一 引言

2019年12月，教育部在深化新工科建设座谈会上指出在总结前期新工科实践的基础上，研讨第二批新工科研究与实践项目指南，以项目牵引研究与实践，实现新工科建设扎扎实实由1.0向2.0跨越[1-3]。可见新工科建设已经进入深水区、攻坚区，需从“轰轰烈烈”的理念倡导和顶层设计走向“扎扎实实”的推进落实和质量提升。物联网工程是一个具有极强应用背景的新工科专业，其综合了电子信息工程、计算机科学与技术、通信工程、网络工程专业知识体系，具备多专业融合的特点。当前物联网领域的创新既有理论和技术标准的演进，也有重大应用的发展。如何体现应用型本科特点，切实推动新工科建设从顶层设计到执行落实，是高校教师的重大课题。需要教师创造性的将教育部新工科建设思想结合各自学校实际，在一门门课程中去落实，去做出成效。

感知技术、嵌入式计算机技术和通信技术是物联网的三大核心支撑技术。物联网产业经过十余年的发展，作为核心支撑技术之一的物联网通信技术在有线和无线两大领域分别形成了各自固定的技术标准，这些标准得到了市场的检验，已经被广泛接受和应用。芯片生产商、设备制造商的产品均兼容这些标准。有线通信技术方面，工业有线网络多采用RS232和RS485标准，这两种标准在软件开发上基本一致，只是在硬件芯片和线路设计上有所区别。全球计算机等智能设备的有线网络功能由Internet承担，是绝对的主流通信网络技术。无线通信技术方面，分为短距离和长距离，长距离无线通信是传统的卫星通信和移动通信领域，通信必须在国家构筑的以上两类骨干通信网上完成，其中移动通信需要付费。短距离无线通信由于其应用背景的多样性和应用环境的复杂性，曾短暂出现了“百家争鸣”的现象，但经过市场的检验和淘汰，逐步稳定在蓝牙、WiFi、Zigbee和Nordic四种通信标准。而且每种标准都有自己特定的应用领域。蓝牙标准应用主要集中在耳机，音箱，键盘，鼠标等计算机外设方面。Zigbee标准应用主要集中在工业低功耗监控网络方面。Nordic标准集成了物理层和链路层，链路层以上开发完全开源，在智能设备，如智能家电、机器人等方面应用广泛，同时在工业领域也是Zigbee的替代方案之一。WiFi作为Intenet无线端的表达，应用最为广泛，是民用计算机设备的方向，但功耗较高一直是WiFi的弱点，所以工业领域应用不多。“物联网通信技术”当前是全国各大高校物联网工程专业的必修课，一般在大三开设，其先修课程为信号与系统、通信原理、单片机原理及应用、电磁场与电磁波、微波与天线技术。学生通过此课程的学习能够整合物联网通信系统理论知识，具备物联网通信应用系统分析、设计与测试的能力[4]。随着4G通信技术向5G通信技术的过渡，新通信芯片的采用，课程本身也要与时俱进，不断更新。

为了凸显“物联网通信技术”课程的实用性、交叉性与综合性，改善教学效果，提高学生工程应用能力。笔者结合多年教学和实际工程经验，自主研制开发了一款融合物联网多种有无线通信技术标准的物联网通信平台，围绕通信平台精心组织理论知识框架，设计工程实践项目，达到综合学科知识，激发学生积极性，提高学生动手能力的目的。

二 课程教学内容体系改革

“物联网通信技术”课程作为物联网核心技术课，必须包含当前物联网通信系统开发、设计过程中得到广泛应用和市场承认的主流通信技术。当前物联网主流通信技术可分为物联网有线通信技术和物联网无线通信技术。物联网无线通信技术又可分为短距离无线通信技术和长距离无线通信技术。根据以上分类，在授课中突出理论和实践结合，整合课程教学内容安排，以一款自主研制开发的物联网多通信技术标准平台为基础组织理论知识和实践项目。融合当前物联网有线通信技术的RS232和Internet标准，物联网无线通信技术中短距离无线通信的蓝牙、WiFi、Zigbee和Nordic标准，物联网无线通信技术中长距离无线通信的卫星通信（GPS）和移动通信（GPRS）标准。该平台基本涵盖了当前工程应用中所有主流有线和无线通信技术标准。在教学中，我们将该平台命名为物联网通信板[5]。通信板结构如图1所示。

课程教学按照先有线后无线，无线按照先短距离再长距离的顺序讲授。对应到技术标准，即先 RS232和 Internet， 然 后 蓝 牙、WiFi、Zigbee、Nordic、GPS、GPRS。基础数理知识为技术实现服务。由于现在的物联网通信系统早已实现微型化、集成化、智能化和模块化，在单片机为控制核心的基础上，各种通信模块可以跟单片机接口，单片机通过1Wire，I2C，SPI和UART串行标准就可以驱动。因此在完成技术标准和传输协议讲授以后，重点讲授一款得到市场检验和广泛应用的通信芯片及模块，模块寄存器及其与单片机的接口与编程[6]。

文章来源：《物联网技术》 网址: http://www.wlwjszz.cn/qikandaodu/2021/0301/1415.html