nèi)容也就有不同的安排。

（二）不同專業(yè)領(lǐng)域，實踐內(nèi)容的重點不統(tǒng)一

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是一個綜合性新技術(shù)，涉及計算機技術(shù)、通信技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感技術(shù)等，導致不同專業(yè)都開物聯(lián)網(wǎng)課程。通信工程專業(yè)這門課的重點在于物聯(lián)網(wǎng)短距離通信領(lǐng)域的相關(guān)核心技術(shù)、協(xié)議機構(gòu)、技術(shù)架構(gòu)、組網(wǎng)應用等，自動控制相關(guān)專業(yè)的重點在于物聯(lián)網(wǎng)芯片的研究設(shè)計等。計算機相關(guān)專業(yè)講解的重點在于物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)算法、應用開發(fā)等。不同專業(yè)開設(shè)的物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)課程，實踐課程的內(nèi)容重點也相應的有所不同。

（三）不同層次學校實驗軟件和硬件環(huán)境不同

物聯(lián)網(wǎng)課程的實驗大部分都是通過物聯(lián)網(wǎng)實驗箱進行操作的，不同學校配備的實驗箱硬件有差異。每種實驗箱都有不同的核心板和不同的程序。同一種類型的實驗，軟硬件環(huán)境不同、通信技術(shù)不同，實驗效果也就不同。多種選擇源于技術(shù)和設(shè)備讓綜合性實驗具有一定難度。

除了針對不同學校和教材調(diào)研外，為了了解學院“物聯(lián)網(wǎng)與短距離無線通信技術(shù)”的學情，推動專業(yè)內(nèi)涵建設(shè)，對標工程教育認證辦學標準，基于OBE教育理念“學生中心，成果導向”，持續(xù)優(yōu)化課程。對2021級4個班120名通信專業(yè)學生進行問卷調(diào)查（問卷內(nèi)容如圖1所示）。在問卷調(diào)查中，關(guān)于理論課的問題緊密圍繞教學現(xiàn)狀、理論課內(nèi)容設(shè)置、授課方式、學生需求開展，關(guān)于實驗課的調(diào)研圍繞實驗內(nèi)容、實驗難易度、綜合性等方面開展。調(diào)研結(jié)果總結(jié)如下：目前，物聯(lián)網(wǎng)與短距離無線通信技術(shù)這門課程的理論課特點是介紹技術(shù)多達10類，每類技術(shù)原理、協(xié)議架構(gòu)、組網(wǎng)技術(shù)、典型應用場景等理論性強的知識點都要涉及，導致理論課內(nèi)容多。由于理論課時只有32學時，根據(jù)2024年新版教學大綱，理論課時已減少至28學時。這導致教學內(nèi)容多無法突出重點，使得學生難以抓住重點去深入探究。理論課授課以PPT講授為主、內(nèi)容偏向基礎(chǔ)原理和傳統(tǒng)技術(shù)等、缺乏實際案例和一些實驗設(shè)備輔助教學，不能讓學生深刻領(lǐng)會各種通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)平臺的實際應用和復雜性，導致學生的課堂參與度低。

（四）實驗環(huán)節(jié)偏少，教學效果不佳

實驗室擁有物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)平臺實驗箱共25套，包含ARM單元、CC2430模塊、Wi-Fi模塊、GSM模塊，以 C++ 編程語言為主。PC硬件的配套開發(fā)軟件有：EW8051-EV-730B（IAR）、Packet_Sniffer_2_2_0_0、Setup_SmartRF_Studio_6_5_1、SmartRF_1.6.2。以上實驗硬件只能實踐基于ZigBeed短距離無線通信技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)通信，實驗通信技術(shù)非常單一，沒有設(shè)置綜合性應用層的實驗，如物聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù)在智能家居、智慧安防、智慧醫(yī)療等綜合性實驗。任課教師雖然理論知識豐富扎實，但實踐項目仍停留在實驗室層面，缺乏實際項目經(jīng)驗。學生的實驗課只停留在對實驗室設(shè)備的簡單操作。教師沒有利用校企產(chǎn)學研資源，為學生提供實踐和生產(chǎn)鍛煉等綜合能力。

圖1課程調(diào)查問卷

圖2理論課程教學方式和教學模塊組合圖

三、課程探索改革

根據(jù)往3屆通信專業(yè)學生課程期末考評成績、教師授課過程課堂氛圍、教學督導評價，以及2021級學生問卷調(diào)查結(jié)果，足以說明自前課程教學方式已不能滿足新工科標準下通信行業(yè)對高素質(zhì)人才的追求。

（一）以學習成果為導向，重構(gòu)教學重點內(nèi)容

目前，“物聯(lián)網(wǎng)與短距離無線通信技術(shù)”課程涉及的技術(shù)種類有十大類，每種技術(shù)需要3個理論學時去講解。教師難以突出重難點，學生學起來晦澀難懂。理論教學內(nèi)容和教學方式改革，應以學生為中心，因材施教，以滿足通用人工智能快速發(fā)展，覆蓋各個行業(yè)對物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)型人才的需求。

實際上，學生并非有興趣對課程所有物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)進行深人學習。根據(jù)學生的學習興趣和需求，將理論教學內(nèi)容如圖2所示方法進行分類。按照物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的基本原理和技術(shù)特點，可將理論課分為理論性研究、實驗設(shè)計與操作、項目實戰(zhàn)與案例分析等三個模塊。教師需要重點了解技術(shù)原理和技術(shù)特點，并在授課時加以重點講解，以推動更多的學生未來進人這個領(lǐng)域開展研究，或進行進一步深造。我們鼓勵這部分學生深人學習某個技術(shù)領(lǐng)域，提供各種學習資源。了解技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)通信項目實戰(zhàn)案例的，學?？梢匝埿Ｆ蠛献髌髽I(yè)導師進行視頻講座或深入企業(yè)參觀學習。充分鍛煉動手實踐能力，可以更新現(xiàn)有實驗設(shè)備、鼓勵帶動學生參加“互聯(lián)網(wǎng) + ”“電子設(shè)計大賽”“挑戰(zhàn)杯”“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽”等，以實現(xiàn)以賽促練，提升學生的專業(yè)能力。

（二）以學生為中心優(yōu)化教學方法

根據(jù)學生的問卷結(jié)果，理論授課會進行線上線下混合式教學。線上教學內(nèi)容主要針對技術(shù)在企業(yè)項目中實際運用案例的講解，以及前沿技術(shù)講座；線下教學主要圍繞課程技術(shù)理論知識點講解和課程思政教學。實驗教學目標是培養(yǎng)學生的創(chuàng)新實踐動手能力。每次實驗教學的復雜度和難度層層遞進，有助于引導學生開展由淺入深的學習。在實驗教學中，根據(jù)現(xiàn)有課時和實驗硬件設(shè)備，將能滿足實驗條件的課程分為必做實驗項目和選做實驗項目，把實驗分為基礎(chǔ)性驗證性實驗、仿真實驗、難度性設(shè)計性綜合實驗等3個層次，必做基礎(chǔ)性實驗要求通信專業(yè)每個學生學會建立實驗環(huán)境、熟悉傳感器原理和程序改編和ZigBee組網(wǎng)模式和協(xié)議開發(fā)等，通過使用物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)平臺，讓學生對傳感器、無線傳感網(wǎng)、短距離通信技術(shù)等組成的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)有系統(tǒng)認知。對于想進一步加深對這門實踐課學習的學生，可以選做設(shè)計綜合應用性的實驗。學生自己設(shè)計基于物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)平臺幾種通信技術(shù)控制的智能家居、智能小車等更多人工智能實際運用。指導綜合實驗完成度高的學生參加對應比賽，通過以賽促教，鍛煉學生的綜合實踐和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

四、教學評價機制

以往，在該課程的考核方案中，理論課主要通過期末考試完成考核，分數(shù)占 60% ，實踐課通過6次必做實驗的實驗效果和實驗報告完成考核，分數(shù)占 30% ，此外，課堂考勤分數(shù)占 10% 。通過2021級學生問卷結(jié)果和往屆三屆學生的效果來看，理論課考核方式并不是很全面科學，忽略了實驗教學的成果，這讓學生重理論知識的記憶，輕實踐動手能力的培養(yǎng)。改革教學內(nèi)容和教學方法，采用科學課程考核評價機制，強化課程的過程性考核，實現(xiàn)過程性考核與結(jié)果性考核結(jié)合，提高課程人才培養(yǎng)質(zhì)量?？己朔绞椒譃镻PT答辯、仿真實驗、實驗報告、線上學習匯報、綜合實驗項自答辯等。學生可以根據(jù)自己的學習情況申請不同的考核方式?？己四繕耸菫榱苏{(diào)動學生參與教學環(huán)節(jié)的積極性，強化課程教學的產(chǎn)出效果、實事求是地反映學生課程目標的達成度。

五、結(jié)束語

物聯(lián)網(wǎng)與短距離通信技術(shù)這門課教學內(nèi)容不同于傳統(tǒng)專業(yè)核心課程，課程內(nèi)容要一直緊跟物聯(lián)網(wǎng)和通信行業(yè)的技術(shù)發(fā)展，不應局限現(xiàn)有教材知識點；教學內(nèi)容和教學方式要持續(xù)改進，以符合新工科背景下對專業(yè)課程的要求。本文對“物聯(lián)網(wǎng)與短距離無線通信技術(shù)”理論課教學內(nèi)容和教學方式、實驗教學方法與手段、課程考核評價等方面所做的分析，可為我校未來通信工程專業(yè)建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)與短距離無線通信技術(shù)課程提供一些參考。物聯(lián)網(wǎng)與短距離無線通信技術(shù)的教學旨在培養(yǎng)實用性、創(chuàng)新性的綜合素質(zhì)物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)人才，符合我?！靶鹿た啤苯ㄔO(shè)應用型人才培養(yǎng)方式。以學生為中心進行教學內(nèi)容和方式輸出，強化實驗實踐動手環(huán)節(jié)，鼓勵學生自主創(chuàng)新學習，利用現(xiàn)代信息技術(shù)手段的多元課程考核激發(fā)學生對專業(yè)的學習興趣。未來，我們還會對該課程進行持續(xù)改革，以滿足行業(yè)對物聯(lián)網(wǎng)通信人才的需求。

作者單位：薛佳妮馬煥肇慶學院 電子與電氣工程學院

江強 謝華標 孔瑞軒 中國移動通信集團廣東有限公司肇慶分公司

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