引 言

在互聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模應用的基礎上，無線通信、控制和感知、識別等技術快速發(fā)展，當電網(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。

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

2011 年，教育部審批設置的高等學校戰(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”和“智能電網(wǎng)信息工程”三個與物聯(lián)網(wǎng)技術相關的專業(yè)。作為國家倡導的新興戰(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、南京航空航天大學、北京郵電大學、北京理工大學等超過 37 所 211 院校開設了物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)。很多高校也開設了《物聯(lián)網(wǎng)概論》的課程。本文重點探討了《物聯(lián)網(wǎng)概論》課程目前開設的狀況和存在的不足，并進行了多層次模塊化課程設計。

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)絡層關鍵技術理論后，著重從應用角度談智能家居、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)學生概況性的介紹新興技術。但由于很多高校不能及時跟蹤新技術的發(fā)展而建立相應的實訓教學體系，課程往往由于無法給學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，不能達到教學目的。

(2) 從物聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術方面逐點講授，例如 RFID 射頻識別、傳感器、網(wǎng)絡信道、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)絡專業(yè)基礎的學生學習，充分了解物聯(lián)網(wǎng)涉及的各方面理論基礎。這種教學方法的缺點是知識點過于松散，學生無法形成集成的學習框架。

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，學生無法深入的理解物聯(lián)網(wǎng)的層次和開發(fā)應用；②針對性和適應性較差，不能滿足多層次學生的個性化學習需求 ；③內(nèi)容過于固化，對技術的快速迭代和新技術的反應遲緩，不能有效融合互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展生態(tài)， 激發(fā)創(chuàng)新應用能力。

筆者在參與學校物聯(lián)網(wǎng)實驗教學平臺建設的工作中，接觸了眾多物聯(lián)網(wǎng)實驗設備商和社會應用型培訓機構(gòu)，其中典型代表如北京華清遠見物聯(lián)網(wǎng)學院等。實踐表明，社會物聯(lián)網(wǎng)方面的培訓更關注嵌入式的開發(fā)和應用系統(tǒng)的研發(fā)，恰是高校培訓所欠缺的一部分。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)新的教學理論和實踐體系。同時，物聯(lián)網(wǎng)課程又是一個對科學、技術進行普適性教育的產(chǎn)物，面對不同專業(yè)學生，課程的開發(fā)將有效促進學科與專業(yè)的建設。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， 并滿足多層次學生個性化學習需求的創(chuàng)新手段。

2 多層次模塊化課程設計

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)新的教學理論和實踐體系。同時物聯(lián)網(wǎng)課程又是一個對科學、技術進行普適性教育的產(chǎn)物，面對不同專業(yè)學生課程的開發(fā)，將有效促進學科與專業(yè)的建設。

2.1 多層次的設計

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

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

(2) 有理工科背景，學習過無線通信、RFID、網(wǎng)絡協(xié)議、傳感技術等課程，理論基礎雄厚、但不以開發(fā)為教學目標的， 主要是電子、通信和自動化等相關學科專業(yè)的學生。教學目標定位在系統(tǒng)地掌握物聯(lián)網(wǎng)技術領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、物聯(lián)網(wǎng)信息處理技術和物聯(lián)網(wǎng)安全技術等專業(yè)知識。

(3) 有計算機學科背景，學習過無線通信、網(wǎng)絡協(xié)議、程序開發(fā)、嵌入式開發(fā)等課程，以能設計物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)模型為目的的。教學目標定位在掌握物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的軟硬件設計和開發(fā)能力，具備在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)及其應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)。這類學生要求知識學習全面， 深度學習，最好能學校和公司結(jié)合進行實訓。

2.2 模塊化設計

通過對各高校開設《物聯(lián)網(wǎng)概論》的學生情況進行分析后， 我們的模塊化設計分為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 

《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)課堂教學模式更多關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發(fā)展趨勢及應用， 不能最大限度地激發(fā)學生的學習興趣，幫助學生建立內(nèi)容與 應用之間的聯(lián)系，導致學生難以全面建構(gòu)理解知識。同時，教 師也很難做到同時滿足班級內(nèi)不同層次學生的求知需求，學生 也不大可能按自己的步調(diào)安排學習。利用互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境及已有的 學習資源實施教學活動，不但可以實現(xiàn)最優(yōu)化的教學資源共 享，同時還可極大地促進學生自主學習能力的提高。筆者認為 應在模塊化知識體系的基礎上，構(gòu)建課堂教學與網(wǎng)絡教學相 結(jié)合的混合式教學模式?；趯W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立網(wǎng)絡課程模塊，固定的 知識點以在線學習或課堂講授為主，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目標。

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

4 結(jié) 語

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