北京林业大学计算机科学与技术(物联网方向)专业建设的研究与探索

张海燕 田 萱

(北京林业大学信息学院，北京 100083)



北京林业大学计算机科学与技术(物联网方向)专业建设的研究与探索

张海燕 田 萱

(北京林业大学信息学院，北京 100083)

针对高校计算机科学与技术(物联网方向)(以下简称物联网专业)专业人才的培养问题，根据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的指导精神，结合市场需求和北京林业大学的实际情况，确定北京林业大学物联网专业的人才培养方向和目标。制定了相应的人才培养方案，确定了以培养学生软件开发能力和硬件开发能力为核心的课程体系，构建了独具特色的“3层2纵1目标”的实践教学体系，探讨了教材建设、师资队伍建设、教学方法和教学手段的改革等问题。

物联网专业；培养方案；课程体系；实践教学体系

物联网产业作为我国“十二五”规划的战略性产业之一，其专业人才的培养越来越迫切，目前已有百余所院校获批开设了物联网工程专业，并由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指导专业建设[1]。物联网专业的建设还处在探索阶段，没有一个成熟的培养模式和课程体系[2]，国内外尚无成功经验可寻，因此如何办好物联网专业，培养合格的物联网专业人才是物联网专业建设中急需解决的问题。

北京林业大学物联网专业于2011年招生，该专业主要借助于北京林业大学信息学院已有的资源进行建设。在2年多的时间里，为了培养适合社会需求和物联网发展的专业人才，本专业从培养方案制定、课程体系建设、实践教学体系建设、师资队伍建设和教学手段改革等各方面进行了研究和探索，取得了一定成绩。

一、计算机科学与技术(物联网方向)专业人才培养目标的定位

教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会对物联网专业的指导思想是重点进行应用型、工程型人才的培养[1]。因此，北京林业大学结合教育部的指导精神，以社会需求为导向，通过调查和研究，分析了学校各方面的软硬件条件，将学校物联网专业的培养方向定位为培养应用型人才。本专业的目标是培养适应我国经济建设实际需要，系统掌握物联网的基础知识体系，熟悉射频识别(RFID)、无线通信网络、全球定位系统(GPS)、感知通信协议、嵌入式软件等物联网的关键技术，并能承担物联网的规划、设计、建设、应用、维护和管理，嵌入式系统的软、硬件设计开发和应用，物联网系统集成等工作的高级专门人才。

二、计算机科学与技术(物联网方向)专业课程体系的建设

物联网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[3]。北京林业大学物联网专业的课程体系是在计算机科学与技术专业课程体系的基础上，综合了电子科学与技术、通信工程、自动化等专业技术发展起来的。在大学4年的时间，学科要求学生修满165.25学分(16学时对应1学分)，其相关课程学分设置情况如图1所示。

图1 计算机科学与技术(物联网方向)专业课程体系

如图1所示，物联网专业的课程学分设置分为4大模块：通识课程(46.5学分)、专业课程(97.75学分)、集中实践(14学分)和综合拓展环节(7学分)。①通识课程包括“马克思主义基本原理”“毛泽东思想和中国特色社会主义理论体系概论”“中国近现代史纲要”“思想道德修养与法律基础”“英语”“体育”等必修课程(32.5学分)和选修课程(14学分)。②专业课程分为学科基础课程(45.75学分)、专业核心课程(20学分)和专业选修课程(32学分)3部分。学科基础课程包括“高等数学”“线性代数”“概率论与数理统计”“物联网技术导论”“C语言程序设计”“电路与电子学基础”“计算机组成原理”“数据结构”“操作系统”等课程；专业核心课程包括“传感器技术”“嵌入式系统”“数字标签与射频识别”“数据库应用”“物联网应用”“无线网络”“网络编程”等课程；专业选修课程分为硬件模块和软件模块2部分，其中硬件模块包括“计算机接口技术”“数据获取与处理”“数字信号处理”“自动控制理论”等课程，软件模块包括“C++程序设计”“Java程序设计基础”“人工智能”“智能家居”等课程。③集中实践包括3门专业课程的课程设计(3学分)、3周的专业实践(3学分)和毕业设计(8学分)3部分。④综合拓展环节包括军训、公益劳动等课程。物联网专业的核心课程体系如图2所示。专业核心课程体系中凸显了培养学生的硬件和软件开发能力的特色。

图2 计算机科学与技术(物联网方向)专业核心课程体系

三、计算机科学与技术(物联网方向)专业课程教学手段和教学方法的改革

在课堂教学活动中，要充分利用多媒体、录像片、动画片、课件等技术手段，不断提高课堂教学的效果，实现抽象理论形象化、复杂算法动画化、数据处理可视化。在教学过程中通过案例教学法、启发式教学法、互动式教学法、实例法等多种教学方法，激发学生的学习兴趣，提高教学质量。

在课下，教师要利用QQ群、飞信等网络手段，与学生充分交流，为学生课后复习提供方便。

四、计算机科学与技术(物联网方向)专业实践教学体系的建设

物联网专业是一个非常重视实践环节的专业，因此教师要高度重视物联网专业实践环节的教学工作，从多方面培养学生的实践动手能力和分析问题、解决问题的能力[5]。

(一)构建“3层2纵1目标”的实践教学体系

在实践教学体系中，教师要注重学生的软件开发、硬件开发及综合应用能力的培养。培养学生软件开发能力的课程包括“C语言程序设计”“C++程序设计”“Java程序设计基础”“数据结构”“操作系统”“数据库应用”等；培养学生硬件开发能力的课程包括“电路与电子学基础”“数字电子技术”“计算机接口技术”“数据获取与处理”“数字信号处理”等；培养学生综合应用能力的课程为“物联网应用”“智能家居”等课程。学生的软件开发能力和硬件开发能力的培养最终都是为了实现学生综合应用能力的培养。软件开发能力和硬件开发能力是基础，综合应用能力是目标。除了课堂上的实验、实习、实践等环节外，教师还应鼓励学生参加各种竞赛、兴趣小组等第二课堂活动，目的是提高学生的实际动手能力。因此，教师应针对培养目标，结合教学大纲的内容要求，构建“3层2纵1目标”的实践教学体系，如图3所示。3层是基础创新平台、综合实验平台和创新实验平台；2纵为培养学生的软件开发、硬件开发能力；1目标即培养学生的综合应用能力。

图3 计算机科学与技术(物联网方向)专业“3层2纵1目标”的实践教学体系

基础创新平台由课内实验、实习和实践组成，主要培养学生的基础实验技能；综合实验平台由校级大学生科研训练、毕业设计和兴趣设计小组组成，主要培养学生的综合性实验技能；创新实验平台由国家和北京市大学生创新实验项目、各种竞赛组成，主要培养学生的创新能力。

(二)大力推进校内外实习基地的建设

物联网专业的特点是培养学生的实践动手能力和分析问题、解决问题的能力。因此，笔者认为在校内要加强实验室的建设，在整合已有的计算机组成原理实验室、嵌入式系统实验室、软件工程实验室、计算机网络实验室的基础上，新建了物联网实验室，目的是提高学生综合解决实际问题的能力和实际操作的技能。另外，学校要在校内实验室的基础上，根据专业特点，有重点地选择一批基础好、设备先进的企业作为学生的实习基地。

五、计算机科学与技术(物联网方向)专业课程教材的建设

物联网专业是一个新兴专业，教材普遍缺乏。而教材是进行教学的基本工具，是体现教学内容和教学方法的知识载体。因此，做好教材建设，对提高教学质量具有十分重要的意义。近几年，在教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会的领导下，高校都在积极编写相应的课程教材和实验实践类教材[4]。北京林业大学物联网专业的教师也与其他高校教师合作编写了《嵌入式系统原理与应用》教材。

六、计算机科学与技术(物联网方向)专业师资队伍的建设

大部分教师以前没有关于物联网专业的教学科研经历，因此师资队伍力量比较薄弱。北京林业大学信息学院通过内部整合，组建了物联网专业师资队伍。由于该专业是一个新的专业方向，没有专门的教师人才，因此通过信息学院内部的整合，从计算机科学与技术专业抽调部分教师组成物联网专业的初始教师队伍。

高水平的教师队伍是专业建设的保障[2]，教师的业务能力是培养学生的关键，因此师资队伍建设是非常重要的，应从以下几方面入手。

第一，通过招聘高学历教师，扩大师资队伍建设。为了扩大师资队伍建设、提高师资队伍水平，自2011年以来，信息学院接收了3名博士毕业生，这些博士毕业生全部从事与物联网相关的科研工作，并且全部来自国家重点高校，为教师队伍注入了新鲜血液和活力。

第二，实行“导师制”，培养新教师的教学科研能力。为了使新教师尽早熟悉教学环境和科研环境，为每位新教师配置1名经验丰富、具有高级职称的教师作为导师。导师除了负责指导新教师的全部教学环节的工作外，还要负责新教师的科研启动工作，以传、帮、带的方式迅速提高新教师的教学和科研水平。教学实践证明，导师制的实施取得了显著的成果，2011年以后的2名新进教师都获得了我校新进教师科研启动资金的资助。

第三，鼓励教师参加国内外学术交流活动，提升自身的教学和学术水平。鼓励教师除了做好教学工作外，还要积极参加科研项目。为了缩小与国内高水平院校的教学水平、教学质量和科研能力的差距，在条件允许的情况下给与教师一定的资助，鼓励他们多参加教学、科研交流活动。此外，还应积极扩大与国际的学术交流力度，鼓励在职教师到国外一流大学做访问学者，提高教师的业务能力和科研水平，同时还要鼓励并大力支持本专业骨干教师与相关企业进行合作，积累参加实际项目的经验。

总之，物联网专业是一个新兴的专业，虽然各高校近几年都取得了一些成绩，但各高校都在摸索中前进。因此，笔者认为今后还需要在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的指导下，进一步加强该专业的建设，为国家培养适应社会需求的物联网专业人才。

[1] 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发展战略研究报告暨专业规范(试行)[M].北京：机械工业出版社，2012：1-4，22-23.

[2] 刘鹏.物联网工程专业创新人才培养探索[J].计算机教育，2012(21)：9-12.

[3] 桂小林.物联网技术专业课程体系探索[J].计算机教育，2010(16)：1-3，9.

[4] 孙涵，陈兵，王立松，等.物联网工程专业建设初探[J].计算机教育，2012(21)：2-4.

[5] 钱红燕，陈兵，燕雪峰.物联网教学实践体系研究[J].计算机教育，2011(23)：21-25.

(责任编辑 孙艳玲)

北京林业大学2011年教改研究项目“计算机科学与技术(物联网方向)专业人才培养模式的研究”；北京林业大学2012年教改研究项目“计算机科学与技术(物联网方向)专业教学团队”。