緒論：寫作既是個人情感的抒發，也是對學術真理的探索，歡迎閱讀由發表云整理的11篇物聯網工程導論范文，希望它們能為您的寫作提供參考和啟發。

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“物聯網工程導論”作為物聯網專業的入門引導課程，旨在幫助大學新生了解專業性質，把握專業全貌，掌握專業學習方法，增強學生的學習熱情。物聯網是一個涉及多領域技術的交叉學科，兼具理論性與實踐性，對于大學新生，憑借以往知識結構很難全面透徹理解本課程知識內容。筆者結合教學經驗和實踐，分析教學中存在的問題，并提出相應的辦法與建議，以期提高教學質量。

一、課程目標

物聯網作為國家新興戰略產業，涉及電子科學與技術、智能科學與技術、通信工程、計算機科學與技術等眾多領域。本課程將介紹物聯網的起源及發展現狀，闡釋物聯網的關鍵技術及特點，介紹物聯網技術的具體應用及相關產業發展方向。通過本課程的學習，學生要掌握物聯網的含義，理解物聯網的相關技術及應用現狀，了解物聯網發展面臨的技術難題，把握物聯網的技術調整方向。

在實際教學中，要根據大一新生認知水平和思維方式對教學內容進行適當增刪，讓學生宏觀把握住本課程基本內容，掌握本專業學習重點和學習方法，講授內容宜廣不宜深，盡可能地激發學生的學習興趣，為日后學習其他專業課程奠定良好基礎。

二、教學中存在的問題

1.學生基礎薄弱，認知理解能力有限。

“物聯網工程導論”課程面授對象是大學一年級學生，在此之前他們沒有進行過任何專業學習，沒有一點理論基礎，雖然充滿好奇心與求知欲，但學習起來有難度，尤其是學習一些抽象理論的時候，學生學習起來會很吃力。此外，在講課過程中提到一些名詞，如路由器，學生幾乎都聽過，但大多都沒見過實物，不利于學生學習。因此，要針對本課程開設相應的實驗課程，以便提高學生理解力。

2.實踐教學環節薄弱，實驗室建設有待加強。

本課程是一門實踐性很強的課程，學生實踐動手能力的培養很重要。一方面一些高校單純理論講解，沒有開設相關實驗課程，另一方面一些高校雖開設有相關實驗，但實驗條件簡陋，實驗場地、實驗設備數量不能滿足教學需求，無法強化對學生科研能力、綜合素質、創新意識的培養。

3.學生學習方法存在誤區，考核方式陳舊單一。

學生習慣了以往中學學習方式，一方面過于依賴老師，課后自主學習意識不強，查閱文獻資料少，另一方面死記理論，沒有理解其內涵。這與傳統陳舊單一的考核方式不無關系，長期以來采用“期末成績+平時成績”的考評機制，學生為應付考試，背誦記憶，不利于發散思維，也不能有效檢測學生對知識的掌握程度。

4.學科建設不成熟，教師知識結構不完善。

物聯網專業作為一個開設不久的新專業，存在學科建設不成熟、主干課程設置不合理的問題。物聯網是一門綜合叉學科，教師專業研究方向很難覆蓋物聯網的方方面面，這就需要教師通過自學、聽講座、學術交流等方式完善知識結構。另外，物聯網涉及眾多專業，可以將一門課由幾名專業教師共同承擔，發揮各個教師專業優勢，力爭提高教學質量。

三、教學方法探究

1.優化教學內容。

“物聯網工程導論”課程內容豐富，針對物聯網專業新生特點，教學中要注意以下幾點：（1）選擇教材時要考慮學生的接受能力，參考老教師的教學經驗和建議，教材要難度適中，內容結構合理，語言淺顯易懂，可以選擇一些實例較多的教材，有助于學生理解課程內容和培養學習興趣，教材每章節后面要附有練習題與思考題，便于鞏固所學知識；（2）在開始每節課內容之前，將本節課的知識體系講一下，讓學生對本節課的脈絡結構有一個宏觀認識，講課過程中注意知識點間的銜接貫通，幫助學生理清思路。內容講完后，對本節課知識點進行串講回顧，強化記憶與理解；（3）講課過程中，少用專業詞匯，盡量用淺顯的語言進行描述，對于一些縮寫詞，如RFID（Radio Frequency Identification）、WSN（Wireless Sensor Network）等，要對縮寫詞原文進行說明，注重基本概念，開展基礎技術的學習。

2.豐富教學方式。

在新時代下，要采用多元化的教學方式，注重激發學生的學習熱情。（1）講課過程中多采用案例，如比爾?蓋茨最早提出了“物―物互聯”的設想，可以以比爾蓋茨智能家居為例，它實現了真正意義上的“物―物互聯”，不但可以激發學生的學習興趣，讓學生了解一些前沿技術，而且對物聯網概念有一個更深刻的認識。此外可以給學生多講一些前沿科技產品，如谷歌智能眼鏡，蘋果iwatch智能手表等，揭秘其中的技術奧秘，開闊學生眼界，發散學生思維。（2）講課過程中多與現實結合，如講傳感器時，可以結合智能手機，其中內置了多種傳感器，包括方向傳感器、距離傳感器、光線傳感器和壓力傳感器等。講課中擴展一些課外知識，如教學生如何用手機控制電腦，這是通過現有一些簡單設備很容易實現的，學生對科技帶來的便捷會覺得神奇，也會有學習動力。（3）注重師生間的交流，建立平等師生關系，讓學生不畏懼老師，敢于在課堂發問，關于這門課的疑惑或現實中遇到一些難題都可以提問，老師要給予及時回答。

3.開展實驗教學。

物聯網涉及大量全新復雜的概念與技術，開展實驗教學有助于學生更好地理解一些抽象理論。（1）設計一些基礎實驗，如講解RFID時，可以利用RFID教學實驗箱進行RFID功能演示與學生；講解數據采集時，可以利用數據采集板卡，實現數據的采集或利用開發軟件模擬數據采集與處理；講解無線區域網時，可以讓學生利用手機藍牙進行數據傳輸。（2）設計一些綜合性實驗，可以借助本校現有資源，如我校農學專業比較強，學校里有小麥中心研究基地，可以在小麥種植區部署一些傳感器節點，每隔一定時間檢測一次土壤濕度、溫度或有害物數量，這就是物聯網的一個典型實例，實現農業智能耕種。

4.完善考核機制。

傳統考核方式多為試卷考試，新形勢下新型專業考核機制要更合理全面。（1）課堂報告，不限題目，只要與該門課相關，學生可以根據自己的興趣點搜集資料，進行課堂匯報與展示，并對講解內容組織課堂討論，對于積極參與的學生進行期末加分。（2）提交期中課程小論文，鼓勵學生課下自主學習，根據論文立意、內容進行打分。（3）課程實踐設計，提交實驗報告，實驗報告要包含實驗目的、要求、設計內容、實驗中問題、問題分析與解決。學生最終成績應該是這些成績的綜合考量。

四、結語

筆者根據個人教學經驗，分析了“物聯網工程導論”教學中存在的若干問題，并從教學內容、教學方式、實驗教學、考核機制四個方面給出詳細的解決方案與建議，希望改進和完善現有的課程教學，指導后續課程的學習，培養出高精尖物聯網專業人才。

參考文獻：

篇（2）

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A DOI：10.16400/ki.kjdkx.2015.11.028

Introduction to Networking Technology Process

and Practice-oriented Reform

WANG Juan， ZHANG Luqiao

（College of Information Security Engineering， Chengdu University of Information Technology， Chengdu， Sichuan 610225）

Abstract Things technology introduction course as the first basic course of things engineering students contact with， and it is important for students to build things technical framework and application process， it is the necessary foundation for subsequent courses undertaken. But found in the actual teaching traditional teaching methods can not meet Things interdisciplinary technical point complex features. Based on the study of the domestic counterparts reform experience， we propose a process and practice of Things technology introductory courses reform program， the practice of data to prove that the method operability achieved the desired results.

Key words Introduction of Things; course reform; process assessment; practice teaching

1 問題與研究現狀

1.1 研究對象

作為“智慧中國”的重要組成部分，物聯網技術受到越來越廣泛的關注。為適應這種發展趨勢，培養社會所需的具有綜合能力的物聯網工程人才，教育部在2010年將“物聯網工程”設置為獨立的一個專業。

物聯網技術導論作為物聯網工程專業的核心課程，是物聯網專業學生接觸的第一門專業課程。主要講授物聯網從感知層，傳輸層，數據處理層到應用層的整體技術流程，以及每層的關鍵核心技術，對學生建立正確的專業概念，整體的專業技術框架有重要意義。

1.2 實踐教學中的現有問題

目前對物聯網技術導論課程的教學方法主要是以講授為主，平時留有課后作業，課程考核方式以期末閉卷考試為主，期末卷面成績占總評成績的70%。該教學模式在教學實踐中出現以下問題：（1）單一講授的教學模式不能適應物聯網多學科交叉、密切聯系行業的特點。學生反映物聯網涉及學科非常多，僅每個學科簡單理論概念的講解，就已經非常龐雜，學生很難把握其脈絡。且現有技術的應用與行業背景密切聯系，單純的理論講授效果不佳。反映在課堂提問中學生往往答非所問，或者完全無法理解題目意思。（2）一考定論，平時不學，考前突擊現象突出。但是由于知識點繁雜，突擊背誦效率不高，且不及格率較高。（3）死記硬背現象突出，對技術理解不深。對于物聯網產業環境和應用流程的理解和技術在應用中的創新上，有的教學方法和教材均不能提供有效的支撐。在平時的考查中，我們發現學生對死記硬背的技術點掌握得尚可，但是碰到綜合應用題，大部分同學就不知所措。

面對以上主要問題，現有的物聯網技術導論課程教學方法和思想必須改變。否則，不光是導論課應有的目的不能達到，還直接影響后續物聯網專業課程的教學。

1.3 國內研究現狀

目前對物聯網技術導論課程的改革成果總體來說并不多，公開文獻較少，這與物聯網工程本身是新專業，物聯網導論課程本身涉及技術較多，知識體系復雜都有關系。已有的一些改革方案如下：

文獻[1]提出物聯網導論的課堂要引入啟發式教學法，即將課程內容歸納提煉，提出問題啟發學生思考。其次，采用案例式教學法，把生活中物聯網的實際應用案例滲透到整個教學內容中。還強調應用交互式教學法，運用多媒體教學環境輔助教學，例如播放物聯網相關理論與技術相關視頻和短片，加強互動，提高學習興趣，拓展知識面。

文獻[2]提出適當增刪教學內容，講授內容忌深、忌細，引導學生轉變學習方法，促進良好學習習慣的養成，注重培養學生的綜合能力。

文獻[3]提出改進課程大綱設計、提升教師能力、改進教學資源等多個方面，以提升物聯網導論課的教學質量。

文獻[2]與文獻[3]所提措施，對物聯網技術導論課和其他課程都適用。實際上，在已進行的幾屆學生的教學中，我們已經使用過上述方法，事實證明，此類廣泛適用于一般課程的方法并不能解決物聯網技術導論課程中的具體問題。而文獻[2]所提改進課程大綱、教學資源等，其實是涉及到物聯網技術體系架構的問題，已經有教育部牽頭的教學指導組在負責梳理，本文暫不討論。

文獻[1]提出了一些比較具有操作性的課程教學方法，總結起來就是提問啟發，案例講解，多媒體互動教學。實際上我們在授課的時候已經使用了這些方法，但是教學效果仍然不夠理想。例如：提問啟發，如果問題簡單，學生還基本能夠回答，如果問題真的是啟發式問題，而且是書上和網上都查不到現成答案的問題，則大部分學生表現出完全沒有思路，更不要說回答問題。案例和多媒體互動在本校理工類課程中的使用也已十分廣泛，物聯網技術導論課程也不例外。上課過程中也給同學們播放了相關視頻短片，行業應用短片，對比沒有播放這些案例的情況，學生的理解程度確實有所提高，但是提高幅度也比較有限。如果是跟播放視頻直接相關的設計類問題，學生根據視頻還能回答部分內容，但是要求學生從該視頻的技術方案做延伸，更換應用場景，則大部分學生又非常茫然。例如：課程中有播放精細化農業的相關技術解決方案，從感知、傳輸到最后數據處理與反饋服務都做了說明。學生觀看后，如果問該應用領域問題，比如前端要用什么傳感器，部署在哪里，學生還能回答。但是，要學生變化技術的應用場景，將技術應用在另一森林防火場景中時，部分學生還能把類似要用的傳感器列舉出來，但是不知如何部署。這說明要加深學生對物聯網知識體系的理解程度，僅靠觀看案例、提問啟發是不夠的，物聯網技術導論課程的教學改革還需要進一步深入。

2 過程與實踐化的課程改革方法

2.1 原因分析

根據課下座談，統計課程出勤率，考試通過率等方式獲取的信息，我們認為影響學習效果的主要原因有二：其一，理論和實踐相脫節，雖然已經用案例視頻，多媒體互動等教學方式，但明顯還不足以讓學生理論聯系實際。其二，雖然有課程作業，平時提問和抽查，但是平時努力學習的學生仍然只占少數，大部分學生的學習積極性不高。針對這兩個主要問題，我們提出過程與實踐化課程教學改革方法。

2.2 方法的具體內容

對學習自覺性強的學生，提供多種課外實踐參觀機會，幫助學生理解技術在實際中的應用，理論與實踐融合;對學習自覺性差的同學，采用過程化考試方法，督促其平時努力學習。

（1）實踐化教學：物聯網是多交叉學科，知識點非常多，光靠課堂教學肯定不能盡善盡美，所以要加入實踐教學環節。

①在課外布置思考與設計題目，指導學生自學，并自主解答問題、動手設計簡單的物聯網應用。如果有較為優秀的學生，讓其在課堂上講解自己的設計方案。

②建立完善的課程考核體系，增加實踐能力考核環節。將作業、演講、課外參加的比賽情況等都當作考核方式，按合理比例計入總評成績。改變以往期末卷面考試這種單一的考核方式。

③在條件允許的情況下，可建立物聯網實訓實驗室，并配備相應的器材等。我們與四川省成都市物聯網產業聯盟形成良好合作關系，借他們的物聯網技術展示廳讓學生實地了解物聯網技術及其應用。

（2）過程化考核：以上考核方式加上學院的過程化考試系統，分階段進行上機考試，最大程度避免一考定論、突擊應付等不合理現象。目前的具體操作是：當講完一階段（感知，傳輸，處理）即上機考試本階段技術要點，成績以比例計入總分，最后課程完結還有一次總體性考試，4次考試成績的加權總和才是本門課程的考試成績，并算上平時作業、提問等平時成績作為最后總評成績。這樣一來，12周課程，每隔三周就有一次階段考試，加上平時的抽查與作業，有效督促了學生的平時學習。

2.3 方法實施的效果

2011年本學院設定物聯網專業，2012年開始開設物聯網技術導論課程，2013年進入實踐化教學，14年引入過程化考核，圖1顯示了歷年課程的考試情況，以60分以下為不及格，80分以上為良好。圖1很清楚的顯示，剛開始時物聯網技術課程的不及格率高達約30%，后來引入實踐化教學后下降至12%，到最后引入過程化考核后直接下降到7%左右，而良好率逐年上升，連續2年保持在70%左右，達到了改革的目的。

3 總結與展望

經過四年物聯網技術導論課程的教學實踐，提出了物聯網技術導論課的過程與實踐化改革方案，從理論聯系實踐的角度，幫助學生從整體上理解單個技術在物聯網應用流程中的作用與在技術框架內的位置。并用作業、抽查、過程化考核，督促了學生的平時學習。實際的考試成績反映該方案取得了比較理想的效果。最后，在和后繼課程老師的交流中，發現導論課對技術框架的講解和物聯網應用解決方案的設計要強加，否則學生在學習后繼課程中會陷入具體技術問題，而忽略整體應用，導致技術路線不清，不知道自己應該深入學習哪些知識。

參考文獻

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物聯網導論作為新興復合型學科“物聯網工程”的入門引導課程，旨在引導學生對物聯網專業知識內涵建立起整體認識，為后續課程的學習打下基礎。由于物聯網導論兼備理論性與實踐性，知識覆蓋面廣，加之學生認識偏差和學習方法等主觀問題，能夠讓學生很好地掌握課程知識點并非易事。筆者結合實際教學工作，對教學過程中若干問題進行分析，探討提高課程教學質量的辦法與學習建議。

1 課程特點與存在問題

1.1　物聯網復合型學科涉及技術廣

從智慧地球到感知中國，物聯網是繼計算機、互聯網和移動通信之后的又一次信息產業浪潮。物聯網通過射頻識別、激光掃描、紅外感應器等信息傳感設備，按協議規范，把物品與物品之間以互聯網為基礎連接起來，進行信息交換資源共享，從而實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理[1]。在技術體系上物聯網融合了計算機科學、通信工程、微電子檢測、自動化等多門專業技術。如何將多門學科綜合起來，較好地運用于物聯網工程是掌握好這門專業的關鍵。物聯網作為典型交叉學科，涉及技術廣，因此在物聯網導論教學過程中必須貫穿以全局指導局部的思想，對教學內容進行整體優化，力求為后續的技術學習構建一個基本知識框架。

1.2　教學對象一年級新生的特點

大學一年級學生初步涉及物聯網專業學習，了解專業知識總體較少，普遍欠缺動手能力，但是他們對新知識、新技術具有較強的好奇心和求知欲，因此物聯網導論在教學過程應該根據每名學生的特點合理組織教學內容，引導他們掌握了解相關基礎知識，理清物聯網專業課程體系的基本脈絡，通過綜合運用各種教學手段，調動學生的學習積極性。與此同時，培養他們的職業素養、職業道德，為今后的學習與工作打下良好基礎。

1.3　教學過程中教師的自我完善

物聯網工程作為新興的研究領域，面臨著涉及專業多、學科建設不成熟、課程體系有待完善和高校缺乏能夠全面掌握實踐教學的師資隊伍等問題，因此對這門學科的任課教師提出了更多要求。教師在授課之前必須充分備課，通過自學、參加培訓、教研探討、學術交流等多種方式擴充自身知識結構，不斷更新自我認知內容，并且要根據學生提問、師生交流、平時作業、考試等環節的反饋信息，及時調整教學內容，改進教學方法，保證教學質量。

2 教學方法思考與探討

2.1　注重系統性教學

物聯網導論課程內容豐富，各部分知識點要求程度并不相同，在教學過程中應注重系統性授課。（1）突出重點，把握好內容難易程度適中，運用多樣化教學方式。例如：物聯網歷史、研究現狀、應用案例等內容可以作為一般性介紹，而在物聯網的技術基礎、信息處理與軟件服務等方面則要重點介紹。（2）在講授新知識點時，應盡量避免過多使用專業詞匯。由于物聯網導論課程內容比較抽象，新生還不能掌握大多數專業詞匯，如果過多使用會增加學生理解的難度。如果遇到必須掌握的專業詞匯，比如射頻識別（Radio　Frequency　IDentification，RFID），則在教學過程中必須對縮寫詞原文、詞匯含義、主要特點、運用領域等內容做出合理的解釋說明。（3）在教材選擇上應避免使用過于簡單或過于復雜的教材。由于物聯網專業剛剛設立，在教材和參考資料上相對比較欠缺，所以教材選擇一定要根據學生的實際情況和教學效果綜合考慮，力求通俗易懂，比如一些專著，雖然內容、組織論證非常好，但作為一年級新生專業入門教材并不太適合，可以選擇一些具有引導作用的入門性優秀教材。

2.2　教學方式多樣化

由于一年級學生知識掌握程度參差不齊，而且物聯網導論課程內容比較抽象，如果采用單一的授課方法，很難達到預期的教學效果，可能對學生的后續課程學習產生消極的負面影響，甚至會讓他們產生厭學情緒。因此，多樣化教學方式應該貫穿于整個授課過程。

2.2.1　案例式教學

通過直觀方法分析抽象的內容，把實際生活案例編織到教學內容中，以案例帶動知識點。例如：在介紹ZigBee技術[2]時，可以引入世博園中運用ZigBee無線技術實現無線路燈控制案例；在介紹物聯網與傳感關系時，可以引入上海浦東機場防入侵系統傳感節點如何感應物品、傳輸數據等成功案例。

2.2.2　啟發式教學

啟發式教學是把學生被動性學習轉變為主動性學習的一種方式，將課程內容歸納提煉，提出問題啟發學生思考，從而提高學生分析問題和解決問題的能力。例如在分析中間件技術時，讓學生通過學習教材、研討、資料查閱等多種形式了解目前在物聯網里主要有幾種中間件技術[3]，例如：RFID，WSN，設備中間件，軟硬件關系等，從而達到對問題的充分認識，得到解決實際問題的方法，最后在教師的指導下圓滿解決問題。

2.2.3　交互式教學

運用多媒體教學環境輔助教學。例如在分析物聯網中的移動技術時，對比802.20廣域網技術與3G技術[3]，則可以使用多媒體以表格形式同時列出2項技術的主要特性，直觀對比2項技術特點。在講授物聯網底層技術—無線移動自組織Adhoc網絡[4]的移動節點兼具主機、路由、天線功能的這個知識點時，可以運用PPT等工具制作動畫，形象描述節點移動性、路由探測、天線覆蓋等過程。另外，在授課時隨時解決學生提出的問題，以免影響學習效果，保證教學質量的提高。

2.2.4　多元化課外輔導

構建課堂之外的教學環境，例如：精品課程網站、遠程輔導、網絡教室、網上討論輔導平臺BBS、電子圖書等網上教學資源，打破傳統課堂教學時間和空間受限的弊端，可以通過計算機、掌上電腦、手機等終端通信設備隨時隨地進行教學，為學生課余提供一個自主學習、思索、討論的開放空間。

2.3　通過實驗突出專業特點

物聯網工程作為實踐性很強的工科學科，實驗是教學中的必備環節。學生通過實驗操作的感性認識可以加深對理論知識的理解。在實驗教學過程中應該注意以下幾方面。

（1）實驗內容應該豐富多樣。例如大部分物聯網專業學生都有自己的筆記本電腦，在講解物聯網中對等式網絡時，為加深學生對技術的認識，可讓學生開啟無線網卡，配置對等式模型，實現小型對等式無線局域網搭建實驗；在講解無線個人區域網時，可以讓學生運用手機中的藍牙通信功能進行數據傳輸，進一步了解無線個人區域網的特點，如10米內傳輸、傳輸速度、主從節點關系等；在講解物聯網安全知識時，可以演示一些趣味防御實例，調動學生的學習積極性。（2）在實驗環節設計時必須精心選題，突出專業特點。實驗題目應具有代表性，知識點覆蓋全面。例如在講解傳感器感知知識時，可以選擇圖像采集、鍵盤與顯示屏模擬感知等典型實驗[5]。（3）可以組織小組互助。實驗前對學生進行分組，合理搭配小組成員，并選出組長。實驗過程中遇到問題時可以讓學生先在小組內討論，養成主動積極的學習態度。（4）組織豐富多彩的集趣味性、專業性于一體活動，讓學生在一起交流學習心得和方法，并可以去實習基地實踐，提高實際運用能力。

3 結束語

物聯網作為一項戰略性新興產業，在國內剛剛起步，并飛速發展。據CCID預測，未來3年內我國將有50萬物聯網人才缺口，因此高校教育任重道遠。“物聯網工程”已經逐步成為一門重要學科，物聯網導論肩負著如何把“物聯網工程”專業新生引入物聯網科學殿堂的重任。在教學過程中必須不斷地改革和完善教學模式，積極探索、研究并推廣教學方法，調動學生主動學習的積極性，著力理論與實踐的雙向培養，達到本課程的教學目的，指導后續課程的學習，培養出社會急需的高級物聯網專業人才。

參考文獻

[1]胡永利，孫艷豐，尹寶才.物聯網信息感知與交互技術述[J].計算機學報，2012（6）：1147-1163.

[2]詹青龍，劉建卿.物聯網工程導論[M].北京：清華大學出版社，2012.

篇（4）

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）11-0126-02

黑龍江科技大學自2012年招收物聯網工程專業本科生，“物聯網技術導論”是該專業的一門必修課程，也是學生學習物聯網專業課程的基礎課程和核心課程，該課程為學生后期學習物聯網專業課程奠定了堅實的基礎。但該課程由于涉及多門學科的技術知識，理論基礎知識和概念性知識相對較多，缺少實踐性的操作，學生在學習的同時會缺乏主動性和積極性。傳統的教學模式是以教師為主體，教師講授知識，學生接受知識，但是，這種方式無法調動學生的積極性和主動性，也無法讓學生真正提高解決和處理問題的能力。因此，針對本門課教學過程中出現的問題，對物聯網技術導論教學模式做出改革，將Blended-Learning引入教學，即發揮了教師引導、啟發、監控教學過程的主導作用，又充分讓學生作為學習過程主體，增強學生學習的主動性、積極性和創造性。

一、E-Learning優勢和弊端

E-learning是指通過因特網或者數字化媒體等進行教學的一種方式，其充分利用現代信息技術所提供的、具有全新溝通機制與豐富資源的學習環境，實現一種全新的學習方式。主要針對學生在網上學習時操作的方便性，以學生自主學習為主導，從而改變了傳統教學中教師的作用和師生之間的關系，使得學生的個性化學習得到更充分的體現，使得學生的參與意識得到增強，提高了學生學習的主動性和積極性。[1]

盡管E-learning在教學過程中有上述的許多優勢，但是針對物聯網技術導論課程的教學，它也存在某些不足，表現在以下幾個方面：第一，單純的E-learning并不能為學生成功地學習提供足夠的學習內容，不能為學生提供足夠的參與和接觸社會的機會。第二，只注重教學內容的講解，而缺乏學習環境與課堂學習活動的設計。第三，只注重單個學生的個體學習，而缺乏學生的協作性學習的設計、組織與實施的指導。第四，缺乏研究性學習和學習效果評估。

二、B-Learning的涵義和優勢

B-Learning（Blended-learning），即是所說的混合學習，其主要思想是把面對面（Face to Face）教學和在線（Online）學習兩種學習模式有機地整合，以達到降低成本、提高效益的一種教學方式。[2]

2004年，何克抗教授正式發表“混合式學習”的涵義，他認為，“混合式學習”就是要把傳統學習方式的優勢和E-learning（即數字化或網絡化學習）的優勢結合起來；也就是說，既要發揮教師引導、啟發、監控教學過程的主導作用，又要充分體現學生作為學習過程主體的主動性、積極性與創造性。

三、B-Learning課程教學設計

1.課程設計的內涵

“所謂課程設計”就是對于課程的各個方面做出規劃和安排。課程設計是課程論在應用層面上最重要的范疇之一，一種課程設計理論經常會全面地涉及課程目標、課程內容、課程評價、課程結構等各個范疇。[3]

2.確定B-Learning課程設計目標

針對物聯網專業課程選課學生數量、學生的年級、接受課程能力的水平狀況和學習環境的基礎上進行。

（1）學習需求分析。是實施混合學習的主要依據。[4]“物聯網技術導論”是黑龍江科技大學物聯網工程專業開設的一門專業基礎課程，具有較強的理論性、覆蓋性和專業性等特點，是物聯網工程專業學生的入門課程。結合了目前物聯網專業需要多學科交叉特點的人才需求，學生要掌握計算機、無線通信、嵌入式、云計算、智能處理等相關技術的基本知識，使學生學習本門課程后，能夠使用相關知識順利開展后期的物聯網專業課程的學習活動。

（2）學生特征分析。學生掌握知識的快慢程度和學生對課程了解的程度等，是有效做到“因材施教”的重要途徑。[5]本課程中主要采用問卷調查方式了解學生對課程相關內容的了解程度，對于課程的每一章按照學生學習前的具體情況進行設計教學內容。

（3）學習環境分析。把握課程教學所具備的內部和外部環境條件，避免所制訂的課程目標不符合實際教學要求。黑龍江科技大學具備混合學校的網絡教學平臺、網絡教學資源等硬軟件條件。教師可以將課程教學大綱、教案、電子課件、習題、課程指導等教學資源附加在網上，建立基于網絡的遠程學習環境，為學生個性化學習提供網絡服務條件。

（4）課程目標描述。在明確學習需求，對學生特征與現存學習環境進行初步分析之后，對課程教學目標進行有條理的描述。確定了“物聯網技術導論”作為物聯網工程專業的專業基礎課程，涉及了物聯網八門專業課程的相關知識，通過掌握相關知識，可以引導學生對于專業課程的學習，提高學生處理本專業領域中問題的能力。

3.選擇B-Learning課程內容

（1）課程內容結構分析。“物聯網技術導論”課程可將內容分為理論課、實踐課和網絡課三部分。其中理論課是對專業基礎概念的講解；實踐課是通過理論學習和網上學習能夠理解相應的知識體系，從而讓同學們分成小組協同合作共同完成項目。項目可以是教師給定也可以是學生自選形式。網絡課是教師給學生留下特定的學習任務，學生可以通過網絡檢索找到正確的答案，也可以通過網絡交流來完成學習任務。課程的具體內容如框圖1所示。

（2）知識重點、難點確定。確定基本課程內容后，對于每一章內容的知識重點、難點進行劃分，以便于針對不同的知識要點設計恰當的學習活動和策略。

4.設計Blended-Learning課程內容

（1）學習活動設計。本課程充分利用黑龍江科技大學的網絡教學平臺，突破傳統教育方式在時間和空間上的限制，積極探索混合課程設計，調動學生的學習熱情和主動性，使學生在教師的引導下，根據自己的學習習慣，依托網絡學習平臺進行主動學習、合作性學習、討論式學習、網絡搜索式學習和研究性學習。具體的學習活動方式可以采用基于網絡教學資源的自主學習體系、基于大規模網絡資源的搜索式學習體系、基于教材理論的自主式學習體系、基于實踐平臺的學習體系、基于教師引導的學習體系和基于小組討論式的學習體系。通過以上幾種學習體系，學生可以根據個人能力水平和喜好隨意安排學習時間和學習方式，更好地體現了混合學習的自由度。

（2）策略選擇。本課程設計了一系列網上在線學習內容。對學生進行引導性學習，而不至于使學生產生盲目性和無目的性。比如學生學習某一知識點時，可以引導學生閱讀教材的哪個章節，以及使用課件中的哪些內容，瀏覽哪些案例和需要學生完成哪些實驗等。本課程在實踐環節提供視頻演示和學生自主創作環節，學生可以將自己創作的作品傳到網上，通過網絡平臺相互進行評價，通過交流獲得建設性意見。

（3）學習資源收集。收集“物聯網技術導論”課程的各種教學資源是設計B-Learning課程內容中的關鍵一步。本課程采用了“文字教材”―“輔助教學光盤”―“網絡教學平臺”―“項目實踐系統”―“知識自測”五位一體的混合式教材。文字教材可以提供本課程相關概念和技術的理論性文字；輔助教學光盤存儲了教師電子課件等內容；網絡教學平臺可以提供教師的講課視頻和實踐性操作視頻及教師和學生發表的關于課程的相關技能的文章和見解；項目實踐系統可提供一些項目案例和學生所作的實驗項目等。知識自測系統中可以分單元、分章節設置測試題庫，學生可以隨機進行題庫選擇，對于學到的知識進行階段性測試，反應混合式測試的學習效果。對于沒有掌握的內容進行選擇性學習和重復性學習。

5.設計B-Learning課程評價

為了更好地促進學生使用混合學習系統進行有效的學習，及時獲取反饋信息，修改教學方案，提高教學質量，系統加入了混合學習評價，即傳統性評價與網絡評價相結合，利用網絡學習平臺對學生的學習行為、歷程和學習結果進行詳細分析。在混合學習評價設計中，使用以下評價指標：第一，講師授課啟發學生思維和創造性；第二，課堂討論和網上交流促進學生學習興趣；第三，課程內容的豐富性；第四，混合式學習提高了學生學習的自主性；第五，實踐性教學促進學生技能學習和理論知識的理解；第六，混合式學習結果的滿意度。

評價等級分為四級：A代表非常滿意；B代表一般滿意；C代表不太滿意；D代表不滿意。對于這幾項評價指標采用網上問卷調查的方式，參與課程學習有72位同學，設置72份問卷。計算出每項評價指標學生投票數占學生總投票數的百分比值。調查結果如表1所示。

通過以上評價指標，可以更好地了解學生通過混合學習對本門課程相關知識掌握的程度，從而對混合課程的教學方式和教學內容等進行不斷改進，使學生的學習成績得到明顯的提高，增加學生學習本門課程的興趣。

四、結論

文中采用B-Learning思想，以黑龍江科技大學物聯網工程專業2012級學生為例，對于“物聯網技術導論”課程設計采用個案研究法，主要從課程設計目標、課程設計內容、課程評價、課程內容結構等幾個方面進行深入的研究和探索，并提出了五位一體的教材混合模式，結果表明，取得了較好的效果。本課程設計模式可以為其他課程設計的改革提供借鑒，具有一定的推廣價值。

參考文獻：

[1]金一，王移芝，劉君亮.基于混合式學習的分層教學模式研究[J].現代教育技術，2013，23（1）：37-40.

[2]羅運虎，邢麗冬，王勤.基于項目教學法的課程設計改革[J].電氣電子教學學報，2009，（31）：14-15.

篇（5）

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2012）35-8464-02

2009年8月7日，國務院總理來到中科院無錫高新傳感網工程技術研發中心考察并發表重要講話后，“物聯網”這一概念在中國迅速走紅。各地相繼成立了各種與物聯網有關的組織，目前在中國，物聯網已經被提升到國家戰略。

物聯網是通過RFID、無線傳感器、GPS等信息傳感設備，按照約定的協議，把任何物品與互聯網連接起來，進行通訊和信息交換，以實現智能化識別、監控、定位、管理的一種網絡。簡單地說，物聯網是指把世界上所有的物體都聯接到互聯網上，形成“物聯網”。

1　物聯網技術

目前，物聯網公認為有三個層次，最底層是感知層，這里的感知主要就是指系統信息的采集，包括把物品通過射頻識別（RFID）、一維、二維條碼、傳感器、紅外感應器、GPS等信息傳感裝置自動采集到與物品相關的信息；第二層是網絡層，它是物聯網的網絡傳輸平臺，建立在現有的移動通訊網、互聯網和其他專網的基礎上，將從底層獲取的數據傳輸出去；最上面則是應用層，將所獲得的數據進行分析、處理，完成物聯網的“收集―傳輸―處理”三個步驟。

2　專業方向與課程體系

從技術上來分析，物聯網所涉及的核心技術有傳感器技術、RFID技術、無線網絡技術、云計算技術等，　這些技術覆蓋面廣，從專業建設的角度來說不可能全部涉及，要有專業的定位。從物聯網的主要應用來看物聯網專業至少可以有以下幾個方向：

2.1物聯網工程方向

1）培養目標：面向物聯網產業，服務區域與地方經濟發展，培養具有扎實的專業理論基礎知識、較強的實踐能力、良好的團隊協作能力，具有可持續發展能力與創新精神，掌握物聯網基本知識和基本原理，具備物聯網組建、管理、維護、應用，物聯網設備營銷與技術支持等能力的高素質技能型人才。

2）專業核心能力：物聯網組網方案擬定及物聯網組建能力；物聯網工程施工組織及實施能力；網絡設備配置與調試能力；物聯網管理與維護及保障網絡系統安全運行的能力；網絡系統運行維護（監控、故障排除、網絡系統優化和升級）能力；物聯網應用能力；物聯網應用系統管理與維護能力；物聯網設備營銷與技術支持能力。

3）主干課程：物聯網技術導論、網頁設計與制作、電子技術、數據庫設計、嵌入式技術、編程與應用、綜合布線、C#程序設計等

4）核心課程：傳感器與無線傳感器網絡技術、RFID技術、短距離無線數據通信、網絡設備配置調試與管理、物聯網規劃與組建等。

2.2　智能建筑方向

1）培養目標：面向智能建筑樓宇智能化產業，服務地方經濟發展，培養具有智能建筑樓宇智能化必備的專業理論知識，良好的團隊協作和創新精神，較強實踐操作技能，掌握樓宇智能化產品營銷運作、樓宇智能化設備的生產與維修、樓宇智能工程的設計與施工等方面技術，具備樓宇智能工程行業生產、服務、技術、管理等職業能力的高素質技能型人才。

2）專業核心能力：智能建筑及小區物業設備管理能力；智能建筑行業電氣方面的安裝、施工、管理和監理能力；建筑智能產品的生產、銷售及售后服務能力；建筑智能系統的調試、維護維修、設備更新能力；建筑智能化系統相關產品研制開發的能力等。

3）主干課程：電子電路技術、樓宇自動化技術、AutoCAD工程制圖、現代空調制冷與測控技術、建筑樓宇節能過程控制技術、PLC編程技術、綜合安防監控技術等。

4）核心課程：物聯網技術導論、RFID技術與高頻技術、傳感器與無線傳感器網絡技術、智能樓宇組態軟件設計與應用、網絡設備配置調試與管理、云語言信息技術、網絡通信技術等

2.3車聯網方向

1）培養目標：面向汽車行業，培養具有扎實的專業理論基礎知識、較強的實踐能力、良好的團隊協作能力，具有可持續發展能力與創新精神，掌握車聯網基本知識和基本原理，具備車聯網組建、管理、維護、應用，車聯網設備營銷與技術支持等能力的高素質技能型人才。

2）專業核心能力：車聯網系統管理能力；衛星定位系統應用能力；信號收集與利用能力，車聯網系統配置能力；車聯網系統監管處理能力；網絡設備配置與調試能力。

3）主干課程：網絡通信技術、車載技術、交通導航與信息服務、藍牙技術、智能軌道交通管理、無線網絡技術、微波技術等。

4）核心課程：M2M技術應用、RFID技術與高頻技術、傳感器與無線傳感器網絡技術、GPS定位技術/北斗定位技術、網絡設備配置調試與管理、云語言信息技術、短距離無線通信技術、3G移動通信技術等。

2.4智能農業方向

1）培養目標：面向農業生產單位培養具有扎實的智能農業管理專業理論基礎知識、較強的實踐能力、良好的團隊協作能力，具有創新能力和奉獻精神，掌握智能農業管理基本知識和基本原理，具備農業生產經營管理、農業信息獲取及處理、農業專家系統、農業系統模擬、農業決策支持系統、農業物聯網網絡技術等能力的高素質技能型人才。

2）專業核心能力：信息存儲和處理能力、通訊系統應用能力、WSN網絡應用能力、地理信息系統GIS應用能力、全球定位系統GPS應用能力，遙感技術應用能力等。

3）主干課程：精準農業管理、地理地質信息應用技術、生態環境監測與治理、設施農業智能化管理、精細化農業管理、種子儲藏加工與種子管理、WSN現代農業應用、灌溉技術等。

4）核心課程：物聯網技術導論、RFID技術與高頻技術、傳感器與無線傳感器網絡技術、無線網絡技術、網絡設備配置調試與管理、短距離無線通信技術、3G移動通信技術等。

3　總結

物聯網專業的方向與課程體系的建設要依靠區域的物聯網產業，這樣才能為專業發展提供行業背景支撐，區域經濟發展建設，同樣也需要大量物聯網人才支持。一個專業的建設與發展，需要很多硬件或軟件的條件，只有因地制宜，與時俱進，制定出合理的專業方向和課程體系才能培養出更多的物聯網高素質技能型人才。

篇（6）

物聯網（Internet of Things，IOT）是指通過射頻識別（RFID）、傳感器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物體與互聯網連接起來，進行信息交換和通信，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。物聯網概念的引入，把互聯網的應用延伸和擴展到了任何物體與物體之間，進行信息交換和通信。物聯網是繼計算機互聯網與移動通信網絡之后的又一次信息產業革命。

物聯網概念是1999年由麻省理工學院自動標識中心（MIT AutoID Center）提出的。2005年，國際電信聯盟（ITU）了一份題為《The Internet of Things》的年度報告，正式將“物聯網”命名為“the Internet of Things”。2009年8月，總理考察中科院無錫高新微納傳感網工程技術研發中心，明確要求盡快建立中國的傳感信息中心，也就是“感知中國”中心。筆者從微控制器應用到ARM&Linux嵌入式系統，又回歸到微控制器的研究教學，親歷近30年國內嵌入式應用的發展歷程。下面就物聯網工程專業、物聯網課程體系和物聯網實踐3方面介紹國內現階段的情況，望和大家一起探討。

在教育部首批戰略性新興產業相關本科新專業中，物聯網相關專業就有700多所學校申報，最終28家IOT、5家WSN獲批，共33所高校。其中70%設在計算機學院。在2011年3月28日又批了第二批27所高校的物聯網專業，這樣全國現共有62所高校開設物聯網專業。

物聯網網絡架構由感知層、網絡層、應用層組成。計算機學院在物聯網技術的網絡層和應用層領域具有很好的研究基礎，而感知層更多依賴的是軟硬件結合的嵌入式系統技術。物聯網的傳感器接口、RFID讀寫都涉及嵌入式技術，但實際上新技術含量很少，可看作是一個新袋子。

篇（7）

物聯網，顧名知義，就是物物相連的互聯網。它是通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、無線傳感器網絡、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物品與互聯網連接起來，進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。是繼計算機和互聯網之后的第三次信息產業的浪潮。面對物聯網技術的全面普及及上萬億規模的高科技市場，職業院校承接著技能型人才培養的社會職責，對物聯網應用技術人才的培養如何定位，如何培養，是個值得探討的問題。

一、社會背景和技術背景

物聯網是繼互聯網之后的新一輪信息技術革命，隨著在各行各業的落地，已經成為支撐眾多行業發展的主要力量。物聯網初期投入是在政府主導下進行的，集中在公共安全系統，智能交通、智能物流、市政管理等工程，每一個點無不可以搜索到物聯網技術的影子。尤其信息技術應用水平和管理水平，已經成為企業提高競爭力的手段。

技術上，物聯網是通過智能感應裝置，經過通信技術，進行信息的傳輸，到達指定的信息處理平臺或中心，從而實現物物、物人的信息傳遞，從而提升效率，保障安全，可以跨時間跨空間進行溯源、追蹤、定位、管理。

二、高職院校開設物聯網應用技術專業的必要性分析

從2009年8月7日，國務院總理在無錫視察時發表重要講話，提出了感知中國的戰略構想，表示要大力發展物聯網技術，繼而物聯網也成為我國十二五規劃的戰略性新興產業之一。2013年2月，《國務院關于推進物聯網有序健康發展的指導意見》（以下簡稱《指導意見》）正式出臺，標志著政策層面已經框定物聯網產業的發展藍圖。預計2015年將超過5000億元的規模，并會在短期內可能超過萬億規模，是一個航母級產業。

物聯網技術與應用的競爭，說到底是人才的競爭，是戰略的競爭。物聯網目前在我國還處于發展階段，從事該行業的人才還比較匱乏，僅在交通物流等領域，人才需求量就超過20萬，而且每年都在增長。做為基礎型的產業對人才的海量需求，這也為職業院校提出了緊迫的要求，有一定基礎、能力、條件的職業院校，應高度重視與加強物聯網應用技術專業人才的培訓與培養工作。

1.職業類院校學生的特點。職業類院校培養的學生主要從事安裝、調試、維護、生產、營銷和推廣等工作。而物聯網技術的發展與競爭，主要是人才的競爭。眾多本科類院校也在開設物聯網技術相關專業，但主要面對系統設計、系統分析和研究方面的研發工作，要求有深厚的理論基礎知識，并且具備專業覆蓋面廣的優勢，職業類院校學生勝任起來有些困難。縱觀物聯網的從業崗位，對于技術人員，尤其是建設調試、維修保養、技術服務、營銷推廣等工作，不需要非常深的理論知識，只需要掌握相關的操作規范與標準，具備最基礎的專業知識，具備相應崗位必備的技能技巧即可以，正符合職業院校學生基礎比較薄弱、學習主動性差、動手能力強、適合奔波式工作的職業特色，所以對于當前人才需求量大的物聯網技術相關行業，職業類院校開設上此專業正具備最基礎的條件。

2.各行業對物聯網專業人才的需求量大。“十二五”期間物聯網產業重點領域包括智能交通、智能電網、智能物流、智能工業、智能醫療、智能農業、公共安全、環境監控與災害預警、社會公共事業、金融與服務業、智能家居、智慧城市、國防與軍事等。

我國當前處理物聯網技術人才處理缺乏狀態，筆者隨意瀏覽了一個招聘網站，中華英才網上與物聯網相關的招聘信息有500余條，前程無憂網站上與物聯網技術相關的招聘信息達到1000余條，智能招聘網站上與物聯網技術相關的招聘崗位達到400余條，另經常有公司通過微信、QQ、網站平臺、私人聯系等方式在招聘技高能優的物聯網技術相關的專業人才。

據不完全統計，近幾年的幾大應用領域對人才的需求量，可能均會超過20萬以上，如智能交通、智能物流、智能電網、智能醫療、智能工業、智能農業、智慧生活等。

3.對物聯網應用技術關鍵領域展開教學與研究。RFID技術等短距離通信技術、傳感技術等關鍵技術，眾多理工類職業院校有著豐厚的基礎，承著物聯網技術的推廣與應用，職業類院校可以對這些核心的技術展開教學與研究，使得培養的人才在智能交通、智能物流、智能農業、智能工業等領域得到發揮。

4. 職業院校具備校企合作的基礎。職業教育的人才培養模式步伐一直沒有停息過，從項目教學法、學習德國職業教育模式、校企合作、微課教學、Mooc教學、混合式教學、頂崗實習等，究竟花落哪種模式，沒終極結論。實踐場地不斷翻新，合作企業不斷探索，新技術新技能不斷涌入，已經讓當前的眾多高職院校具備了充分的校內實訓基地，具備了校企合作的基礎。

在當前的基礎上，開發物聯網技術專業具備了良好的基礎。從教學方法上看，多年的探索與實踐已經積累了成熟適用的經驗，從硬件基礎上看，已經具備了搭建物聯網相關實訓室的基礎條件，從師資力量上看，已經擁有了開設此專業的技能與技術。院校與物聯網企業合作，搭建校企合作平臺，通過高校與企業聯合辦學，培養熟練掌握物聯網知識與技術的信息服務與技能應用型人才，合作育人，合作發展，達到人才培養的靈活性、開放性、深入性、針對性。

總之，在當前本科類院校開設物聯網應用技術專業的同時，各職業類院校也必須要迎頭趕上，以呼應本科類院校培養的研究型人才，牢牢把握住這一機遇。中高等職業類院校作為國家技能型人才培養的基礎，開辦此專業顯得尤其重要與必要，有處于當前物聯網應用技術發展的大好形勢 ，扭轉物聯網人才資源匱乏的局面，從而培養大批的具備物聯網技術能力、創新能力、良好的團隊合作精神的復合型人才，全國的職業類院校都以當前物聯網發展的大好背景為依托，積極開辦物聯網應用技術專業，探索理論和實踐相結合的優質培養人才戰略。

由于我國物聯網專業教育于2010年才起步，對于很多院校開設此專業還處理猶豫與探索階段，如如何定位專業、課程設置？師資力量從何而來？實驗室不完善如何辦？學生的就業前景如何？等等諸多問題，這也一定程度上會制約著物聯網技術專業的設置與發展，所以研究物聯網應用技術專業教育的有效性及輸送人才的通道更顯得重要。

參考文獻：

[1]董榮勝. 計算機科學導論―思想與方法. 北京：機械工業出版社， 2007年8月.

[2] 彭力.基于案例的物聯網導論.北京：化學工業出版社， 2012年10月.

篇（8）

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）06-0021-03

Wireless Sensor Network Platform Based on Internet of Things

HU Jiang-bo，YAN Huan

（School of Electronic and Electrical Engineering， Wuhan Textile University， Wuhan 430000， China）

Abstract： the application of machine to machine base on Internet of things， expanding the scope of the entire perception of the internet， creates a new web platform. The network consists of multiple sensor nodes and a base station in which the central controller node is Cortex-M0 and the central control station Cortex-A9，self-developing wireless link layer protocol as well as network control layer protocol to ensure the stable operation of the entire network. This Platform can be applied to many directions. Such as smart home， wisdom logistics， wisdom parking， wide coverage， low-power of node， good stability and reliability.

Key word： linux；cortex-a9；internet of things；smart city

隨著物聯網技術的興起，國家也推出“感知中國”的口號大力推進物聯網技術在國內發展。由此大研究機構以及企業組織都大力投資物聯網相關的技術，世界范圍內也有各大聯盟開始定義物聯網傳輸的各種協議。在設計這個網絡時就利用了歐洲比較流行的物聯網傳輸協議（LORA），此網絡平臺的創新點在于：1）自主設計的無線鏈路協議以及網絡控制協議確保網絡的穩定運行；2）基站的覆蓋范圍廣，節點的無線射頻信號的穩定信息傳輸范圍可以達到3Km，這是藍牙、ZigBee技術難以達到的，最大限度的拓寬傳感節點的感知范圍；3）傳感節點的低功耗，傳感節點待機功耗最低可達3uA，盡量延長電池使用壽命降低使用成本。

1 網絡架構

整個系統如圖1 所示分為兩部分，第一、傳感節點；第二、基站。整個網絡拓撲結構為星型，由多個節點和一個協調器組成且節點與節點間無法通信，基站可以與網絡內的所以節點通信，節點與節點間的通信只能通過基站進行。

2系統硬件設計

2.1 基站

如圖2所示，基站主控CPU采用Cortex-A9處理器（三星Exynos 4412），Cortex-A9為基于ARM架構的處理器，有強悍的事務控制能力以及不俗的運算處理能力，還有非常豐富的GPIO接口以及SPI，IIC等總線接口，而此處的無線射頻模塊與CPU的通信都是基于SPI總線進行，CPU上主要運行經裁剪的Linux 內核。通過內核來管理整個基站平臺軟件的運行，大大降低了軟件開發成本和縮短軟件開發周期，我們只需要開發出獨立的SX1276外設驅動軟件以及應用層軟件即可。

射頻模塊采用2顆Semtech SX1276芯片，分別為RF0和RF1，兩個RF單元工作在同一個頻點，采用2根獨立的天線。SX1276射頻模塊有著十分強悍的通信能力，十分突出的低功耗性能，最主要的是通過擴頻調制的方式其信號覆蓋范圍比較廣，在低速情況下高達5Km的覆蓋范圍，十分符合此處開發的無線傳感網絡平臺的要求。且SX1276上有著豐富的外接口，如GPIO接口、SPI接口、IIC接口等。

Exynos4412通過SPI總線對Sx127x進行狀態切換和收發控制，Sx127x通過終端信號和狀態指示通知Exynos4412當前工作狀態。

2.2 節點

如圖3所示，節點的主控CPU為Cortex-M0 （DA14580），擁有多個GPIO管腳以及SPI和IIC總線接口，方便外接各種傳感器如溫濕度傳感器、陀螺儀等，射頻采用1個Semtech SX1276芯片。

DA14580通過SPI總線對Sx1276進行狀態切換和收發控制，Sx1276通過終端信號和狀態指示通知DA14580當前工作狀態。

3 無線鏈路協議介紹

首先介紹該小節之前我們先解釋幾個概念：Radio Link Protocol 簡稱RLP，即無線鏈路層協議， HAL表示硬件抽象層，那么RLP HAL 即為無線鏈路協議的硬件抽象層。

3.1 物理層定義

1） 基站用頻分組網；

2） 系統多址方式：TDMA；

3） 提供不低于14dBm的最大發射功率；

4） 接收靈敏度可達-146dBm；

5） 滿足覆蓋范圍不低于3公里的鏈路預算。

功能要求：

1） 節點支持上下行雙向通信；

2） 支持競爭搶占和非競爭搶占的兩種通信模式；

3） 支持數據的加密；

4） 支持節點的接入、注冊、認證和切換；

5） 用戶可以獲得每個終端的信息和狀態，包括類型、休眠/運行時間、在線/離線、數據流量、速率等級、優先級等；

6） 用戶可以設置每個終端的優先級、速率等級、定時上報間隔等參數；

7） 單基站可以允許接入不少于1000個節點。

從簡單起見，此處非競爭搶占暫時不做介紹。

3.2 RLP 組成和接口

整個RLP組成和接口如圖4所示：

即在節點端通過RLP協議將傳感器獲知的初始信息上行傳遞給基站的端，基站端向節點傳輸的信息也通過RLP協議下行傳送到節點端。

4 系統軟件設計

如圖5所示，整個系統軟件分為兩部分，節點端和基站端。二者全部都是用C語言編程實現的，節點端無操作系統整個軟件架構比較簡單，詳細軟件系統如下圖所示。

首先分析節點部分，節點的物理架構從下往上依次是：傳感器（溫濕度傳感器）、gps模塊、無線射頻模塊（SX1276），DA14580中央處理器；軟件架構則是：傳感器驅動模塊、SX1276驅動模塊，無線鏈路層的硬件抽象層、無線鏈路層模塊，應用軟件。

基站部分，基站物理架構從下往上一次是：無線射頻模塊（SX1276），CPU（三星exynos4412）；

軟件架構：SX1276驅動模塊，操作系統層（Linux），無線鏈路硬件抽象層，網絡控制層，應用層。

節點與基站端的通信是通過無線射頻模塊（SX1276）來進行，節點與基站通信必須遵循無線鏈路層協議（RLP）。

4.1 節點端

節點端的工作模式主要有：休眠、待機、工作。其中休眠狀態下，節點端的外設均處于休眠狀態，節點本身也處于休眠狀態，只有基站端額信號能夠喚醒。

待機狀態：節點端的CPU 正常工作，節點外設傳感器均處于休眠狀態等待基站端的進一步命名才進行狀態切換。

工作狀態：節點端CPU正常工作，外設傳感器正常工作采集信息并進行信息的傳輸。

大多數情況下節點處于休眠狀態以降低節點功耗。

4.2 基站端

此處我們仍舊先解釋幾個概念，NCP （網絡控制協議）、NMP（網絡管理協議）。這兩處協議主要是外接到云服務器的接口，與內網關聯不大，此處不做過多介紹。

基站應用程序的功能模塊劃分如下圖6所示。

程序分為四個模塊，即四個處理線程：

主線程：實現程序的初始化，包括收發器設備的初始化，軟件數據結構的初始化，和NMP建立網絡連接并注冊等，然后創建另三個處理線程。

RLP數據下發模塊：該線程負責向終端下發數據，包括：基站定時下發信標幀，用于終端和基站的時鐘同步； RLP交互處理模塊處理完成后需回傳給終端的確認命令；NMP需透傳到終端的命令。

RLP接收處理模塊：接收終端上傳的數據，解析并執行對應的操作：對于發往基站的數據，解析并執行相應的處理流程（如終端的接入請求），處理完成后將確認數據交給RLP數據下發模塊發送到終端；對于發往NMP的數據，使用NCP協議打包后轉發到NMP。

NCP交互處理模塊：1）接收NMP下發的數據，解析并執行對應操作：對于發往終端的數據，將數據交給RLP數據下發模塊路由到對應節點終端；對于發往基站的數據，直接解析執行對應操作（如基站工作參數設置等）。2）將基站需上傳到NMP的數據（如基站注冊請求）或終端需透傳到NMP的數據傳輸到NMP。

5 網絡功能測試

完成全部軟硬件的開發工作后，我們先測試了節點端的功耗，在待機時的工作電流最低為3微安。節點端的工作電流最大為3毫安。跟預期的要好。

然后我們單獨測試無線射頻模塊信號的覆蓋范圍，我們先配置一個節點端A，A每隔1秒中在特定的頻率下發送10個字節的數據，然后再拿著節點B，B配置為一直接收信息的狀態。B節點設置為信息通過串口向PC端打印出來，統計B在移動過程中的丟包率。

由于我們的應用主要基于低速信息傳輸。故而此處碼率設置為178 byte/s。測試結果：1、同一水平面范圍內的覆蓋距離為3Km 左右；2、若將其中的接受端B架到樓頂，則覆蓋范圍可達5Km左右，大大超乎預期。

最后我們將基站配置好，并在基站端內置3G模塊，來使得基站能夠與云服務器互聯，然后將基站置于室外各種場景中，在其一公里的范圍內隨機的分布節點端的設備。通過服務器平臺能夠快速準確的訪問到各個節點，并實時的檢測各節點的溫濕度數據、以及經緯度等數據。最后確定在以基站為中心，半徑1公里的范圍內分布節點組網時，整個網絡的穩定性最好，丟包率最低，整個測試結果明顯由于之前的預期。

6 總結

該平臺基于物聯網，通過自組網的形式成功的開發出了一個低速、低功耗、覆蓋范圍管的傳感網絡，且后期升級到云端互聯也十分容易，該網絡可靠性強、性價比高、且能夠在各種實際應用場景如：森林防火、智慧城市、智慧交通、智慧物流中，發揮實際作用，目前市場上類似的網絡平臺大多基于ZigBee，藍牙、WIFI等，覆蓋距離都比較局限。而該網絡平臺則大大拓寬了整個網絡的覆蓋距離、降低了整個設備的功耗。并且后期可以為云計算、大數據挖掘提供源源不斷的實時數據，應用前景十分廣闊，可以大大推進“智慧城市、智慧交通、智慧物流的”進程。

參考文獻：

[1] 彭力.基于案例的物聯網導論[M].北京：化學工業出版社， 2012.

[2] 王志良，王粉花.物聯網工程概論[M].北京：機械工業出版社， 2011.

[3] 石志國，王志良，丁大偉.物聯網技術與應用[M].北京：清華大學出版社， 2012.

[4] 詹青龍，劉建卿.物聯網工程導論[M].北京：清華大學出版社， 2012.

[5] 董榮勝. 計算機科學導論―思想與方法[M]. 北京：機械工業出版社， 2007.

[6] 陳國良.計算思維導論[M].北京：高等教育出版社， 2012.

篇（9）

課程代碼：

0302040508

課程名稱：物聯網信息安全

學

分：

4

總

學

時：

64

講課學時：

64

實驗學時：

上機學時：

適用對象：物聯網工程專業

先修課程：《物聯網工程概論》、《通信原

理》、《計算機網絡技術》

一、課程的性質與任務

1.

課程性質：

本課程是物聯網工程專業一門重要的專業課。

課程內容包括物聯網安全特

征、物聯網安全體系、物聯網數據安全、物聯網隱私安全、物聯網接入安全、物聯網系統安

全和物聯網無線網絡安全等內容。

2.

課程任務：

通過對本課程的學習，

使學生能夠對物聯網信息安全的內涵、

知識領域和

知識單元進行了科學合理的安排，

目標是提升對物聯網信息安全的

“認知”

和“實踐”

能力。

二、課程教學的基本要求

1.

知識目標

學習扎實物聯網工程基礎知識與理論。

2.

技能目標

掌握一定的計算機網絡技術應用能力。

3.

能力目標

學會自主學習、獨立思考、解決問題、創新實踐的能力，為后續專業課程的學習培養興

趣和奠定堅實的基礎。

三、課程教學內容

1.

物聯網與信息安全

（

1）教學內容：物聯網的概念與特征；物聯網的起源與發展；物聯網的體系結構；物聯網安全問題分析；物聯網的安全特征；物聯網的安全需求；物聯網信息安全。

（

2）教學要求：了解物聯網的概念與特征，了解物聯網的體系結構，了解物聯網的安全特征，了解物聯網的安全威脅，熟悉保障物聯網安全的主要手段。

（

3）重點與難點：物聯網的體系結構，物聯網的安全特征；物聯網的體系結構，物聯網的安全特征；物聯網安全的主要手段。

2.

物聯網的安全體系

（

1）教學內容：物聯網的安全體系結構；物聯網感知層安全；物聯網網絡層安全；物聯網應用層安全。

（

2）教學要求：

了解物聯網的層次結構及各層安全問題，

掌握物聯網的安全體系結構，掌握物聯網的感知層安全技術，

了解物聯網的網絡層安全技術，

了解物聯網的應用層安全技術，了解位置服務安全與隱私技術，

了解云安全與隱私保護技術，

了解信息隱藏和版權保護

1

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技術，實踐物聯網信息安全案例。。

（

3）重點與難點：信息隱藏和版權保護技術，物聯網的感知層安全技術，物聯網的網絡層安全技術，物聯網的應用層安全技術。

3.

數據安全

（

1）教學內容：密碼學的基本概念，密碼模型，經典密碼體制，現代密碼學。

（

2）教學要求：掌握數據安全的基本概念，了解密碼學的發展歷史，掌握基于變換或

置換的加密方法，

掌握流密碼與分組密碼的概念，

掌握

DES算法和

RSA算法，

了解散列函數

與消息摘要原理，

掌握數字簽名技術，

掌握文本水印和圖像水印的基本概念，

實踐

MD5算法

案例，實踐數字簽名案例。

（

3）重點與難點：數據安全的基本概念，密碼學的發展歷史；基于變換或置換的加密

方法，流密碼與分組密碼的概念，

DES算法和

RSA算法；數字簽名技術，文本水印和圖像水印的基本概念。

4.

隱私安全

（

1）教學內容：隱私定義；隱私度量；隱私威脅；數據庫隱私；位置隱私；外包數據

隱私。

（

2）教學要求：掌握隱私安全的概念，了解隱私安全與信息安全的聯系與區別，掌握

隱私度量方法，

掌握數據庫隱私保護技術，

掌握位置隱私保護技術，

掌握數據共享隱私保護方法，實踐外包數據加密計算案例。

（

3）重點與難點：隱私安全的概念，隱私安全與信息安全的聯系與區別；隱私度量方法，數據庫隱私保護技術，位置隱私保護技術；數據共享隱私保護方法。

5.

系統安全

（

1）教學內容：系統安全的概念；惡意攻擊；入侵檢測；攻擊防護；網絡安全通信協

議。

（

2）教學要求：掌握網絡與系統安全的概念，了解惡意攻擊的概念、原理和方法，掌握入侵檢測的概念、原理和方法，掌握攻擊防護技術的概念與原理，掌握防火墻原理，掌握病毒查殺原理，了解網絡安全通信協議。

（

3）重點與難點：雙音多頻信號的概念以及雙音多頻編譯碼器工作原理；信號編解碼器芯片引腳組成與工作原理，信號編解碼器芯片的典型應用電路圖及軟件編程。

6.

無線網絡安全

（

1）教學內容：無線網絡概述；

無線網絡安全威脅；

WiFi

安全技術；

3G安全技術；

ZigBee

安全技術；藍牙安全技術。

（

2）教學要求：掌握無線網絡概念、分類，理解無線網絡安全威脅，掌握

WiFi

安全技

術，掌握

3G安全技術，掌握

ZigBee

安全技術，掌握藍牙安全技術，實踐

WiFi

安全配置案

例。

（

3）重點與難點：

無線網絡概念、

分類，理解無線網絡安全威脅；

WiFi

安全技術，

WiFi

安全配置案例；

3G安全技術，

ZigBee

安全技術，藍牙安全技術。

2

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四、課程教學時數分配

學時分配

序號

教學內容

學時

講課

實驗

其他

1

物聯網與信息安全

8

8

2

物聯網的安全體系

12

12

3

數據安全

12

12

4

隱私安全

8

8

5

系統安全

10

10

6

無線網絡安全

10

10

7

復

習

4

4

小

計

64

64

五、教學組織與方法

1.

課程具體實施主要采用課堂理論講授方式，以傳統黑板板書的手段進行授課。

2.

在以課堂理論講授為主的同時，

適當布置課后作業以檢驗和加強學生對講授知識的理解和掌握；

適時安排分組討論課，

鼓勵學生自行查找資料設計電路，

并在課堂上發表自己的設計成果。

六、課程考核與成績評定

1、平時考核：主要對學生的課程作業、課堂筆記、課堂表現進行綜合考核。平時考核

的成績占學期課程考核成績的

30%。

2、期末考核：是對學生一個學期所學課程內容的綜合考核，采用閉卷考試的形式，考

試內容以本學期授課內容為主。考試成績占學期課程考核成績的

70%。

七、推薦教材和教學參考書目與文獻

推薦教材：《物聯網信息安全》

，桂小林主編；機械工業出版社，

2012

年。

參考書目與文獻：

《物聯網導論》

，劉云浩主編；科學出版社，

2013

年。

《物聯網技術與應用導論》

，

暴建民主編；

人民郵電出版社，

2013

年。

《物聯網技術及應用》

，

薛燕紅主編；清華大學出版社，

2012

年。

大綱制訂人：

大綱審定人：

3

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資料僅供參考！

致力為企業和個人提供合同協議，

策劃案計劃書，

學習資料等等

篇（10）

1課程性質

“無線傳感器網絡技術”涉及通信技術、計算機技術和傳感器技術等多種技術領域，因此本課程是一門理論綜合性高，應用實踐性強的課程。通過本課程的學習和實踐，旨在使學生了解WSN和ZigBee協議規范的基礎知識，為進行ZigBee項目開發提供了理論基礎。

2課程設計理念

在本課程教學設計過程中，遵循“項目為載體，模塊遞進”的原則，在夯實學生WSN和ZigBee協議理論基礎的同時，培養學生對ZigBee技術的應用能力，并引進ZigBee項目，采用任務驅動的方式，充分體現WSN的教學實踐。將專業教學過程，技能訓練過程有機結合起來，有效地提高課程教學的實踐性、開發性和有效性。

3課程開發思路

本課程的教學過程要實現課堂案例教學和實踐任務導向教學相結合，將項目式案例引入課堂教學，以真實項目為對象進行工作導向組織教學，從教學過程和形式上體現“學”和“做”的緊密結合。課程模擬完成企業“項目任務”貫穿整個教學過程。通過問題、項目導入（實踐）學生思考、分析、回答、教師評議、總結（理論）擴展應用（實踐）的方式進行，使授課內容與工作實際緊密結合[2]。項目實施過程中教師加強對學生的引導，并且進行過程性評價，教會學生怎樣應付大量的信息，引導學生如何在實踐中發現新知識，掌握新內容。教師要成為教學策劃和導演，在教學過程中起指導作用[3]。

4課程目標

本課程的項目強調從學生的學習和認知水平出發，通過理論、實踐相結合的教學方式，邊講邊學、邊學邊做、做中學、學中做，把學生培養成為具有良好職業道德的、具有嵌入式系統開發、程序設計的管理理論和實踐能力的、具有可持續發展能力的高素質高技能型物聯網專門人才，以適應市場對物聯網人才的需求[4]。

5課程內容和要求

本課程的內容主要包括以下4大模塊：無線傳感器網絡、無線片上系統、ZigBee網絡協議、TIZ-Stack協議棧的使用，具體要求如表1所示。

6課程考核

本課程的考核采用過程考核和結果考核相結合的方法。過程考核根據課堂提問、課堂練習、課后作業和學習態度而定，是形成性考核；結果考核根據學生的考試成績而定。本課程對各學習模塊的考核標準如下文所示。6.1無線傳感器網絡能夠闡述WSN的特點、體系結構和關鍵技術。6.2無線片上系統（1）會對芯片GPIO相關寄存器進行配置。（2）根據開關Led的原理，會設置Led驅動。（3）會切換時鐘源來控制時鐘頻率。（4）能夠設置外部中斷相關寄存器。（5）會使用串口通信收發字符串。（6）能夠獲取片內溫度傳感器的溫度值，并能通過串口發送到上位機。（7）會根據定時器中斷配置步驟來會配置T1寄存器，完成T1中斷程序。（8）會設置睡眠定時器的定時間隔，會設置系統功耗模式。本課程的教學不是單一機械地向學生傳授知識和技能，也不是一種向學生灌輸式傳授知識的過程，而是一種啟發引導學生自主探索學習、總結、體會知識和技能的過程。

[參考文獻]

[1]謝金龍，鄧人銘.物聯網無線傳感器網絡技術與應用[M].北京：人民郵電出版社，2016.

[2]桂小林.物聯網技術專業課程體系探索[J].計算機教育，2010（16）：1-3.

[3]李強.淺談我國高校物聯網專業教學模式創新[J].北京師范大學學報，2010（2）：30-35.

篇（11）

2 物聯網工程專業的研究內容

2.1 物聯網的體系結構

物聯網的概念是1999年美國Auto-ID中心首先提出的，最初的定義是通過射頻識別等信息傳感設備把所有物品與互聯網連接起來，實現智能化識別和管理。現在普遍認為物聯網是一個基于互聯網、傳統電信網等信息承載體，讓所有能夠被獨立尋址的普通對象實現互聯互通，具有普通對象設備化、自治終端互聯化和普適服務智能化特征的網絡。從物聯網的定義可以看出要實現物聯網需要具有感知、通信與計算能力的智能信息傳感設備等實現全面感知，借助現有的互聯網和電信網來進行數據的可靠傳輸，以及數據的智能處理，進而實現人與人、物與物、人與物之間的互聯互通和智能信息服務。物聯網的體系結構可以根據信息生成、傳輸、處理和應用劃分為4個層次：感知識別層、網絡層、管理服務層和綜合應用層。其中感知層是物聯網信息的來源，包括各種類型的傳感器、RFID標簽和讀寫器、智能手機、智能家電以及智能測控設備等；網絡層實現數據的傳輸，包括有線和無線網絡的接人層、會聚層和核心交換層；管理服務層實現數據存儲、處理的和智能決策服務等，包括中間件、數據存儲與處理、數據挖掘與智能決策等；綜合應用層實現不同行業的綜合應用，包括智能物流、智能電網、智能交通、智能環保、智能醫療等。物聯網4層體系結構如圖1所示。

2.2 物聯網關鍵技術和研究內容

由物聯網的4層體系結構圖可以看出：感知層是物聯網應用的基礎，位于物聯網應用的最底層，也是物聯網區別于傳統互聯網的重要方面之一。感知層主要涉及RFID技術、無線傳感器網絡和控制技術、短距離無線通訊技術等主要關鍵技術。物聯網的應用層與具體的應用領域不同存在很大的差異，需要根據具體的應用來設計。物聯網網絡層的數據傳輸技術、無線通信技術以及管理服務層涉及的數據存儲、云計算、數據挖掘等各種支撐技術都是物聯網應用和研究過程中涉及的主要技術和內容。

由于物聯網的研究內容比較寬泛而且涉及多學科的交叉，開設物聯網相關專業的高校現有學科基礎、專業設置以及研究內容的側重點都會有所不同，因此在物聯網工程專業的課程設置以及培養方案方面會存在的一定的差異。由物聯網的4層體系結構，可以根據實際情況對物聯網工程專業設置不同的研究方向，如電子技術和嵌入式技術基礎較好的高校可以側重于感知層設計和應用，計算機技術基礎較好的高校可以側重于物聯網應用層和信息服務層，網絡技術和通信技術基礎較好的高校可以側重于網絡層和管理服務層，還有各相關交叉專業設置較為全面、研究基礎較好的高校則可以在物聯網的各層都平衡發展。具體設置什么樣研究方向和培養方案，各高校需要根據自身的學科專業基礎和特點以及高校的行業背景，設置具有自己特色和優勢的培養方案和側重研究方向。安徽理工大學是一所具有煤炭行業背景和醫學特色的理工類高校，目前設有相關的專業有：計算機科學與技術、電子技術與儀器、網絡信息安全、自動化、電子信息工專業提供論文寫作、寫作論文的服務，歡迎光臨dylw.net程、通信工程、電氣工程及其自動化等，具有較好的相關專業建設基礎，尤其是面向煤礦自動化和信息化應用領域有著較強的優勢。因此，基于學校的行業背景和專業基礎現狀，物聯網工程專業的側重點是物聯網的感知層設計和應用，兼顧管理服務層的相關技術研究，如中間件等。重點應用領域是礦山物聯網以及智能移動醫療，結合現有的網絡信息安全和計算機科學與技術等相關專業，制定符合學校實際和充分利用現有教學資源的物聯網工程專業的培養方案。

3 物聯網工程專業培養目標和課程設置

3.1 物聯網工程專業培養目標

在高等學校本科人才培養目標的前提下，根據物聯網專業的研究內容和市場需求定位，物聯網工程專業培養目標是：具有寬厚扎實的基礎知識，系統地掌握物聯網的相關理論、方法和技能，具備網絡技術、傳感技術、射頻識別技術、嵌入式技術、通信技術以及計算機技術等信息領域寬廣的專業知識，具有綜合運用所學知識解決物聯網中信息獲取、傳輸、處理問題的能力，能夠從事物聯網的通信架構、網絡協議和標準、無線傳感器、電子標簽射頻識別、信息安全等產品及系統的科學研究、工程設計、產品開發、技術管理與設備維護等工 作。

通過相關課程的學習，掌握必需的傳感器、電子、通信、單片機、RFID技術等知識和專業技能；掌握基本物聯網節點、網關、網絡協議棧，有線和無線網絡技術原理，無線自組織組網、有線和無線網絡拓撲以及網絡安全技術等基礎理論和關鍵技術；熟練并系統地掌握物聯網應用系統集成、物聯網硬件與軟件設計、互聯網應用等，具有綜合應用所學知識解決物聯網工程中實際問題的能力，包括：工程設計、設備制造、網絡運營和技術管理中的實際問題等能力；掌握基于無線傳感器網絡的物聯網業務的開發、測試、推廣等知識，具有較強的綜合應用信息網絡相關知識解決問題的能力、綜合試驗能力與工程實踐能力；熟悉礦山物聯網的架構、應用環境和關鍵技術，并能夠進行系統設計和開發；熟悉物聯網在智能醫療領域的應用技術，并在現有醫院信息系統的基礎上，進行移動醫療的智能終端、醫療傳感設備、中間件、數據存儲、應用系統的設計和開發等。此外，還應具有較強的創新意識、創造性思維能力，能綜合運用多學科知識、技術和現代工程工具，將所學內容應用到其他行業和應用領域。

3.2 物聯網工程專業課程設置

由于物聯網工程專業是綜合多學科的新興專業，在課程的設置和教學內容的安排上還不夠成熟和穩定，還處于探索階段。需要根據專業培養目標和實際教學情況，不斷地調整和優化課程的設置。目前，物聯網專業課程設置基本上在現有較成熟的計算機科學技術和電子信息類專業的基礎上，增加與物聯網相關的核心課程，但側重點是物聯網技術及應用。結合學校相關專業課程設置現狀，物聯網專業課程分為以下幾個主要模塊：（1）公共基礎模塊；（2）專業必修課程模塊：（3）專業核心課程模塊；（4）專業任選課程模塊；（5）跨學科課程模塊；（6）實踐課程模塊；（7）素質拓展模塊。各模塊包含的主要課程如表1所示。

在課程的設置上既考慮了物聯網專業的核心研究內容和專業特色，同時考慮到物聯網專業是一門新興的專業，還沒有專門的碩士和博士學位點，目前基本上都是作為計算機或相關學科的一個研究方向，而計算機專業研究生入學考試的專業課實現國家統一命題，因此，在課程的設置上要能夠和計算機科學與技術專業核心課程實現無縫對接，使得物聯網工程專業培養的學生能夠輕松實現進一步深造的愿望。基于這樣的一種現狀，學校物聯網工程專業在必修課程模塊和核心課程模塊中分別開設了數據結構、計算機組成原理、計算機網絡、操作系統等相關的課程，同時開設了物聯網導論、無線傳感器網絡、RFID原理與應用，能夠滿足學生專業學習和考研深造的需要。為了突出物聯網專業知識，在專業任選課程模塊中開設了大量與物專業提供論文寫作、寫作論文的服務，歡迎光臨dylw.net聯網和計算機相關和當前最為熱門的課程，充分體現了該專業方向的知識面寬、技術先進等特點。跨學科課程模塊的設置為進一步拓寬學生的知識面，了解煤礦行業的生產背景和主要技術裝備，為以后從事煤礦物聯網和數字礦山建設打下基礎。實踐課程模塊的設置是培養學生動手能力和學習興趣的重要教學環節，是達到學以致用的主要途徑，是整個教學過程不可缺少的內容。素質拓展模塊通過組織多種形式和內容的第二課堂教學活動，以培養學生創新精神和實踐能力，促進個性發展，提高綜合素質。

4 人才培養和教學資源建設

4.1 物聯網工程專業人才培養

高等學校的使命是培養人才，高校需要根據市場的需求和自身優勢以及綜合其他因素來確定人才的培養模式。因此，對人才培養目標的定位能夠全面反映高校對合格人才的理解和時代需求。安徽理工大學是行業特色鮮明、理工類為主的綜合型大學，學校人才培養目標是：結合煤炭行業特色，培養“厚基礎、高素質、強能力、善創新”的創新型人才和高級專門人才。在人才培養過程中要構建多元化、多目標的培養模式，同時充分考慮學生就業、創業和繼續深造等不同要求，努力形成特色鮮明、層次清晰、模式多元、制度配套、保障有力的本科人才培養體系。在學校人才培養目標的指導下，借助現有相關專業的培養模式和經驗，并結合物聯網工程專業的特點，對物聯網工程專業的人才培養采用校企聯合培養的模式。

安徽理工大學是第二批“卓越工程師教育培養計劃”高校，目前在計算機科學與技術專業以及其他電子信息類專業的卓越工程師培養計劃和方案制定過程中積累了一定的經驗，其核心培養方式是采取的3+X培養模式，主要措施是其中3年時間在學校進行相關基礎課和理論課的學習，至少1年時間采取校企聯合培養模式，通過將企業納入到人才培養主體地位，可以進行訂單式培養，大大增強學生對企業需求的了解和實踐動手能力。真正體現“卓越計劃”的3個特點，即行業企業深度參與培養過程；學校按通用標準和行業標準培養工程人才；強化培養學生的工程能力和創新能力。物聯網工程專業主要是培養工程類的專門型應用人才，可以按照“卓越工程師”的培養模式進行培養。一方面是在現有教學資源的基礎上，加強物聯網專業基礎理論和專業核心課程內容的教學，另一方面加強實踐教學環節，尤其是引入相關企業的參與。目前，我校已與安徽徽斯頓電子科技有限公司以及安徽科艾網絡技術有限公司簽訂了戰略合作協議，聯合培養物聯網專業人才，由參與的公司提供相關課程的教學和實踐環節的平臺，并且公司有優先挑選優秀畢業生的權利。另外，安徽理工大學與附屬醫院安徽淮南東方醫院集團也簽訂了合作協議，共同研究和制訂數字移動醫療系統方案。移動數字醫療系統的實施可為學校物聯網專業教師和學生提供了參與設計和開發的機會，同時也會為學生的培養提供很好的實習場所和平臺。另外，安徽理工大學與兩淮煤礦企業都建立了很好的合作關系，有著很好的合作基礎，雙方都在積極準備聯合培養礦山物聯網建設人才，進行校企深度合作，為拓展學校物聯網專業人才培養提供了很好的實踐和就業機會。此外，學校還與一些經濟發達地區的相關企業建立實習基地，如上海、深圳、無錫、蕪湖等，為學生進入工作崗位前提供深入企業實習機會，為進一步就業打下了堅實的基礎。校企合作模式的效果已經在學校的一些專業取得了很好的效果，校企合作是物聯網專業人才培養較為理想的模式。

4.2 物聯網工程專業教學資源建設

物聯網專業人才的培養，除了有定位準確的培養目標和合適的培養模式之外，還需要有配套的軟硬件教學資源的支撐，教學資源是培養合格人才的重要保證。一個專業辦學水平的高低往往與該專業的師資、實驗室、教材、實習場所等建設水平有關。對于物聯網專業這樣一門新興專業，面臨的專業教學問題更為嚴重和急迫。學校在物聯網專業建設過程中，相應地采取了一些有效措施來保證高水平的教學資源。

（1）物聯網專業師資隊伍的建設。這是所有教學資源中最為重要的部分，沒有好的師資很難想象能夠培養出優秀的人才。因此，學校和學院都非常重視教師的培養，培養的方式主要是從學院中挑選出一部分對物聯網感興趣而且嵌入式技術以及軟件開發能力過硬的教師組建成物聯網科研團隊和教學團隊，通過申專業提供論文寫作、寫作論文的服務，歡迎光臨dylw.net請物聯網相關課題展開物聯網理論和應用研究，目前已有2項物聯網相關的國家自然科學基金項目，5項省部級物聯網應用課題，多項企業物聯網應用橫向課題，通過科研課題工作的深入展開和研究，大大提高了教師對物聯網理論的理解和實踐應用水平，對推動物聯網專業的教學水平起到明顯的促進作用。除此之外，學院利用寒暑假時間組織部分教師到北京、無錫、長沙等地參加“全國高校物聯網專業教學和研討”“高級物聯網開發工程師物”等教學和專業技術的培訓，通過培訓進一步提高教師的物聯網教學水平和專業技能，然后再通過校內的研討和講座帶動更多教師物聯網專業水平的提高。

（2）教材建設也是辦好專業必不可少的環節。由于物聯網專業是新建專業，雖然已經出版了一些不錯的物聯網方面的圖書，但適合作為本科教學的好教材還是鳳毛麟角，而且大多是技術類或普及類。因此，在教材的建設方面還有很多的工作需要做。我們根據開設的課程和目前已有教材的現狀，挑選出相對較好的基本教材和參考書，通過大家閱讀討論，然后根據制定的教學計劃，來確定講授的內容和學生需要自學的內容，并整理教學講義和課件，為后續教材建設做好準備。通過這一環節，充分提高了對教學內容細節的掌握和理解，也對物聯網技術掌握得更為全面。

（3）實驗室建設是實踐教學環節的有力保障。為了能夠滿足物聯網實驗教學的需求，學院對物聯網實驗室建設投入了大量的建設經費，實驗室采購了北京西普陽光教育科技有限公司的SimpleRFID射頻識別實驗教學系統，并向安徽福訊信息技術有限公司訂制了無線傳感網絡教學系實驗系統。在物聯網實驗建設過程中，物聯網專業教學團隊全程參與整個實驗室建設過程，對系統的安裝、調試、運行都進行全面掌握；專業提供論文寫作、寫作論文的服務，歡迎光臨dylw.net并邀請物聯網實驗系統開發的T程技術人員給教師做專門的技術培訓和講座，進一步提高了教師的理論水平和實踐水平。通過師資、教材和實驗竄3個環節的建設，目前學校已經具有較高水平的物聯網專業教學團隊和完善的教學配套資源，完全能夠按照既定的教學目標和計劃來進行物聯網專業人才的培養。當然，任何一個新的專業的開設，都需要一定時間的建設和完善，在建設的過程中要不斷探索和完善，并借鑒其他高校的成功經驗，及時修正不合理的方面。

5 結語

物聯網工程專業的人才培養和教學資源建設，是所有高校物聯網工程專業在辦學過程中需要考慮和解決的問題，而特色人才培養模式和高水平教學資源建設是辦好物聯網專業的前提，因此，各個高校應根據各自不同的辦學基礎和行業特點，著眼于市場需求和自身的辦學優勢，在體現物聯網工程專業共同特點的基礎上，要突出物聯網工程專業的行業特色，這樣培養出的人才更能滿足市場需求和具有更寬的就業面。

參考文獻：

[1]吳功宜，吳英.物聯網工程導論[M].北京：機械工業出版社，2012：1-5.

[2]劉云浩.物聯網導論[M].北京：科學出版社，2011：3-6.