董 俊，魏书宁，邓月明，张连明

（湖南师范大学 信息科学与工程学院，湖南 长沙 410081）

0 引 言

随着我国经济发展结构调整和转型升级，“移动互联网+”、大数据、云计算、虚拟现实、5G和人工智能等新一代信息技术的飞速发展，以及科技和产业革命的新一轮蓄势待发，对现代教育产生了深远影响。新工科具有强化人才培养的新模式、改善传统工科形式的新结构、实现新型综合性工程的新理念以及提升学科专业强化性的新质量。可见，新时代对于人才的需求引起新工科教育的不断变革和创新，新工科人才的培养和业态转型、行业需求发展的趋势需要保持一致。

1 物联网通信类课程改革背景

物联网产业是目前发展应用前景较为广泛的产业，后续发展中对于高素质人才的需求缺口较大。我国先后提出了“互联网+”等重大战略决策，且高校人才培养目标和定位必须要与国家发展战略高度吻合。近年来，我国已有上百所高校开设了物联网工程专业。随着移动通信技术的快速发展，对物联网通信技术类课程在内容设置上提出了新的要求，需要其紧跟前沿技术和行业发展趋势。在课程设置上，物联网通信技术类课程是物联网工程专业的学科基础，从课程性质来看，也最能够体现出物联网工程专业“物物相连”的特点。另外，在教学内容上，新工科背景下物联网通信技术课程内容应以互联互通为主线，课程体系设计应包含通信原理知识、技术应用和物联网应用系统集成等三个方面。

2 物联网通信类课程统筹规划与建设

物联网是一门集电子、通信和计算机的交叉学科，而通信技术是物联网技术发展的基础和关键技术。在课程教学过程中，要将企业的最新研发成果与教学相结合，提升学生的实践能力，有利于学生更好地理解物联网技术，从而更有效地培养与企业对接的应用型人才。很多高校也从不同角度积极进行专业和课程教学改革。其中，课堂教学是学校教育教学的核心，当前基于信息技术发展的深度融合已经成为发展趋势，越来越多的教育工作者也在不断改变教学方式。如章立亮基于产教融合的理念对新工科的建设提出了改革实践探索方案；范小娇等基于信息化技术手段雨课堂的运用，探讨了雨课堂在物联网组网技术与应用课程教学中的应用效果；张连明等从企业需求角度出发，探讨了企业对于物联网工程师所需的知识体系结构，设计了较为完备的课程体系。

物联网通信技术相关课程主要包括通信原理、无线传感网络、短距离无线通信等核心课程。一般来说，通信原理测重于通信的基础理论教学；短距离通信主要侧重于RFID、蓝牙、ZigBee和可见光通信等几种短距离通信技术应用教学，且主要偏向于硬件；无线传感网主要侧重于几种短距离通信的网络协议和软件控制部分。在新形势下，则须串联各门课程的知识点，使之成为一个系统的整体，保持物联网通信技术体系的完整性，这也符合物联网专业特色的发展需求。

2.1 新兴通信技术引入课堂教学

将物联网通信技术课程中新兴的LoRa、NB-IoT等相关技术引入课堂教学。其中，LoRa技术诞生于2013年，它是一种新型芯片，可以实现基于1 GHz以下的超长距低功耗数据传输技术。同时，与业界其他先进水平的sub-GHz芯片相比，LoRa最高的接收灵敏度改善了20 dB以上，从而确保了网络连接可靠性。NB-IoT是指窄带物联网（Narrow Band-Internet of Things）技术，它具有低功耗、广域覆盖、低成本、大连接等特点。2016年NB-IoT技术协议被3GPP无线接入网（RAN）技术规范组会议通过。两种新兴通信技术可广泛应用于物联网各类场景，如远距离抄表、智慧农业、定位与跟踪、智慧医疗等。在物联网通信课程中急需补充拓展这两种新兴技术。

2.2 5G通信引入课堂教学

随着物联网时代的到来以及其他领域的应用需求的增加，比如医疗健康等特殊需求，新型移动通信网络—5G通信网络受到广泛关注，5G通信网络能够满足物联网发展的核心需求，即海量连接和低时延。因此，5G通信技术是推动物联网应用的核心推力。将与物联网技术未来发展息息相关的5G通信技术引入物联网通信课程的教学中是非常必要的。此外，除了考虑培养学生的新兴技术和专业知识，还需要加强学生的能力和职业素质培养。只有基于这些目标展开相应课程体系的教学，才能使学生明白“为什么学”，老师也能清楚“为什么教”。

3 物联网通信课程教学模式的创新

3.1 基于体验实践的实验教学模式

物联网工程专业的快速发展离不开通信、计算机以及电子等相关领域的研究探索，与此同时又有自身的显著特性。因此，在教学过程中，要注重基于体验实践的实验教学模式。可以通过建立“物联网通信综合演示实训中心”，让学生感性体验实验课课程，从而将物联网工程专业的特色与其他计算机、通信类专业进行有效区分；同时利用学校与企业联合共建的物联网通信平台示范基地，让学生提前认识、学习专业内的应用设备，激发学生兴趣。通过引入基于体验实践的优质资源，建设一流的软硬件和教学资源平台，提升对于产业人才的培养能力。针对工科专业的基础课程体系进行整合、优化、重组，对核心课程资源实现网络共享，实现在线授课，建成符合工程认证标准的课程评价体系。

3.2 精品实践案例的通信课程教学模式

对于概念和应用宽泛的物联网专业而言，其通信类课程还可以采用精品案例教学的模式。学生可以适当结合自身的专业特长和兴趣特点，通过了解国内外前沿技术，选择适合自己的研究方向，以小组研究的形式开展精品实践案例学习。这不仅可以充分利用现有资源，更能体现针对性，且学生容易入门。在教学过程中，通过某个具体精品案例展示，也能够充分体现物联网的知识体系。

为了使学生更容易掌握智能家居相关物联网通信技术，在课程案例教学上，应从小系统学习出发。引导学生以基于物联网技术的智能家居系统的案例教学为例，在智能家居中融合无线通信技术、自动化控制技术、计算机网络技术以及传感器技术于一体，形成物物相连、智能化、网络化的家居控制系统，将家中的各种设备以家庭网络的形式连接到一起，从而实现全方位的信息交互。该精品方案以智能家居系统为例引出物联网关键技术，在物联网通信技术、物联网网络技术以及物联网传感技术、物联网接入技术等方面对学生进行指导。结合实际系统的通信技术应用，呈现出实践性强、效率高等特点，让学生对学习的内容印象更深刻。

3.3 信息技术支持的精准教学模式

精准教学模式旨在通过课程过程观测、数据收集来追踪学生的学习表现并为教学提供数据决策支持。按照所设计的教学模式，在物联网通信课程中展开教学实践，研究每个阶段的教学实施的方法步骤和策略。主要包括：一是课前预习设计和数据分析；二是课前教学设计；三是基于全过程数据采集设计的课堂授课环节设计和实践；四是过程数据分析与反馈；五是课后差异化学习设计和实践。以精准教学模式设计，通过数据挖掘和方案分析以及辅助软件系统完善教学全过程。

总之，物联网专业作为一个实践性较强的专业，要以学生为主体，积极培育学生创新探索精神。教师在课程教学上可以进行如图1所示的改革创新，从而更加符合专业发展的特色和社会行业需求。

图1 物联网通信课程教学的创新模式

4 结 语

结合我国物联网产业的发展趋势和人才培养的需求，本文探究了新工科形势下物联网专业通信类课程改革和实践；并通过课程教学改革实践，提出了基于体验实践的实验教学模式、精品实践案例的通信课程以及信息技术支持的精准教学模式，从而实现使课程培养目标朝着创新性人才培养发展的积极有效探索。基于感知和项目驱动的新型物联网通信课程教学模式探索，紧密结合认识和实践，能够最大限度地激发学生的兴趣，培养学生的认知和动手能力，提升教学效率。将符合物联网技术发展的新兴通信技术引入物联网通信课程的教学，加强学生对新知识的学习，更好地面向社会需求，打好物联网创新性人才培养平台搭建的基础。此模式对物联网工程专业其他课程的教学也有较大的借鉴意义。