王鑫++張鈺++唐成華++劉建明

10.3969/j.issn.1671-489X.2014.12.007

摘要 分析依托網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)建設(shè)的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)中的具體狀況，提出一種針對(duì)性的硬件課程體系，用于解決物聯(lián)網(wǎng)感知層相關(guān)課程薄弱這一問題，并探索其中的教改方法，簡(jiǎn)化理論教學(xué)，設(shè)計(jì)并采用以應(yīng)用為驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)性實(shí)踐教學(xué)體系，建設(shè)與之配套的實(shí)驗(yàn)室，循序漸進(jìn)不斷線地提升鍛煉動(dòng)手實(shí)踐能力，切實(shí)提高學(xué)生的綜合實(shí)力。

關(guān)鍵詞 網(wǎng)絡(luò)工程；物聯(lián)網(wǎng)工程；硬件課程體系；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1671-489X(2014)12-0007-04

Study on Construction of Hardware Curriculum System for Internet of Things Engineering Major//WANG Xin, ZHANG Yu, TANG Chenghua, LIU Jianming

Abstract Through analyzing the specific situation of the construction of internet of things engineering major relying on network engineering major, a targeted hardware curriculum system is proposed to solve this problem that the courses which is related to IOT perception layer is weak. This paper explores the methods of teaching reform, which is including: simplifying the theoretical teaching, designing and adopting a application-driven systematic practical teaching system and constructing laboratories which is match to the practical teaching system. By above methods, students can continuously exercise their practice ability step by step, thereby improving their own comprehensive strength.

Key words network engineering; internet of things engineering; hardware curriculum system; teaching reform

物聯(lián)網(wǎng)，是指通過射頻識(shí)別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器、氣體感應(yīng)器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)被公認(rèn)為是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)通信網(wǎng)之后的世界信息產(chǎn)業(yè)第三次浪潮，具有十分廣闊的行業(yè)前景[1]。

目前我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)剛剛起步，相關(guān)技術(shù)人才稀缺。國(guó)內(nèi)的許多高校依托自己原有的相關(guān)院系與專業(yè)，開始建立物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)。由于依托的院系專業(yè)不同，所授課程和專業(yè)設(shè)置也各具特色[2-3]。這其中值得注意的是，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)，只是其用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物品與物品之間，進(jìn)行信息交換和通信[4]。因此，結(jié)合多年網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，筆者分析以網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)為基礎(chǔ)建立物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的可行性，重點(diǎn)指出其中出現(xiàn)的問題與不足，提出一種設(shè)置硬件課程體系的解決方案，并詳細(xì)探討其中的教學(xué)改革思路。

1 硬件課程體系的設(shè)置

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是一個(gè)多學(xué)科交叉融合的專業(yè)，其中包括有網(wǎng)絡(luò)工程、控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、通信與信息系統(tǒng)、電子科學(xué)等[5]。按照物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)架構(gòu)層級(jí)分類，其知識(shí)層次如圖1所示。

按照物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)層級(jí)（即應(yīng)用層、傳輸層、感知層）的分類方式，與網(wǎng)絡(luò)工程的課程設(shè)置進(jìn)行對(duì)比，圖2顯示了兩個(gè)專業(yè)課程設(shè)置的比較。從圖2中看出，網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層領(lǐng)域具有很好的研究基礎(chǔ)，感知層則比較缺乏，這是由于感知層更多依賴的是與硬件相關(guān)或者軟硬件結(jié)合的技術(shù)。綜上所述，以網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)為基礎(chǔ)建立物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)，需要加強(qiáng)硬件課程的教學(xué)。在此本文提出一種針對(duì)物理網(wǎng)工程專業(yè)的硬件課程體系，如圖3所示。

硬件課程體系中的公共基礎(chǔ)課硬件課程體系中的公共基礎(chǔ)課包括數(shù)字電子技術(shù)、模擬電子技術(shù)、電路分析，開設(shè)這些課程旨在奠定學(xué)生的硬件知識(shí)基礎(chǔ)。這些課程不僅是電子科學(xué)技術(shù)和電子信息工程中的技術(shù)基礎(chǔ)課，也是物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)中重要的技術(shù)基礎(chǔ)課。

硬件課程體系中的專業(yè)基礎(chǔ)課硬件課程體系中的專業(yè)基礎(chǔ)課包括傳感器技術(shù)、射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)、微機(jī)接口技術(shù)、計(jì)算機(jī)組成和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，開設(shè)這些課程的目的是培養(yǎng)學(xué)生物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的學(xué)術(shù)基礎(chǔ)。這其中計(jì)算機(jī)組成和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、微機(jī)接口技術(shù)是計(jì)算科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的核心課程，傳感器技術(shù)和無線射頻識(shí)別技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程。

硬件課程體系中的專業(yè)核心課硬件課程體系中的專業(yè)核心課包括有嵌入式系統(tǒng)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)課程重在介紹通信協(xié)議、傳感器數(shù)據(jù)融合、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等知識(shí)點(diǎn)。嵌入式系統(tǒng)課程主要圍繞ARM嵌入式系統(tǒng)開發(fā)，幫助學(xué)生掌握芯片級(jí)開發(fā)的技術(shù)。

2 硬件課程體系的教學(xué)改革方法

重視動(dòng)手實(shí)踐，精簡(jiǎn)理論教學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)能夠從事物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)分析、系統(tǒng)維護(hù)與管理和產(chǎn)品研發(fā)的高等工程技術(shù)人才[6]。這樣的培養(yǎng)目標(biāo)決定了教學(xué)內(nèi)容在保證學(xué)生有著扎實(shí)的理論基礎(chǔ)的同時(shí)，也要有較強(qiáng)的實(shí)踐與創(chuàng)新能力。本著“打牢基礎(chǔ)，注重實(shí)踐”的教學(xué)理念，同時(shí)考慮到硬件課程體系中的課程更多需要學(xué)生通過動(dòng)手實(shí)踐參與才能真正掌握，在理論教學(xué)學(xué)時(shí)的安排上，除了公共基礎(chǔ)課需要的理論學(xué)時(shí)較多些外，其余課程的理論學(xué)時(shí)不會(huì)超過本課程總學(xué)時(shí)的一半。在理論教學(xué)中，不僅要讓學(xué)生熟悉該課程的基礎(chǔ)知識(shí)，也要培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科興趣和學(xué)習(xí)方法，使學(xué)生在接下來的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐環(huán)節(jié)中更容易上手。

應(yīng)用為驅(qū)動(dòng)的實(shí)踐教學(xué)學(xué)生通過理論教學(xué)學(xué)習(xí)到了該課程的基礎(chǔ)知識(shí)，之后參加實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐活動(dòng)。這樣的過程不僅鞏固了原先的理論基礎(chǔ)，也加深了認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)了動(dòng)手能力。同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)作為一門工程類專業(yè)，其培養(yǎng)重點(diǎn)在學(xué)生的工程能力和工程素養(yǎng)上。因此，本文設(shè)計(jì)了以項(xiàng)目應(yīng)用為驅(qū)動(dòng)力的實(shí)踐教學(xué)體系，將項(xiàng)目工程實(shí)施貫穿到整個(gè)實(shí)踐教學(xué)的全過程。并且為了體現(xiàn)實(shí)踐教學(xué)的系統(tǒng)性和連貫性，對(duì)實(shí)踐教學(xué)體系做了層次劃分，如圖4所示。

硬件課程體系的實(shí)踐教學(xué)分為專業(yè)認(rèn)知、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)、綜合設(shè)計(jì)、實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)這幾個(gè)實(shí)踐層次，形成大學(xué)四年實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)不斷線的培養(yǎng)過程。專業(yè)認(rèn)知層次的實(shí)踐形式有認(rèn)知實(shí)習(xí)和學(xué)科基礎(chǔ)實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)，讓學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)和框架有個(gè)基本感性的認(rèn)識(shí)，在第一學(xué)期完成；基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和綜合實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐層次以課程實(shí)驗(yàn)的形式進(jìn)行，會(huì)貫穿在大學(xué)四年教學(xué)過程中完成；綜合設(shè)計(jì)層次包括課程實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)，主要針對(duì)專業(yè)的核心課程設(shè)置，除此之還設(shè)置科研項(xiàng)目訓(xùn)練，讓學(xué)生參與到教師的科研項(xiàng)目中實(shí)踐鍛煉；實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)層次上，設(shè)置與專業(yè)培養(yǎng)方向緊密結(jié)合的實(shí)訓(xùn)課程，時(shí)間安排在第六學(xué)期，生產(chǎn)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)會(huì)密切聯(lián)系當(dāng)前的產(chǎn)業(yè)形勢(shì)，讓企業(yè)參與其中，在企業(yè)的指導(dǎo)下進(jìn)行該項(xiàng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，時(shí)間分別安排在第七和第八學(xué)期；創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)層次上，建立大學(xué)生實(shí)踐基地，以學(xué)科競(jìng)賽為龍頭，提高學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

endprint

1）循序漸進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。在對(duì)課程實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮到：一方面，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)屬于新辦專業(yè)，專業(yè)中的知識(shí)體系需要學(xué)生漸進(jìn)性地認(rèn)識(shí)了解；另一方面，隨著硬件課程體系的深入，不同課程之間的交叉和融合越來越明顯，僅憑一門課程的實(shí)驗(yàn)很難讓學(xué)生全面掌握和理解技術(shù)的要領(lǐng)。所以，在遵循“由淺入深，循序漸進(jìn)”的認(rèn)知原則的前提下，設(shè)計(jì)出一種由基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)到設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的多層次實(shí)驗(yàn)，用于滿足不同階段的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐需求，如表1所示。

實(shí)驗(yàn)層次的不同，對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和組織方式也不同。基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)主要通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等方式，讓學(xué)生了解熟悉方法，對(duì)自己所學(xué)課程所涉及知識(shí)范疇、技術(shù)對(duì)象和應(yīng)用有一個(gè)概念性的、感知上的認(rèn)識(shí)；綜合性實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生以小組形式進(jìn)行，通過對(duì)物聯(lián)網(wǎng)中的某個(gè)功能模塊或部件進(jìn)行開發(fā)優(yōu)化，從而提高自己的動(dòng)手實(shí)踐能力；設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)通過項(xiàng)目方式進(jìn)行，讓學(xué)生立足于物理網(wǎng)具體應(yīng)用中某個(gè)子項(xiàng)目的開發(fā)，并解決項(xiàng)目中的實(shí)際問題，從中培養(yǎng)其創(chuàng)新性思路與方法。

在此以無線射頻識(shí)別技術(shù)課程為例，首先，在基礎(chǔ)認(rèn)知性實(shí)驗(yàn)中讓學(xué)生認(rèn)識(shí)并了解無線射頻技術(shù)的原理、相關(guān)模塊的結(jié)構(gòu)和使用方法；其次，通過綜合性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)或者優(yōu)化無線射頻中的應(yīng)答器或者閱讀器；最后，通過創(chuàng)新開發(fā)性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)一個(gè)基于無線射頻技術(shù)的自動(dòng)信息識(shí)別子系統(tǒng)。

2）多元開放的課外實(shí)踐。課堂實(shí)驗(yàn)受到學(xué)時(shí)、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所和指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)教師等條件限制，學(xué)生只能在有限的空間和時(shí)間內(nèi)動(dòng)手實(shí)踐，無法充分發(fā)揮自身的想象力和創(chuàng)造力，實(shí)踐效果欠佳。因此在設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)時(shí)，根據(jù)硬件課程體系的特點(diǎn)，從最大限度調(diào)動(dòng)學(xué)生自身積極性和主動(dòng)性出發(fā)，為學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)空間、時(shí)間上都比較自由和靈活的實(shí)踐環(huán)境。比如前文介紹的綜合性實(shí)驗(yàn)和核心課程設(shè)計(jì)都需要較多的實(shí)驗(yàn)時(shí)間，通過開放實(shí)驗(yàn)室[7]，首先學(xué)生可以自由安排實(shí)驗(yàn)，對(duì)于曾經(jīng)失敗的實(shí)驗(yàn)可以重做，更有助于提高自身的實(shí)驗(yàn)技術(shù)水平；其次，學(xué)生可以根據(jù)自身狀況在一定的范圍內(nèi)自由選擇實(shí)驗(yàn)，或者自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案和步驟，有利于提高學(xué)生的創(chuàng)新熱情和能力，從而真正使課內(nèi)外的實(shí)踐相互融合。讓學(xué)生參與到教師的課題項(xiàng)目研究中，比如校園一卡通的二次應(yīng)用開發(fā)，學(xué)生不僅把自己所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際項(xiàng)目中得到鍛煉，也從中了解到當(dāng)前學(xué)科技術(shù)中最新的發(fā)展動(dòng)向與趨勢(shì)，為日后的學(xué)習(xí)研究方向做好定位。讓學(xué)生參與各類學(xué)科競(jìng)賽和大學(xué)生創(chuàng)新基地，增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)理念，學(xué)會(huì)分析問題和解決問題的本領(lǐng)，同時(shí)通過團(tuán)隊(duì)合作方式提高了人際交往能力。

與實(shí)踐教學(xué)配套的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)高校實(shí)驗(yàn)室是高等學(xué)校的一個(gè)重要組成部分，它的質(zhì)量高低直接影響著教學(xué)質(zhì)量與科研質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)室水平是反映一個(gè)學(xué)校教學(xué)水平、科學(xué)技術(shù)水平和管理水平的重要標(biāo)志之一[8]。為了配合硬件教學(xué)體系的實(shí)踐教學(xué)，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)做出如下設(shè)計(jì)。

1）充分利用已有的實(shí)驗(yàn)資源。比如使用嵌入式實(shí)驗(yàn)室、電子電路實(shí)驗(yàn)室、軟件工程實(shí)驗(yàn)室、網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)驗(yàn)室等學(xué)科專業(yè)實(shí)驗(yàn)室，并在這些實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，建設(shè)成無線射頻識(shí)別、傳感器網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，以達(dá)到“小投入，大收益”的效果。

2）增設(shè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用及實(shí)訓(xùn)場(chǎng)景。建設(shè)一個(gè)覆蓋智能家居、智能建筑、機(jī)器人控制、工業(yè)監(jiān)測(cè)等多個(gè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景的展示環(huán)境，使學(xué)生能直觀了解物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的具體應(yīng)用，并利用開放接口可進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)工程的實(shí)際開發(fā)，從而讓學(xué)生在更真實(shí)的應(yīng)用環(huán)境中進(jìn)行開發(fā)，提升自己的實(shí)踐能力。

3）建立網(wǎng)絡(luò)化的開放實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)。對(duì)開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)人員、儀器設(shè)備使用情況等信息進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化管理，學(xué)生通過訪問該系統(tǒng)查詢相關(guān)的使用情況，并網(wǎng)上預(yù)約開放實(shí)驗(yàn)室的使用申請(qǐng)。

3 總結(jié)

對(duì)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)和網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的知識(shí)體系進(jìn)行比較，分析和指出以網(wǎng)絡(luò)工程為基礎(chǔ)建立物聯(lián)網(wǎng)工程中感知層相關(guān)知識(shí)薄弱這一不足之處，提出并設(shè)計(jì)一種針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)感知層的硬件課程體系。并根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)特點(diǎn)和物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用需求，對(duì)課程的教學(xué)方法做出改革：精簡(jiǎn)理論教學(xué)，強(qiáng)化實(shí)踐訓(xùn)練；以應(yīng)用為驅(qū)動(dòng)開展系統(tǒng)性、層次性的實(shí)踐教學(xué)，層層加深，不斷線地加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力；建設(shè)與之配套的實(shí)驗(yàn)室，使實(shí)踐教學(xué)更加完備。從而真正做到鞏固課堂知識(shí)和拓寬知識(shí)面的同時(shí)，鍛煉實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維，提高人才培養(yǎng)的質(zhì)量。

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1）循序漸進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。在對(duì)課程實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮到：一方面，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)屬于新辦專業(yè)，專業(yè)中的知識(shí)體系需要學(xué)生漸進(jìn)性地認(rèn)識(shí)了解；另一方面，隨著硬件課程體系的深入，不同課程之間的交叉和融合越來越明顯，僅憑一門課程的實(shí)驗(yàn)很難讓學(xué)生全面掌握和理解技術(shù)的要領(lǐng)。所以，在遵循“由淺入深，循序漸進(jìn)”的認(rèn)知原則的前提下，設(shè)計(jì)出一種由基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)到設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的多層次實(shí)驗(yàn)，用于滿足不同階段的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐需求，如表1所示。

實(shí)驗(yàn)層次的不同，對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和組織方式也不同。基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)主要通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等方式，讓學(xué)生了解熟悉方法，對(duì)自己所學(xué)課程所涉及知識(shí)范疇、技術(shù)對(duì)象和應(yīng)用有一個(gè)概念性的、感知上的認(rèn)識(shí)；綜合性實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生以小組形式進(jìn)行，通過對(duì)物聯(lián)網(wǎng)中的某個(gè)功能模塊或部件進(jìn)行開發(fā)優(yōu)化，從而提高自己的動(dòng)手實(shí)踐能力；設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)通過項(xiàng)目方式進(jìn)行，讓學(xué)生立足于物理網(wǎng)具體應(yīng)用中某個(gè)子項(xiàng)目的開發(fā)，并解決項(xiàng)目中的實(shí)際問題，從中培養(yǎng)其創(chuàng)新性思路與方法。

在此以無線射頻識(shí)別技術(shù)課程為例，首先，在基礎(chǔ)認(rèn)知性實(shí)驗(yàn)中讓學(xué)生認(rèn)識(shí)并了解無線射頻技術(shù)的原理、相關(guān)模塊的結(jié)構(gòu)和使用方法；其次，通過綜合性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)或者優(yōu)化無線射頻中的應(yīng)答器或者閱讀器；最后，通過創(chuàng)新開發(fā)性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)一個(gè)基于無線射頻技術(shù)的自動(dòng)信息識(shí)別子系統(tǒng)。

2）多元開放的課外實(shí)踐。課堂實(shí)驗(yàn)受到學(xué)時(shí)、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所和指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)教師等條件限制，學(xué)生只能在有限的空間和時(shí)間內(nèi)動(dòng)手實(shí)踐，無法充分發(fā)揮自身的想象力和創(chuàng)造力，實(shí)踐效果欠佳。因此在設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)時(shí)，根據(jù)硬件課程體系的特點(diǎn)，從最大限度調(diào)動(dòng)學(xué)生自身積極性和主動(dòng)性出發(fā)，為學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)空間、時(shí)間上都比較自由和靈活的實(shí)踐環(huán)境。比如前文介紹的綜合性實(shí)驗(yàn)和核心課程設(shè)計(jì)都需要較多的實(shí)驗(yàn)時(shí)間，通過開放實(shí)驗(yàn)室[7]，首先學(xué)生可以自由安排實(shí)驗(yàn)，對(duì)于曾經(jīng)失敗的實(shí)驗(yàn)可以重做，更有助于提高自身的實(shí)驗(yàn)技術(shù)水平；其次，學(xué)生可以根據(jù)自身狀況在一定的范圍內(nèi)自由選擇實(shí)驗(yàn)，或者自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案和步驟，有利于提高學(xué)生的創(chuàng)新熱情和能力，從而真正使課內(nèi)外的實(shí)踐相互融合。讓學(xué)生參與到教師的課題項(xiàng)目研究中，比如校園一卡通的二次應(yīng)用開發(fā)，學(xué)生不僅把自己所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際項(xiàng)目中得到鍛煉，也從中了解到當(dāng)前學(xué)科技術(shù)中最新的發(fā)展動(dòng)向與趨勢(shì)，為日后的學(xué)習(xí)研究方向做好定位。讓學(xué)生參與各類學(xué)科競(jìng)賽和大學(xué)生創(chuàng)新基地，增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)理念，學(xué)會(huì)分析問題和解決問題的本領(lǐng)，同時(shí)通過團(tuán)隊(duì)合作方式提高了人際交往能力。

與實(shí)踐教學(xué)配套的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)高校實(shí)驗(yàn)室是高等學(xué)校的一個(gè)重要組成部分，它的質(zhì)量高低直接影響著教學(xué)質(zhì)量與科研質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)室水平是反映一個(gè)學(xué)校教學(xué)水平、科學(xué)技術(shù)水平和管理水平的重要標(biāo)志之一[8]。為了配合硬件教學(xué)體系的實(shí)踐教學(xué)，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)做出如下設(shè)計(jì)。

1）充分利用已有的實(shí)驗(yàn)資源。比如使用嵌入式實(shí)驗(yàn)室、電子電路實(shí)驗(yàn)室、軟件工程實(shí)驗(yàn)室、網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)驗(yàn)室等學(xué)科專業(yè)實(shí)驗(yàn)室，并在這些實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，建設(shè)成無線射頻識(shí)別、傳感器網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，以達(dá)到“小投入，大收益”的效果。

2）增設(shè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用及實(shí)訓(xùn)場(chǎng)景。建設(shè)一個(gè)覆蓋智能家居、智能建筑、機(jī)器人控制、工業(yè)監(jiān)測(cè)等多個(gè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景的展示環(huán)境，使學(xué)生能直觀了解物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的具體應(yīng)用，并利用開放接口可進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)工程的實(shí)際開發(fā)，從而讓學(xué)生在更真實(shí)的應(yīng)用環(huán)境中進(jìn)行開發(fā)，提升自己的實(shí)踐能力。

3）建立網(wǎng)絡(luò)化的開放實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)。對(duì)開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)人員、儀器設(shè)備使用情況等信息進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化管理，學(xué)生通過訪問該系統(tǒng)查詢相關(guān)的使用情況，并網(wǎng)上預(yù)約開放實(shí)驗(yàn)室的使用申請(qǐng)。

3 總結(jié)

對(duì)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)和網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的知識(shí)體系進(jìn)行比較，分析和指出以網(wǎng)絡(luò)工程為基礎(chǔ)建立物聯(lián)網(wǎng)工程中感知層相關(guān)知識(shí)薄弱這一不足之處，提出并設(shè)計(jì)一種針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)感知層的硬件課程體系。并根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)特點(diǎn)和物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用需求，對(duì)課程的教學(xué)方法做出改革：精簡(jiǎn)理論教學(xué)，強(qiáng)化實(shí)踐訓(xùn)練；以應(yīng)用為驅(qū)動(dòng)開展系統(tǒng)性、層次性的實(shí)踐教學(xué)，層層加深，不斷線地加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力；建設(shè)與之配套的實(shí)驗(yàn)室，使實(shí)踐教學(xué)更加完備。從而真正做到鞏固課堂知識(shí)和拓寬知識(shí)面的同時(shí)，鍛煉實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維，提高人才培養(yǎng)的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]鄭小發(fā).物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)中高職院校教學(xué)課程實(shí)驗(yàn)體系研究[J].智能處理與應(yīng)用,2012(2):75-77.

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[3]馬忠梅,孫娟,李奇.物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程體系與實(shí)踐探討[J].單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用,2011(10):1-5.

[4]沈蘇彬,范曲立,宗平,等.物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)與相關(guān)技術(shù)研究[J].南京郵電大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2009(6):1-10.

[5]王保云.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究綜述[J].電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào),2009(12):1-7.

[6]謝秋麗,黃剛.基于物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)與教學(xué)實(shí)踐的研究[J].軟件導(dǎo)刊,2011(3):44-46.

[7]陳子輝,王澤.國(guó)內(nèi)高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)室開放情況調(diào)查與探索[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué),2008(5):4-7.

[8]宋國(guó)利,蓋功琪,蘇冬妹.開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的研究與探討[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2010(2):3-8.

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1）循序漸進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。在對(duì)課程實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮到：一方面，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)屬于新辦專業(yè)，專業(yè)中的知識(shí)體系需要學(xué)生漸進(jìn)性地認(rèn)識(shí)了解；另一方面，隨著硬件課程體系的深入，不同課程之間的交叉和融合越來越明顯，僅憑一門課程的實(shí)驗(yàn)很難讓學(xué)生全面掌握和理解技術(shù)的要領(lǐng)。所以，在遵循“由淺入深，循序漸進(jìn)”的認(rèn)知原則的前提下，設(shè)計(jì)出一種由基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)到設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的多層次實(shí)驗(yàn)，用于滿足不同階段的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐需求，如表1所示。

實(shí)驗(yàn)層次的不同，對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和組織方式也不同?；A(chǔ)性實(shí)驗(yàn)主要通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等方式，讓學(xué)生了解熟悉方法，對(duì)自己所學(xué)課程所涉及知識(shí)范疇、技術(shù)對(duì)象和應(yīng)用有一個(gè)概念性的、感知上的認(rèn)識(shí)；綜合性實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生以小組形式進(jìn)行，通過對(duì)物聯(lián)網(wǎng)中的某個(gè)功能模塊或部件進(jìn)行開發(fā)優(yōu)化，從而提高自己的動(dòng)手實(shí)踐能力；設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)通過項(xiàng)目方式進(jìn)行，讓學(xué)生立足于物理網(wǎng)具體應(yīng)用中某個(gè)子項(xiàng)目的開發(fā)，并解決項(xiàng)目中的實(shí)際問題，從中培養(yǎng)其創(chuàng)新性思路與方法。

在此以無線射頻識(shí)別技術(shù)課程為例，首先，在基礎(chǔ)認(rèn)知性實(shí)驗(yàn)中讓學(xué)生認(rèn)識(shí)并了解無線射頻技術(shù)的原理、相關(guān)模塊的結(jié)構(gòu)和使用方法；其次，通過綜合性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)或者優(yōu)化無線射頻中的應(yīng)答器或者閱讀器；最后，通過創(chuàng)新開發(fā)性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)一個(gè)基于無線射頻技術(shù)的自動(dòng)信息識(shí)別子系統(tǒng)。

2）多元開放的課外實(shí)踐。課堂實(shí)驗(yàn)受到學(xué)時(shí)、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所和指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)教師等條件限制，學(xué)生只能在有限的空間和時(shí)間內(nèi)動(dòng)手實(shí)踐，無法充分發(fā)揮自身的想象力和創(chuàng)造力，實(shí)踐效果欠佳。因此在設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)時(shí)，根據(jù)硬件課程體系的特點(diǎn)，從最大限度調(diào)動(dòng)學(xué)生自身積極性和主動(dòng)性出發(fā)，為學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)空間、時(shí)間上都比較自由和靈活的實(shí)踐環(huán)境。比如前文介紹的綜合性實(shí)驗(yàn)和核心課程設(shè)計(jì)都需要較多的實(shí)驗(yàn)時(shí)間，通過開放實(shí)驗(yàn)室[7]，首先學(xué)生可以自由安排實(shí)驗(yàn)，對(duì)于曾經(jīng)失敗的實(shí)驗(yàn)可以重做，更有助于提高自身的實(shí)驗(yàn)技術(shù)水平；其次，學(xué)生可以根據(jù)自身狀況在一定的范圍內(nèi)自由選擇實(shí)驗(yàn)，或者自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案和步驟，有利于提高學(xué)生的創(chuàng)新熱情和能力，從而真正使課內(nèi)外的實(shí)踐相互融合。讓學(xué)生參與到教師的課題項(xiàng)目研究中，比如校園一卡通的二次應(yīng)用開發(fā)，學(xué)生不僅把自己所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際項(xiàng)目中得到鍛煉，也從中了解到當(dāng)前學(xué)科技術(shù)中最新的發(fā)展動(dòng)向與趨勢(shì)，為日后的學(xué)習(xí)研究方向做好定位。讓學(xué)生參與各類學(xué)科競(jìng)賽和大學(xué)生創(chuàng)新基地，增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)理念，學(xué)會(huì)分析問題和解決問題的本領(lǐng)，同時(shí)通過團(tuán)隊(duì)合作方式提高了人際交往能力。

與實(shí)踐教學(xué)配套的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)高校實(shí)驗(yàn)室是高等學(xué)校的一個(gè)重要組成部分，它的質(zhì)量高低直接影響著教學(xué)質(zhì)量與科研質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)室水平是反映一個(gè)學(xué)校教學(xué)水平、科學(xué)技術(shù)水平和管理水平的重要標(biāo)志之一[8]。為了配合硬件教學(xué)體系的實(shí)踐教學(xué)，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)做出如下設(shè)計(jì)。

1）充分利用已有的實(shí)驗(yàn)資源。比如使用嵌入式實(shí)驗(yàn)室、電子電路實(shí)驗(yàn)室、軟件工程實(shí)驗(yàn)室、網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)驗(yàn)室等學(xué)科專業(yè)實(shí)驗(yàn)室，并在這些實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，建設(shè)成無線射頻識(shí)別、傳感器網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，以達(dá)到“小投入，大收益”的效果。

2）增設(shè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用及實(shí)訓(xùn)場(chǎng)景。建設(shè)一個(gè)覆蓋智能家居、智能建筑、機(jī)器人控制、工業(yè)監(jiān)測(cè)等多個(gè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景的展示環(huán)境，使學(xué)生能直觀了解物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的具體應(yīng)用，并利用開放接口可進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)工程的實(shí)際開發(fā)，從而讓學(xué)生在更真實(shí)的應(yīng)用環(huán)境中進(jìn)行開發(fā)，提升自己的實(shí)踐能力。

3）建立網(wǎng)絡(luò)化的開放實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)。對(duì)開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)人員、儀器設(shè)備使用情況等信息進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化管理，學(xué)生通過訪問該系統(tǒng)查詢相關(guān)的使用情況，并網(wǎng)上預(yù)約開放實(shí)驗(yàn)室的使用申請(qǐng)。

3 總結(jié)

對(duì)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)和網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的知識(shí)體系進(jìn)行比較，分析和指出以網(wǎng)絡(luò)工程為基礎(chǔ)建立物聯(lián)網(wǎng)工程中感知層相關(guān)知識(shí)薄弱這一不足之處，提出并設(shè)計(jì)一種針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)感知層的硬件課程體系。并根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)特點(diǎn)和物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用需求，對(duì)課程的教學(xué)方法做出改革：精簡(jiǎn)理論教學(xué)，強(qiáng)化實(shí)踐訓(xùn)練；以應(yīng)用為驅(qū)動(dòng)開展系統(tǒng)性、層次性的實(shí)踐教學(xué)，層層加深，不斷線地加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力；建設(shè)與之配套的實(shí)驗(yàn)室，使實(shí)踐教學(xué)更加完備。從而真正做到鞏固課堂知識(shí)和拓寬知識(shí)面的同時(shí)，鍛煉實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維，提高人才培養(yǎng)的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]鄭小發(fā).物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)中高職院校教學(xué)課程實(shí)驗(yàn)體系研究[J].智能處理與應(yīng)用,2012(2):75-77.

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[4]沈蘇彬,范曲立,宗平,等.物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)與相關(guān)技術(shù)研究[J].南京郵電大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2009(6):1-10.

[5]王保云.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究綜述[J].電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào),2009(12):1-7.

[6]謝秋麗,黃剛.基于物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)與教學(xué)實(shí)踐的研究[J].軟件導(dǎo)刊,2011(3):44-46.

[7]陳子輝,王澤.國(guó)內(nèi)高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)室開放情況調(diào)查與探索[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué),2008(5):4-7.

[8]宋國(guó)利,蓋功琪,蘇冬妹.開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的研究與探討[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2010(2):3-8.

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