物联网专业导论课程的教学研究与实践

张会芝 刘艳芳

摘要：针对物联网专业物联网导论课程教学中存在的问题，分析物联网学科特点，学生、教师现状等方面问题存在的根源，提出以兴趣为出发点，以学生为中心，多重教学形式并存的教学理念，以及增强与交叉学科教师合作的尝试。

关键词：物联网导论；教学；兴趣；交叉学科

1物联网导论教学现状

1.1新兴的物联网交叉学科

物联网专业是一个新兴的专业，属于交叉学科，涉及计算机、通信、电子、自动化等多个学科，涵盖内容极为丰富。

物联网是在互联网、移动通信网等通信网络的基础上，针对不同应用领域的需求，利用具有感知、通信与计算能力的智能物体，自动获取物理世界的各种信息，将所有能够独立寻址的物理对象互联起来，实现全面感知、可靠传输、智能处理，构建人与物、物与物互联的智能信息服务系统。物联网系统结构复杂，不同物联网应用系统的功能、规模差异很大，但是它们必然存在着很多内在的共性特征。借鉴成熟的计算机网络体系结构模型的研究方法，物联网分为感知层、网络层和应用层，每层包含不同的关键技术。支撑物联网系统的关键技术有：自动感知技术、嵌入式技术、计算机网络技术、移动通信技术、智能数据处理技术、智能控制技术、位置服务技术、信息安全技术，涉及的学科大多属于电子计算机领域，包括电子技术、计算机技术、网络通信、信息处理等。图1是物联网体系结构及关键技术。除此之外，物联网在应用领域还会涉及其他特定的学科，如物联网在视频溯源上的应用会涉及食品与物流学科，在智能家居中的应用会涉及土木建筑学科，在智能农业中的应用涉及农业及种植学科等。

1.2充满憧憬与迷茫的大学新生

大多数学生经过以“填鸭式”和“题海战术”为特征的高中教育，通过高考拼杀进入大学，从那一刻起，他们都抱着美好的憧憬，希望自己所做的选择能够铺就实现未来梦想的平坦之路。然而，由于大学管理的“自由性”，不少学生因此产生了一定程度的迷茫。加之在经历一年的大学生活之后，会受到以下因素的影响：大学日常学习的自由性、自发性与高中学习明确性、压迫性之间的区别；对大学教师的期望与实际教学效果之间的差异；同班或同寝室同学之间的学风影响；由于高考专业的“被选择”而导致的抵触情绪。新环境下滋生的迷茫导致大学新生无所适从。

1.3有限的师资力量

高校申办物联网专业的困境主要是师资缺乏。虽然目前全国已有300多所高校开办了物--联网工程专业，但是，大多数高校都面临着物联网工程专业师资缺乏的严重问题。解决该问题的有效方法有：相近专业教师的迁移；对教师专业技能的培训；引进物联网专业的博士毕业生；通过校企合作，聘请企业高技能人才参与教学。

因为物联网工程专业是交叉学科，因此很难有现成的教师能够完全胜任物联网工程专业所有专业课程的教学工作，而事实上也不需要一个教师去教授一个专业的所有专业课程。所以，可以采用相近专业教师迁移的方法，引进擅长计算机、通信或网络等专业的教师，以从事物联网工程专业相关课程的教学工作，这是最便捷、最快速、最行之有效的一种解决物联网师资缺乏问题的方法。这种方法的缺点是，由于相近专业教师不熟悉物联网工程专业的核心课程，因此不能有效地融会贯通交叉学科知识。在这种情况下，可以通过第二种方法对迁移教师进行专业技能培训。此外，还可以直接引进物联网专业毕业的博士生作为物联网工程专业的教师，这样既能有效解决物联网工程专业的师资问题，也提升了院系的师资水平。最后，还可以聘请企业的高技能人才从事物联网工程专业的教学工作，他们既有扎实的理论知识，又有丰富的实践经验，非常适合物联网工程这样应用型专业的教学。

河南师范大学计算机与信息工程学院同样面临着物联网工程专业师资缺乏的问题。学校原有的专业教师主要从事计算机科学与技术专业、通信工程专业和计算机网络专业的教学和科研工作，没有哪位教师完全熟悉物联网专业。重新招聘新的物联网专业教师？时间上不允许。在现有的教师中，选调哪位教师到物联网专业成了一个问题。最后以自愿的方式，几位对物联网专业感兴趣的老师（包括笔者）转到了物联网工程专业。这些老师有通信专业的，有网络专业的，还有物理系相关专业的。后来为我们建设物联网工程实验室的厂家对学校物联网工程专业的教师进行了培训，增强了教师对物联网专业的宏观认识和对核心课程的深入理解。近几年来，学院引进了一批从事物联网相关方向研究的博士，充实了物联网专业的师资力量。目前，物联网专业教师由部分来自其他专业的教师和新引进的博士构成，虽然人员有限，经验不足，但他们是一批敢拼能闯的青年教师。

2物联网导论教学实践

笔者通过对教学过程中存在的课程、学生、教师等问题进行深入思考，针对性地给出解决方案，并用于自己的实践教学中，得到学生的良好反馈。

2.1激发学生的专业热情

物联网技术导论是物联网专业的第一门专业基础课，是学生迈入物联网大门的敲门砖，在整个专业课程的学习中起着举足轻重的作用。因此，上好这门课，甚至可以说上好这门课的第一节课非常重要。笔者认真设计物联网技术导论的第一节课，主要用来调动学生的学习兴趣。在第一节课中，笔者主要从以下几个方面展开：展现物联网来认识我们的生活应该是什么样子的。通过由学生代表朗读《大话物联网》中“2020年6月16日郎先生的一天”，为学生呈现物联网时代的生活全貌，让学生去体会物联网给人类生活带来的便利，启发学生的学习热情；分析学生现状，使其充分认识自己的强势和不足，认识大学四年在人生中的关键作用，是人生的第二次充电，他们要努力克服现有的迷茫，过一个充实而有意义的大学生活；提出如何在以后的学习过程中维持一个较高的学习兴趣，向有经验的教师请教，志同道合的同学之间的交流，对网上物联网技术的关注，还有参加物联网技术竞赛等。

2.2为学生提供价值较高的阅读资料

首先，给他们推荐或提供经典资料；授之以“鱼”。教师要深知物联网导论教学的特点，为了不使自己的知识老化，必须要不断地扩充自己的专业知识。在教学过程中，时刻关注物联网发展的趋势和新技术、新应用，遇到不错的资料会第一时间收集起来，这些资料有网上的新闻、视频，还有一些经典的电子书等。在讲课的过程中，教师要实时准确地向同学们推荐这些资料，例如：在讲物联网发展的社会背景时，向同学们推荐阅读比尔·盖茨的《未来之路》；讲云计算的时候，向同学们推荐美国著名作家尼古拉斯·卡尔的著作《IT不再重要——互联网大转换的制高点：云计算》；讲物联网海量数据存储的时候向同学们推荐Google发布的《The Datacenter as a Computer》；讲物联网安全问题时向学生推荐美国著名的密码学专家BruceSchneier的经典著作《Applied Cryptography》和《Secrets and Lies：Digital Security in a NetworkedWorld》。

其次，教给他们获取信息的方法，授之以“渔”。使用最多，也是主动性、目的性最强的一种方法就是使用百度等搜索引擎，在搜索引擎的文本框中输入关键词“物联网”或包含在物联网范畴内的关键词“无线传感网”“RFID标签”“云计算”等，然后在搜索结果中点击查看自己感兴趣的内容。另一种渠道就是关注微信公众号，比如“物联网头条”“物联网智库”，每天这些公众号都会有四五条关于物联网的原创观点或最新资讯，同学们可以利用茶余饭后等一些零碎的时间，浏览物联网相关的观点，既开阔了眼界，又增加了对物联网专业学习的兴趣。

2.3给学生自由学习的空间

在课程教学中，笔者有针对性地选择一些物联网专题，提前给学生布置下去，要求他们查阅资料做成课件，并在课堂上进行讲解、分享，目的是为学生营造自由的学习空间，培养学生自主的学习能力和演讲能力。比如，我们围绕“可穿戴计算”“位置服务”“云计算”等专题开展自由学习活动，学习结果非常理想。从刚开始学生对“可穿戴计算”等概念的一无所知，或略有耳闻，到最后演讲时的头头是道，简直就是质的变化。

2.4参加物联网创新大赛

一方面，因为物联网专业的应用特性，不能让学生仅仅停留在理论的学习上，一定要告诉学生，在实践中学习。另外，依托我院良好的大环境，学院领导特别支持大学生创新，为学生提供经济和政策支持。因此在大二的时候，就有意引导、鼓励学生参加物联网创新大赛。经过大赛的洗礼，可以激发学生的创新思维，培养其动手能力，也能使其认识物联网行业的应用领域，以及自己在知识掌握上的不足，使其在以后的学习中更加有目的性和方向性。

2.5增强交叉学科的教师合作

前面几个方面都是针对学生的方案，物联网专业的教师也需要提升。教师自我的提升很重要，可以通过阅读来实现，比如对相关教材、相关科研文献或是网上物联网资讯的阅读，但更重要的是增强交叉学科的教师合作。基于物联网专业的交叉学科特点，物联网专业的教师也应该与时俱进，不能只在自己的小天地单打独斗，要勇于、善于与其他学科的教师合作，开展长期的科学研究，最好能够形成一个长期持久稳定的合作关系，使得教师间的知识得以融合，这样在教师开展教学的时候才能游刃有余，触类旁通。

3结语

物联网导论课程是物联网专业的导人性课程，教好这门课对物联网专业的学生来说至关重要。通过三年的教学实践，笔者认真总结物联网学科特点，学生、教师现状，针对性地给出解决方案，围绕学生，立足学生，以学生为中心，培养学生的学习兴趣，展开多种教学模式并存的教学活动，教学效果良好；而教师要有意识地提升自我理论水平和实践能力，并能够通过与交叉学科教师的长期合作，实现对物联网知识的深入认知。