应用需求牵引“物联网导论”课程教学改革

赵翠芹

摘要：为了培养适合物联网专业复合型人才，从物联网产品应用角度出发，探讨了《物联网工程导论》课程的特点，拓展了教学内容体系，改进了现有的教学方法，提高学生的物联网工程学习积极性。

关键词：网络资源；物联网工程导论；教学改革；RFID

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）17-0148-02

2006年在美国商用的云计算服务方兴未艾，物联网（IOT，Internet Of Things）这股浪潮纷至沓来，星星之火可以燎原。2007年iphone一代发布，移动互联网兴起；2009年IOT被正式列为中国五大新兴战略性产业之一[1]，这一炮打响之后，政府、企业、高校和研究所等都争先恐后的投入到物联网的研发中；2010年全球运营商建设4G网络，30亿台WIFI联网；2011年小米发布智能机；2013年我国整体产业规模达到5000 亿元，同比增长36.9%，其中传感器产业突破1200 亿元，RFID 产业突破300 亿元[2][3]。2014年google 32亿收购NEST，引爆智能家居，Apple iWatch发布，全球智能手机用户数量为16.4亿，中国智能手机用户达到5.19亿，占31.6%[4]，物联网市场规模约6320亿元[2]；2015年中国十三五提出“互联网+”、“制造强国”、“健康中国”，截至2015年上半年，中国手机网民数量达5.9亿，我国物联网产业整体规模将超过7000 亿元，信息处理和应用服务逐步成为发展重点[4]；2016年智能网联汽车技术403亿欧元[5]，预计到2018年智能手机用户数量达7亿，智能手机普及率将达到50%[4]；英特尔CEO预测2020年500亿设备接入物联网[6]，4万亿美元市场机会，250亿嵌入式智能系统。

从以上数据可以看出，物联网经历了普及、发展，即将迎来狂飙猛进的增长。面对亿万红利的物联网市场，高校教育要与时俱进，跟得上时代的步伐，重视物联网专业人才的培养。物联网永远充斥着新的技术与模式，物联网专业的学生必须面对错综复杂的跨平台交互式集成化开发环境、编译器的优化乃至可持续集成方案的制定。毫无疑问，物联网是知识密集型的技术。作为物联网专业启蒙课程，“物联网工程导论”是启动物联网工程专业课程学习的基石和新鲜血液。

1 物联网工程导论课程教学中存在的问题

1.1 物联网工程导论课程特点

物联网是一个朝阳产业，其目标是实现“一网联天下，万物为一家”，这样华丽的梦想中承载着不少亟待解决的关键技术，比如无线自主网的定位技术、无线通信技术、路由技术、无线传感器网络操作系统技术、认知无线电技术、移动计算中的群智感知技术和物联网的安全技术等[7]。大一的新生对该领域的认知是未曾涂染的白纸，把这些技术直接呈现在学生面前，学生真的是一头雾水。导论课程就是在开启专业课之前了解物联网的概念、架构、专业技术和商业模式，帮助其顺利完成学业的一门启蒙课程；目的在于明确所开设专业课程及其之间的联系，为后续专业课程的学习、综合应用能力的提高以及毕业后从事科研技术开发等工作打下夯实基础。

1.2 物联网工程导论课程教学中存在的问题

物联网产业火花四溅，相关新闻每天都在网络刷屏，比如李世石惨败阿法狗、微软小冰和苹果siri聊天机器人、Facebook的911报警机器人、微软研发“预知”技术、3D打印技术、iOS10增加独立智能家居管理应用、亚马逊推广无人机送货服务、胶囊传感器、Paper RFID、无人驾驶等，嫣然一幅“乱花渐欲迷人眼，春意春浓满人间”的景象。这些产品验证了物联网发展非常快，其新概念、新理论和新技术层出不穷，教材内容明显滞后于专业当前发展，导致教育和应用相脱节。专业知识基本融合了计算机、无线通信、微电子、互联网、传感器等学科方向[8]。教材内容基本呈现出现有学科知识的简单堆砌，该领域公开可查的网络资源也很多，但因其错中复杂性、硬件平台相关性和软件平台交叉编译性，即便找到相关资料，也未必能找到切入点和突破点，反而会增加了学生的厌学情绪。物联网的前期基础较差，师资力量的匮乏也严重影响着学科建设的发展。

2 物联网导论教学改革与思考

2.1 积极推进“双师双能型”教师队伍建设

作为一个应用型地方本科院校，物联网学科建设不完善，课程体系处在前期“摸石头过河”的探索阶段，严重缺乏系统掌握软件硬件的实践教学师资团队。物联网是工业和信息化领域急需紧缺人才，这对物联网专业教师提出了更高复合型要求。教师应与时俱进不断更新专业认知，积极主动参与“双师双能型”教师队伍建设，扩充知识结构，并加强工程实践能力培养。有计划地到行业领域一线挂职锻炼，也可以参与到陵阳科技、华清远见、成都国嵌等公司提供的物联网专业师资培训班。投身到STM32单片机、CC2530或CC1310无线模块、EDA、ARM和SOPC等嵌入式系统的开发中。通过挂职和培训，把握基础教育的规律，了解物联网的研究热点和科技动态，以丰富专业教学内容，搜集实践教学案例、使项目开发工作更加得心应手。

2.2 解析专业知识框架，优化教学内容

物联网导论课程内容基本上是以物联网的分层架构来展开的，在层中讲述相关软硬件知识和技术。对新生而言，有很多专业术语闻所未闻，比如RFID、OFDM、TDMA、CDMA、扩频通信、CSMA/CA、云计算等。为对学生进行相关专业术语扫盲，可以介绍一些通俗易懂的基础读物给学生，比如《大话通信》、《大话无线通信》、《实战无线通信应知应会》、《大话移动通信网络规划》、《3G技术问答》、《大话移动通信》、《大话TD-SCDMA》、《大话物联网》、《大话云计算》等。这些科普读物内容涉及物联网的方方面面，这些书中采取比喻、夸张等多种表现手法，以独特的角度由浅入深地为学者剖析专业术语、原理、应用和商业模式，通过大量实例和漫画插图来帮助学者理解晦涩难懂、枯燥乏味的术语，为初学者打开了一扇深入学习物联网技术的大门[9]。这样一来，使学生的学习从课堂内延伸到课堂外，发挥学生的主观性，充分利用课余时间，丰富学生的课外学习，从而保证教学任务的顺利完成以及激发学生的学习兴趣。

因课时受限，对导论课程只安排了理论课时，没有相应的实验课。针对这种情况，完全可以在期末之前安排学生进入实验室参观。学生观察试验箱结构，教师采用多媒体讲解试验箱用户硬件手册，实际的硬件和PCB电路原理图进行分析，学生很容易记住一些常用的接口，比如RS232串口、485电路、USB接口（HOST、OTG和DEVICE）、MIPI接口、TV接口、HDMI接口、SPI接口、I2C接口、摄像头CAMERA接口和SD卡等。这些接口生活中也常用，只是关注度不高。物联网接口外观形象有了，那么他们是如何运行的？由此激发学生进军物联网领域开发的冲动、兴趣盎然的投入到后续的专业课程的学习中。

2.3 利用网络资源激发学生学习的兴趣

智能设备的普及利用、WAP的广泛应用，我们不受时间、地域和空间的限制，可以充分享受到internet网络给我们带来的便利。我们完全可以利用社交网络、云盘和图片资源等网络资源丰富和拓展教学内容。适时补充最新的相关参考资料及技术动态，为学生提供最新的领域知识。教师注重启发式教育引导学生去思考，创造师生讨论互动氛围，引导学生积极参与讨论，刺激学生的创新思维能力。在讲解社交网络的时候，可以让学生讨论在线社交网站，比如微信、QQ、微博和Facebook等，这些产品学生都玩过，讨论的氛围很容易带动起来； 在讲解大数据云计算章节的时候，可以将云计算和网格计算进行分析对比，也可以介绍百度云盘、360云盘、腾讯微盘、115网盘和华为网盘等云计算的产品，让学生领略到云上的日子，“云”正在改变着我们的生活方式，催生了“云查杀”、“云安全”、“云搜索”、“云资讯”等新名词。

3 结束语

通过积极推进“双师双能型”完善教师队伍梯队建设；解析专业知识框架，优化教学内容，利用网络资源更新课程内容和改进课堂教学方法，加强实践教学，极大地提高学生学习兴趣和获取知识的能力。同时，能够培养学生开动脑筋发现问题、及时解决的能力，将课堂教学内容由课内延伸到了课外，为以后的学习工作能力提供了扎实的基础。

参考文献：

[1]物联网技术，http：//www.baike.com/wiki/物联网技术.

[2]2013-2014年中国物联网产业发展状况.http：//www.chyxx.com/industry/201511/355172.html.

[3]物联网成为社会重点产业，安全将成为未来热点[EB/OL].http：//www.chuanghuwang.com/？/article/41.

[4]清科研究中心发布《移动互联网千亿市场时代来临》研究报告.http：//www.imxdata.com/archives/2232.

[5]普华永道，智能网联汽车调查：以自动驾驶和数字化创新引领未来[EB/OL].http：//www.strategyand.pwc.com/reports/connected-car-2015-study-cn.

[6]英特尔：2020接入物联网设备将达500亿台.http：//news.lm263.com/show-312486.htm.

[7]刘云浩.物联网工程导论[M].北京：科学出版社，2015.

[8]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.

[9]郎为民.大话云计算[M].北京：人民邮电出版社，2012.