面向工程教育认证的物联网工程专业软件类课程群优化研究

王占刚　吴韶波

摘 要：物联网工程专业的软件类课程作为专业基础课程发挥着重要作用。传统计算机软件类课程群无法满足本专业工程教育认证的要求，因此改进与完善物联网工程专业软件类课程群是一个具有共性且迫切需要解决的问题。文中通过梳理软件类课程设置现状，提出了软件类课程设置存在的问题，通过研究目前软件类课程设置中缺失的内容，提出了物联网工程软件类课程群设置与内容改进的建议。研究已有课程内容和相关课程时间关联特征与分布，建立物联网工程软件类课程群拓扑结构图。明确课程教学与毕业要求之间的关系，完善并改进物联网工程专业软件类课程群，为实现物联网工程教育认证奠定基础。

关键词：物联网工程专业；软件类课程群；工程教育认证；课程群优化

中图分类号：TP39；G642 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2018）03-0-03

0 引 言

工程教育专业认证为高校促进专业建设、提高人才培养质量创造了机会，也是工程教育改革的必然趋势与内在要求。通过工程教育专业认证可以增强本专业的社会影响力，促进专业建设良性循环。工程教育专业认证标准主要包括专业目标、质量评价、课程体系、师资队伍、支持条件、学生发展和管理制度等指标，是工程教育专业合格的标志。

物联网工程专业面向新一代信息技术发展的前沿，是涉及多领域的交叉学科，以计算机、传感器、电子与通信技术等理论为指导，以计算机软硬件为应用平台，既强调基本理论和基础知识，又注重实践和创新能力，同时还注意对新技术和新应用的学习。

在工程教育专业认证中，物联网工程被划分到计算机类专业，除自然科学类课程外，还包括工程基础和专业基础类课程及专业类课程。其中，工程基础和专业基础类课程的教学内容必须覆盖程序设计、数据结构、计算机组成、操作系统、计算机网络、软件工程、信息管理等核心内容，主要包含核心概念、基本原理，及相关基本技术和方法，培养学生解决实际问题的能力。专业类课程应覆盖相应知识领域核心内容，并培训学生将所学知识应用于复杂系统的能力，使其能够设计、实现基于计算机原理、由软硬件与网络支撑的应用系统。

物联网工程专业课程设置以培养目标和物联网特色定位为依据，以专业知识体系为主线，课程之间需要相互支持与衔接。其中，计算机软件类课程作为专业基础课程发挥着重要作用。但目前本专业的软件类课程群多在新建专业初期提出，参考其他相关专业课程设置与内容安排，导致当前课程设置无法达到本专业工程教育认证的要求，很难提高学生面对复杂系统设计与开发的能力。

1 物联网工程专业软件课程设置现状分析

物联网工程专业核心课程体系如图1所示。物联网工程专业的软件课程设置中不仅包含了C 语言程序设计、数据结构与算法、操作系统、数据库系统基础等专业基础课，还包含了面向对象技术、Java程序设计、移动互联网开发技术、云计算等专业选修课。

北京信息科技大学信息与通信工程学院囊括了电信与通信等实力较强的专业，因此，在物联网感知层与传输层构建方面具有较大优势，但在应用层方面却亟待进一步提高。软件类课程对于物联网应用比较重要，因此，进一步改进、优化物联网工程专业软件类课程群建设具有重要意义。

2 物联网工程专业软件类课程设置存在的问题

目前物联网工程专业课程设置中存在以下问题：

（1）课程要求未与毕业要求对应

在工程教育认证中，所有课程都必须明确其培养目标和毕业要求，所有课程中的知识点需包括明确达到的指标，并与毕业要求对应，而目前的课程大纲和材料均未满足这些要求。

（2）软件课程设置

本专业课程设置中已具备了工程教育要求的计算机软件课程基本科目，但仍缺乏一些重要课程，需要针对工程教育要求调整。

（3）课程内容安排

现有课程内容与计算机专业课程相近，但物联网工程的专业要求和应用特殊性对这些课程提出了新的要求。

（4）课程时间安排

在课程时间安排上，由于基础课程与专业要求的关系，需调整部分课程。例如，《面向对象技术》在仅仅学习了《C语言程序设计》之后，很难使学生很好地理解、掌握，因此需要对其时间安排进行调整。

3 面向工程教育认证的物联网工程软件类课程改进建议

3.1 物联网工程软件类课程群设置与内容改进

通过调研其他高校物联网工程专业的软件类课程群建设情况，并对多所大学物联网工程专业培养计划进行统计后，对收集的数据材料进行有针对性的分析。通过走访、交流，对我校物联网工程专业的本科学生进行了实际调查，了解了学生对软件类课程设置的真实想法。在以上调研成果的基础上，提出了物联网工程软件类课程群设置与内容改进建议。

3.1.1 软件类课程设置改进

专业课程设置中已具备了工程教育要求的计算机软件课程基本科目，但仍需补充一些重要课程，以完善物联网采集、传输与应用各环节中的知识点，包括软件工程、嵌入式系统开发、物联网大型系统设计与开发、Web应用开发技术、数据挖掘、人工智能等。

软件工程涉及程序设计语言、数据库、软件开发工具、系统平台、标准、设计模式等，方便学生了解软件相关领域的综合知识架构，为物联网应用平台的设计与开发奠定基础。

嵌入式系统适用于对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统及用户的应用程序等部分组成，用于实现对物联网设备的控制、监视或管理等功能。嵌入式系统开发对物联网传感器应用具有重要意义。

物联网大型系统设计与开发是面向嵌入式系统、服务端软件的大型物联网系统架构、设计与开发的课程，为学生学习物联网应用奠定了基础。

Web应用开发技术介绍了Web网络应用开发的基本概念、設计流程、JSP语法。通过本课程的学习使学生掌握Web开发常用技术的应用编程，为培养学生进行物联网Web应用设计、网站开发打下基础。

数据挖掘是从大量数据中抽取出潜在的、有价值的知识、模型或规则的过程，可以将物联网领域的大量数据转换成有用的信息和知识。作为一类深层次的数据分析方法，它利用了数据库、人工智能等多方面的技术。

人工智能是利用计算机来模拟人脑所从事的感知、推理、学习、思考、规划等人类智能活动，以延伸人类智能的科学。通过人工智能的学习使学生掌握人工智能的基本概念、基本原理、知识表示、推理机制和求解技术，以及机器学习的技术方法。人工智能可为物联网应用提供智能推理与决策支持。

3.1.2 课程内容调整

物联网工程的专业要求和应用特殊性对现有课程提出了新的要求。

“Java程序设计”的课程内容是面向通用程序的设计，但在物联网应用中，Java通常用于嵌入式或移动开发环境中，将课程中涉及的开发环境及部分授课内容直接面向物联网应用将会大大提高教学效果。

“云计算”课程着重介绍了云计算的基本概念和原理、云计算平台和技术、云计算核心算法和发展趋势，为物联网大数据处理与云计算解决方案的实施奠定了基础。该课程理论与实践并重，但需要加强云计算平台应用与解决方案案例的内容，因此建议以物联网大数据应用为主线，将云计算与物联网大数据相结合，介绍云计算与大数据应用的最新核心技术。

“面向对象技术”课程着重讲授了面向对象程序设计的基本思路和方法，目前多以C++为授课语言。但若针对开发量较大的桌面及服务器应用系统，则Java语言使用较多，因此建议本课程选用Java授课。学生可利用所学的Java编程知识和编程技巧，设计并开发出物联网应用小系统，初步熟悉软件设计与开发的基本方法，提高进行工程设计的基本技能及分析解决实际问题的能力，为相关课程及工程实践奠定基础。

“操作系统”课程重点介绍了操作系统的基本原理与概念，讲解了Linux系统的工作原理、主要功能和使用与应用方法，为后期从事各类物联网软件系统研究、设计、开发工作提供必要的软件基础和基本技能。但目前该课程只有8学时课内上机，缺少系统操作、Linux开发的应用实践，建议增加“操作系统课程设计”课程，以弥补此部分内容。

3.2 物联网工程专业软件课程拓扑结构

从软件类课程群优化出发，对目前的课程及相互联系进行剖析，完善并改进了物联网工程专业软件类课程群。图2所示为物联网工程软件类课程群拓扑结构，显示了各门软件类相关课程的时间关联与分布特征。图中白底课程为现有课程，深底课程为拟新加课程。

3.3 面向工程认证的物联网工程软件类课程培养目标与毕业要求分析

通过梳理物联网工程软件类课程的培养目标和毕业要求，确定课程要求指标，建立课程要求指标与毕业要求之间的对应关系，具体见表1所列。

4 结 语

物联网工程是一个交叉学科，目前各高校的物联网工程专业都处于摸索状态，其软件类课程群的改进与完善是一个迫切需要解决的问题，同时该问题也具有一定共性。

软件类课程是物联网工程专业课程中较为重要的组成部分，它对物联网的应用及发展具有极为重要的作用。本课题从软件类课程群优化出发，通过对目前的物联网软件课程以及相互联系进行剖析，可以快速发现问题并提出改进建议，明确课程教学与毕业要求之间的关系，为实现物联网工程教育认证奠定基础。

通过建立完善的课题设置，提高物联网工程专业本科生的整体学习效果，促进学生更好地理解、应用物联网知识与概念，为实现面向应用型人才培养的教学目标提供支持。

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