理工類高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)創(chuàng)新工程型人才培養(yǎng)方案研究與建設(shè)

王勇

摘要：針對(duì)目前理工類高校物聯(lián)網(wǎng)這個(gè)新專業(yè)如何培養(yǎng)滿足社會(huì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要的工程型技術(shù)人才問(wèn)題，分析該專業(yè)特點(diǎn)，提出各高校開(kāi)辦該專業(yè)時(shí)首先需要對(duì)人才培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確定位，從而制訂相應(yīng)的課程體系和實(shí)踐教學(xué)方案，才能培養(yǎng)出社會(huì)需要的技術(shù)人才的觀點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；工程師；人才培養(yǎng)；課程體系

物聯(lián)網(wǎng)概念自1999年提出，目標(biāo)是使用各種感知設(shè)備和無(wú)線傳感器網(wǎng)等將物品連入互聯(lián)網(wǎng)，以便對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控和管理；被稱為是以計(jì)算機(jī)為終端的互聯(lián)網(wǎng)之后信息產(chǎn)業(yè)第三次浪潮。在各國(guó)都不斷提出物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略的大環(huán)境下，我國(guó)也在積極推動(dòng)相關(guān)方面技術(shù)研究和應(yīng)用推廣，從而導(dǎo)致對(duì)物聯(lián)網(wǎng)人才的需求急劇增加。國(guó)家教委于2010年啟動(dòng)的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)相關(guān)專業(yè)申報(bào)和審批中提出物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)。迄今為止，眾多高校申報(bào)成立該專業(yè)并獲得批準(zhǔn)。新專業(yè)的成立，必須研究并建立包括專業(yè)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、課程體系、實(shí)踐教學(xué)、教學(xué)方法和管理機(jī)制等在內(nèi)的完整人才培養(yǎng)體系。物聯(lián)網(wǎng)涉及傳感器技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、通信技術(shù)、智能技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)等非常廣泛的信息技術(shù)，而且從當(dāng)前發(fā)展來(lái)看，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)更多是集成現(xiàn)有成熟技術(shù)進(jìn)行的應(yīng)用創(chuàng)新而不是技術(shù)創(chuàng)新。因此，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)究竟應(yīng)該培養(yǎng)哪個(gè)方面的人才，如何進(jìn)行定位，培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生與相關(guān)專業(yè)學(xué)生相比，就業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)在哪里，都非常值得研究。

信息技術(shù)的快速發(fā)展使得業(yè)界對(duì)技術(shù)型人才提出了更高的要求，不但要求他們具備實(shí)踐動(dòng)手能力，還進(jìn)一步要求他們具備一定的工程能力，而且優(yōu)秀的工程人才還應(yīng)該具備一定的創(chuàng)新能力。工程型人才培養(yǎng)是在對(duì)應(yīng)用型人才加強(qiáng)實(shí)踐動(dòng)手能力培養(yǎng)的基礎(chǔ)上，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生滿足企業(yè)崗位需求的各種工程素質(zhì)，即工程技術(shù)人員在決策、實(shí)施工程實(shí)踐活動(dòng)的全過(guò)程中應(yīng)該具備的基本素質(zhì)。因此，工程型人才培養(yǎng)的核心是要加強(qiáng)校企合作，引導(dǎo)企業(yè)參與到學(xué)生培養(yǎng)過(guò)程中，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)期間充分接觸企業(yè)的工作崗位，全面了解企業(yè)對(duì)人才的各方面要求，充分掌握企業(yè)崗位要求的技術(shù)和能力。如何培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)創(chuàng)新工程型技術(shù)人才，成為當(dāng)前急需探索和研究的問(wèn)題。

1、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)技術(shù)需求分析

高校人才培養(yǎng)為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展服務(wù)，培養(yǎng)出的人才需要滿足社會(huì)需求。理工類高校更應(yīng)該將培養(yǎng)目標(biāo)定位在為業(yè)界提供需要的技術(shù)人才。物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)提供的典型應(yīng)用遍及社會(huì)生活各個(gè)方面，如安全防護(hù)、智能交通、智能家居、城市管理、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。這些應(yīng)用涉及的技術(shù)通常可以分為3個(gè)層面：感知層（或感知控制層）、傳輸層和應(yīng)用層，主要工作流程為首先通過(guò)感知層技術(shù)和相應(yīng)設(shè)備對(duì)物體的狀態(tài)、位置等信息進(jìn)行收集與簡(jiǎn)單處理，然后通過(guò)各種網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)將信息匯聚到一起，采用數(shù)據(jù)挖掘、信息融合、智能決策等信息處理技術(shù)對(duì)其進(jìn)行處理，最后通過(guò)友好的人機(jī)界面進(jìn)行實(shí)時(shí)展示。部分系統(tǒng)還將根據(jù)預(yù)先設(shè)置的條件或人工操作進(jìn)行反向控制，即將控制信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)反向傳輸?shù)礁兄獙?，感知層通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行控制任務(wù)（這時(shí)候的感知層也可以說(shuō)是感知控制層）。

感知層主要包括各類信息采集技術(shù)，如各類傳統(tǒng)的傳感技術(shù)、錄音錄像技術(shù)、RFID等新型物體標(biāo)示和自動(dòng)識(shí)別感知技術(shù)。對(duì)于需要進(jìn)行反饋控制的系統(tǒng)，感知層還集成諸多自動(dòng)控制技術(shù)。傳輸層則主要包含2個(gè)層次，即涉及2大類傳輸技術(shù)：①無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless SensorNetworks，WSN）、紅外傳輸、藍(lán)牙等短距離無(wú)線傳輸技術(shù)，專門(mén)用于將數(shù)據(jù)從感知層設(shè)備傳輸?shù)交ヂ?lián)網(wǎng)的邊緣設(shè)備；②互聯(lián)網(wǎng)傳輸技術(shù)，包括廣播電視網(wǎng)、雙絞線、光纖等支撐的有線互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，Wi-Fi、Wi-MAX以及電信2G/3G/4G支撐的無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將信息基于現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行傳輸。應(yīng)用層則通常由已有的軟件技術(shù)實(shí)現(xiàn)，包括智能算法、應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、網(wǎng)頁(yè)技術(shù)等。這些物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)涉及的技術(shù)面非常廣，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，需要具有這些方面技術(shù)的大量人才。

2、物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才培養(yǎng)定位研究

目前的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)主要集成現(xiàn)有成熟技術(shù)，這些技術(shù)分布在大學(xué)多個(gè)專業(yè)中，如信息系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程、電子與電氣工程、電子信息、網(wǎng)絡(luò)工程、通信工程、自動(dòng)控制、精密儀器等。沒(méi)有哪個(gè)專業(yè)能夠涵蓋物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)涉及的所有技術(shù)，而且其中各類技術(shù)都具有非常強(qiáng)的專業(yè)性。大學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)方案中規(guī)定課程的學(xué)分和學(xué)時(shí)有限，因此一個(gè)專業(yè)的學(xué)生不可能學(xué)習(xí)所有技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生與其他專業(yè)學(xué)生競(jìng)爭(zhēng)時(shí)的專業(yè)優(yōu)勢(shì)在哪里？院校必須對(duì)人才培養(yǎng)進(jìn)行準(zhǔn)確定位，對(duì)技術(shù)選擇有所側(cè)重。否則，學(xué)生如果什么都學(xué)，卻什么都學(xué)得不深入、不專業(yè)，那么就沒(méi)有核心競(jìng)爭(zhēng)力。

在眾多研究中，文獻(xiàn)提出很好的人才培養(yǎng)定位思路，即應(yīng)該遵從2個(gè)原則：①充分發(fā)揮專業(yè)建設(shè)單位現(xiàn)有學(xué)科基礎(chǔ)與優(yōu)勢(shì)；②從學(xué)校辦學(xué)方針和主要就業(yè)崗位對(duì)畢業(yè)生的能力需求出發(fā)，反推培養(yǎng)目標(biāo)并建設(shè)相應(yīng)的課程體系和教學(xué)內(nèi)容。如果物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)建設(shè)單位在電子學(xué)科和自動(dòng)控制領(lǐng)域具有優(yōu)勢(shì)，那么較好的選擇是重點(diǎn)培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的感知層器件、自動(dòng)控制設(shè)備和底層應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的技術(shù)人才；建設(shè)單位如果在計(jì)算機(jī)軟件研發(fā)等方面具有很強(qiáng)的實(shí)力，那么可以重點(diǎn)培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用層軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)人才，并增加云計(jì)算和大容量信息處理等具有物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代特征的技術(shù)課程；建設(shè)單位如果基于通信或計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等優(yōu)勢(shì)學(xué)科進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)建設(shè)，那么可以重點(diǎn)培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)信息傳輸相關(guān)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)信息安全等方面的專業(yè)技術(shù)人才。

物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才培養(yǎng)方案的制訂必須考慮學(xué)?，F(xiàn)有的基礎(chǔ)條件，包括該專業(yè)的師資、實(shí)驗(yàn)環(huán)境和現(xiàn)有優(yōu)勢(shì)技術(shù)領(lǐng)域等方面支撐條件；確定該專業(yè)學(xué)生主攻哪個(gè)層次的技術(shù)，建設(shè)較為完善和系統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)體系，培養(yǎng)學(xué)生具備較強(qiáng)實(shí)踐能力、工程能力和創(chuàng)新能力；同時(shí)開(kāi)設(shè)一些物聯(lián)網(wǎng)體系的理論性課程和基礎(chǔ)性課程，讓學(xué)生全面了解整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域，從而培養(yǎng)出能勝任企業(yè)具體崗位需求的學(xué)生，并充分體現(xiàn)出專業(yè)特色和優(yōu)勢(shì)，有效提高學(xué)生就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

3、人才培養(yǎng)方案制訂的思考和實(shí)踐

3.1 現(xiàn)有支撐條件和培養(yǎng)目標(biāo)定位思路

正如各個(gè)大學(xué)計(jì)算機(jī)類專業(yè)的特色和技術(shù)優(yōu)勢(shì)都不相同，各個(gè)學(xué)校的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)也在根據(jù)自己?jiǎn)挝坏默F(xiàn)有優(yōu)勢(shì)進(jìn)行建設(shè)。重慶理工大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)在計(jì)算機(jī)學(xué)院開(kāi)設(shè)，以現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)（含嵌入式方向）、軟件工程、網(wǎng)絡(luò)工程和信息系統(tǒng)管理等各專業(yè)師資和實(shí)踐教學(xué)條件為基礎(chǔ)進(jìn)行建設(shè)。因此，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的特色和優(yōu)勢(shì)應(yīng)該強(qiáng)調(diào)現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用，而且必須體現(xiàn)與現(xiàn)有各專業(yè)技術(shù)特色和優(yōu)勢(shì)的差異性。另外，當(dāng)前計(jì)算機(jī)專業(yè)對(duì)人才的技術(shù)能力需求明顯增加，而物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)并沒(méi)有特殊技術(shù)需求，我們還應(yīng)該讓物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)培養(yǎng)的學(xué)生同樣具備滿足現(xiàn)有業(yè)界對(duì)計(jì)算機(jī)類人才需求的能力。這樣才有益于提升考生對(duì)該專業(yè)的報(bào)考信心，使培養(yǎng)出的畢業(yè)生具有核心競(jìng)爭(zhēng)力和廣泛適應(yīng)性，兼顧學(xué)生就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的深度和就業(yè)面的廣度。

3.2 物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才培養(yǎng)定位分析與方案制訂實(shí)踐

在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)中，起支撐作用的底層感知、控制、傳輸?shù)戎悄茉O(shè)備開(kāi)發(fā)，通常都是以單片機(jī)和嵌入式系統(tǒng)為基礎(chǔ)、以軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)為核心。目前，高校計(jì)算機(jī)學(xué)院專門(mén)開(kāi)設(shè)嵌入式專業(yè)的相對(duì)較少，但社會(huì)對(duì)這類畢業(yè)生的需求較大，并且物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的大力推進(jìn)將進(jìn)一步增加社會(huì)對(duì)該類畢業(yè)生的需求?；谥貞c理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)在嵌入式系統(tǒng)技術(shù)與開(kāi)發(fā)領(lǐng)域的雄厚師資和實(shí)踐教學(xué)資源，我們確立課程體系以感知控制層智能設(shè)備開(kāi)發(fā)相關(guān)知識(shí)和技術(shù)為重點(diǎn)，以物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用案例項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中各層次工程技術(shù)能力培養(yǎng)為核心，同時(shí)注重學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的專業(yè)目標(biāo)和專業(yè)特色。不同學(xué)生對(duì)各方面技術(shù)的接受和領(lǐng)悟能力不一樣，因此我們?cè)趯?shí)施過(guò)程中，根據(jù)學(xué)生的個(gè)體差異性，讓大部分學(xué)生熟練掌握智能設(shè)備開(kāi)發(fā)技術(shù)，同時(shí)兼顧部分對(duì)應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)或網(wǎng)絡(luò)技術(shù)更感興趣的學(xué)生，以及一些愿意做系統(tǒng)維護(hù)和系統(tǒng)集成等方面工作的學(xué)生，讓他們也可以從課程體系中發(fā)現(xiàn)自己的興趣?？紤]到就業(yè)面廣度和學(xué)生特征，在總體培養(yǎng)方案中，我們根據(jù)總體目標(biāo)和重要性精心安排必修課和選修課，提供多條技術(shù)路線，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己的興趣點(diǎn)和特長(zhǎng)。

綜上所述，我們確立人才培養(yǎng)方案制訂思路：在課程體系設(shè)置上強(qiáng)調(diào)計(jì)算機(jī)學(xué)科的基礎(chǔ)課程；突出物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域行業(yè)對(duì)嵌入式人才需求的特點(diǎn)，設(shè)置相應(yīng)的系列專業(yè)課程；體現(xiàn)幾條技術(shù)路線，合理設(shè)置相應(yīng)課程。表l所示的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)和新課程體系案例具備如下特征：強(qiáng)調(diào)學(xué)科基礎(chǔ)課程，在應(yīng)用能力培養(yǎng)方面體現(xiàn)與硬件相關(guān)的應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)能力培養(yǎng)和軟件開(kāi)發(fā)能力培養(yǎng)2條路線；在嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)能力培養(yǎng)方面，硬件知識(shí)學(xué)習(xí)和以C語(yǔ)言為主的軟件技術(shù)學(xué)習(xí)并行，在硬件開(kāi)發(fā)相關(guān)課程中得到融合；在軟件技術(shù)方面，我們根據(jù)各自特征選擇系列課程重點(diǎn)是c/c#方向還是Java方向；動(dòng)手能力培養(yǎng)方面，每個(gè)課程設(shè)計(jì)相關(guān)技術(shù)都有相應(yīng)的工作崗位需求，學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣和特長(zhǎng)在每個(gè)環(huán)節(jié)選擇最適合自己的技術(shù)方向，從而深入研究物聯(lián)網(wǎng)底層設(shè)備和應(yīng)用開(kāi)發(fā)、網(wǎng)站開(kāi)發(fā)、桌面應(yīng)用軟件或移動(dòng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)等多個(gè)不同方面的技術(shù)。

3.3 實(shí)踐教學(xué)思考與設(shè)置

物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)培養(yǎng)的是能集成現(xiàn)有技術(shù)以實(shí)現(xiàn)物物相聯(lián)應(yīng)用的專門(mén)人才，更需要強(qiáng)調(diào)學(xué)生的應(yīng)用能力和工程創(chuàng)新能力，因此在該專業(yè)的建設(shè)過(guò)程中，我們必須高度重視建設(shè)配合理論教學(xué)、提高學(xué)生動(dòng)手能力的實(shí)踐教學(xué)環(huán)境和環(huán)節(jié)。

在實(shí)踐教學(xué)理念方面貫徹“動(dòng)手能力的培養(yǎng)不只是訓(xùn)練動(dòng)手的問(wèn)題，首先培養(yǎng)動(dòng)腦的能力”的思想。學(xué)生如果沒(méi)有理解知識(shí)和掌握實(shí)踐過(guò)程，那么在動(dòng)手過(guò)程中就只能照本宣科，而且還不知道為什么要這樣“動(dòng)手”，在實(shí)踐過(guò)程中出錯(cuò)也不知道該如何調(diào)試和解決。因此，進(jìn)行理論課特別是專業(yè)課教學(xué)的教師必須要有工程背景和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，這樣才能在理論教學(xué)過(guò)程中將理論知識(shí)如何應(yīng)用到實(shí)踐及如何指導(dǎo)實(shí)踐講清楚，讓學(xué)生形成實(shí)踐中的系統(tǒng)概念和邏輯思維能力。

在實(shí)踐教學(xué)實(shí)施方面，技術(shù)實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)對(duì)相應(yīng)理論知識(shí)的驗(yàn)證，可以讓學(xué)生將基礎(chǔ)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中；針對(duì)技術(shù)開(kāi)發(fā)類課程開(kāi)設(shè)課程設(shè)計(jì)，則要求學(xué)生能將相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)和技術(shù)點(diǎn)串聯(lián)起來(lái)，并應(yīng)用這些技術(shù)設(shè)計(jì)出與課程相關(guān)的具有特定功能的系統(tǒng)；經(jīng)過(guò)多個(gè)環(huán)節(jié)，在學(xué)生積累了相關(guān)開(kāi)發(fā)技術(shù)后，教師可以通過(guò)綜合課程設(shè)計(jì)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)引導(dǎo)學(xué)生綜合應(yīng)用這些技術(shù)，實(shí)現(xiàn)一些完整的典型應(yīng)用案例，并采用項(xiàng)目組形式，充分發(fā)揮各個(gè)學(xué)生的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，著重培養(yǎng)學(xué)生的工程能力。對(duì)于一些具有創(chuàng)新意識(shí)的學(xué)生，教師可以通過(guò)創(chuàng)業(yè)大賽等各類競(jìng)賽項(xiàng)目，引導(dǎo)其開(kāi)發(fā)具有實(shí)際意義和實(shí)踐價(jià)值的新型應(yīng)用案例。

4、結(jié)語(yǔ)

新專業(yè)建設(shè)有其特定的背景和社會(huì)需求，應(yīng)該按照社會(huì)需求培養(yǎng)人才。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用正處于蓬勃發(fā)展的階段，涉及技術(shù)范圍廣，與已有大學(xué)專業(yè)交叉性強(qiáng)。在跟隨產(chǎn)業(yè)應(yīng)用和社會(huì)需求發(fā)展不斷建設(shè)和調(diào)整專業(yè)人才培養(yǎng)體系的過(guò)程中，相關(guān)院校必須確立該專業(yè)的特色和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，使培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生能夠具有與其他專業(yè)學(xué)生不同的獨(dú)特競(jìng)爭(zhēng)力，這樣才能取得人才培養(yǎng)的效果和專業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。