应用型高校物联网专业实践教学模式研究

廖丽嵘（韶关学院信息科学与工程学院，韶关　512005）

应用型高校物联网专业实践教学模式研究

廖丽嵘
（韶关学院信息科学与工程学院，韶关512005）

0　引言

物联网是一个新兴的行业，最早是由比尔·盖茨于1995年提出。2005年，国际电信联盟发布了The Internet of Thing的技术标注，物联网产业正式确立。

目前，公认的物联网定义为：物联网是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把物品与网络连接起来进行信息交换约定的协议，把物品与网络连接起来进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络［1］。中国对物联网的定义是：物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络，它的主要特征是使普通对象设备化、自治终端互联化及普适服务智能化［2］。

近年来，物联网已经成为最具发展潜力的产业之一，我国也非常重视物联网产业的发展，传感网和物联网在 《国家中长期科学与技术发展规划 （2006-2020年）》［3］和“新一代宽带移动无线通信网”重大专项［4］中均已被列入重点研究领域。

目前，物联网行业已经在很多领域得到应用，很多公司企业都投入人力物力开拓物联网市场，随之而来的是物联网企业对相关技术人才的急切需求，物联网人才培养是亟需解决的问题，并得到了国家的大力支持。

物联网技术是一门非常复杂的综合性技术应用，涉及多个学科，融合了四大关键技术：传感器技术、嵌入式系统技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术［5-6］。这些跨学科知识的融合和应用需要良好的实践教学来支撑，利用现有的实验教学资源，研究适合物联网专业的多层次的实验教学模式，使学生掌握扎实的计算机技术、单片机技术、传感技术、通信网络技术、系统工程等基础理论，并提高物联网系统分析和设计能力，为实现培养高素质应用技术型人才目的奠定坚实的基础。

1　物联网专业课程体系

物联网是覆盖了多个学科的综合学科技术，涉及了电子技术学科、计算机学科、通信学科、信息学科等专业领域，物联网专业是对多专业的技术融合与汇聚。

物联网体系结构中三个层次，分别是感知层、网络层与应用层，如图1所示。

感知层主要用于前端信息采集以及控制终端，它是通过传感器、移动终端、RFID（射频识别技术）、二维码技术和实时定位技术等对环境状态、物质属性、行为态势等静态和动态信息进行大规模、分布式的信息获取与状态辨识［7］。是物联网的关键技术之一。

图1　物联网系统结构图

网络层是把采集到的信息进行传输和互联，由无线传感系统和其他网络设备共同组成，是各种信息与互联网的融合、传输和接入层，是基于TCP/IP协议的网络平台［8］。

应用层是物联网和用户的接口，它根据用户需求构建各行业实际应用的平台，并根据各种应用的特点集成相关的内容服务，实现物联网的智能应用，如：智能家居、智能电网、智能交通、环境监测、绿色农业、工业监控等［8］。

结合物联网的知识体系和学院人才培养方案，本校物联网专业的专业课程分为：专业基础课程、专业课程。

专业基础课程包括：C语言程序设计、数据结构、操作系统、数据库原理与应用、计算机网络、计算机组成原理、模拟与数字电子技术、信号与系统、数字信号处理、面向对象程序设计、单片机与接口技术等。此类课程也是其他专业所共有的专业基础课程，开设时间较长，普及程度较高，已有比较系统科学的实践教学体系。

专业课程包括：嵌入式系统原理与应用、RFID原理及应用、传感器技术、高级嵌入式技术（A8+Linux应用开发）、ZigBee技术应用及无线网络、物联网信息安全、Linux系统开发、云计算、嵌入式Linux系统应用开发、物联网应用系统设计与开发等。

2　物联网专业实践教学研究

应用型大学以服务地方为宗旨，为社会培养高素质应用型技术人才，它的教学指导思想是通过产教融合、校企合作、工学结合各种教学手段，培养生产服务于一线的高素质技术人才，这就要求应用型大学的实践教学必须以社会需求为导向，重视实践教学，重点培养学生的实际操作能力。

物联网专业是新兴的且综合性很强的交叉型学科，融合了多种先进的计算机技术，知识组成结构比较复杂。在高校，物联网专业起步较晚，专业课程实践教学设备还不完善，受学校专业课程设置与现有实验资源的限制，物联网专业课程都是重理论轻实践，实践教学环节滞后于工程应用的需求，学生的工程实践能力得不到提高，综合实践能力得不到锻炼。如何更好地完成教学目标，如何提高实践教学的质量，是我们亟待解决的问题。

2.1多层次的实践教学体系

物联网专业实践教学体系必须以培养应用型人才目标为导向，重点提高学生工程分析设计能力和实际动手能力，培养学生具有创新思维的工程实践能力。结合人才培养方案，从物联网专业课程群出发，分析物联网专业课程特点，优化整合其实验实践教学环节，确立多层次的实践教学体系，如图2所示。

图2　物联网实践教学体系

物联网专业的实践体系分为三个层次：基础实验实践、综合实训实践和创新设计实践，每个实践层次都有各自的实践环节，包括课内实验、课程设计、实习实训、大学生创新项目、物联网设计大赛和毕业设计等操作。

2.2多环节的实践教学

（1）基础实验实践

基础实验实践即实验课程教学，与物联网专业理论课程关系密切，主要是配合理论课堂的教学，针对理论课程讲授的内容制定实验计划和实验内容，如程序设计类课程的实验课完成的相关验证性、综合性和设计性实验。此类的实践内容为课内实验、课外练习、与理论课对应的实验课程，重点是为了使学生及时理解、掌握理论课堂所讲授的理论基础知识。

基础实验的安排关键在于根据各专业课程的不同性质合理安排实验内容，调动学生的实验积极性，控制实验难度，让学生即有思考的空间，又不会因难度太大失去兴趣。此部分实验内容相对简单，可以在现有的实验室或实验平台下完成。

（2）综合实训实践

综合实训实践主要包括课程设计和实习实训。课程设计是针对单门理论课程设置的综合项目设计训练，目的是让学生深入理解课程的理论知识，锻炼学生的实际动手能力，培养学生利用已学知识分析问题和解决问题的能力，同时课程设计一般是分组完成，还可以培养学生的团队合作能力。

实习实训在整个实践教学中是关键的一个环节。物联网专业的培养目标是满足社会的需求，培养高素质的物联网方面的应用技术型人才，这就要求物联网专业的人才培养计划、教学体系、课程设置等方面都要为实现这个目标而服务。

在中国，应用技术型大学的概念也是近几年才提出，大部分高校过去都是偏重于理论教学，与社会需求脱节，学校教师没有实际的研发经验，学校没有相关的应用平台，教师讲课照本宣科，不能理论联系实际，造成学生也不能学以致用，无法将所学习的各个课程系统的联系起来。

因此，要改变高校传统的教学模式，关键在于引入有实际开发经验的教师与企业，利用他们具有良好的硬件设备、丰富的工程管理和实际开发经验等方面的优势，结合学校理论教学完善、科研能力强的特点，与企业进行全方位的校企合作，探讨与研究有利于提高学生工程实践设计能力的新型教学模式，实现培养高素质物联网专业技术人才的目标。

实习实训有两种形式。一、请企业的工程师来学校指导学生的课程设计或实习项目设计，课程设计与实习安排独立的时间，使设计时间紧凑，设计过程流畅。设计内容由企业的工程师根据当前社会需求合理安排，企业老师对学生设计的作品进行考查评分。使学生了解自己和社会需求有多少差距，如何缩短这个差距，合理安排自身的学习计划。二、学生参加企业培训机构的培训课程。企业培训课程可以为学生提供完整的开发环境和实践平台，并按照企业标准制定出适合学生的项目，引导学生按照企业项目开发的流程进行项目开发；企业培训机构授课时间安排紧凑，理论实践结合，练习强度大，能够比较系统的帮助学生把学过的知识梳理一遍，并指导他们应用于完整的企业项目开发；学生在培训机构可以得到比较完整的开发体验和实际的开发经验，从而提高自身的实际工程能力。

（3）创新设计实践

创新设计实践主要包括大学生创新项目、物联网设计大赛和毕业设计等形式。通过前面两种实践教学活动，学生已经初步得到了知识和能力的积累，能够自主完成工程项目的开发，具备了一定的工程设计能力，此时应该安排可以提升学生设计理念，培养学生创新思维的教学活动，如鼓励学生参加大学生创新项目、物联网设计大赛等。

各种竞赛活动都能够培养学生的创新能力，锻炼他们的工程实践能力，可以有效地调动学生学习的积极性和主动性，促进学生养成开放进取的工作习惯，并能够在竞赛过程中更加深刻的体会团队合作的意义。

毕业设计是整个专业教学中的最后一个关键部分，它不仅仅是对学生大学阶段学习的总结性的综合设计，也是将整个专业课程串连起来的重要教学环节。毕业设计的组织形式随着多种实践教学方式的引入而多样化，可以采用校企合作、工学结合、竞赛引入、科研协作等方式来开展设计工作，将学生、教师与社会有机的联系起来，才能真正实现培养满足社会需求的技术型人才的目标。

3　结语

通过对物联网技术特点进行分析，研究适合于物联网专业的实践教学模式，充分利用学校科研能力强与企业实践能力强的特点，提出多层次、多环节的实践教学模式。这种教学模式可以更好的培养学生的工程实践能力和创新实践能力，能够帮助学生提高工程素养，同时也帮助我们真正实现培养应用技术型人才的目标。

［1］朱洪波，杨龙祥，于全.物联网的技术思想与应用策略研究［J］.通信学报，2010（11）：2-9.

［2］刘云浩.物联网导论［M］.北京：科学出版社，2010.

［3］中华人民共和国国务院.国家中长期科学与技术发展规划（2006-2020年）［Z］.［2006-02-01］http：//wenku.baidu.com/view/ ddcecbcealc7aa00b52acbb6.html.

［4］中华人民共和国科学技术部.“新一代宽带无线移动通信网”国家科技重大专项2011年度课题申报指南［Z］.［2010-05-01］.

［5］沈苏彬.物联网的体系结构和相关技术研究［J］.南京邮电大学学报，2009（12）：1-11.

［6］袁静.物联业务的发展及网络融合趋势［J］.电信技术，2010（1）：10-12.

［7］江代有.物联网体系结构、关键技术及面临问题［J］.电子设计工程，2012（4）：143-145.

［8］陈春梅，郭明明.物联网专业实践教学模式综述［J］.教育教学论坛，2015（34）：127：129.

Internet of Things；Practical Teaching；School-Enterprise Cooperation

Research on Practical Teaching Mode of Internet of Things Major in Application-Oriented Universities

LIAO Li-rong
（Shaoguan University，Guangdong 512005）

1007-1423（2015）27-0017-04

10.3969/j.issn.1007-1423.2015.27.005

2015-09-08

2015-09-20

物联网是一个综合性极强的交叉应用学科，它是软硬件及网络现有多种技术的综合应用。物联网专业的关键在于加强学生工程实践能力的培养，因此需要制定较为完善有效地物联网实践教学体系。采用多层次的教学体系，安排多环节的教学实践活动能够让学生从基础理论到工程实践全方位的得到锻炼和加强，是实现培养应用物联网应用技术型人才目标的有效手段。

物联网；实践教学；校企合作

国家自然科学基金（No.61101134）

廖丽嵘（1976.2-），女，湖南衡山人，讲师，硕士，研究方向为物联网、计算机技术与应用

Internet of Things is a highly intergtated cross-disciplinary application.It is the application of the existing hardware and software and network technologies.The major of Internet of Things is to strengthen students'practical engineering ability，therefore the need to develop more comprehensive and effective networking practical teaching system.Multi-level teaching system，multi-link arrangement of teaching practice allows students to get exercise and strengthen all-round from basic theory to engineering practice，which is an effective means of Internet of Things major to cultivate technology talents.