面向航空港的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實踐體系改革

華紅艷，張 臻（鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院電子通信工程系，鄭州450015）

?

面向航空港的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實踐體系改革

華紅艷，張 臻
（鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院電子通信工程系，鄭州450015）

摘 要：通過介紹航空港與物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的概念與關(guān)系，歸納了對物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)、專業(yè)優(yōu)勢及對該專業(yè)學(xué)生實踐能力要求，結(jié)合鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的辦學(xué)實踐，借鑒國內(nèi)外的先進(jìn)辦學(xué)理念，提出了行之有效的面向航空港的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實踐體系改革方案。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)工程；實踐；航空港；改革

一、航空港與物聯(lián)網(wǎng)工程

（一）航空港的概念

航空港是指位于航線上的、為保證航空運輸和專業(yè)飛行作業(yè)用的機(jī)場及其有關(guān)建筑物和設(shè)施的總稱，是空中交通網(wǎng)的基地。航空港由飛行區(qū)、客貨運服務(wù)區(qū)和機(jī)務(wù)維修區(qū)三部分組成。其中，飛行區(qū)是航空港面積最大的區(qū)域，設(shè)有指揮臺、跑道、滑行道、停機(jī)坪、無線電導(dǎo)航系統(tǒng)等設(shè)施。航空港的主要任務(wù)是完成客貨運輸服務(wù)，保養(yǎng)與維修飛機(jī)，保證旅客、貨物和郵件正常運送以及飛機(jī)安全起降。

（二）物聯(lián)網(wǎng)工程與航空港

2012年7月9日，國務(wù)院發(fā)布的《“十二五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中指出：“應(yīng)該努力攻克傳感網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)的重要技術(shù)難點，并盡快完成后網(wǎng)絡(luò)協(xié)議時代的各項技術(shù)研究，讓新型的信息和網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)變?yōu)槲覈a(chǎn)業(yè)提升及實現(xiàn)智慧國家的全新源動力。”在這樣的背景下，教育部于2010年批準(zhǔn)設(shè)置了物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)。到目前為止，全國已有100多所本科高等學(xué)校開設(shè)了該專業(yè)，并且辦學(xué)規(guī)模還將繼續(xù)擴(kuò)大。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)培養(yǎng)具備智能節(jié)點、射頻識別、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)等物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)知識，具有較強工程實踐能力和較高專業(yè)素質(zhì)，能在物聯(lián)網(wǎng)及相關(guān)信息產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域從事科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)、運營維護(hù)及管理等工作的應(yīng)用型高級技術(shù)人才。本文將結(jié)合鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院電子通信工程系自物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)招生以來的實際經(jīng)驗，同時歸納學(xué)習(xí)國內(nèi)外同類專業(yè)的辦學(xué)思路，提出面向航空港需求的、有效可行的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實踐體系改革方案。

二、物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)學(xué)生的實踐能力

（一）實踐能力的概念

在教育部2011年5月發(fā)布的《中華人民共和國普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄》中，首次將“物聯(lián)網(wǎng)工程”專業(yè)歸屬到計算機(jī)專業(yè)的大類之中，現(xiàn)在我國有超過90%的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是在計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)基礎(chǔ)上發(fā)展，故而物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)對學(xué)生實踐能力的要求主要是在以下方面：程序設(shè)計和實現(xiàn)能力、算法設(shè)計和分析能力、計算和邏輯思維能力、系統(tǒng)綜合設(shè)計能力等，并具備將上述實踐能力體現(xiàn)到物聯(lián)網(wǎng)感知層、傳輸層、數(shù)據(jù)處理層、應(yīng)用層以及完整物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的分析、設(shè)計與實現(xiàn)等環(huán)節(jié)。

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)通常都要圍繞培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力這個核心來設(shè)計教學(xué)計劃和開展教學(xué)活動。當(dāng)然，實踐能力的提高不是靠增加實踐課時或新開設(shè)幾門課程就能夠達(dá)到的，這是一個要依靠教學(xué)計劃，在多層次多類型的整體性理念改革的基礎(chǔ)上，才能循序漸進(jìn)實現(xiàn)的目標(biāo)。它要求教學(xué)計劃的制定者要從理論課程和實踐課程的協(xié)調(diào)性、完整性和魯棒性去進(jìn)行設(shè)計和改革，并根據(jù)該專業(yè)對基本能力培養(yǎng)的具體要求安排實踐教學(xué)內(nèi)容。本文主要探討的內(nèi)容正是如何將專業(yè)能力的培養(yǎng)融入到實踐教學(xué)體系改革，穩(wěn)步提高物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的教育教學(xué)水平。

（二）實踐能力的特色需求

1.計算思維能力的特色需求

物聯(lián)網(wǎng)計算模式的變革就在于物理空間與信息空間的一體化，物理世界與信息世界的整合統(tǒng)一。因此，培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才計算思維能力時，應(yīng)該注意使學(xué)生充分理解物理空間與信息空間一體化，并在利用這種無縫連接方面具有足夠的想象力與實現(xiàn)能力。

2.算法設(shè)計與分析能力的特色需求

目前物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的焦點是感知技術(shù)，但是環(huán)境的感知并不是物聯(lián)網(wǎng)的最終目標(biāo)，隨著傳感器、RFID等感知技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，感知將不再是關(guān)注的焦點。物聯(lián)網(wǎng)商業(yè)化應(yīng)用的快速發(fā)展，使建立在這些海量感知數(shù)據(jù)之上的分析、處理、挖掘、決策和應(yīng)用開發(fā)逐步受到重視，分析、處理、挖掘、決策和應(yīng)用的算法將成為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用深化的關(guān)鍵，這才是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的本質(zhì)。

3.程序設(shè)計與實現(xiàn)能力的特色需求

程序設(shè)計與實現(xiàn)是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)最終實現(xiàn)的手段，但更重要的是，物聯(lián)網(wǎng)被認(rèn)為是繼人類社會在計算模式方面的一次劃時代變革。計算模式的每次變革都將對程序設(shè)計和開發(fā)模式產(chǎn)生重大影響。物聯(lián)網(wǎng)計算模式將引起程序開發(fā)各個環(huán)節(jié)的根本性變革，程序設(shè)計與實現(xiàn)能力的內(nèi)涵和外延會發(fā)生變化，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的理論和實踐教學(xué)應(yīng)該適應(yīng)這個變化。

三、物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的實踐教學(xué)

（一）培養(yǎng)目標(biāo)與專業(yè)優(yōu)勢

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)不僅培養(yǎng)學(xué)生熟練掌握自然科學(xué)領(lǐng)域的知識，而且對人文科學(xué)基礎(chǔ)也有一定要求，再加上對網(wǎng)絡(luò)工程、通信工程、控制工程、軟件工程和計算機(jī)應(yīng)用等學(xué)科知識的較高要求，使得學(xué)生在掌握物聯(lián)網(wǎng)的理論、技術(shù)及應(yīng)用的同時，熟悉了從事物聯(lián)網(wǎng)工程相關(guān)工作所需要具備的綜合性素質(zhì)，可以確保在畢業(yè)后的工作當(dāng)中游刃有余。

與其他相關(guān)工科專業(yè)進(jìn)行比較，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的學(xué)生專業(yè)優(yōu)勢體現(xiàn)在：（1）面向物聯(lián)網(wǎng)這一方興未艾的產(chǎn)業(yè)，具備良好的發(fā)展前景和廣闊的適用范圍。（2）通過對計算機(jī)綜合應(yīng)用、通信原理與工程、信息處理與安全等課程領(lǐng)域的學(xué)習(xí)，會獲得更加合理而互補的知識結(jié)構(gòu)。（3）通過對信息的傳感、傳輸、分析及處理等課程的學(xué)習(xí)，會具備更加全面的信息綜合應(yīng)用能力。（4）結(jié)合多層次多方位的實踐操作，將使該物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的學(xué)生具有更加出色的實踐和創(chuàng)新能力。

（二）實踐教學(xué)體系要求

物聯(lián)網(wǎng)工程的相關(guān)應(yīng)用技術(shù)是實踐教學(xué)的主要部分，也是該專業(yè)教學(xué)的核心環(huán)節(jié)。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實踐教學(xué)主要從基礎(chǔ)知識、基本技能和分析綜合這三個方向進(jìn)行教學(xué)計劃的設(shè)計與改革。在常規(guī)的電工電子基礎(chǔ)類課程實驗以外（電路基礎(chǔ)分析實驗、模擬電子技術(shù)實驗、數(shù)字電路綜合實驗、微機(jī)原理與接口技術(shù)實驗），還要增加具有一定物聯(lián)網(wǎng)特色的課程實驗（電子自動化設(shè)計、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計、無線傳感網(wǎng)絡(luò)設(shè)計、射頻識別系統(tǒng)設(shè)計、環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計），充分體現(xiàn)該專業(yè)實踐教學(xué)的重要性。

（三）實驗室建設(shè)理念

為了更好服務(wù)于物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的實踐教學(xué)，本專業(yè)的實驗室建設(shè)理念也應(yīng)該是與實踐教學(xué)體系相輔相成，除了原有的課程實驗室以外，還要科學(xué)的對現(xiàn)有實驗設(shè)備進(jìn)行重組和調(diào)配，同時對部分實驗設(shè)計進(jìn)行補充和改造，以期更加適用物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的實驗課程要求。鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院電子通信工程系，正是依據(jù)上述實驗室建設(shè)理念，在物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)設(shè)立兩年多的時間中，自行設(shè)計、改造和完善了滿足各項實驗要求的物聯(lián)網(wǎng)工程系列實驗室，并申請獲得了鄭州市重點實驗室“航空物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實驗中心”。

四、物聯(lián)網(wǎng)工程實踐體系的改革方案

（一）確立物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實踐教學(xué)目標(biāo)

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的實踐教學(xué)目標(biāo)可以分為兩個層次，一是遠(yuǎn)期目標(biāo)，二是近期目標(biāo)，但兩者的共同之處都是要提高畢業(yè)生的工程素質(zhì)。要使學(xué)生在物聯(lián)網(wǎng)工程的實際工作能力、工程完成能力和設(shè)計創(chuàng)新能力等方面達(dá)到一定層次，才能使學(xué)生熟悉物聯(lián)網(wǎng)工程的產(chǎn)業(yè)和行業(yè)技術(shù)方案，及時發(fā)現(xiàn)和解決工程中遇到的問題。此外，對于物聯(lián)網(wǎng)這一新型領(lǐng)域來說，創(chuàng)新能力也是必不可少的，而且也最能夠體現(xiàn)學(xué)生對所學(xué)專業(yè)知識進(jìn)行綜合性靈活應(yīng)用的能力。最后，作為一名合格的工程技術(shù)人員，還應(yīng)該了解物聯(lián)網(wǎng)工程中涉及的各項法律法規(guī)，要培養(yǎng)良好的職業(yè)道德、環(huán)保意識、誠信合作意識等，從而更好地為國家和社會服務(wù)。

（二）開展多元化的專業(yè)科技創(chuàng)新實踐

學(xué)生對參加各種創(chuàng)新大賽、科研競賽和學(xué)科比賽通常都有很高的熱情，這些課內(nèi)與課外相結(jié)合的科技創(chuàng)新形式也總能收獲良好的效果，不僅能讓學(xué)生收獲到學(xué)以致用的樂趣，鞏固課堂所學(xué)專業(yè)知識，而且還能在競賽中使學(xué)生認(rèn)識到自身的不足，可以有效地培養(yǎng)學(xué)生對專業(yè)知識學(xué)習(xí)鉆研的主動性。與此同時，通過作品競賽和展示，還能讓物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的學(xué)生產(chǎn)生一定的專業(yè)自豪感，帶動周圍學(xué)生更加熱愛本專業(yè)。

通過多元化的專業(yè)科技創(chuàng)新實踐，還可以讓學(xué)生懂得如何群策群力、取長補短，更好地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力和研究熱情。除科學(xué)競賽外，還可以讓學(xué)生進(jìn)入到物聯(lián)網(wǎng)工程相關(guān)設(shè)備的生產(chǎn)和應(yīng)用企業(yè)，通過親眼所見、親手操作和親身經(jīng)歷來開闊眼界和思路。

（三）密切與航空港發(fā)展需求相結(jié)合

鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院與原航空工業(yè)部有著淵源關(guān)系，為建立面向航空港的教學(xué)實習(xí)基地奠定了良好的基礎(chǔ)。隨著學(xué)生培養(yǎng)方向出現(xiàn)多元化，技術(shù)的進(jìn)步和企業(yè)的發(fā)展變化，尤其是數(shù)字時代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展，使校企聯(lián)合的實踐教育已成為提高專業(yè)技能，培養(yǎng)創(chuàng)新能力加強素質(zhì)教育的重要保證。

在整個教學(xué)過程中，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)有四次必修實習(xí)環(huán)節(jié)，金工教學(xué)實習(xí)、認(rèn)識實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)、畢業(yè)實習(xí)和其他社會實踐活動。長期以來，各個環(huán)節(jié)獨自進(jìn)行，實踐基地在專業(yè)和行業(yè)上重復(fù)，沒有完整的系統(tǒng)體系。隨著企業(yè)的改制和市場經(jīng)濟(jì)的引入，企業(yè)接收實習(xí)的體制和積極性發(fā)生變化，我院由原航空工業(yè)部部屬院校劃歸地方，學(xué)生培養(yǎng)方向出現(xiàn)多元化，實踐教育已成為提高專業(yè)技能，培養(yǎng)創(chuàng)新能力，加強素質(zhì)教育的重要保證。

（四）發(fā)揮航空物聯(lián)網(wǎng)重點實驗室的作用

鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院擁有鄭州市重點實驗室——航空物聯(lián)網(wǎng)實驗室，該重點實驗室以航空運輸物聯(lián)網(wǎng)工程、航空物流系統(tǒng)可靠性工程為研究方向，積極開展相關(guān)技術(shù)及理論、政策、方法和機(jī)制等研究，實驗室與河南省及中國航天科技集團(tuán)所屬的其它企業(yè)，建立互惠合作及戰(zhàn)略伙伴關(guān)系。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的學(xué)生可以參與到教師的科研項目之中，通過具體課程的研究來提高學(xué)生的創(chuàng)新意識和實踐能力，使學(xué)生養(yǎng)成發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、解決問題的習(xí)慣。與此同時，學(xué)生還可以更快地了解到物聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)學(xué)科的研究前沿動態(tài)，確定自己感興趣的研究方向。

參考文獻(xiàn)：

［1］張占倉，蔡建霞.鄭州航空港經(jīng)濟(jì)綜合實驗區(qū)建設(shè)與發(fā)展研究［J］.鄭州大學(xué)學(xué)報：哲學(xué)社會科學(xué)版，2013（4）.

［2］閆曉妍.高校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)教學(xué)研究［J］.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2015（7）.

［3］蔡長安.基于CDIO的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實踐教學(xué)體系的構(gòu)建［J］.教育探索，2015（6）.

［4］龐洪豐.物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式及教學(xué)應(yīng)用［J］.產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2015（14）.

［5］錢紅燕，陳兵，燕雪峰.物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)實踐體系研究［J］.計算機(jī)教育，2011（23）.

［6］陳志奎，劉旸，湯壓雷.以綜合型項目開發(fā)為驅(qū)動的物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)模式探索［J］.教育教學(xué)論壇，2014（13）.

［7］馮麟.鄭州航空港經(jīng)濟(jì)綜合實驗區(qū)動力機(jī)制與發(fā)展模式研究［D］.開封：河南大學(xué)，2014.

（責(zé)任編輯 趙冰）

The Practice System Reform of Internet of
Things Engineering Major Catering to Air Harbor

HUA Hong－yan，ZHANG Zhen
（Department of Electronic and Communication Engineering，Zhengzhou Institute of Aeronautical Industry Management，Zhengzhou 450015，China）

Abstract：This paper introduces the concept of the air harbor and the internet of things engineering major and the relationship between them，summarizes the training objectives，major advantages and practical ability requirements of the internet of things engineering students.Meanwhile，combined the educational practice of internet of things engineering major of Zhengzhou institute of aeronautical industry management，this paper learns the advanced domestic and foreign educational idea，and proposes an effective practice system reform program of IOT engineering major catering to air harbor.

Key words：internet of things engineering；practice；air harbor；reform

作者簡介：華紅艷（1963—），女，江西玉山人，鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院電子通信工程系教授，主要從事電氣與自動化控制技術(shù)等方面的科研與教學(xué)工作。

基金項目：河南省高等教育教學(xué)改革研究重點項目“面向航空港的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實踐體系研究與構(gòu)建”（2014SJGLX054）；鄭州航院教育科學(xué)基金項目“我校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實踐體系的研究與構(gòu)建”（ZHJY14－01）

收稿日期：2015－08－12

文章編號：1008－3715（2015）05－0095－03

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：G642

DOI：10.13783／j.cnki.cn41－1275／g4.2015.05.018