摘要：在目前物联网发展的宏观背景之下，探讨了传感网在物联网中的基础性作用，在此基础上阐述了“传感器网络技术及应用”选修课程开设的宗旨以及教学组织形式，并进一步思考了开设本课程在当前所具有的现实意义。
关键词：传感感知；物联网；学科建设；意义
作者简介：李黎（1979-），女，新疆哈密人，陕西师范大学计算机科学学院，讲师。（陕西 西安 710062）
基金项目：本文系中央高校基本科研业务费专项资金（项目编号：GK201102008）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）32-0128-02
物联网被称为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮。2009年8月，温总理视察中科院无锡微系统所时，提出了“要大力发展传感网、物联网”的基本思想。2010年初，物联网作为新兴战略产业被写入了政府工作报告，体现出国家对物联网发展的重视。[1]为此，教育部办公厅发出了关于战略性新兴产业相关专业申报和审批工作的通知（教高厅[2010]13号），[2]这为目前国内高校物联网学科相关课程的建设和发展提供了重要契机。
物联网（The Internet of Things， IOT）技术专业是信息网络产业方向的重点支持专业之一，涉及到多个领域和学科。本文在物联网发展和学科建设的宏观背景下，探讨了开设“传感器网络技术及应用”选修课程的迫切性、重要性，该门课程的宗旨和教学组织形式，以及在当前所具有的现实意义。
一、物联网发展及学科建设
1999年，麻省理工学院提出了“物联网”概念，本意是指“物物相连的互联网”。简单地说，物联网是由具有自我标识、感知和智能的物理实体基于通信技术相互连接所形成的网络。它可以实现物理实体在无需人工干预的条件下的协同和互动，从而提供智慧和集约的服务。
为推动物联网新兴技术和应用服务的发展，美国、欧盟、日本、中国等都投入了大量资金探索物联网。中国工信部也已经会同有关部门，对新一代信息技术开展研究，全国信息技术标准化技术委员会专门也组建了传感器网络标准工作组，正式推动国内物联网相关产业发展。自2009年8月国家提出建立感知中国中心至今，物联网产业在全国早已上升到国家战略的高度。作为被列入国家十二五规划的战略重点之一，物联网必将成为IT产业发展下一个10年的主旋律。
物联网是多学科交叉的新兴学科，它所涉及的核心技术包括无线传感网络技术、传感技术、RFID智能识别技术、云计算技术和无线通信技术等。根据物联网的特点和技术框架可知，物联网专业涉及的主干学科有计算机科学与技术、通信工程、电子科学技术、控制科学与工程等。主要专业基础课和专业课包括：物联网概论、网络理论基础、控制原理、通信系统原理、单片机、嵌入式系统、无线传感器网络、传感器与检测技术、射频识别技术、物联网组网技术、物联网安全技术等。[3]
二、传感感知是物联网的基础
传感器网络由大量随意分布的、能耗及资源受限的传感节点组成，它具有感知能力、计算能力和通信能力，通过自组织方式构成无线网络，协作地实时采集和处理物理世界的大量信息，实现全面感知的功能。如果说因特网构成了逻辑上的信息世界，改变了人际之间的沟通和交流方式，那么，传感器网络就是将逻辑上的信息世界与客观上的物理世界相融合，改变了人与自然界的交互方式。
中国从1999年起开展传感网络研究，是国际传感网标准化的主导国之一。2005年发布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020）（国发[2005]第044号）》[4]已明确将传感网作为重点领域和优先主题，明确信息产业及现代服务业领域重点、优先支持传感器网络及智能信息处理，重点开发多种新型传感器及先进条码自动识别、射频标签、基于多种传感信息的智能化信息处理技术。在前沿技术方面更是将智能感知技术作为信息技术的重点。
泛在化的感知能力是物联网的重要特征，而传感器网络已成为人类感知物理世界的网络——物联网的神经末梢。ITU在物联网产业白皮书中提出了一个物联网的总体框架图，即物联网可以分成感知层、传输层和应用层这三个层次。感知层是物联网发展和应用的基础，主要实现物体的信息采集、捕获和识别。感知层的关键技术包括传感器、RFID技术、定位技术、传感技术、短距离无线通信技术等。
从物联网产业链角度来看，是以应用解决方案为核心，以传感感知、传输通信、运算处理为基础的集成创新价值链。这些具体应用涉及到工业检测、公共安全、电子政务、智能交通、平安家居、环境保护等多领域，而这些都需要传感器的相关支撑。因此，作为物联网的神经末梢，对传感器的需求将会是物联网产业链总量最大和最重要的环节。
三、开设“传感器网络技术及应用”选修课程的宗旨
传感器网络涉及传感器技术、网络通讯技术、无线传输技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术、软件编程技术等研究领域，具有鲜明的跨学科特点，也具有十分广泛的应用前景。在工业、农业、军事、环境、医疗、数字家庭、绿色节能、智慧交通等传统和新兴领域有具有巨大的运用价值。从长远来看，传感器网络将无处不在，完全融入人们的生活。
国家教育发展研究中心在《2000年中国教育绿皮书》[5]中提出素质教育的5个要点：面向全体学生；促进学生全面发展；重视学生创新精神与实践能力；发展学生主动精神，注重学生个性发展；着眼于学生终身可持续发展。根据这一指导精神，在大学计算机专业中，特别是师范类计算机教学中开设“传感器网络技术及应用”选修课，通过让学生了解和掌握新兴技术，激发学生的创新思维，开阔学生的眼界，将能有效地弥补师范类学生在知识结构和思维方式上的不足，有利于促进学生整体素质的提高。
同时，“传感器网络技术及应用”也是物联网学科建设中的核心课程，可以根据物联网学科建设的需求，适时扩充相应的教学内容，调整教学方法。通过这门课程的学习，使学生在掌握传感器网络基本原理、基本网络协议、基本支撑技术和应用技术基础上，进一步了解和掌握物联网感知和传输的基本理论和技术、物联网运算处理技术和体系架构等，激发学生的学习兴趣，培养学生的科学能力，促进学生的终身可持续发展。
四、“传感器网络技术及应用”选修课程的教学组织
1.补充物联网新技术内容，注重实验环节
通常，教材滞后性使得教材内容常常与生活实际脱节或落后于当前技术的发展，这也影响了学生学习本门课程的兴趣。因此，本门课程讲授打算采用课堂讲解和主题报告相结合的方式，同时兼顾教材和本学科发展的最新内容。课堂教学主要围绕指定的基本教材展开，充分利用现代教学条件手段，运用图文并茂的多媒体课件讲授传感器网络的基本原理、基本协议（包括路由协议、MAC协议、拓扑控制协议以及IEEE802.15.4协议等）、相关支撑技术（包括定位技术、时间同步技术、安全技术、数据管理以及数据融合技术等）、主要应用技术（监测系统、跟踪系统等）。在此基础上，采用主题报告的方式，及时组织更新教学内容，补充关于物联网的新理论、新技术、新方法、新设备等前沿知识，让学生能够充分汲取到物联网的最新技术营养。
2.主动适应性学习
主动适应性学习强调依据学习内外条件变化和自身学习需求，主动调整自身学习动力和学习状态，使自身学习心理和学习行为与不断变化的学习条件相互协调。在具体教学中，为了培养学生主动学习的意识和参与科研的能力，可以根据不同的教学内容，遵循由浅入深、循序渐进的原则，组织学生开展查找资料、调研、写总结报告、做主题报告和进行实验设计等多种主动学习的活动。对于主题报告的形式，根据不同主题内容，由教师讲授主要内容，让学生准备相关主题内容进行补充，再由教师总结点评。对一些最新发展比如传感网、物联网的应用实例，可以让学生提前准备，再对他们感兴趣的内容进行介绍分析。在这种以学生为主教师为辅的授课方式中，将极大地调动学生学习的主动性，增强学习的兴趣，同时也加深对相关内容的理解，让学生体验和享受学习过程和交流空间中的乐趣，达到了预期教学目的。
3.看重效果的考核
采用“因教施考”的考核方式，本门课程考核可以分为理论考查和实践考查两个方面的内容，即考查学生对理论知识掌握的情况也兼顾学生主观创造性的发挥、参与实践的能力。理论知识通过期末考试和平时小作业进行考查，而实践则根据学生参与主动学习活动和实践的情况进行评估。
五、在物联网背景下开设本课程的意义
传感感知是物联网的基础，作为物联网的神经末梢，传感器网是物联网中关键技术。因此，开设传感器网络课程在当前极具现实意义：
第一，通过本门课程的教学，可以培养学生对物联网的兴趣，使学生对物联网体系结构、研究方法形成初步了解，并具备基本的研究能力，从而为国内物联网的研究提供必要的知识积累和人才储备。
第二，本门课程教学可根据我校实际情况进行专业调整和课程优化，紧密关注计算机学科的前沿发展，在教学实践中不断完善陕西师范大学计算机学科的相关专业的建设和发展，占领人才培养的制高点；此外，可以引导教师密切关注新兴产业和产业升级的发展态势，时刻追踪国内外物联网研究的最新进展，在此基础上有意识地组织相关的科研活动，为物联网的研究提供一些借鉴和思考，以进一步体现陕西师范大学作为研究性大学的学术视野。
参考文献：
[1]长城战略咨询.物联网产业发展研究[R].2010，4（230）.
[2] 中央政府门户网站.教育部办公厅关于战略性新兴产业相关专业申报和审批工作的通知[S/OL].（2010-03-09）[2010-04-21].http：///edoas/website18/33/ifo1268120766807633.htm.
[3]谢琛，杨家海.规范建设物联网专业教材[J].中国教育网络，
2010，（12）：58-59.
[4]国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）[EB/OL].
（2006-02-09） [2010-03-20].http：///jrzg/2006-02/09/content_183787.htm.
[5]张力.2000年中国教育绿皮书[M].北京：教育科学出版社，2000.
