醫(yī)學(xué)院校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)

1 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的相關(guān)概念

1.1 物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things，簡稱IOT)技術(shù)被稱為是繼計(jì)算機(jī)與互聯(lián)網(wǎng)之后信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮[1]，代表了今后信息技術(shù)發(fā)展的重要方向。國際電信聯(lián)盟認(rèn)為[2]，世界上所有物體都可以通過互聯(lián)網(wǎng)主動(dòng)進(jìn)行交流，無需人的干預(yù)，即物聯(lián)網(wǎng)遵循相關(guān)協(xié)議，可以借助各類信息傳感設(shè)備，通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)物品的自動(dòng)識別、定位、追蹤、監(jiān)控以及信息的互聯(lián)與共享。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)

2009年伴隨“感知中國”概念的提出，無錫等城市相繼建立了物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)區(qū)。物聯(lián)網(wǎng)工程是國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，2010年7月教育部批準(zhǔn)30多所高校設(shè)立該專業(yè)，2012年物聯(lián)網(wǎng)工程出現(xiàn)在教育部新修訂的本科專業(yè)目錄中。2013年教育部同意備案并招生的高校多達(dá)126所，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)如雨后春筍般蓬勃發(fā)展。

2011年，筆者所在的濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)信息工程學(xué)院(以下簡稱“我?！?通過校企合作的方式，在計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)下增設(shè)了物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)方向，并于當(dāng)年招生。根據(jù)教育部2012年頒布的本科專業(yè)目錄，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)屬于計(jì)算機(jī)類[3]，專業(yè)編號是080905。

1.3 應(yīng)用型人才培養(yǎng)

教育部高等教育司司長張大良說，“培養(yǎng)應(yīng)用型人才是地方高校辦學(xué)的首要使命和根本任務(wù)”[4]。應(yīng)用型人才的培養(yǎng)以利用知識解決現(xiàn)實(shí)問題為目的，更注重知識的有用性、創(chuàng)新精神和綜合運(yùn)用知識的能力，是社會(huì)發(fā)展和高等教育發(fā)展的必然要求。

根據(jù)《山東省中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2011-2020年)》，山東省決定實(shí)施普通本科高校應(yīng)用型人才培養(yǎng)專業(yè)發(fā)展支持計(jì)劃(魯教高字〔2014〕14號)試點(diǎn)工作。其重點(diǎn)就是用3年左右的時(shí)間，完成優(yōu)化人才培養(yǎng)方案、改革課程體系、創(chuàng)新教育教學(xué)方法、加強(qiáng)教師隊(duì)伍建設(shè)、完善實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)體系等5個(gè)方面的任務(wù)。

2 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)方案

制定培養(yǎng)方案是一個(gè)系統(tǒng)工程。作為地方高校，我校在制定過程中首先考慮的是服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)，其次是考慮地方與院校實(shí)際情況，適當(dāng)兼顧學(xué)生多層次發(fā)展需求[5]。筆者以四年物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)方向的教學(xué)實(shí)踐為基礎(chǔ)，從以下3個(gè)方面探索了醫(yī)學(xué)院校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)培養(yǎng)應(yīng)用型人才的方案。

2.1 以培養(yǎng)卓越工程師為目標(biāo)

教育部在2010年制定了卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃(簡稱“卓越計(jì)劃”)，并出臺(tái)了實(shí)施這一計(jì)劃的若干意見(教高[2011]1號)，將以實(shí)施“卓越計(jì)劃”為突破口，促進(jìn)工程教育改革和創(chuàng)新，面向工業(yè)界、面向世界，培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才，促進(jìn)我國從工程教育大國走向工程教育強(qiáng)國[6]。山東省也積極推進(jìn)并實(shí)施“卓越計(jì)劃”，2013年確定了《山東省卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃項(xiàng)目》，我校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)榮列其中。

2014年5月我校正式啟動(dòng)“卓越計(jì)劃”，并將物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)方向納入其中。根據(jù)山東省“卓越計(jì)劃”的要求，通過調(diào)研分析，我校將培養(yǎng)目標(biāo)修訂為培養(yǎng)具有良好的科學(xué)素養(yǎng)、職業(yè)道德，熟悉物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈中標(biāo)識、感知、處理和信息傳送四個(gè)環(huán)節(jié)，具備相當(dāng)?shù)挠?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)知識，掌握電子、射頻、無線通信相關(guān)技術(shù)，同時(shí)精通無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，既具有較強(qiáng)的實(shí)踐工作能力又具有創(chuàng)新能力的高層次應(yīng)用型專業(yè)人才。

2.2 以服務(wù)智慧醫(yī)療為特色

現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已在物流、交通運(yùn)輸、辦公、家居、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域成功應(yīng)用，為行業(yè)發(fā)展帶來巨大變化。目前國內(nèi)公共醫(yī)療體系醫(yī)療成本高、覆蓋面低，大醫(yī)院人山人海，社區(qū)醫(yī)院人煙稀少，普通老百姓看病難、看病貴依然是社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)，因此建設(shè)一套智慧醫(yī)療信息網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)體系很有必要。

智慧醫(yī)療作為一個(gè)新興的、應(yīng)用越來越廣泛的大系統(tǒng)，正在引起醫(yī)療衛(wèi)生系統(tǒng)、信息技術(shù)系統(tǒng)等高度關(guān)注。該系統(tǒng)主要由兩個(gè)系統(tǒng)和兩個(gè)平臺(tái)組成，兩個(gè)系統(tǒng)是智慧醫(yī)院系統(tǒng)和遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)，兩個(gè)平臺(tái)是區(qū)域衛(wèi)生信息平臺(tái)和家庭健康平臺(tái)。

智慧醫(yī)院系統(tǒng)將主要實(shí)現(xiàn)對人(醫(yī)護(hù)、病患、管理人員)的智能化醫(yī)療與對物的智能化管理。其中對人的智能化信息管理，是通過物聯(lián)網(wǎng)將醫(yī)護(hù)病患信息、醫(yī)療信息、血液信息等收集匯總，實(shí)現(xiàn)信息共享互聯(lián)；對物的智能化管理，主要包括醫(yī)療設(shè)備與藥品防偽、全程實(shí)時(shí)監(jiān)控、醫(yī)療垃圾信息管理，藥品存儲(chǔ)、醫(yī)療器械與藥品追溯，藥品制劑防誤，新生兒防盜等。遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)主要是依靠高精密的傳感器在體域范圍內(nèi)通過信息同步，構(gòu)建以患者為中心的集遠(yuǎn)程醫(yī)療與持續(xù)監(jiān)護(hù)服務(wù)于一體的系統(tǒng)。區(qū)域衛(wèi)生信息平臺(tái)[7]則是收集、處理、傳輸社區(qū)、醫(yī)院、醫(yī)療科研機(jī)構(gòu)、衛(wèi)生監(jiān)管部門記錄的所有信息的平臺(tái)，主要包括電子健康檔案(Electronic Health Record，HER)、轉(zhuǎn)診和接收的社區(qū)醫(yī)療服務(wù)系統(tǒng)等。而家庭健康平臺(tái)[8]將做到對行動(dòng)不便不能送往醫(yī)院進(jìn)行救治病患的視頻醫(yī)療，對慢性病以及老幼病患遠(yuǎn)程照護(hù)，對智障、殘疾、傳染病等特殊人群的健康監(jiān)測，還包括自動(dòng)提示用藥時(shí)間、服用禁忌、剩余藥量等的智能服藥系統(tǒng)等。

醫(yī)學(xué)院校的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)學(xué)生很有必要了解物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)的應(yīng)用，即要了解以智慧醫(yī)療[9]為代表的智能化發(fā)展方向。

2.3 以“211質(zhì)量工程”促進(jìn)互聯(lián)互通為手段

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要是信息獲取、傳輸、處理技術(shù)，因此電子信息科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、通信工程都是物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的相關(guān)專業(yè)[10]。

為了保證人才培養(yǎng)質(zhì)量，我們從2012年開始實(shí)施“211質(zhì)量工程”，促進(jìn)“三個(gè)互聯(lián)互通”，即相近專業(yè)之間的互聯(lián)互通、課程之間的互聯(lián)互通、高校與企業(yè)間的互聯(lián)互通。具體來說就是，第一、二學(xué)年搭建一個(gè)通識課與基礎(chǔ)課教學(xué)平臺(tái)，不同專業(yè)間、課程間實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，同一門課程做到3個(gè)同一，即同一學(xué)時(shí)、同一開課學(xué)期、同一教學(xué)內(nèi)容；第三學(xué)年主要是專業(yè)課教學(xué)，加強(qiáng)課程之間的優(yōu)化與銜接，專業(yè)課和基礎(chǔ)課之間實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通；第四學(xué)年，學(xué)生到合作企業(yè)進(jìn)行頂崗實(shí)訓(xùn)，校企之間互聯(lián)互通，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手與實(shí)踐能力，真正達(dá)到培養(yǎng)應(yīng)用型卓越人才的目的。

3 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)知識與能力要求

3.1 知識要求

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)涉及到計(jì)算機(jī)、控制、通信技術(shù)、電子技術(shù)、信息安全、系統(tǒng)工程等多個(gè)領(lǐng)域[5]，學(xué)生應(yīng)當(dāng)掌握計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)分析與處理技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等基礎(chǔ)理論，具備通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感技術(shù)、信息技術(shù)等領(lǐng)域的專業(yè)知識，成為具有獨(dú)立工程實(shí)踐能力的卓越工程師，服務(wù)于地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)。

3.2 能力要求

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)學(xué)生首先應(yīng)具備學(xué)習(xí)能力、觀察能力、思維能力、記憶能力、交流能力、管理能力等本科生須具備的能力。但是作為工程教育“卓越計(jì)劃”培養(yǎng)的工程師，還應(yīng)該具備3個(gè)特殊的能力：工程能力，包括工程實(shí)踐能力、工程設(shè)計(jì)能力、工程創(chuàng)新能力；組織協(xié)調(diào)能力，物聯(lián)網(wǎng)工程涉及面廣，為保證工作的順利開展，有效的積極的溝通協(xié)調(diào)是很關(guān)鍵的；分析判斷能力，在構(gòu)建、測試、管理等一系列過程中，要有敏銳的分析、判斷問題的能力，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并在工程能力的支撐下解決問題。

3.3 骨干課程

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)學(xué)生不僅要和其他專業(yè)學(xué)生一樣學(xué)習(xí)通識課程，還要兼顧工程能力培養(yǎng)、醫(yī)學(xué)信息特色與考研深造，因此筆者認(rèn)為該專業(yè)骨干課程應(yīng)由專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)核心課和特色課程組成。

專業(yè)基礎(chǔ)課主要有電磁學(xué)、電路分析、模擬電子技術(shù)、數(shù)字邏輯、數(shù)據(jù)庫原理、高級程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)組成原理、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理、操作系統(tǒng)等；專業(yè)核心課主要有物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論、通信原理、傳感器原理與應(yīng)用、RFID技術(shù)、無線傳感網(wǎng)技術(shù)原理與應(yīng)用、ARM體系結(jié)構(gòu)與程序設(shè)計(jì)、嵌入式Linux程序設(shè)計(jì)、Zigbee技術(shù)及應(yīng)用、物聯(lián)網(wǎng)信息安全等，特色課程主要有醫(yī)院管理學(xué)、醫(yī)學(xué)信息分析與研究、醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)挖掘、臨床醫(yī)學(xué)講座等。

4 培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)應(yīng)用型人才的探索實(shí)踐

4.1 更新教育觀念

2014年是國家全面深化改革年，也是教育行業(yè)全面深化改革的起始年。教育改革最重要的是觀念的更新，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)是卓越工程師，因此要突破傳統(tǒng)的思維定勢，從3個(gè)方面更新觀念。一是樹立工程教育觀，以CDIO(Conceive Design Implement Operate)理念為基礎(chǔ)，以培養(yǎng)工程能力為特色，確立真正體現(xiàn)面向工程的新教育理念，使工程教育的任務(wù)由培養(yǎng)工程科學(xué)家向培養(yǎng)企業(yè)工程師轉(zhuǎn)變，要讓學(xué)生從一開始就能從工程觀點(diǎn)出發(fā)學(xué)習(xí)知識、研究問題、思考問題、處理問題和解決問題；二是樹立以學(xué)生為中心的理念，推廣主動(dòng)學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)、基于問題的探究式學(xué)習(xí)、基于案例的討論式學(xué)習(xí)、基于項(xiàng)目的參與式學(xué)習(xí)和探索性實(shí)驗(yàn)等教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生的能力；三是加強(qiáng)素質(zhì)教育，凸顯工程理念、倫理、文化和工程安全及環(huán)境保護(hù)等方面的內(nèi)容，促進(jìn)專業(yè)教育向工程素質(zhì)教育轉(zhuǎn)變。

4.2 改革課堂教學(xué)模式，促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)

從教育觀念上講要以學(xué)生為中心，但是在教學(xué)中真正實(shí)現(xiàn)從以教師為中心到以學(xué)生為中心的轉(zhuǎn)變并不容易，筆者認(rèn)為這也是深化教育教學(xué)改革的重點(diǎn)與難點(diǎn)。我們的做法主要有兩個(gè)方面，一是改變目前傳統(tǒng)的課堂講授方法，盡可能適當(dāng)采用已比較成熟的合作學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)、PBL(Problem-Based Learning)、“三明治”等教學(xué)方法，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，讓學(xué)生積極主動(dòng)地參與到教學(xué)中來，體現(xiàn)學(xué)生的中心地位；二是充分利用網(wǎng)絡(luò)資源實(shí)現(xiàn)課堂翻轉(zhuǎn)，要做到“三加強(qiáng)”，即加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)、加強(qiáng)教學(xué)資源與平臺(tái)建設(shè)、加強(qiáng)MOOC教學(xué)，在課前讓學(xué)生通過觀看視頻進(jìn)行針對性的學(xué)習(xí)，課堂教學(xué)時(shí)以問題為導(dǎo)向促進(jìn)學(xué)生知識內(nèi)化和實(shí)現(xiàn)課堂上從教師為主到學(xué)生為主的翻轉(zhuǎn)。

4.3 強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，提高學(xué)生工程實(shí)踐能力

實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)不僅包括實(shí)驗(yàn)課教學(xué)，還包含實(shí)習(xí)與實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，主要目的就是通過培養(yǎng)動(dòng)手解決實(shí)際問題的能力來培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力。

4.3.1 改革實(shí)驗(yàn)課教學(xué)

在專業(yè)基礎(chǔ)課與核心課程中，我們對實(shí)驗(yàn)課進(jìn)行了3項(xiàng)改革：一是電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、傳感器、物聯(lián)網(wǎng)等課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，強(qiáng)化了項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)[11]，并以項(xiàng)目為體系編著出版了《實(shí)戰(zhàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》；二是與校企合作公司一起開發(fā)了物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)箱，針對實(shí)際需要設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，既能滿足教學(xué)需要，又能培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行整體設(shè)計(jì)與技術(shù)開發(fā)的能力；三是增加設(shè)計(jì)性試驗(yàn)，現(xiàn)在已有6門課程采用設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的方式，即教師提出要求，學(xué)生根據(jù)要求設(shè)計(jì)完成。

4.3.2 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)

為使學(xué)生高效地利用網(wǎng)絡(luò)仿真實(shí)驗(yàn)，在《通信原理》等實(shí)驗(yàn)課程中，配套開發(fā)了可在網(wǎng)上開展的虛擬實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)模擬實(shí)驗(yàn)中用到的器材和設(shè)備，提供與真實(shí)實(shí)驗(yàn)相似的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，提供網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程管理功能，包括典型實(shí)驗(yàn)庫的維護(hù)、實(shí)驗(yàn)安排、提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)批改、成績統(tǒng)計(jì)、實(shí)驗(yàn)答疑等功能模塊。

4.3.3 強(qiáng)化實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)

我校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是與企業(yè)合作共建的實(shí)施“211質(zhì)量工程”項(xiàng)目，第四學(xué)年安排學(xué)生到公司頂崗實(shí)訓(xùn)。實(shí)訓(xùn)期間，按照人才培養(yǎng)目標(biāo)、企業(yè)需求和實(shí)施“卓越計(jì)劃”的培養(yǎng)要求，確定學(xué)生在企業(yè)實(shí)習(xí)階段的培養(yǎng)目標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)，讓學(xué)生分階段、分層次到不同企業(yè)進(jìn)行專業(yè)實(shí)習(xí)和工程實(shí)踐，并在企業(yè)培養(yǎng)過程中實(shí)行雙導(dǎo)師制，充分發(fā)揮學(xué)校導(dǎo)師和企業(yè)導(dǎo)師的各自優(yōu)勢，共同確定學(xué)生的研發(fā)方向和工程課題，指導(dǎo)學(xué)生在企業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中完成課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)。

4.4 通過科技創(chuàng)新活動(dòng)培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力與創(chuàng)新能力

通過參加綜合性競賽和各類專業(yè)培訓(xùn)，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)應(yīng)用能力、工程設(shè)計(jì)能力與創(chuàng)新能力。我們2013年創(chuàng)建了電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)創(chuàng)新平臺(tái)，全天候?qū)W(xué)生開放。目前學(xué)生已設(shè)計(jì)開發(fā)出很多作品，其中兩件作品在2013年第八屆全國信息技術(shù)應(yīng)用大賽中獲得2等獎(jiǎng)，2014年有一件作品獲得第九屆大賽的3等獎(jiǎng)，一件獲得山東省信息安全大賽3等獎(jiǎng)1項(xiàng)。2014年，依托省自然科學(xué)基金“基于無線傳感器的醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)與安全認(rèn)證機(jī)制的研究”項(xiàng)目，聯(lián)合醫(yī)院、公司和兄弟高校，創(chuàng)建了智慧醫(yī)療協(xié)同創(chuàng)新平臺(tái)，并開展了一系列工作。如在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生共同完成的“病房保姆”作品就很好地利用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)解決醫(yī)院護(hù)理中一些難題。

5 結(jié)語

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是新專業(yè)，相應(yīng)的研究與探討也是新的。一方面，培養(yǎng)的學(xué)生是否真正學(xué)到各種知識和掌握了基本技能，有沒有達(dá)到培養(yǎng)卓越應(yīng)用型人才的目標(biāo)和學(xué)校的標(biāo)準(zhǔn)，都還需要進(jìn)行效果考核和成績評價(jià)；另一方面，教師如何加強(qiáng)與提高工程能力，學(xué)校與企業(yè)如何更好的互通互聯(lián)，也有待于我們進(jìn)一步深入研究。