物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)建設和人才培養(yǎng)模式探索

張敬偉 楊青 張會兵 林煜明

摘要：物聯(lián)網(wǎng)是國家重點發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)肩負了高層次人才培養(yǎng)使命，但其高度綜合交叉的專業(yè)特征決定了專業(yè)人才培養(yǎng)具有挑戰(zhàn)性，專業(yè)建設需要綜合考慮IT技術發(fā)展、現(xiàn)實需求、已有基礎等多個因素，以建立清晰的預期目標?；诠鹆蛛娮涌萍即髮W物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)建設和人才培養(yǎng)的實踐與經(jīng)驗，從專業(yè)特色方向凝練、課程體系建設、創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)三個角度進行了闡述和討論，并給出實踐觀點。

關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)工程;課程體系建設;人才培養(yǎng)模式

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）32-0111-02

以互聯(lián)網(wǎng)技術為代表的信息世界不斷擴展，觸動了物理世界的互聯(lián)需求，從而推動了物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)生與發(fā)展。作為國家重點發(fā)展戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，物聯(lián)網(wǎng)需要大量相關專業(yè)人才推動其發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)雖然成為經(jīng)濟和科技發(fā)展的制高點，但物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才十分缺乏。[1]為了促進物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)，2010年開始教育部開始陸續(xù)批準多所高校設立物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)，并于2011年開始招收第一批物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)學生。

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)致力于培養(yǎng)復合型工程人才，以推動物理世界的網(wǎng)絡化和信息化，進而實現(xiàn)離散的物理世界和信息世界整合互聯(lián)。同時，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)屬于典型的多領域交叉學科，其涵蓋了計算機技術、通信技術、電子技術等相關領域，在課程體系建設、專業(yè)人才培養(yǎng)模式等方面都需要不斷嘗試和探索。

一、現(xiàn)狀分析與建設目標[2]

對當前高校的專業(yè)建設情況進行了分析，指出高校專業(yè)建設的一個主要問題是：高校搶抓機遇，逐年申報新專業(yè)，專業(yè)數(shù)不斷攀升，專業(yè)內(nèi)涵建設不充分，專業(yè)的“綜合性”特征越來越明顯，但專業(yè)特色不清晰，人才培養(yǎng)缺乏自身特點。物聯(lián)網(wǎng)工程作為一個新專業(yè)，各高校也積極申報建設，如何突出特色、避免重復成為當前物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)建設的核心問題。

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)經(jīng)過3年多的摸索實踐，在專業(yè)建設上獲得了一些經(jīng)驗，當前的主要工作集中在實踐教學體系建設和實踐能力培養(yǎng)方面，例如[3，4]以CDIO（Conceive，Design，Implement，Operate）為指導理念，對物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的實踐教學體系進行了建設，[5，6]分別介紹了支持“產(chǎn)學研”的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實驗教學中心和多層次實驗室的建設經(jīng)驗。

但由于物聯(lián)網(wǎng)涉及領域的多樣性和復雜性，其專業(yè)建設仍有諸多問題需要探索解決，例如具有特色的課程體系、人才培養(yǎng)模式等軟環(huán)境建問題。具體而言，處于建設中的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)特色還不夠突出，培養(yǎng)的人才仍屬于廣而不專型，需要通過教學改革和不斷實踐改善這種局面。

桂林電子科技大學物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)于2012年開始招生，一直基于學?，F(xiàn)有優(yōu)勢學科和地方經(jīng)濟發(fā)展需求，探索具有特色的人才培養(yǎng)模式，致力于培養(yǎng)兼具工程能力和創(chuàng)新能力的高水平人才，力圖避免人才多而不精的境況。桂林電子科技大學具有計算機科學與技術、通信工程、電子科學與技術等特色優(yōu)勢學科，如何基于已有優(yōu)勢學科進行融合和拓展是建設好物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的核心所在。針對物聯(lián)網(wǎng)工程特色人才培養(yǎng)，始終踐行以優(yōu)勢學科為基礎，以應用需求為導向，在寬泛的概念下找準路子，以重點建設的原則進行物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)建設。

二、構建具有特色的人才培養(yǎng)模式

物聯(lián)網(wǎng)是個寬泛的概念，其專業(yè)建設過程中必須揚長避短、突出特色、重點建設。針對具有特色的物聯(lián)網(wǎng)工程人才培養(yǎng)模式建設需求，我校采用了四位一體的工作模式，即基于現(xiàn)有學科優(yōu)勢和市場需求圍繞物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展需求進行特色學科方向凝練，基于特色方向建設物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程體系，并同步創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)建設。讓優(yōu)勢學科、專業(yè)特色方向、課程體系、實踐體系統(tǒng)一為專業(yè)特色人才培養(yǎng)服務。

1.專業(yè)特色方向凝練

凝練專業(yè)方向是明確人才培養(yǎng)目標的根本。從工程應用視角看物聯(lián)網(wǎng)，網(wǎng)絡是基礎、數(shù)據(jù)是核心、應用彰顯價值。基于現(xiàn)有學科優(yōu)勢，圍繞“物聯(lián)網(wǎng)及工程應用”這一核心，在物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)中設置了三個發(fā)展方向：以物物互聯(lián)為目標的多樣性網(wǎng)絡架構方向、物聯(lián)網(wǎng)海量異構數(shù)據(jù)采集與管理方向、面向物聯(lián)網(wǎng)的嵌入式設備開發(fā)和應用系統(tǒng)開發(fā)方向。其中，多樣性網(wǎng)絡架構方向主要依托于已有的計算機、通信工程等學科;海聯(lián)異構數(shù)據(jù)采集與管理主要依托于計算機學科;嵌入式設備開發(fā)和應用系統(tǒng)開發(fā)則繼承了軟件工程、電子信息技術等學科的優(yōu)勢并針對物聯(lián)網(wǎng)應用進行了拓展。上述三個方向的融合能充分彰顯物聯(lián)網(wǎng)的集成應用創(chuàng)新本質(zhì)。

2.理論課程體系建設

以凝練的專業(yè)特色方向為導向，建設課程體系。從多樣性網(wǎng)絡架構與通信技術、海量數(shù)據(jù)管理技術、新興應用系統(tǒng)技術三方面建立課程群，并形成課程體系，幫助學生奠定堅實的理論基礎并掌握應用開發(fā)技能。圖1展示了課程體系基本架構圖。

在多樣性網(wǎng)絡互聯(lián)理論與技術層面，開設了物聯(lián)網(wǎng)通信基礎、物聯(lián)網(wǎng)工程導論、計算機網(wǎng)絡、無線傳感器網(wǎng)絡、RFID原理及應用、物聯(lián)網(wǎng)控制技術、無線通信與網(wǎng)絡等課程，以適應物聯(lián)網(wǎng)中多模態(tài)網(wǎng)絡共存互聯(lián)的技術需求。

在海量異構數(shù)據(jù)采集與管理層面開設了物聯(lián)網(wǎng)感知技術、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理、數(shù)據(jù)結(jié)構與算法、物聯(lián)網(wǎng)信息安全等課程，以滿足數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)安全保護的技術需求。

在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)和應用系統(tǒng)集成開發(fā)層面，開設了嵌入式系統(tǒng)原理及應用、嵌入式操作系統(tǒng)、數(shù)字邏輯、單片機原理與應用、電路分析基礎、模擬電子技術、信號與系統(tǒng)、計算機組成原理等課程，幫助學生奠定嵌入式系統(tǒng)開發(fā)和應用系統(tǒng)集成開發(fā)的理論基礎。

設置上述理論知識體系，一方面保證學生具有一個寬泛堅實的物聯(lián)網(wǎng)相關知識基礎，另一方面為學生將來在物聯(lián)網(wǎng)中不同領域進行精細化發(fā)展提供了保障。

3.實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)涵蓋多個領域，需要堅持理論、實踐與應用并重，在注重理論知識體系建設的同時，必須加強學生實踐能力的培養(yǎng)?；谀毜膶I(yè)方向和設定的課程體系，以學生的實踐創(chuàng)新能力為導向，構建了兼顧理論知識運用和工程能力訓練的實踐課程體系，為培養(yǎng)具有工程能力和應用創(chuàng)新能力的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才服務。主要設計專業(yè)課程實驗提升學生的動手實踐能力，升華理論知識的理解，設置綜合課程設計進行學生的工程能力訓練。

根據(jù)理論課程體系架構，設計了三類實踐課程群，分別是多樣性網(wǎng)絡實踐課程群、數(shù)據(jù)管理實踐課程群和嵌入式系統(tǒng)與應用系統(tǒng)課程群。每一個課程群包含實驗課程和綜合設計類課程。圖2展示了物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實踐課程體系框架。這種實踐課程群的設計模式貫穿了網(wǎng)絡層、數(shù)據(jù)層到應用層的實踐技術環(huán)節(jié)，從單一知識點的實驗驗證、知識綜合應用能力驗證和工程設計能力等多層面提升學生的實踐能力和創(chuàng)新能力。

三、結(jié)語

本文從物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展需求和物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的人才培養(yǎng)使命角度出發(fā)，分析了當前物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)建設中的不足，面向工科教育背景，提出了四位一體的物聯(lián)網(wǎng)工程特色人才培養(yǎng)模式方案，該方案基于已有優(yōu)勢學科、凝練專業(yè)特色方向、充分論證和建設理論課程體系和實踐課程體系，將4個要素充分融合，給出了服務于物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)建設和人才培養(yǎng)的探索實踐。物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)在不斷發(fā)展，其概念也在不斷外延，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的建設和人才培養(yǎng)模式仍需要堅持分析探索，以更好地讓學生受益，服務社會。

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（責任編輯：王祝萍）