引 言

在互聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模應(yīng)用的基礎(chǔ)上，無線通信、控制和感知、識別等技術(shù)快速發(fā)展，當(dāng)電網(wǎng)、鐵路、橋梁、大壩、汽車、家居等物理實體嵌入了傳感器，信息技術(shù)將構(gòu)成人與物、物與物之間的互聯(lián)網(wǎng)，這就是物聯(lián)網(wǎng)（IoT）技術(shù)。

1 物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)和< 物聯(lián)網(wǎng)概論> 課程開設(shè)情況

2011 年，教育部審批設(shè)置的高等學(xué)校戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)本科專業(yè)中有“物聯(lián)網(wǎng)工程”、“傳感網(wǎng)技術(shù)”和“智能電網(wǎng)信息工程”三個與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相關(guān)的專業(yè)。作為國家倡導(dǎo)的新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，物聯(lián)網(wǎng)成為 700 多家高校爭相申請的一個新專業(yè)。目前已經(jīng)有哈爾濱工業(yè)大學(xué)、南京航空航天大學(xué)、北京郵電大學(xué)、北京理工大學(xué)等超過 37 所 211 院校開設(shè)了物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)。很多高校也開設(shè)了《物聯(lián)網(wǎng)概論》的課程。本文重點探討了《物聯(lián)網(wǎng)概論》課程目前開設(shè)的狀況和存在的不足，并進行了多層次模塊化課程設(shè)計。

目前，《物聯(lián)網(wǎng)概論》課程的講授方法大概分為兩種 ：

(1) 從物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用層次講授，在介紹了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和概念后，介紹感知層、網(wǎng)絡(luò)層關(guān)鍵技術(shù)理論后，著重從應(yīng)用角度談智能家居、智能農(nóng)業(yè)、智能醫(yī)療、智慧城市等。這種講授方法適合向非專業(yè)學(xué)生概況性的介紹新興技術(shù)。但由于很多高校不能及時跟蹤新技術(shù)的發(fā)展而建立相應(yīng)的實訓(xùn)教學(xué)體系，課程往往由于無法給學(xué)生提供有效地實際感知而流于泛泛的內(nèi)容介紹，難有吸引力和針對性，不能達到教學(xué)目的。

(2) 從物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)方面逐點講授，例如 RFID 射頻識別、傳感器、網(wǎng)絡(luò)信道、MAC層協(xié)議、路由協(xié)議等介紹。這種講授方法適合有通信、網(wǎng)絡(luò)專業(yè)基礎(chǔ)的學(xué)生學(xué)習(xí)，充分了解物聯(lián)網(wǎng)涉及的各方面理論基礎(chǔ)。這種教學(xué)方法的缺點是知識點過于松散，學(xué)生無法形成集成的學(xué)習(xí)框架。

這兩種講授方法均自成體系，但也存在著共性的缺點， 表現(xiàn)為 ：①過于理論化和層面化，學(xué)生無法深入的理解物聯(lián)網(wǎng)的層次和開發(fā)應(yīng)用；②針對性和適應(yīng)性較差，不能滿足多層次學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)需求 ；③內(nèi)容過于固化，對技術(shù)的快速迭代和新技術(shù)的反應(yīng)遲緩，不能有效融合互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展生態(tài)， 激發(fā)創(chuàng)新應(yīng)用能力。

筆者在參與學(xué)校物聯(lián)網(wǎng)實驗教學(xué)平臺建設(shè)的工作中，接觸了眾多物聯(lián)網(wǎng)實驗設(shè)備商和社會應(yīng)用型培訓(xùn)機構(gòu)，其中典型代表如北京華清遠見物聯(lián)網(wǎng)學(xué)院等。實踐表明，社會物聯(lián)網(wǎng)方面的培訓(xùn)更關(guān)注嵌入式的開發(fā)和應(yīng)用系統(tǒng)的研發(fā)，恰是高校培訓(xùn)所欠缺的一部分。物聯(lián)網(wǎng)是一個新興的專業(yè)體系與課程體系，急需形成一種創(chuàng)新的教學(xué)理論和實踐體系。同時，物聯(lián)網(wǎng)課程又是一個對科學(xué)、技術(shù)進行普適性教育的產(chǎn)物，面對不同專業(yè)學(xué)生，課程的開發(fā)將有效促進學(xué)科與專業(yè)的建設(shè)。因此， 充分利用互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)環(huán)境，構(gòu)建線上線下結(jié)合的混合式、模塊化課程教學(xué)體系，是確保課程的開放性、時效性和體系化， 并滿足多層次學(xué)生個性化學(xué)習(xí)需求的創(chuàng)新手段。

2 多層次模塊化課程設(shè)計

物聯(lián)網(wǎng)是一個新興的專業(yè)體系與課程體系，急需形成一種創(chuàng)新的教學(xué)理論和實踐體系。同時物聯(lián)網(wǎng)課程又是一個對科學(xué)、技術(shù)進行普適性教育的產(chǎn)物，面對不同專業(yè)學(xué)生課程的開發(fā)，將有效促進學(xué)科與專業(yè)的建設(shè)。

2.1 多層次的設(shè)計

每個學(xué)校在開設(shè)《物聯(lián)網(wǎng)概論》課程時，面對的學(xué)生專業(yè)背景、層次、教學(xué)目標都是不一樣的，學(xué)生的個性化需求也不相同。通過調(diào)研和教學(xué)實踐，作者認為應(yīng)將學(xué)生分為 4 個層次：

(1) 文科或無相關(guān)專業(yè)背景的學(xué)生，這類學(xué)生學(xué)習(xí)《物聯(lián)網(wǎng)概論》的主要目的是將新興技術(shù)和本領(lǐng)域進行結(jié)合，如車聯(lián)網(wǎng)、智能農(nóng)業(yè)、智能物流等。面對這些學(xué)生，宜廣不宜深， 尤其是能有沙盤等實訓(xùn)系統(tǒng)的實踐課程最好。

(2) 有理工科背景，學(xué)習(xí)過無線通信、RFID、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、傳感技術(shù)等課程，理論基礎(chǔ)雄厚、但不以開發(fā)為教學(xué)目標的， 主要是電子、通信和自動化等相關(guān)學(xué)科專業(yè)的學(xué)生。教學(xué)目標定位在系統(tǒng)地掌握物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域的基本理論與基本知識、物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)、物聯(lián)網(wǎng)感知與標識的基本理論與技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)信息處理技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù)等專業(yè)知識。

(3) 有計算機學(xué)科背景，學(xué)習(xí)過無線通信、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、程序開發(fā)、嵌入式開發(fā)等課程，以能設(shè)計物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)模型為目的的。教學(xué)目標定位在掌握物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計和開發(fā)能力，具備在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)及其應(yīng)用方面進行綜合研究、開發(fā)和集成的能力。

(4) 計劃參加物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計比賽或有理工科背景的研究生， 主要目的是做出有創(chuàng)新性的系統(tǒng)。這類學(xué)生要求知識學(xué)習(xí)全面， 深度學(xué)習(xí)，最好能學(xué)校和公司結(jié)合進行實訓(xùn)。

2.2 模塊化設(shè)計

通過對各高校開設(shè)《物聯(lián)網(wǎng)概論》的學(xué)生情況進行分析后， 我們的模塊化設(shè)計分為3 個大的模塊，每個模塊也可以再細分。表 1 所列是《物聯(lián)網(wǎng)概論》的模塊體系。

其中，專業(yè)技術(shù)模塊又可以細化，具體如圖 1 所示。

3 基于互聯(lián)網(wǎng)資源與環(huán)境開展混合式教學(xué) 

《物聯(lián)網(wǎng)概論》是一門具有典型互聯(lián)網(wǎng)基因特點的課程， 單一的、傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式更多關(guān)注教材以及老師遴選的固 化知識，枯燥、僵化，難以及時融合新技術(shù)發(fā)展趨勢及應(yīng)用， 不能最大限度地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生建立內(nèi)容與 應(yīng)用之間的聯(lián)系，導(dǎo)致學(xué)生難以全面建構(gòu)理解知識。同時，教 師也很難做到同時滿足班級內(nèi)不同層次學(xué)生的求知需求，學(xué)生 也不大可能按自己的步調(diào)安排學(xué)習(xí)。利用互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境及已有的 學(xué)習(xí)資源實施教學(xué)活動，不但可以實現(xiàn)最優(yōu)化的教學(xué)資源共 享，同時還可極大地促進學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的提高。筆者認為 應(yīng)在模塊化知識體系的基礎(chǔ)上，構(gòu)建課堂教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)相 結(jié)合的混合式教學(xué)模式。基于對學(xué)生層次和知識模塊的分析， 把所有模塊的理論和實踐部分均設(shè)立網(wǎng)絡(luò)課程模塊，固定的 知識點以在線學(xué)習(xí)或課堂講授為主，研究型的專題知識則需要線上線下的互動來達到最終的教學(xué)目標。

以講授傳感器技術(shù)模塊為例，可在學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺 上先上傳課程的 PPT、大綱、輔助材料和教學(xué)錄像，由網(wǎng)絡(luò) 教學(xué)平臺記錄學(xué)生學(xué)習(xí)的情況，并保留學(xué)生的問題，教師在網(wǎng) 上統(tǒng)一回復(fù)問題后，宣布實驗課時間地點。以使不同層次的 學(xué)生都可以學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)課程，然后自由選擇是否學(xué)習(xí)面授實驗課 程。表 2 所列是《傳感器技術(shù)》的理論教學(xué)和實驗教學(xué)內(nèi)容。

4 結(jié) 語

物聯(lián)網(wǎng)涉及的學(xué)科多，因此，在構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)知識體系與 培養(yǎng)學(xué)生能力時，不能片面的追求全、廣、深，要充分考慮學(xué) 生的層次和發(fā)展，要利用新的教學(xué)方式和教學(xué)方法，分層次 和模塊化的進行教學(xué)。