李博涵

摘 要 無論在知識經濟時代還是信息社會，創(chuàng)新能力的高低是衡量高校人才培養(yǎng)質量的重要標志之一。物聯(lián)網(wǎng)引領著二十一世紀又一次重大信息革命的浪潮。如何培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)大學生在物聯(lián)網(wǎng)本科教育中顯得尤為重要。本文試圖對物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)大學生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的可能性和重要性、方法和途徑進行探討。

關鍵詞 物聯(lián)網(wǎng) 創(chuàng)新能力 培養(yǎng)

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A

物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things）這一概念國內外普遍認可的是 MIT Auto-ID 中心Ashton 教授1999年在研究RFID時最早提出來的。在2005年國際電信聯(lián)盟（ITU）發(fā)布的同名報告中，物聯(lián)網(wǎng)的定義和范圍已經發(fā)生了變化，覆蓋范圍有了較大的拓展，時至今日物聯(lián)網(wǎng)已經從概念逐步走向實踐。同樣在高校中，“物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)”也經歷著從無到有，從鮮見到熱門的變化。在教育部的聯(lián)合推動下全國700余所高校積極到參與物聯(lián)網(wǎng)這一新增專業(yè)的設置。如何培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)相關專業(yè)技術人才是反復強調的話題，但實際情況卻總是形式大于內容。對于高校而言，利用新增專業(yè)來培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，搭載“物聯(lián)網(wǎng)”快車不應是停留在口號上，而是要切實地在師資、教學設備、教材上進行實際加強。從電子、信息類新增專業(yè)看，物聯(lián)網(wǎng)工程是最熱的專業(yè)之一，哈工大、北京理工大學等全國30多所高校都將開設該專業(yè)。

1 物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)大學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的方法和途徑

教學方法既是一種技術，也是一種綜合能力，正確的教學方法會有力地促進學生創(chuàng)新素質的形成，而落后的教學方法則會成為學生創(chuàng)新素質發(fā)展的阻礙因素。因此，要發(fā)展學生的創(chuàng)新素質，就必須采取有利于創(chuàng)新的教學方法，切實發(fā)展學生的聰明才智。應該清醒地看到物聯(lián)網(wǎng)技術具有“新、長、專”的特點。

1.1 采用啟發(fā)式、討論式的教學方法，培養(yǎng)學生的開放式思維

物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)成立之初自身學科特點尚未成型，但集成創(chuàng)新型技術，知識體系不清晰；產業(yè)涵蓋面寬，邊界難以界定。物聯(lián)網(wǎng)是新增設的專業(yè)，交叉學科特性更加顯著。如何變思維封閉式為思維開放式教學對于教學是一個挑戰(zhàn)。所謂開放式思維就是要求學生不能只會死記硬背書本的知識，要著眼于不同答案或結論的自主選擇。為此，教師要科學設計課程中創(chuàng)造性活動，善于傳遞創(chuàng)造性教育新觀念，制造培養(yǎng)學生創(chuàng)造能力的各種機會，對學生進行各種創(chuàng)造性因素的影響，使學生受到潛移默化的教育，逐漸形成廣博的思維，做到跨學科和課程規(guī)定以外的內容，例如可以利用課堂辯論、CAI授課、學生講課和專題討論等方法，傳遞創(chuàng)造性教育新觀念，制造培養(yǎng)學生創(chuàng)造能力的各種機會，對學生進行各種創(chuàng)造性因素的影響，使學生受到潛移默化的教育，逐漸形成開放式的思維。

1.2 將科學研究內容融入教學過程之中，豐富實驗手段，培養(yǎng)學生科學研究能力

教學與科研密切相關，不可分割。在創(chuàng)新教育中，強調以學生為主體，通過教學來培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，就必須探索其規(guī)律性的東西，就必須將科學研究與教學內容結合起來，讓它們相互促進，共同提高。有選擇性地布置一些綜合性作業(yè)或小論文題目，讓學生嘗試進行科研研究與創(chuàng)新的基本訓練。根據(jù)學生的興趣再加以具體指導，使學生初步掌握科研研究與創(chuàng)新的方法和途徑。注重實驗環(huán)節(jié)，設置多樣化的實驗。例如處理器基礎實驗方面可以考慮程序下載實驗，串口通信，控制器的基礎，虛擬演示終端控制實驗、微操作系統(tǒng)，基礎通信實驗可以設置線信道監(jiān)聽，無線報警，SimpliciTI網(wǎng)絡通訊實驗，射頻標簽RFID部署；自組織網(wǎng)絡實驗可以設置指定路由多跳網(wǎng)絡的實驗，簡單的泛洪協(xié)議的多跳路由網(wǎng)絡的實驗；

1.3 將科研與實踐應用結合起來，為學生提供、創(chuàng)造更多的實踐機會，強化學生的社會參與意識

目前高校某些專業(yè)的人才培養(yǎng)在實際工程能力方面和社會需求存在著天然鴻溝。這就需要企業(yè)和高校之間采取有效的橋梁與杠桿來跨越障礙協(xié)同發(fā)展。上面提到了將在教學中引入科研能力培養(yǎng)，那么在科研中也同時要注重工程實踐能力的培養(yǎng)。物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的學科交叉性決定只學好某幾門課程，或者是僅僅是掌握某一學科（比如計算機、電子、通信等）是不足以滿足社會的需求的。讓學生接觸新的無線技術DSRC，Bluetooth，WiFi，ZigBee，RFID 和NFC的知識。通過設計豐富、多元化的實驗教學方式，可以為物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)學生打下扎實的應用基礎，為將來創(chuàng)造出更多物聯(lián)網(wǎng)應用及產品積累經驗。目前在許多大型辦公場所、商業(yè)Mall等經濟金融聚集的地方已經采用了先進物聯(lián)網(wǎng)技術，適時采取現(xiàn)場實地考察，親身體驗的方式，讓師生共同感受物聯(lián)網(wǎng)技術給生活帶來的改變。

2 物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程內容和教學手段創(chuàng)新

2.1 專業(yè)課程體系設置

為了適應新的人才培養(yǎng)目標，首先在教學內容上要堅持體現(xiàn)時代性的特點，讓學生掌握最新的知識內容，了解世界最新的發(fā)展動態(tài)，使學生的知識層次和結構與世界先進水平趨于同步。在教學中，應把本學科前沿的最新研究信息、動態(tài)及成果有機地引進課堂，拓寬學生的知識面，強化學生的創(chuàng)新意識。其次在課程體系上要重新優(yōu)化，按知識、能力、素質協(xié)調發(fā)展的要求來制定與社會發(fā)展相適應的教學計劃和課程體系，開設專門的創(chuàng)新課程，培養(yǎng)大學生的創(chuàng)新智能和創(chuàng)新方法。此外，在課程設置上適當調整必修、選修課的比例，增加選修課的數(shù)量和廣度，使精力充沛、有余力的學生選擇更多適合自己的課程，塑造學生全面而和諧發(fā)展的個性，從而培養(yǎng)全面發(fā)展的復合型人才，使學生在未來工作中具備全面素質及創(chuàng)新能力，適應現(xiàn)代社會對人才的需要。物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的課程內容的設置目前尚處于摸索階段。如圖1所示為探索中的一種物聯(lián)網(wǎng)技術專業(yè)課程體系設置。

具體到各個知識模塊，首先是網(wǎng)絡支持核心技術這一塊。必須要了解物聯(lián)網(wǎng)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展、相關的路由協(xié)議、MAC協(xié)議、物理層設計、通信標準。在傳感層：無線節(jié)點硬件和核心協(xié)議棧軟件設計，RFID無源、有源標簽設計技術，低功耗無線設計，無線網(wǎng)絡技術，安全和加密原理和設計是基礎；網(wǎng)絡層：多種網(wǎng)絡網(wǎng)關設計，HF，UHF-RFID讀卡器設計，掌握主流無線和無線網(wǎng)絡標準，主要的路由算法是掌握物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)管理的關鍵。以往這些知識模塊一個專業(yè)的學生很難同時學到，但是這些都是物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)應該掌握的基礎知識。在更高一層的應用層，側重于服務支持技術的時間同步技術、節(jié)點定位技術、容錯容侵技術、安全設計技術、服務質量（QoS）保證以及場景感知技術等等。

2.2 教學和學習手段創(chuàng)新，用更多“輕量級泛在化”的教學手段替代傳統(tǒng)的教學手段

隨著信息技術的廣泛應用，經濟社會迅速發(fā)展，在教學中必須采用新的現(xiàn)代化多媒體教學手段，通過聲音、圖像等多種表現(xiàn)形式使教學直觀、形象，用教學內容的動態(tài)和知識的新穎激發(fā)學生的興趣和創(chuàng)新激情，促使學生綜合能力不斷得到發(fā)展和完善。筆者認為學習物聯(lián)網(wǎng)可以以物聯(lián)網(wǎng)的方式來學習之，這算是“以彼之道，還施彼身”的另類解讀吧。利用信息技術提供學生一個可以在任何地方、隨時、使用手邊可以取得的科技工具來進行學習活動的4A（Anyone，Anytime，Anywhere，Anydevice）學習。例如，可以根據(jù)學生興趣將物聯(lián)網(wǎng)技術按感知層，傳輸層，應用層等層次分為不同的小組，利用智能手機和通訊軟件使學生將課堂內外的學習互通有無，小組內部資源共享，小組外部資源競爭。讓學生體會到感知技術無處不在，知識在不斷更新。

3 結語

物聯(lián)網(wǎng)是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)和移動通信之后的又一次信息產業(yè)的革命性發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)產業(yè)具有產業(yè)鏈長，帶有長尾效應，涉及多個產業(yè)群的特點，其應用范圍遍及智能交通、環(huán)境保護公共安全、智能家居、智能農業(yè)、工業(yè)監(jiān)測、個人健康等幾乎各行各業(yè)。預計物聯(lián)網(wǎng)是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)與移動通信網(wǎng)之后的又一次信息產業(yè)浪潮。有專家預測10年內物聯(lián)網(wǎng)就可能大規(guī)模普及，這一技術將會發(fā)展成為一個上萬億元規(guī)模的產業(yè)。因此，社會對物聯(lián)網(wǎng)技術方面的人才需求巨大。在物聯(lián)網(wǎng)技術課程學習和培養(yǎng)上作者提出了一些新的思路和方法。物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)的當務之急是要積極開展教育改革試點與實踐工作，為后續(xù)還將新增設的“物聯(lián)網(wǎng)技術”專業(yè)的高校提供依據(jù)。對待物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)這一高校新增專業(yè)應該既充滿期待，也要踏踏實實地做實事。無論是億或萬億物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展都將是一個長期的過程，物聯(lián)網(wǎng)技術課程的建設與大學生創(chuàng)新培養(yǎng)也同樣需要經歷一個逐步成熟的過程。

基金項目：國家自然科學基金（60673127）；中國博士后科學基金（No.20100481133）；江蘇省博士后基金 （1001005B）；南京航空航天大學青年科技創(chuàng)新基金 （NS2012023）的資助

參考文獻

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