物联网工程导论优选九篇

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第1篇

关键词:物联网;物联网工程导论;教学方法

中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1007-9599 (2012) 13-0000-02

一、引言

物联网(InternetofThings)是将各种信息传感设备,如射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等装置与互联网络结合起来而形成的一个巨大网络。物体通过智能感应装置,再经过传输网络到达指定的信息载体,再经过全面感知、可靠传送和智能处理,最终实现物与物、人与物之间的自动化信息交互与智能处理[1]。2011年,在工业和信息化部出台的“物联网十二五发展规划”中,明确指出,物联网已成为当前世界新一轮经济和科技发展的战略制高点之一,发展物联网对于促进经济发展和社会进步具有重要的现实意义。2010年,教育部公布了140个高校新设本科专业,重点培养与国家确定的战略性新兴产业相关的专业。其中,“物联网”专业排名居首,国内许多高校纷纷开设或准备开设物联网专业。

二、物联网工程专业的课程体系

从物联网的技术构成上来看,主要包含感知层、网络层、服务层和应用层。[2][3]因此,物联网专业涉及多个专业方向,其基础教学体系的建立也需要多个专业的汇聚。对于不同的大专院校,由于自身的情况、特点以及优势不同,可以建立不同的具有各自特点的理论课程以及实训课程。物联网工程专业面向现代信息处理技术,以培养从事物联网专业领域的研发、设计、工程及制造等方面的高级工程技术人才。因此,物联网工程专业或方向应建立以提升工程素质为根本、以培养物联网工程能力为核心、以掌握物联网工程学科知识要求为目标的课程体系。[4]

如图1所示。

图1物联网工程专业的课程体系

三、物联网工程导论实践教学

物联网工程导论是物联网工程专业的核心课程之一,同时也是本专业的入门课程。对于刚刚进入大学的本科新生来说,这是他们进入大学后学习的第一门专业课程。新入学的学生对物联网这一新生事物了解的程度较差,头脑中没有相关的概念。因此,物联网工程导论课程授课的主要内容应以介绍物联网基本原理及知识和物联网的一些常见应用为主,在教学中以建立完整的知识框架结构作为中心点。通过教学活动,使学生能够对整个物联网专业的内容有一个较为清晰的认识,对整个学科的课程体系有一个初步了解,包括核心课程的简要内容和在专业中的作用和地位、相互关系等。这样可以尽量减少他们在今后四年学习中的迷茫和困扰,因此,在教学过程中需要注意以下几点:

(一)适当增删教学内容,讲授内容忌深、忌细

在教学内容的选择上应以面向应用为指导思想对教学内容进行适当的补充或删减。教学过程中切忌讲的过深过细,要让学生了解并掌握本学科的基本内容和研究方法。本课程作为物联网工程专业的引导性课程,基本上涵盖了物联网这一学科知识体系的各个主要方面。因此,在授课过程中,在介绍每一方面内容时,应从宏观层面入手,对学生做一个较高层次的高级科普。讲课内容要能反映物联网科学技术和产品的最新发展,在使学生了解相关概念和术语的基本含义的基础上,同时更多的了解最新流行电子产品的功能和基本原理;这些内容比较适合一年级大学生的思维方式和知识背景,有利于提高他们对物联网知识的理解能力;通过本课程的讲授,引导学生思考物联网在发展和应用中存在的问题,从而培养学生对物联网工程专业的兴趣,为更好的学习相关的其他课程奠定一个良好的基础。

(二)引导学生转变学习方法,促进良好习惯的养成

大学新生入学后,学校一般会安排入学后的专业教育,但是由于时间较短,效果有限。很多学生仍然不太适应大学的学习生活方式。因此,物联网工程导论作为新生入学后学习的第一门专业核心课程,教师在授课中不仅要介绍物联网的基本知识,还要着重引导学生的学习方法,促进学生养成良好的学习习惯。使学生能够很快适应大学的学习方式。

中学阶段,学习的主要方式就是大量而紧凑的课堂教学。学生的学习时间由学校安排,老师实施灌输式教学。老师教学生是“手拉手”领着教,老师对于课程的安排非常详细和周到,使得同学们养成了依赖老师的习惯,在学习过程中只会去被动的记忆和背诵。到了大学,老师的课堂讲授相对减少了很多,在课堂上的不会讲授全部的教学内容,而是以自学为主。课外时间都是自己安排,自己找老师讨论问题,自己去图书馆看书,自己找志同道合的人研究问题。学习过程中也不再采用题海战术和死记硬背的方法,需要学生勤于思考,勇于实践,尤其对于物联网专业而言,很多知识需要通过实践才能真正理解和掌握。

根据中学和大学学习特点的不同,在本课程的教学中,教师在授课过程中,要结合本专业的基础知识去引导学生转变学习方法。一方面,要和学生一起分析中学和大学的学习特点,使学生明白二者的不同,从而主动的去适应大学的学习方式;另一方面,通过读书报告、专题讨论、课程实践等方式,训练学生适应新的学习方式。要使同学们明白,除了要认真听老师的讲课,认真阅读教材和参考书,加强实践环节的学习,除此之外,更重要的是还要有个人的独立思考和积极探索的精神。

(三)教学的重点在于学生能力的培养

教育部在教高[2007]2号文件中明确提出要求:努力提高大学生的学习能力、创新能力、实践能力、交流能力和社会适应能力[5]。众所周知,我国的高考竞争非常激烈,因此在中学阶段,对于绝大多数学生而言,把时间全部用在了知识学习和完成各种各样的作业题、模拟题和考试题上是唯一的选择,而对于自身综合素质与能力的培养无暇顾及。从中学进入大学,学生的学习方式有了根本的变化,因此学生要利用好业余时间,有意识地培养和提高自身的综合能力与素质,主要包括以下几个方面:

学习能力:即自学的能力。对中学生来说,学习就是按照学校的安排,在课堂上接受教师的知识传授,课下完成老师布置的作业。而在大学中,需要学生自主地安排学习计划、主动地获取知识,不仅仅在课堂上进行知识的学习,在课下的时间还要去读书、去思考、去实践,逐步的提高自己的自学能力。

创新能力:所谓创新,就是用新思想、新方法和新技术解决工作中遇到的各种问题。作为大学生,只有具有良好的创新意识和能力,才能面对在未来学习和工作中面临的各种挑战,有效的解决遇到的各种问题。

实践能力:实践能力是指在工作当中运用自身的知识去分析问题和解决问题的能力。对于工科专业的本科学生,实践能力的强弱尤为重要,因此,在大学阶段,应该着重加强诸如课程设计、实验、实习、大学生科技竞赛等环节的学习和训练,以提高自身的实践能力。

交流能力:交流能力指一个人与他人有效地进行信息交流的能力。在现代社会,交流能力是个人素质的重要体现,它代表了一个人的知识、能力和品德。本科学生无论毕业后无论进入那一个行业,都是在一个团队进行自己的工作,因此,如何与团队内外人员的进行良好的交流对于自己的研究和工作是至关重要的。

四、结语

综上所述,物联网导论课程在本科教学的整个过程中有着重要的作用。通过本课程的教学,使学生对物联网专业的基本知识有了一个初步的认识,并在学习的过程中逐步去适应大学的学习方法,为后续专业课程的学习也打下了一个良好的基础。同时,在学生的思想当中逐步树立起培养自身综合素质的意识,最终成长为一个高素质的大学本科毕业生。

参考文献:

[1]张小平.物联网知识讲座(一)[J].物联网技术,2011,1(5):91-92

[2]沈苏彬,范曲立.物联网的体系结构与相关技术研究[J].南京邮电大学学报:自然科学版,2009,29(6):1-11

[3]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

第2篇

【关键词】物联网工程导论 计算机专业 专业扩展

近些年来计算机专业毕业生存在“就业难”的现象，很大一部分毕业生就业不是在自己的专业方向，另一方面相关的企业招不足需要的人才，存在着供需结构性失衡。国内外各类涉计算机专业的高校和学术团体都在积极探索计算机专业人才培养模式的改革，但由于受传统教育思想以及教学计划和本专业理论体系的影响，制订的专业教学计划仍然没有脱离原课程体系的框架，既要培养学生较强的实践能力，又要有完整的知识体系，使得一些理论深、难度大的课程在教学计划中仍占有较大的比重，一些应用性较强新兴发展的课程难以全面进入教学计划。这样一来造成了既没有达到让学生理论扎实又没有培养好熟练的实践能力，从而出现了一方面社会对计算机专业人才的大量需求，而另一方面大量的计算机专业的毕业生无法找到在本专业工作的机会。同时大学的各个专业都把计算机课程列为基础课程，计算机专业毕业生不再具有多大的专业优势。这些都对计算机专业的发展构成了挑战。

一、计算机专业面临的挑战

随着我国高等院校的数量逐年增加，在校生总数达到前所未有的数量，设有计算机专业的学校已经从20世纪60年代的50余所发展到今天的近千所，建立软件专业的学校600多所。除了计算机系（学院）外，很多学校还建立了软件职业学院、网络学院、信息工程学院等院系。随着信息技术在各行业的应用，极大地推动了人们学习计算机技术的热情，同时也给计算机专业带来巨大的挑战，信息技术的全球化，使得各国纷纷在信息产业的各个方面抢占技术制高点，谋划布局新的技术创新点。挑战催生动力，创新获得优势。在此形势下，迫使我们努力思考：计算机专业如何改变以适应发展带来的挑战？

二、物联网技术给计算机专业发展带来的新机遇

物联网的概念是在1999年提出的。IOT（The Internet Things）也就是“物物相连的网络”。“物联网”是在“互联网”的基础上，将其用户端延伸和扩展到任何物品和物品之间，进行信息交换和通信的一种网络。通过射频识别、红外感应、全球定位系统、激光扫描、各种传感器等信息感知设备，按照设定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息传输、计算、处理、知识挖掘，以实现智能识别、定位、跟踪、监控和管理，达到对物理世界实时感知控制、实时管理和科学决策的目的，实现人与人、人与物、物与物之间的信息交互和无缝连接。

物联网技术作为我国国家新型战略产业的一项支撑技术，相关的研究活动和产业应用已经成为企业研究应用的一个热点。各高校也积极设置、建设相关的专业，“物联网工程”、“物联网技术”、“物联网应用”、“传感网技术”、“智能电网”等涉物联网的相关专业应运而生，同时还有很多的院校正在积极筹备和申请进入这个行列。

物联网技术涉及的原有专业非常多，有计算机，电子、传感器，自动化，自动控制、通信等等，还有相关的行业应用特点，使得物联网技术成为一个涵盖面广，应用广泛的一个大领域。而计算机专业20多年的发展使得其变成了一个常规专业，基本上90%以上的院校都有计算机相关专业，99%以上的院校都有计算机课程。计算机专业的毕业生风光不再了，生源萎缩了，计算机专业如何在物联网大发展的形势下，进行创新获得新的生机与活力。需要将计算机专业特点和物联网的知识体系联系起来，找准自身定位，立足学生的长远发展，进行课程创新，教学计划更新。物联网工程导论是一门物联网技术的导入课，以宏观的应用视角对物联网技术的特点、发展、应用、展望进行论述，可以作为计算机专业的一个扩展，为进入物联网研究作导入。

三、物联网工程导论的课程特色

物联网工程导论课程的综合性强。作为典型的交叉学科，物联网工程导论涉及的概念、原理、技术众多，涉及计算机、通讯、电子、自动化的多个学科，具有很强的综合性。其理论体系中很多应用原理都牵涉到复杂的学科联系，很多概念也较宏观 ，这在教学上对教师的知识面要求很高。

但在强调物联网工程导论的融合背景的同时，应该看到它又是一门理论和应用关系十分密切的综合性很强的课程 ， 与计算机技术有着密不可分的联系，具有较强的实践性。要求学生不仅应该知道课程所涉及内容的来源和背景 ， 掌握该课程的基础知识和基本技能 ， 同时还要求学生能够应用所学理论通过设计编程实现，比如在课程中学习的多种编码方法，都需要编程实现。

于此同时，物联网工程导论课程内容与很多计算机专业课有着紧密的联系，如互联网络、传感器、自动控制、数据挖掘等内容，它的发展具有深厚的信息技术基础，广泛应用于工业、农业、安保、智能家居、军事等领域。物联网不是互联网的简单接入和应用，它将催生很多具有“计算、通信、控制、协同和自治”特征的智能设备和应用，必将引发计算机、网络与信息技术在更大范围更多领域更深层次的应用，带动广泛的学科交叉与融合，为计算机与信息技术的研究与发展提供更大的空间。

四、教学方法研究与设计

（一）强调学科背景，激发学习兴趣

物联网工程导论课程中运用了大量的计算机知识以及广泛的应用前景，有众多现实的应用例子，接受起来比较容易。很容易通过现实例子和应用展望激起学生的学习兴趣。此外，由于物联网工程导论所阐述的内容基本都是宏观概念，部分学生在学习的过程中，会下意识地觉得物联网太大，是搞科学研究人员学习的内容，对就业没有什么太大的作用。这势必会影响到学生正常的学习态度，从而影响整个课程的学习效果。

因此，我们设计在第一次课时，结合物联网的学科特点以及与计算机的联系，强调随着通信和网络技术的发展 ， 人类已进入了信息化的社会， 大学生需要具有全面信息观念和较好的信息处理能力，物联网工程导论正是信息技术发展的前言。因此 ， 学好这门课程就显得尤为必要和重要，从而让学好这门课程成为大学生自觉的行动。

（二）因材施教，打通学科联系

物联网工程导论目前主要是针对计算机相关专业大三的学生开设，此时的学生电路、数据结构等课程已于大二上全部学习结束，与物联网工程导论同时开设的是一些专业课程，如网络工程、信息系统等。如果这时过于强调物联网工程导论中的理论知识，一方面，由于学生对理论课程的学习早已结束，部分知识已经淡忘，另一方面，刚开始接触计算机的专业课程，兴趣难免转移。为此，针对学生特点，对授课内容做了如下调整：

首先由于物联网工程导论涉及的内容很多、逻辑性很强，必须合理地筛选授课内容。在侧重基本概念、基本原理和基本方法原则指导下，重点讲授基础的或者带有普遍意义的知识点。在教学的过程中注意将授课内容与计算机学科联系，如算法对程序设计的作用，施工技术对网络性能的影响等。

其次强调概念、理论的物理意义，联系应用以培养学习兴趣。由于本课程的理论是通过多门学科交叉而来的，过度关注理论往往会使得学生感觉抽象、枯燥，渐渐造成学习兴趣的下降。针对这种情况，应在保证基本概念以及简单理论说明的前提下，淡化学科区分和界限，强调融合应用。同时增加课堂演示性实验和课后实验环节来保证学生对课程知识的理解。

（三）创新教学手段，培养学生职业技能

著名《学会生存》一书中指出：教育既有培养创造精神的力量，也有压抑创造精神的力量，这就说明了教学方法，对学生的学习效果的重要性。为此在物联网工程导论的授课过程中，除了采用传统的老师讲，学生听的授课方式，更注重发挥学生的主体作用，采用了自主学习、课堂讨论、小组研究、企业参观等手段。

如：对于RFID模块开发，首先由授课老师开发一个案例进行演示讲解，进行学生分组，布置开发作业在课后进行分析开发，然后再在课堂上分组上台进行展示解说 ， 并让下面的同学提出问题 ， 在互动的过程中加深对该RFID模块开发的理解，最后布置课后实践，要求学生全部会简单开发。通过自学、讨论、实践三个环节，使得学生们的学习热情很高， 纷纷花大力气查阅相关资料，积极讨论，学生的积极性得到空前激发，对所学内容有了较深的理解。

五、结束语

物联网工程导论是物联网专业的一门基础课程，也是最近几年快速发展的一个课程，笔者从计算机专业的特点以及物联网的快速发展的现状，分析了该课程的特点，从教学内容，教学方法、教学手段、学生职业能力培养、学生创业能力等方面阐述了自己的思考体会，期望能对计算机专业的发展做一些专业扩展，使计算机专业的学科建设适应社会对信息化的需求。

参考文献：

[1]吴功宜，等.物联网工程导论[M].北京：机械工业出版社，2012.

第3篇

关键词：物联网导论 高校教育 教学方法

物联网导论作为新兴复合型学科“物联网工程”的入门引导课程，旨在引导学生对物联网专业知识内涵建立起整体认识，为后续课程的学习打下基础。由于物联网导论兼备理论性与实践性，知识覆盖面广，加之学生认识偏差和学习方法等主观问题，能够让学生很好地掌握课程知识点并非易事。笔者结合实际教学工作，对教学过程中若干问题进行分析，探讨提高课程教学质量的办法与学习建议。

1 课程特点与存在问题

1.1　物联网复合型学科涉及技术广

从智慧地球到感知中国，物联网是继计算机、互联网和移动通信之后的又一次信息产业浪潮。物联网通过射频识别、激光扫描、红外感应器等信息传感设备，按协议规范，把物品与物品之间以互联网为基础连接起来，进行信息交换资源共享，从而实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理[1]。在技术体系上物联网融合了计算机科学、通信工程、微电子检测、自动化等多门专业技术。如何将多门学科综合起来，较好地运用于物联网工程是掌握好这门专业的关键。物联网作为典型交叉学科，涉及技术广，因此在物联网导论教学过程中必须贯穿以全局指导局部的思想，对教学内容进行整体优化，力求为后续的技术学习构建一个基本知识框架。

1.2　教学对象一年级新生的特点

大学一年级学生初步涉及物联网专业学习，了解专业知识总体较少，普遍欠缺动手能力，但是他们对新知识、新技术具有较强的好奇心和求知欲，因此物联网导论在教学过程应该根据每名学生的特点合理组织教学内容，引导他们掌握了解相关基础知识，理清物联网专业课程体系的基本脉络，通过综合运用各种教学手段，调动学生的学习积极性。与此同时，培养他们的职业素养、职业道德，为今后的学习与工作打下良好基础。

1.3　教学过程中教师的自我完善

物联网工程作为新兴的研究领域，面临着涉及专业多、学科建设不成熟、课程体系有待完善和高校缺乏能够全面掌握实践教学的师资队伍等问题，因此对这门学科的任课教师提出了更多要求。教师在授课之前必须充分备课，通过自学、参加培训、教研探讨、学术交流等多种方式扩充自身知识结构，不断更新自我认知内容，并且要根据学生提问、师生交流、平时作业、考试等环节的反馈信息，及时调整教学内容，改进教学方法，保证教学质量。

2 教学方法思考与探讨

2.1　注重系统性教学

物联网导论课程内容丰富，各部分知识点要求程度并不相同，在教学过程中应注重系统性授课。（1）突出重点，把握好内容难易程度适中，运用多样化教学方式。例如：物联网历史、研究现状、应用案例等内容可以作为一般性介绍，而在物联网的技术基础、信息处理与软件服务等方面则要重点介绍。（2）在讲授新知识点时，应尽量避免过多使用专业词汇。由于物联网导论课程内容比较抽象，新生还不能掌握大多数专业词汇，如果过多使用会增加学生理解的难度。如果遇到必须掌握的专业词汇，比如射频识别（Radio　Frequency　IDentification，RFID），则在教学过程中必须对缩写词原文、词汇含义、主要特点、运用领域等内容做出合理的解释说明。（3）在教材选择上应避免使用过于简单或过于复杂的教材。由于物联网专业刚刚设立，在教材和参考资料上相对比较欠缺，所以教材选择一定要根据学生的实际情况和教学效果综合考虑，力求通俗易懂，比如一些专著，虽然内容、组织论证非常好，但作为一年级新生专业入门教材并不太适合，可以选择一些具有引导作用的入门性优秀教材。

2.2　教学方式多样化

由于一年级学生知识掌握程度参差不齐，而且物联网导论课程内容比较抽象，如果采用单一的授课方法，很难达到预期的教学效果，可能对学生的后续课程学习产生消极的负面影响，甚至会让他们产生厌学情绪。因此，多样化教学方式应该贯穿于整个授课过程。

2.2.1　案例式教学

通过直观方法分析抽象的内容，把实际生活案例编织到教学内容中，以案例带动知识点。例如：在介绍ZigBee技术[2]时，可以引入世博园中运用ZigBee无线技术实现无线路灯控制案例；在介绍物联网与传感关系时，可以引入上海浦东机场防入侵系统传感节点如何感应物品、传输数据等成功案例。

2.2.2　启发式教学

启发式教学是把学生被动性学习转变为主动性学习的一种方式，将课程内容归纳提炼，提出问题启发学生思考，从而提高学生分析问题和解决问题的能力。例如在分析中间件技术时，让学生通过学习教材、研讨、资料查阅等多种形式了解目前在物联网里主要有几种中间件技术[3]，例如：RFID，WSN，设备中间件，软硬件关系等，从而达到对问题的充分认识，得到解决实际问题的方法，最后在教师的指导下圆满解决问题。

2.2.3　交互式教学

运用多媒体教学环境辅助教学。例如在分析物联网中的移动技术时，对比802.20广域网技术与3G技术[3]，则可以使用多媒体以表格形式同时列出2项技术的主要特性，直观对比2项技术特点。在讲授物联网底层技术—无线移动自组织Adhoc网络[4]的移动节点兼具主机、路由、天线功能的这个知识点时，可以运用PPT等工具制作动画，形象描述节点移动性、路由探测、天线覆盖等过程。另外，在授课时随时解决学生提出的问题，以免影响学习效果，保证教学质量的提高。

2.2.4　多元化课外辅导

构建课堂之外的教学环境，例如：精品课程网站、远程辅导、网络教室、网上讨论辅导平台BBS、电子图书等网上教学资源，打破传统课堂教学时间和空间受限的弊端，可以通过计算机、掌上电脑、手机等终端通信设备随时随地进行教学，为学生课余提供一个自主学习、思索、讨论的开放空间。

2.3　通过实验突出专业特点

物联网工程作为实践性很强的工科学科，实验是教学中的必备环节。学生通过实验操作的感性认识可以加深对理论知识的理解。在实验教学过程中应该注意以下几方面。

（1）实验内容应该丰富多样。例如大部分物联网专业学生都有自己的笔记本电脑，在讲解物联网中对等式网络时，为加深学生对技术的认识，可让学生开启无线网卡，配置对等式模型，实现小型对等式无线局域网搭建实验；在讲解无线个人区域网时，可以让学生运用手机中的蓝牙通信功能进行数据传输，进一步了解无线个人区域网的特点，如10米内传输、传输速度、主从节点关系等；在讲解物联网安全知识时，可以演示一些趣味防御实例，调动学生的学习积极性。（2）在实验环节设计时必须精心选题，突出专业特点。实验题目应具有代表性，知识点覆盖全面。例如在讲解传感器感知知识时，可以选择图像采集、键盘与显示屏模拟感知等典型实验[5]。（3）可以组织小组互助。实验前对学生进行分组，合理搭配小组成员，并选出组长。实验过程中遇到问题时可以让学生先在小组内讨论，养成主动积极的学习态度。（4）组织丰富多彩的集趣味性、专业性于一体活动，让学生在一起交流学习心得和方法，并可以去实习基地实践，提高实际运用能力。

3 结束语

物联网作为一项战略性新兴产业，在国内刚刚起步，并飞速发展。据CCID预测，未来3年内我国将有50万物联网人才缺口，因此高校教育任重道远。“物联网工程”已经逐步成为一门重要学科，物联网导论肩负着如何把“物联网工程”专业新生引入物联网科学殿堂的重任。在教学过程中必须不断地改革和完善教学模式，积极探索、研究并推广教学方法，调动学生主动学习的积极性，着力理论与实践的双向培养，达到本课程的教学目的，指导后续课程的学习，培养出社会急需的高级物联网专业人才。

参考文献

[1]胡永利，孙艳丰，尹宝才.物联网信息感知与交互技术述[J].计算机学报，2012（6）：1147-1163.

[2]詹青龙，刘建卿.物联网工程导论[M].北京：清华大学出版社，2012.

[3]汪涛.无线网络技术导论[M].北京：清华大学出版社，2012.

第4篇

关键词：物联网技术导论；实验教学；实验考核

中图分类号：TP393；G642 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2014）03-0091-02

0 引 言

物联网被认为是继计算机、互联网之后的第三次信息浪潮。2009年8月总理在无锡考察传感网产业发展时提出“感知中国”后，物联网的探索逐渐成为国家战略。2010年3月底，教育部批准30所高校第一批开设物联网工程专业，没有物联网专业的学校也相继开设了物联网相关的课程。我校于2010年招生时就将物联网及相关课程加入了计算机科学技术、网络工程专业的培养方案，并于本学期首次开设了《物联网技术导论》课程。本课程的特点是理论性强，通过实验课加强学生对于物联网理论内容的理解，才能很好地培养学生分析问题、解决问题的能力和专业实践能力，加强实践教学是培养应用型人才的重要途径。研究《物联网技术导论》课程的实验内容，对培养物联网应用人才具有重大的意义。

1 研究现状及存在问题

《物联网技术导论》是本学期为2010级计算机科学技术专业新开设的一门专业任选课。课程的目标是使学生可以对物联网技术的相关知识有一个全面、系统的认识；具备规划设计与构建出一些简单的物联网应用系统的能力；具备运用理论知识解决实际问题的基本素质。

现在开设物联网课程的学校很多，主要从理论上讲解物联网中的无线传感器网络、RFID（射频识别）技术等，项目组对市面上的物联网技术课程及实验的教材及几个学校的实验教学做了调查，主要发现有以下几个问题：

1.1 课程内容差异很大，实验内容不统一

物联网是一个相对比较新的技术，很多理论还没有完全沉淀下来，形成非常统一的理论体系。不同的学校不同的教材讲授的内容有很大差异，相对于实验内容也就有不同的安排。

1.2 开设的专业不同，实验内容的重点不一

物联网技术是一个综合性比较强的新技术，涉及到计算机技术、通信技术、自动控制技术等，造成了不同专业都开物联网课程的现状。通信技术相关专业讲解的重点在于物联网通信传输、通信协议分析等，自动控制相关专业讲解的重点在于物联网芯片的研究设计等。计算机相关专业讲解的重点在于物联网相关算法、应用开发等。开设专业的不同，导致了实验内容的重点不一。如北京科技术大学王志良教授出版的实训教程[1]有大量的硬件设计指导等。

1.3 不同学校配备的实验箱不同，实验操作不一致

对于物联网课程的实验大部分都是基于实验箱进行操作的，不同的学校配备的实验箱基本都不同。每种实验箱都有不同的核心板，不同的程序，操作起来都有自己的步骤[2]。本系关于物联网的实验箱共有3套，即使是同一种类型的实验，软硬件环境，实验效果也都不同，这也给实验的选择、融合带来一定的难度。

1.4 学生层次不同，实验内容的难易度设置问题

物联网实验需要大量的硬件编程基础，这些基础都是通过以前课程的学习积累的。有的学生基础好些，如果实验内容过浅，就不能满足学生对知识的渴望，设置过难又使基础不好的学生失去信心。

基于以上问题的分析，我们在实验内容的选择上要以符合专业需求为主要方向，找出实验教学的重点，体现实验的层次性等，为培养物联网方向的应用人才奠定基础。

2 实验内容研究

主要研究《物联网技术导论》课程的基础实验与应用实验内容，以符合专业需求为导向，整合现有实验箱实验的基础上，在各个实验中拟设置选学内容，以满足不同层次学生的要求，同时为学生深入学习物联网相关课程打下坚实基础。

拟选取以下6组实验：

（1）建立实验环镜

实验为1学时，主要是认识实验设备，安装配置IAR、KeilC开发环境。

（2）数据感知实验

实验为3学时，主要物联网感知层的实验，包括温湿度传感器、超声波传感器、酒精传感器的实验，使学生通过各种传感器感知信号及编程方法。选学内容设置为光电传感器、压力传感器。

（3）ZigBee组网实验

实验为4学时，主要是让学生熟悉ZigBee协议栈原理、工作流程，掌握点对点、星状网通信原理及相关程序应用分析。选学内容为树状通信实验等。

（4）网关通信实验

实验为2学时，使学生掌握网关上各种通信接口如串口，网口、GPRS的使用及程序分析修改。

（5）认识RFID系统实验

实验为2学时，使学生掌握RFID 的基本原理，学会RFID 模块的使用方法及相关程序分析。选学内容为超高频RFID模块分析等。

（6）物联网应用实验

实验为4学时，是物联网应用层的实验，主要是对智能家居系统、智能超市系统和智能仓储系统从系统功能、架构、原理上进行分析，并通过各种模拟系统进行实际分析等。选学内容为智能农业等。

实验的总学时为16学时，我们的重点放在无线传感器网和物联网应用上。

3 实验教学方法与手段

3.1 启发式教学

为了培养学生的创新能力，激发学生学习兴趣，改变以往填鸭式教学方法，在实验中，先讲解实验内容和实验要求等基本内容后，再将本次实验的结果展示出来，然后引导学生观察、发现问题，由教师以点拨、提问和探讨的方式加以解决。实验中根据学生的实际情况，这种变学生被动为主动参与的教学方法在调动学生的学习主动性及创新能力的培养上均收到了良好的效果。

3.2 层次教学

根据实验教学的进度和实验深度要求的不同，把实验分成不同的层次，有助于引导学生由浅入深地学习。在物联网实验教学中分成两个方面的层次。

第一个层次，是从必学到选学将实验内容分成必学和选学，必学是所有学生都要学习的内容。选学内容是对本实验更有兴趣的学生学习的内容。

第二个层次，是将必修实验再分为使用、验证分析、综合设计3个层次。

在教学前期适合于做一些使用层次要求的实验，如建立实验环镜、传感器和ZigBee网等， 通过全面使用物联网系统使学生对传感器、ZigBee等操作有全面的感性认识。 在有一定的操作和理论基础时可做验证分析层次的实验，从外部观察验证传感器、ZigBee的原理、编程、实现过程。如学完进程就可通过在实际的操作系统上编程使用系统调用来观察操作系统的进程调度结果，并根据结果分析不同的调度策略。 在验证分析的基础上就可做设计实现层次的实验，要求学生在模拟操作系统上自己编程实现操作系统的功能模块，并观察自己所设计的功能模块的工作情况。让学生对物联网功能有一个使用、探索验证、自己设计逐步深入的学习过程。

4 实验考核

考试是引导学生学习、了解教师教学效果的一个重要方法。许多高校计算机科学技术专业硬件课程实验教学和课堂教学的比例超过20%，但学生的成绩仅凭试卷考试来确定，忽略了实验教学成绩，这是不全面的。因此需要完善学生成绩评定，充分调动学生对实验教学的积极性，达到学生实验动手能力的成绩在总评成绩中占一定比例。在平时的实验教学中，应该告知学生实验成绩在总评成绩中的比例，要求学生重视实验报告，启发学生创新思维，鼓励学生认真总结实验经验，杜绝抄袭他人现象。几年来在计算机科学技术专业硬件实验教学成绩占课程总评成绩的20%～30%是比较恰当的。

5 结 语

本文对《物联网技术导论》实验课程的内容、实验教学方法与手段、实验考核等方面所作的分析，可为高校建设物联网技术导论课程提供一些参考。物联网技术导论的实验教学是培养实用性和创新性的高素质物联网技术人才的重要途径和手段。因此，实验教学是当前需要认真研究和探讨的问题。

参 考 文 献

[1]王志良，王新平. 物联网工程实训教程：实验案例和习题解答[M].北京：机械工业出版社，2011.

[2]魏晓宁. 物联网实验教学初探[J]. 计算机时代， 2011（10）：49-53.

[3]刘云浩. 物联网导论[M].北京：科学出版社， 2010.

[4]吴功宜. 物联网工程导论[M].北京：机械工业出版社，2012.

[5]徐勇军. 物联网实验教程[M].北京：机械工业出版社，2011.

第5篇

关键词：物联网技术与应用 教学目标 知识体系 内容安排 教学方法

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）01（a）-0162-03

物联网（Internet of Things，IoT）概念最早于1999年由美国麻省理工学院提出，随着技术和应用的发展，物联网内涵不断扩展[1]。目前业界普遍认为：物联网是通信网和互联网的拓展应用和网络延伸，它利用感知技术与智能装置对物理世界进行感知识别，通过网络传输互联，进行计算、处理和知识挖掘，实现人与物、物与物信息交互和无缝链接，达到对物理世界实时控制、精确管理和科学决策的目的[2-5]。

物联网可以广泛应用于经济社会发展的各个领域，引发和带动生产力、生产方式和生活方式的深刻变革，成为经济社会绿色、智能、可持续发展的关键基础和重要引擎[6]。近年来，在“两化融合”和“感知中国”等国家战略背景下，物联网发展受到了我国政府、科研、教育、产业界的高度关注。我国经济社会各领域蕴含巨大的物联网应用潜能，众多行业对物联网技术人才需求旺盛[7]。为此，中国传媒大学于2012年通过教育部审批，依托理工学部信息工程学院网络工程系开办物联网专业方向，成为全国较早面向本科生开设物联网专业方向的高校之一。

1 课程教学目标

《物联网技术与应用》是网络工程系物联网技术专业方向学生学习的第一门专业课，其主要目的是使学生了解物联网的基本概念和相关技术，对物联网在各个领域的典型应用有所认识，在此基础上了解物联网系统的整体框架，明确物联网工程各个专业课程的意义和课程之间的关系，为后续的学习打好基础，同时激发学生的学习兴趣[8]。因此，《物联网技术与应用》课程的讲授成功与否关系到物联网人才培养的质量，进而影响到我国物联网技术发展的进程[9]。

2 课程知识体系及内容安排

2.1 知识体系

物联网的架构分为3个层次：感知层、网络层和应用层，如图1所示[1]。

感知层是物联网的“皮肤”和“五官”，用于识别物体、采集信息，是联系物理世界与虚拟信息世界的纽带。感知层中的自动感知设备包括：RFID标签与读写设备、传感器、GPS、智能家用电器、智能测控设备等；感知层中的人工生成信息设备包括：智能手机、智能机器人等。

网络层分为接入层、汇聚层与核心交换层。接入层通过各种接入技术连接最终的用户设备。汇聚层的功能为：汇接接入层的用户流量，进行数据分组传输的汇聚、转发与交换；根据接入层的用户流量，进行本地路由、过滤、流量均衡、优先级管理，以及安全控制、地址转换、流量整形等处理；根据处理结果把用户流量转发到核心交换层或在本地进行路由处理。核心交换层为物联网提供一个高速、安全与保证服务质量的数据传输环境。汇聚层与核心交换层的网络通信设备与通信线路构成了传输网。

应用层可以进一步分为管理服务层和行业应用层。管理服务层通过中间件软件实现了感知硬件与应用软件物理的隔离与逻辑的无缝连接，提供海量数据的高效、可靠地汇聚、整合与存储，通过数据挖掘、智能数据处理与智能决策计算，为行业应用层提供安全的网络管理与智能服务。行业应用层由多样化、规模化的行业应用系统构成，包括：智能电网、智能环保、智能交通、智能医疗等。

此外，涉及感知层、网络层与应用层的共性技术包括信息安全、网络管理、对象名字服务与服务质量保证等。

2.2 内容安排

《物联网技g与应用》课程的内容安排[10-12]如图2所示，其中，各部分包含的主要内容有[1-6]以下几方面。

物联网概论：物联网发展的社会背景、技术背景；物联网的定义与主要技术特征；物联网体系结构；物联网关键技术与产业发展。

RFID技术：自动识别技术的发展背景、条形码简介、磁卡与IC卡的应用、RFID、RFID应用系统结构与组成、RFID标签编码标准。

传感器技术：传感器；智能传感器与无线传感器；无线传感器网络；无线传感器网络通信协议与标准。

嵌入式技术：智能设备的研究与发展；集成电路；嵌入式技术的研究与发展；RFID读写器与中间件软件设计；无线传感器网络节点设计；可穿戴计算研究及其在物联网中的应用；智能机器人研究及其在物联网中的应用。

移动通信技术：通信技术的发展；移动通信技术的研究与发展；3G技术与移动互联网应用的发展。

定位技术：位置信息与位置服务；物联网中的位置服务；定位系统；移动通信定位技术、基于无线局域网的定位技术、基于RFID的定位技术、无线传感器网络定位技术。

数据处理技术：物联网数据处理技术的基本概念；海量数据存储技术；物联网海量数据存储与云计算；物联网数据融合技术；物联网中的智能决策。

信息安全技术：物联网信息安全中的四个重要关系问题；物联网信息安全技术研究；RFID安全与隐私保护研究。

物联网的应用：智能电网；智能交通；智能医疗；智能物流。

3 课程教学方法

自2014年春季学期《物联网技术与应用》课程首轮授课起至今，笔者已从以下几方面做了有益尝试，取得了良好的效果。

3.1 采用“翻转课堂”模式将课堂内外相结合

翻转课堂译自“Flipped Classroom”或“Inverted Classroom”，是指重新调整课堂内外的时间，将学习的决定权从教师转移给学生。该教学模式需要学生在课后完成自主学习，即自主规划学习内容、节奏、风格和呈现知识的方式，可以通过看视频讲座、听播客、广泛阅读各种书籍、与其他同学讨论等方式进行。教师则采用讲授法和协作法来满足学生的需要和促成他们的个性化学习，其目标是为了让学生通过实践获得更真实的学习体验。翻转课堂是对传统课堂教学结构与教学流程的彻底颠覆。

在该课程的讲授方式上，笔者尝试引入“翻转课堂”模式，转变以往授课过程中教师“满堂灌”、学生只是被动接受的传统教学模式，利用教学实践中小班授课、学生人数较少的优势，使每位同学都有机会走上讲台，轮流充当“教师”的角色，过一把“教师瘾”，从而充分调动学生的学习积极性和主动性。具体的实施过程为：首先，请每名学生选取物联网学科中自己较为感兴趣的一项具体技术作为自己的讲授对象，通过广泛查阅书籍文献资料、上网搜索最新科技资讯等方式了解该项技术的来龙去脉、前世今生及发展前沿。然后，请学生自制课件，通过文字、图片、视频等方式形象生动地向大家讲解艰涩枯燥的具体技术内容。其间，其他同学可以随时提问，形成良好的互动效果，极大地活跃了课堂气氛，同时也锻炼了学生的逻辑思维能力和语言表达能力。最后，由教师点评学生的表现，指出其讲解的优缺点，并补充完善知识点内容。学生的个人表现很大程度上决定了该门课程的个人结课成绩。通过3年来具体的实践，笔者发现学生们搜集资料的深度和广度都远远超出了笔者的预期。作为老师，在授课的同时也收获了很多新知识，达到了教学相长的目的。

3.2 教学与科研相结合

教师授课过程中应避免简单生硬地照本宣科，而应以自身的科研经历和科研体会现身说法，以激发学生的学习兴趣。物联网作为一门新兴学科，发展日新月异。每轮备课时都要加入新的科技进展，对于教师来讲，在科研方面需要不断地关注科技前沿动态，及时更新知识，极具挑战性。就笔者而言，由于一直从事数据挖掘领域的研究，在讲授第八章《物联网数据处理技术》时，就结合目前正在进行的有关电视节目受众收视情况的数据挖掘研究课题，以实验中具体的数据、模型为例，为学生讲解数据挖掘技术的具体流程和其中的关键步骤，从而进一步加深学生对该技术的理解程度。

3.3 “走出去”与“引进来”相结合

“走出去”是指教师应当经常参加国内外相关教研机构组织的高校物联网专业建设的培训班、研讨会等，广结同行，吸取其他兄弟院校专业建设、课程改革的成功经验，达到“它山之石可以攻玉”的目的。此外，还可以与国内一些专业从事物联网技术的企业建立良好的合作关系，建立学生实习、实训基地。学生可以到企业实地参观相应的产品生产线，以便与课堂中学到的知识点概念、原理联系起来，获得感性认识，从而加深理解。同时，学生可以利用寒暑假时间到企业实习或选派学生到企业进行毕业设计，不但使学生掌握了物联网技术、熟悉了企业的运行模式，还可以为企业提供专业的人才，拓展学生的就业渠道[13]。

“引进来”是指教师应当定期邀请国内外物联网专业的权威教授、相关技术人员走进课堂、走上讲台，为学生带来最新的行业发展信息。此外，在教材选择方面，教师应当不局限于国内出版的一些经典教材，还应当广泛引进国外的外文教材，追踪国际领先的前沿技术[14]。

综上所述，文章从“物联网技术与应用”课程的教学目标、知识体系及内容安排、教学方法等方面进行了探讨。由于物联网技术是近年来的新兴技术，该课程也是中国传媒大学理工学部信息工程学院网络工程系自2014年首次引入的新课程，一切还在逐步摸索过程中，因此，探寻一套适合本专业学生的课程教学方案任重道远。

4 结语

此文是笔者近3年来参加物联网专业建设研讨班培训、备课、授课的心得体会。由于笔者的验有限，考虑问题难免有失偏颇，望与各位读者共同探讨。作为一名青年教师，笔者未来仍然需要逐步沉淀，不断思考、总结、实践，为培养出社会需要的物联网专业人才贡献力量。

参考文献

[1] 吴功宜，吴英.物联网工程导论[M].北京：机械工业出版社，2012.

[2] 刘云浩.物联网导论[M].北京：科学出版社，2010.

[3] 王志良，石志国.物联网工程导论[M].西安：西安电子科技大学出版社，2011.

[4] 王汝传，孙力娟.物联网技术导论[M].北京：清华大学出版社，2011.

[5] 张凯，张雯婷.物联网导论[M].北京：清华大学版社，2012.

[6] 黄东军.物联网技术导论[M].北京：电子工业出版社，2012.

[7] 詹青龙，刘建卿.物联网工程导论[M].北京：清华大学出版社，2012.

[8] 石志国，王志良，丁大伟.物联网技术与应用[M].北京：清华大学出版社，2012：9.

[9] 陈明，王锁柱.物联网的产生与发展[J].计算机教育，2010（12）：1-3.

[10] 教育部高等学校计算机科学与技术专业教学指导分委员会.高等学校物联网工程专业实践教学体系与规范[M].北京：机械工业出版社，2011.

[11] 吴功宜.对物联网工程专业教学体系建设的思考[J].计算机教育，2010（21）：26-29.

[12] 桂小林.物联网技术专业课程体系探索[J].计算机教育，2010（16）：1-3.

第6篇

【项目来源】黑龙江省教育厅高职高专院校科研项目；项目名称：高职高专物联网专业人才培养方案的研究；项目编号：12515157

物联网（Internet of Things，IOT）是指通过射频识别（RFID）、传感器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物体与互联网连接起来，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。物联网概念的引入，把互联网的应用延伸和扩展到了任何物体与物体之间，进行信息交换和通信。物联网是继计算机互联网与移动通信网络之后的又一次信息产业革命。

物联网概念是1999年由麻省理工学院自动标识中心（MIT AutoID Center）提出的。2005年，国际电信联盟（ITU）了一份题为《The Internet of Things》的年度报告，正式将“物联网”命名为“the Internet of Things”。2009年8月，总理考察中科院无锡高新微纳传感网工程技术研发中心，明确要求尽快建立中国的传感信息中心，也就是“感知中国”中心。笔者从微控制器应用到ARM&Linux嵌入式系统，又回归到微控制器的研究教学，亲历近30年国内嵌入式应用的发展历程。下面就物联网工程专业、物联网课程体系和物联网实践3方面介绍国内现阶段的情况，望和大家一起探讨。

在教育部首批战略性新兴产业相关本科新专业中，物联网相关专业就有700多所学校申报，最终28家IOT、5家WSN获批，共33所高校。其中70%设在计算机学院。在2011年3月28日又批了第二批27所高校的物联网专业，这样全国现共有62所高校开设物联网专业。

物联网网络架构由感知层、网络层、应用层组成。计算机学院在物联网技术的网络层和应用层领域具有很好的研究基础，而感知层更多依赖的是软硬件结合的嵌入式系统技术。物联网的传感器接口、RFID读写都涉及嵌入式技术，但实际上新技术含量很少，可看作是一个新袋子。

物联网主要涵盖RFID（>5.5）、无线传感器网络（>8.5）、M2M智能手机（

第7篇

关键词：物联网工程专业课课程体系；感知层；网络层；应用层；体系结构

中图分类号：TP391.44-4

1 物联网工程专业设置的必要性和可行性

“物联网”[1]的概念于1999年提出，本意是“物与物相连的互联网”，物联网是通过红外感应器、射频识别（RFID）、全球定位系统、无线传感器网络、激光扫描器等传感技术，依据通信协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和处理，以实现智能识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

根据教育部办公厅关于战略性新兴产业相关专业申报和审批工作的通知[2]的精神，为了加大新兴产业人才培养力度，加快课程体系、教学内容、教学方法、管理体制与运行机制的创新，大力培养新兴产业相关专业的人才，满足国家战略性新兴产业对高素质人才的迫切需求，北京交通大学海滨学院计算机科学与技术专业以良好的办学条件和过硬的教学质量赢得了社会信誉，培养了大批合格的信息技术人才。这些专业均具有强大的师资力量和完善的实验设备，为开办“物联网工程”新专业打下了良好基础。

2 物联网工程专业知识体系架构

物联网与传统网络的主要区别在于，物联网扩大了传统网络的通信范围，即物联网不仅仅局限于人与人之间的通信，还扩展到人与物、物与物之间的通信。物联网网络架构由感知层、网络层、应用层组成。

2.1 感知层

感知层，也常称为感知控制层，解决了从物理世界到人类世界的数据获取问题[3]，包括各种物理量、标识、音频、视频等数据。感知层位于三层架构体系中的底层，是物联网应用的基础，是物联网全面感知的核心。作为物联网的最基础一层，感知层具有十分重要的作用。

感知控制层包括数据采集、短距离通信技术和协同信息处理。数据采集是通过相关传感器对物理对象的感知和数据收集，其中涉及射频识别（RFID）、传感器、多媒体信息采集、实时定位和二维码等技术。短距离通信技术和协同信息处理将采集到的数据在局部范围内进行处理，并通过具有自组织能力的短距离传感网接入广域网。

2.2 网络层

物联网网络层将来自感知层的各类信息通过基础网络传输给上层，并提供透明的数据传输能力。其中，基础网主要包括移动通信网、广电网、卫星网、行业专网、互联网及形成的融合网等。

2.3 应用层

应用层主要将物联网技术与行业系统结合，将信息转化为内容，实现物物互联的应用解决方案。概括起来，物联网就是传感网、互联网和智能服务的综合体[4]。与传统的互联网相比，物联网加进了感知层，降低互联门槛，实现非智能、弱智能设备能够接入互联[5]。

在高性能计算和海量存储技术支持下，应用层还对网络获取的大量不确定信息进行清洗、融合、重组等处理，整合为相对准确的结论，并为行业应用提供智能的支撑平台。

3 物联网工程专业课课程体系设置

3.1 专业定位

本专业依托北京交通大学计算机与信息技术学院的优势学科，面向京、津、冀和环渤海区域经济、社会、生态的发展需要，突出计算机应用技术与现代信息处理技术交叉与融合的特点。培养学生具备良好的自然科学、人文社会科学和工程技术基础知识。使学生具有物联网工程专业技术的扎实理论基础，面向物联网应用系统的程序设计技术，各种信息处理网络应用系统的工程实践能力，以及培养学生具有较强的自主学习意识和工程意识，能够从事物联网工程技术及其应用方面相关应用设计、开发与应用工作。

3.2 培养目标

物联网专业需要培养适应国家科技化和现代化建设需求，建设创新型国家发展战略的需要，具有雄厚的基础，强大的综合实力和专业适应能力，具有社会责任感，具有信息采集和检索、分析和处理能力的，具备良好的动手实践能力和创新能力，能胜任通信，传感器网络及电子信息处理技术领域的研究，设计、开发、系统集成及管理与教学，并具有创新能力，能够在计算机和通信等领域起领军作用，具有国际化视野的高素质的高层次专门人才。

3.3 课程体系结构设置

物联网工程专业是新兴专业，由于整个行业在我国都处于发展阶段，因此对人才培养提出了更高的要求。由于物联网方面的信息相对较少，学生有可能对于专业的认知度不高，应当加强专业认知方面的教育，同时，通过实验演示等方式，让学生来亲身体验物联网技术带来的技术革新，是学生们对于专业有一个全方面的认知，从而培养学生的学习兴趣和钻研精神。物联网工程课程体系的原则是覆盖必要的学科背景和专业知识。

我院物联网工程专业依托计算机科学与技术专业进行发展，物联网专业需要计算机科学与技术方面知识的学习，同时，重点加强与“物”相关的传感器、RDIF等技术的学习。在教学过程中注重学科背景知识体系，力求学生考研和后期发展有明确的学科目标。

物联网技术专业的设置需要综合考虑相关交叉学科的特点，注重课程体系的交叉融合，将相关主干学科的核心课程和专业课程进行统筹考虑。在总学分180学分的情况下，将课程分为基础教育、专业教育和素质拓展和自主实践。

3.3.1 基础教育

在基础课程的教学中，尤其是对于整个专业学习和发展至关重要的数学和物理等课程的学习，使学生充分意识到学习这些知识的重要性，物联网专业在国内属于新兴专业，国内起步较晚，需要查阅大量的外文资料，因此，需要良好的英语水平，尤其是专业英语水平，在教学中，适当引入专业英语教学。同时，在基础课程的学习中，应该加强学生对于政策法规的学习，避免学生学习技术知识之后通过技术手段进行违法犯罪活动。

3.3.2 专业教育

专业教育包含专业基础课程和专业课程以及各自的实践环节，共114学分。专业基础教育是整个课程体系中较为重要的环节，高素质的人才需要有过硬的专业基础知识，通过全方位学习物联网以及计算机、通讯、自动化等相关学科的知识，能够使学生培养对于知识的跨学科应用能力。

（1）专业基础课课程结构设置及分析

专业基础教育主要包括计算机基础与专业导论、程序设计基础、C语言程序设计、面向对象程序设计与C++、离散数学、数据结构、模拟与数字电路、Java语言程序设计、Web应用、物联网导论、图论与算法设计、计算机组成原理、信号与系统、专业英语等课程，突出专业定位和特色，拥有一定的广度和深度，多起点同时推进，学生在全方位的学习中，找到适合自己的发展方向。

在专业基础课程的教学中，起步难度要适当，既不能难度过大而吓退学生，打消学习积极性，也不能过于容易而什么都学不到。将尽可能多的课程安排在实验室进行，理论知识通过实验现象和结论更容易理解和掌握，学生能通过现象看到本质，有利于学生兴趣的养成和动手实践能力的培养。考虑到学生的实际情况，专业基础课程计划安排一定的课外上机学时，使学生巩固课堂学习的内容。

（2）专业课课程结构设置及分析

专业课程包括Web程序设计、Linux程序设计、嵌入式系统原理、数字信号处理、数据库系统原理、操作系统、编译原理、汇编语言、微机系统与接口技术、物联网架构与技术、RFID原理与应用、VHDL设计实践、移动互联网技术、空间信息技术、计算机网络原理、无线传感网与通讯技术、人机交互技术、传感器件与编程技术等科目，学生可根据自己的兴趣与自身发展进行选择学习。

专业课程的考核不能以考试成绩作为唯一标准提高实践和实训在考核中所占比重，严格实训内容的考试。在专业课程的学习中，增加项目实训，适当引入企业项目，在学习中就能体验到未来工作中的实际感受，通过亲身体验，寻找差距，弥补不足。学生在毕业之后，能够迅速适应工作岗位，拥有较高的起点。

（3）专业主干课课程

具体包括：物联网技术导论、电路、模拟电子技术、电子技术基础实验、数据结构与算法、信号与系统、数字逻辑与数字系统、传感与检测技术、软件工程、计算机网络原理、通信原理、嵌入式系统与接口技术、数据库与数据挖掘。

（4）专业选修课课程

无线传感网与自组织网络、天线原理、物联网信息安全、物流管理概论、RFID技术、计算机系统结构、智能交通概论、GPS技术、环境工程概论、电子商务等。

3.4.3 实践教育

实践教育主要包括程序设计专题训练Ⅰ、程序设计专题训练Ⅱ、硬件系统课程设计、软件系统课程设计、就业指导、物联网综合实践、多媒体技术、Linux应用系统开发、信息系统集成与开发、软件工程与实践、计算机系统课程设计、毕业实习、毕业设计（论文）。其中部分科目为选修，学生可以根据自身发展进行选择。

3.4.4 素质拓展与自主实践

素质拓展与自主实践方面，鼓励学生参与学科竞赛、科研项目、创新创业项目、非本专业的公共选修课、各类职业、执业资格证书，总学分不得低于10学分。

4 结束语

物联网工程是一个战略性新兴本科专业，它不是以理论为主导，重点在于工程应用，这就决定了该课程体系所特有的发展变化的动态特性。因此，在制定专业教学计划时，要时刻以服务于社会发展需要为根本依据，把当前物联网新技术及行业应用的时代需求紧密结合起来，依托学校自身的行业背景和学科优势，设计出科学合理的、与时俱进的、可持续发展的专业课程体系，为国家战略性新兴产业发展，培养高素质专门人才多做贡献，争取使我院物联网工程专业在同类学校的同类专业中起到示范和带头作用。

参考文献：

[1]ITU Internet report 2005：The Internet of Things[DB/OL].

[2]教高厅函[2010]13号[Z].

[3]屈伟平.物联网掀起新的信息技术革命浪潮[J].物流技术与应用，2010（11）：23-25.

[4]马忠梅，孙娟.李奇.物联网工程专业课程体系与实践探讨[J].单片机与嵌八式系统应用，2011（11）：46-47.

[5]范曲立.物联网的体系结构与相关技术研究[J].南京大学学报，2009（06）：13-14.

[6]徐险峰.论以信息化带动工业化[M].成都：西南财经大学出版社，2006.

第8篇

关键词：课程体系；教学模式；平台建设；分层/分类培养

中图分类号：G642 文献标识码：B 文章编号：2095-1302（2014）01-0077-03

0 引 言

物联网是继计算机、互联网、移动通信网之后的又一次信息产业浪潮。代表了未来网络的发展趋势与方向，政府大力支持物联网的发展，企业和教育界、科技界共同推动，物联网产业已经成为国家战略性新兴产业，需要大量熟悉和精通物联网的专业人才[1，2]。在此背景下，北京联合大学自动化学院对2011版自动化专业培养计划进行了修订，在 “智能测控技术”专业方向的基础上建立了“信息处理与物联网技术”方向[3]。

1 专业现状与背景分析

原“智能测控技术”专业方向以信息的采集和处理为主，课程主要包括检测技术、传感器原理及应用、智能仪器、计算机控制技术以及LabVIEW技术等，是传统的专业方向，课程的覆盖面较窄，偏重于系统前端的硬件采集原理，系统的概念较为薄弱；从人才培养的角度来看，已经满足不了厚基础、宽口径的人才需求，学生掌握知识的集成度不高。为了既保持传统的经典知识内容，又要为课程体系增加新的特色和先进内容，将传统的专业方向赋予时代意义，使学生们真正学以致用，“信息处理与物联网技术”专业方向应运而生。

“智能测控技术”和“信息处理与物联网技术”并不是割裂的，前者是后者的基础，后者是前者的延续和拓展。从技术的角度上讲，物联网分成三个层次[4，5]，即感知层、网络层、应用层，形成了物联网的体系架构。物联网的感知层涉及到传感网技术，会有多种传感器应用其中，正是“智能测控技术”方向的核心内容；物联网的应用层是多种信息的智能处理技术，也是“智能测控技术”方向的主要内容，它们被物联网网络层连接，即新的专业方向加入无线传感网等新知识、新技术，形成物联网系统体系的概念。

我们的教学理念在于从一个大系统的角度看待物联网，利用物联网实现系统的集成创新应用和信息化服务。以物联网体系框架为依托，实现信息的采集、传输、有用信息的提取和整理、以及完成相应的控制和信息应用，重点突出无线传感网和应用层设计，及物联网的行业应用和信息化服务。因此本课程体系的设置将突出系统网络架构、选择物联网关键技术，并将物联网技术与经典的检测及控制方法相结合，实现物联网的多领域应用[6，7]。以物联网为载体，培养学生的创新意识，增强学生的实践动手能力，提高学生专业综合素质。

2 课程体系设置

“信息处理与物联网技术”专业方向设置在自动化学院，因此它的应用特色非常鲜明。课程体系的设置如图1所示，加强了实验/实践环节的内容设置。其中，理论教学是基础，对物联网的体系结构、关键技术和相关领域的典型应用形成完整的阐述，实验教学作为理论课程的延伸，是抽象到具体的过程，试验环节的设置按照物联网的体系结构，完成由下而上的知识获取和验证；物联网作为一种实用技术，让学生去感受、去体验、去亲自动手设计和实现一个系统更是至关重要的。通过实践环节中的认识实践，学生去企业参观感受，体会知识的力量和企业文化，培养对专业的认知和信心；工作实践则更近了一步，利用假期时间到相关企业中从事基础和简单的专业工作，深化所学知识的专业应用技能；请工程师或行业企业从业者走进学校的课堂，结合实际的应用案例，为学生出题和指导，进行专业综合训练，为学生的实际设计能力和实际动手能力培养打造了平台，提供了方向。理论教学、实验教学、案例教学和各个实践环节相结合，增加课程的实用性。为应用型人才的培养奠定了基础。

2.1 理论课程

集成了多种新知识和新技术的应用，涉及的知识点众多，作为系统的学习和设计，理论教学中课程内容的衔接、承上启下的课程安排非常重要；理论课程包括基础课程（也称为学科大类课程）和专业课程[1]。

本专业方向偏重于传感检测、无线网络的设计以及行业应用，尤其是工业物联网的两化（信息化、自动化）融合，因此在限选课中还有相关行业技术应用课程：虚拟仪器技术、现场总线技术等。任选课作为专业限选课的补充，完善物联网的设计和应用。

通过理论课的学习，学生将会对知识融会贯通，对信息处理和物联网的应用体系和架构充分了解，具有物联网系统的理念和基本的组网设计能力。但是在实际应用中，需要将多门课程、甚至多学科的知识融为一体，去设计、安装、调试、运行一套系统。这种灵活运用所学知识于实际系统的能力，是真正的学以致用的体现。因此实验室建设、实验基地建设和实验项目开发，对于学生消化、理解理论知识和培养实际动手能力至关重要。

2.2 实验室建设

图2所示是物联网专业方向的实验室建设框架，实验室建设与课程设置紧密相连，并考虑到学生的分层教学以及科研平台的扩展性。利用已申请的中央财政支持地方高校专项资金，正在筹建支撑“物联网技术及应用”、“无线通信和无线网络基础”及“物联网应用层系统设计”等课程的课内实验平台，包括三个模块：第一是物联网技术基础实验模块； 第二是无线传感网开发设计模块；第三是物联网技术沉浸式体验模块。其中第一和第二模块在教学上采用学生熟悉的C或C++语言实现节点和无线网的设计，网关采用Linux、andor两种操作系统，学生可以根据自己的基础和喜好选择；第三模块是智能家居（体验）实验室，根据家居实景建立的物联网系统，可以实现灯光、安防、烟感、窗帘、空调等家居设备的远程控制。此系统采用最适合无线传感网络的Tiny OS操作系统，可以作为学生初识物联网系统的感性认识体验模块，也可以作为教师、学生进行科研开发的平台。目前在建实验室物流综合实验室和未来超市都是物联网在行业中的具体应用，提供学生进行专业综合训练。

课程的实验内容全部以实际系统为主，综合训练学生的系统设计、软件编程和系统调试能力，包括对传感/变送器的选取、信号的采集与处理方法、无线传感网组网技术、物联网应用层设计、针对不同领域执行器的选择等；并将先进的虚拟仪器技术与物联网应用相结合作为物联网的信息处理方式，培养学生设计智能仪器的开放性创新能力。通过实际项目训练，学生可以完成从了解任务的需求、根据需求制定系统方案、在最佳性价比的基础上选型系统的硬件配置、组网，到应用所学知识编制合理的软件程序，并具有系统调试、通过系统运行结果分析问题、定位问题、以及解决问题的专业核心能力。

2.3 实践基地建设

物联网工程技术是集成的信息/控制服务系统，可以应用于不同的行业和领域。据报道目前物联网专业的人才缺口近20万，因此培养适合于企业的应用型人才就是物联网专业的人才培养目标。产学研的办学模式是企业和学校快速沟通、共建共赢的很好方法。在课程建设、实验室建设的同时，积极与企业联系，建设校外实践教学基地是专业方向建设的重要环节。同时在我们的教学计划中还有工作实践的内容，建设实践基地也为学生的工作实践提供了场所和条件。利用北京市高新企业多，许多区县建立数字北京、智慧北京的物联网项目的机会，与企业和公司合作，进行横向项目的开发和实践基地的建设。选派学生到相应的公司企业进行毕业设计，不但使学生掌握了物联网技术、熟悉了企业的运行模式，还可以为企业提供专业的人才，实现企业与学生的双向选择。

3 教学模式的探索

物联网教学涉及的知识点众多，学生直接进行理论课的学习难免感觉枯燥和凌乱；但物联网的应用可以无所不在、生动有趣，这样的特点决定了我们在教学时可以先引起学生的兴趣，让他们明白所学可以如何用。因此在课程的安排上首先是导论和浸入式体验的认识实践，然后才是相关专业课的学习和实验，并在第六个学期进行工作实践，加深专业知识的应用，第七学期开设专业综合训练，学生进行设计性、应用性训练，形成物联网系统。图3所示是学校物联网方向的教学进程图。

4 结 语

物联网技术的课程设置应当具有以下特色：

第一是先进。课程设置针对目前最热门的集成技术应用—物联网系统的设计及应用，是传感技术、计算机技术、网络技术和信息控制技术的发展方向，体现了先进技术的特质；

其次就是实用。课程设置和内容将重点突出实用性，理论是基础，实用是根本。强调实验环节，以增强学生的实践动手能力和毕业后对岗位的适应能力为宗旨，突出重点，强调实用。

第三是灵活。不但体现在课堂上课程设置的灵活性，也显示了物联网学习的灵活性。以物联网体系框架为依托，重点突出无线传感网和应用层设计及工业物联网的应用。学生可以根据实际系统的需要灵活配置。强调培养学生灵活思维，突出创造性和创新意识，是学生综合素质的体现。

最后是深入。课程的工程性、实用性、设计性很强，也有许多公司会举办大型的物联网设计大赛，因此可以为有兴趣的同学开辟第二课堂，通过指导学生参加相关专业的科技竞赛带动大家的学习热情，深入理解本门课的内容。

参 考 文 献

[1] 王志良，闫纪铮.普通高等学校物联网工程专业知识体系和课程规划[M].西安：西安电子科技大学出版社，2011.

[2] 王志良，石志国.物联网工程导论[M].西安：西安电子科技大学出版社，2011.

[3] 教育部高等学校计算机科学与技术专业教学指导委员会.高等学校物联网工程专业实践教学体系与规范[M].北京：机械工业出版社，2011.

[4] 张光会，余晃晶.试论物联网工程专业的人才素质和培养目标[J].科技信息，20ll（11）： 216-217.

[5] 沈苏彬，范曲立，宗平，等.物联网的体系结构与相关技术研究[J].南京邮电大学学报，2009，29（6）：1-11.

第9篇

《物联网信息安全》教学大纲

课程代码：

0302040508

课程名称：物联网信息安全

学

分：

4

总

学

时：

64

讲课学时：

64

实验学时：

上机学时：

适用对象：物联网工程专业

先修课程：《物联网工程概论》、《通信原

理》、《计算机网络技术》

一、课程的性质与任务

1.

课程性质：

本课程是物联网工程专业一门重要的专业课。

课程内容包括物联网安全特

征、物联网安全体系、物联网数据安全、物联网隐私安全、物联网接入安全、物联网系统安

全和物联网无线网络安全等内容。

2.

课程任务：

通过对本课程的学习，

使学生能够对物联网信息安全的内涵、

知识领域和

知识单元进行了科学合理的安排，

目标是提升对物联网信息安全的

“认知”

和“实践”

能力。

二、课程教学的基本要求

1.

知识目标

学习扎实物联网工程基础知识与理论。

2.

技能目标

掌握一定的计算机网络技术应用能力。

3.

能力目标

学会自主学习、独立思考、解决问题、创新实践的能力，为后续专业课程的学习培养兴

趣和奠定坚实的基础。

三、课程教学内容

1.

物联网与信息安全

（

1）教学内容：物联网的概念与特征；物联网的起源与发展；物联网的体系结构；物联网安全问题分析；物联网的安全特征；物联网的安全需求；物联网信息安全。

（

2）教学要求：了解物联网的概念与特征，了解物联网的体系结构，了解物联网的安全特征，了解物联网的安全威胁，熟悉保障物联网安全的主要手段。

（

3）重点与难点：物联网的体系结构，物联网的安全特征；物联网的体系结构，物联网的安全特征；物联网安全的主要手段。

2.

物联网的安全体系

（

1）教学内容：物联网的安全体系结构；物联网感知层安全；物联网网络层安全；物联网应用层安全。

（

2）教学要求：

了解物联网的层次结构及各层安全问题，

掌握物联网的安全体系结构，掌握物联网的感知层安全技术，

了解物联网的网络层安全技术，

了解物联网的应用层安全技术，了解位置服务安全与隐私技术，

了解云安全与隐私保护技术，

了解信息隐藏和版权保护

1

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技术，实践物联网信息安全案例。。

（

3）重点与难点：信息隐藏和版权保护技术，物联网的感知层安全技术，物联网的网络层安全技术，物联网的应用层安全技术。

3.

数据安全

（

1）教学内容：密码学的基本概念，密码模型，经典密码体制，现代密码学。

（

2）教学要求：掌握数据安全的基本概念，了解密码学的发展历史，掌握基于变换或

置换的加密方法，

掌握流密码与分组密码的概念，

掌握

DES算法和

RSA算法，

了解散列函数

与消息摘要原理，

掌握数字签名技术，

掌握文本水印和图像水印的基本概念，

实践

MD5算法

案例，实践数字签名案例。

（

3）重点与难点：数据安全的基本概念，密码学的发展历史；基于变换或置换的加密

方法，流密码与分组密码的概念，

DES算法和

RSA算法；数字签名技术，文本水印和图像水印的基本概念。

4.

隐私安全

（

1）教学内容：隐私定义；隐私度量；隐私威胁；数据库隐私；位置隐私；外包数据

隐私。

（

2）教学要求：掌握隐私安全的概念，了解隐私安全与信息安全的联系与区别，掌握

隐私度量方法，

掌握数据库隐私保护技术，

掌握位置隐私保护技术，

掌握数据共享隐私保护方法，实践外包数据加密计算案例。

（

3）重点与难点：隐私安全的概念，隐私安全与信息安全的联系与区别；隐私度量方法，数据库隐私保护技术，位置隐私保护技术；数据共享隐私保护方法。

5.

系统安全

（

1）教学内容：系统安全的概念；恶意攻击；入侵检测；攻击防护；网络安全通信协

议。

（

2）教学要求：掌握网络与系统安全的概念，了解恶意攻击的概念、原理和方法，掌握入侵检测的概念、原理和方法，掌握攻击防护技术的概念与原理，掌握防火墙原理，掌握病毒查杀原理，了解网络安全通信协议。

（

3）重点与难点：双音多频信号的概念以及双音多频编译码器工作原理；信号编解码器芯片引脚组成与工作原理，信号编解码器芯片的典型应用电路图及软件编程。

6.

无线网络安全

（

1）教学内容：无线网络概述；

无线网络安全威胁；

WiFi

安全技术；

3G安全技术；

ZigBee

安全技术；蓝牙安全技术。

（

2）教学要求：掌握无线网络概念、分类，理解无线网络安全威胁，掌握

WiFi

安全技

术，掌握

3G安全技术，掌握

ZigBee

安全技术，掌握蓝牙安全技术，实践

WiFi

安全配置案

例。

（

3）重点与难点：

无线网络概念、

分类，理解无线网络安全威胁；

WiFi

安全技术，

WiFi

安全配置案例；

3G安全技术，

ZigBee

安全技术，蓝牙安全技术。

2

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四、课程教学时数分配

学时分配

序号

教学内容

学时

讲课

实验

其他

1

物联网与信息安全

8

8

2

物联网的安全体系

12

12

3

数据安全

12

12

4

隐私安全

8

8

5

系统安全

10

10

6

无线网络安全

10

10

7

复

习

4

4

小

计

64

64

五、教学组织与方法

1.

课程具体实施主要采用课堂理论讲授方式，以传统黑板板书的手段进行授课。

2.

在以课堂理论讲授为主的同时，

适当布置课后作业以检验和加强学生对讲授知识的理解和掌握；

适时安排分组讨论课，

鼓励学生自行查找资料设计电路，

并在课堂上发表自己的设计成果。

六、课程考核与成绩评定

1、平时考核：主要对学生的课程作业、课堂笔记、课堂表现进行综合考核。平时考核

的成绩占学期课程考核成绩的

30%。

2、期末考核：是对学生一个学期所学课程内容的综合考核，采用闭卷考试的形式，考

试内容以本学期授课内容为主。考试成绩占学期课程考核成绩的

70%。

七、推荐教材和教学参考书目与文献

推荐教材：《物联网信息安全》

，桂小林主编；机械工业出版社，

2012

年。

参考书目与文献：

《物联网导论》

，刘云浩主编；科学出版社，

2013

年。

《物联网技术与应用导论》

，

暴建民主编；

人民邮电出版社，

2013

年。

《物联网技术及应用》

，

薛燕红主编；清华大学出版社，

2012

年。

大纲制订人：

大纲审定人：

3

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