物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的教學(xué)改革與實(shí)踐＊

張 彭，王成端

（濰坊學(xué)院，山東 濰坊 261061）

1 引言

物聯(lián)網(wǎng)的英文名稱為The Internet of Things，簡稱IOT。顧名思義，物聯(lián)網(wǎng)即為物物相連的互聯(lián)網(wǎng)，它包含了三個(gè)層次的含義：第一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍是互聯(lián)網(wǎng)；第二，物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的延伸和擴(kuò)展，具體表現(xiàn)為物聯(lián)網(wǎng)的用戶端從普通PC延伸和擴(kuò)展到了任何物品，正如在互聯(lián)網(wǎng)中，每一個(gè)上網(wǎng)的PC 終端都要有一個(gè)IP地址一樣，物聯(lián)網(wǎng)最初起源于對物品電子標(biāo)識的研究，隨后攜帶電子標(biāo)識的物品作為用戶終端進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)便形成了今天所討論的物聯(lián)網(wǎng)；第三，物品之所以要進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)，目的是為了對物品進(jìn)行智能化的識別和監(jiān)控［1］。

伴隨著物聯(lián)網(wǎng)的行業(yè)應(yīng)用和快速發(fā)展，業(yè)界急需大批的物聯(lián)網(wǎng)人才。在由教育部審批設(shè)置的高等學(xué)校新興產(chǎn)業(yè)本科專業(yè)中，與物聯(lián)網(wǎng)有關(guān)有“物聯(lián)網(wǎng)工程”、“傳感網(wǎng)技術(shù)”和“智能電網(wǎng)信息工程”。這三個(gè)專業(yè)于2011年才開始首次招生，截至目前還沒有畢業(yè)生，所以現(xiàn)在還很難從就業(yè)率以及業(yè)界對畢業(yè)生的反饋情況，來對相關(guān)專業(yè)的教學(xué)效果做出實(shí)質(zhì)性的評價(jià)。因此物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)專業(yè)的教學(xué)如何實(shí)施，仍是一個(gè)值得深入探討的問題［2-3］。

濰坊學(xué)院的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)由濰坊學(xué)院和青島東合信息技術(shù)有限公司合作成立，于2011年開始招生，現(xiàn)在已經(jīng)招收了4屆。本文通過總結(jié)和回顧這四屆學(xué)生的教學(xué)和實(shí)踐情況，探討以“校企合作”和“項(xiàng)目導(dǎo)師制”為主的教學(xué)模式在物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)中的運(yùn)用效果，并和現(xiàn)有的教學(xué)模式進(jìn)行對比分析和研究，以期推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的教學(xué)改革與實(shí)踐。

2 物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與教學(xué)現(xiàn)狀分析

物聯(lián)網(wǎng)的概念起源于1990年代。1991年美國麻省理工學(xué)院的Kevin Ash-ton教授首次提出物聯(lián)網(wǎng)的概念，1995年比爾蓋茨在《未來之路》一書中也曾提及物聯(lián)網(wǎng)，1999年美國麻省理工學(xué)院建立了“自動(dòng)識別中心”，提出“萬物皆可通過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)”，闡明了物聯(lián)網(wǎng)的基本含義。物聯(lián)網(wǎng)的概念在當(dāng)時(shí)看來離推廣應(yīng)用還有很大的距離，所以并未引起廣泛重視。但是，當(dāng)人類社會(huì)剛剛步入21世紀(jì)之際，物聯(lián)網(wǎng)便從一個(gè)行業(yè)概念逐步成為一個(gè)能體現(xiàn)時(shí)代脈搏和引領(lǐng)技術(shù)發(fā)展的重要技術(shù)方向。2003年，美國《技術(shù)評論》就指出傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將是未來改變?nèi)藗兩畹氖蠹夹g(shù)之首。2005年，物聯(lián)網(wǎng)的概念正式由世界電信聯(lián)盟提出，隨之世界各國相繼提出了自己的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃，如日本于2004 年提出了u-Japan 計(jì)劃，韓國于2006年確立了u-Korea計(jì)劃，2009年歐盟執(zhí)委會(huì)發(fā)布了歐洲物聯(lián)網(wǎng)行動(dòng)計(jì)劃，同年，美國IBM 提出了“智慧地球”概念。同是在2009年，中國提出了“感知中國”的概念，并在無錫成立了物聯(lián)網(wǎng)研究中心和示范園區(qū)；把2010年作為中國物聯(lián)網(wǎng)的“發(fā)展元年”；又在2012年由工信部頒布了《物聯(lián)網(wǎng)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》?？梢灾v，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)正逐步成為21世紀(jì)世界各國競相逐鹿的重要戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一［3-4］。

隨著物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的全面鋪開，高等院校設(shè)立物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)勢在必行。目前世界各國的高校和科研機(jī)構(gòu)紛紛成立了與物聯(lián)網(wǎng)有關(guān)的大學(xué)專業(yè)設(shè)置。如美國在2007年便已開設(shè)相關(guān)課程，這些大學(xué)包括麻省理工學(xué)院、斯坦福大學(xué)、卡內(nèi)基美隆大學(xué)以及加州大學(xué)等等。我國的物聯(lián)網(wǎng)的行業(yè)發(fā)展和教育也并不落伍。在2010 年全國共有近700 所本科院校向教育部提交了增設(shè)物聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)專業(yè)的申請，最終有30 所獲批；2011 年又追加了30 多所高校。盡管高等院校開辦物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的熱情高漲，但是目前大多數(shù)院校的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)不但課程未形成體系，師資力量也比較匱乏，實(shí)驗(yàn)條件建設(shè)也需要進(jìn)一步規(guī)范［2］。

綜合來看，國內(nèi)外的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)設(shè)置與教學(xué)呈現(xiàn)出如下兩個(gè)明顯的特征：

（1）以行業(yè)應(yīng)用為驅(qū)動(dòng)，具有明顯的行業(yè)應(yīng)用特征。如美國的物聯(lián)網(wǎng)課程設(shè)置之初更多是受到來自行業(yè)的直接需求或資助，如Google和IBM 公司等［4］。在我國，情況同樣類似。這種特點(diǎn)決定了物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的課程設(shè)置需要緊隨行業(yè)發(fā)展，做出及時(shí)調(diào)整。所學(xué)即所用的理念在物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)中將會(huì)獲得淋漓盡致的體現(xiàn)。而且物聯(lián)網(wǎng)的這種特征對高校教師也提出了新的更高要求。在這里，教授基礎(chǔ)知識只能是物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教學(xué)中的一部分，另一個(gè)重要部分，也是物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)區(qū)別于其他專業(yè)的一個(gè)重要特征，就是它必須結(jié)合具體的行業(yè)應(yīng)用，學(xué)習(xí)具體的專門知識，所學(xué)即所用。顯然，教授物聯(lián)網(wǎng)的老師必須具備雙能特征，即所謂的“雙能型”教師，此處的“雙能”，一個(gè)能是指具備傳統(tǒng)大學(xué)教師的基礎(chǔ)知識教授能力，另一個(gè)能，也是物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)需要重點(diǎn)推廣的能，就是需要具備行業(yè)應(yīng)用的技術(shù)開發(fā)能力。也就是說既要教會(huì)學(xué)生如何動(dòng)腦，又要教會(huì)學(xué)生如何動(dòng)手。因此，就物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)而言，選擇合適的教師，以及對在職教師的再培訓(xùn)就顯得尤為重要。

（2）涉及知識面廣，具有明顯的跨學(xué)科交叉聯(lián)合特征［2-3］。物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)涉及知識面廣泛，幾乎涉及到電子信息、通信、自動(dòng)控制和計(jì)算機(jī)等學(xué)科領(lǐng)域?；蛘哒f，物聯(lián)網(wǎng)涉及一個(gè)完整的產(chǎn)業(yè)鏈條，而這個(gè)鏈條的背后需要眾多專業(yè)知識的支撐［5］。如在技術(shù)層面就會(huì)涉及到信息收集、處理，硬件、芯片、傳感器與網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、程序算法設(shè)計(jì)、以及市場需求與應(yīng)用推廣等等。顯然，單純靠大學(xué)四年的學(xué)習(xí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，也是不現(xiàn)實(shí)的。因此，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的課程設(shè)置和學(xué)生培養(yǎng)一定要有側(cè)重，而且，這個(gè)側(cè)重也需要有針對性，需要緊隨所服務(wù)行業(yè)以及地區(qū)的發(fā)展需求而隨之有所變化，決不能像傳統(tǒng)的物理、化學(xué)等一些基礎(chǔ)學(xué)科一樣，幾乎全國一盤棋，一個(gè)準(zhǔn)則。反應(yīng)在物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)中，基礎(chǔ)知識可謂大同小異，但是具體到各個(gè)地區(qū)，各個(gè)行業(yè)應(yīng)該會(huì)有所差異，甚至大相徑庭，而這種差異性會(huì)帶來對學(xué)生培養(yǎng)的難度，對此最好的解決方法就是讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中就能深入其中，了解其中的應(yīng)用特點(diǎn)，有針對性的進(jìn)行學(xué)習(xí)和鍛煉。

總之，高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)設(shè)置來源于行業(yè)應(yīng)用發(fā)展需求，為行業(yè)培養(yǎng)急需的人才也注定是其主要職責(zé)。在我國物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)才剛剛設(shè)置4年，尚沒有學(xué)生正式進(jìn)入工作崗位，其教學(xué)模式尚未全面成熟，其教學(xué)效果還需要高校在培養(yǎng)學(xué)生的過程中不斷摸索［3］。

3 基于“校企合作”與“項(xiàng)目導(dǎo)師制”的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教學(xué)改革與實(shí)踐

濰坊學(xué)院的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)從成立之初，便充分響應(yīng)國家的“卓越工程師”培養(yǎng)理念，從師資構(gòu)建到運(yùn)作模式，均進(jìn)行了嚴(yán)密的設(shè)計(jì)，并緊密跟蹤每個(gè)階段的教學(xué)成效，做出實(shí)時(shí)調(diào)整。經(jīng)過四年的運(yùn)作，逐步形成了以“校企合作”與“項(xiàng)目導(dǎo)師制”為主體的物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)模式。

3.1 基本運(yùn)作模式

3.1.1 基于校企合作的V 型“教學(xué)+實(shí)訓(xùn)”模式

濰坊學(xué)院的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)采用2+2的“教學(xué)+實(shí)訓(xùn)”模式，學(xué)制為四年，前兩年學(xué)生集中在濰坊學(xué)院學(xué)習(xí)，重點(diǎn)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)理論知識和實(shí)驗(yàn)技能，后兩年學(xué)生將匯集到青島東合信息技術(shù)有限公司，進(jìn)行專業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)，進(jìn)行工程和項(xiàng)目的開發(fā)鍛煉。參與這個(gè)過程的主體主要有三類：濰坊學(xué)院的一線教師，青島東合信息技術(shù)有限公司的資深工程師，還有物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的學(xué)生，整個(gè)過程構(gòu)成一個(gè)“校企合作”的V 型運(yùn)作模式，如圖1所示。

在這里，需要注意的是，高校和企業(yè)并不是簡單地實(shí)現(xiàn)“2+2=4”，而是要實(shí)現(xiàn)一個(gè)“2+2＞4”的效果，真正做到校企之間的深層次合作，更好地服務(wù)于物聯(lián)網(wǎng)人才的培養(yǎng)。

在具體運(yùn)作上，濰坊學(xué)院和青島東合公司做了卓有成效的設(shè)計(jì)。一個(gè)基本思路是：教師接受企業(yè)再培訓(xùn)，企業(yè)工程師上講堂。為此，濰坊學(xué)院對一線教師的基本要求是必須具有在大型企業(yè)工作多年的經(jīng)歷。目前參與濰坊學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教學(xué)的一線老師中，有在華光通信、中興通訊、愛立信等大型企業(yè)工作多年，后來又轉(zhuǎn)到濰坊學(xué)院的教授1名，副教授2人，以及多名博士和碩士構(gòu)成。應(yīng)該講，所有的老師基本上具有了雙能型教師的資格。青島東合的做法是，讓多年工作在一線，又承擔(dān)過主要工程項(xiàng)目的資深工程師來擔(dān)任，同時(shí)定期派相關(guān)人員走進(jìn)濰坊學(xué)院的大學(xué)教堂聽課、試講，接受教師的再培訓(xùn)。同時(shí)為了全面塑造雙能型的教師，充分體現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的特點(diǎn)，濰坊學(xué)院定期派出一線教師到青島東合公司進(jìn)行集中再培訓(xùn)，培訓(xùn)合格者方能進(jìn)行相關(guān)課程的教學(xué)工作。到目前為止，濰坊學(xué)院和青島東合公司已進(jìn)行了9輪次培訓(xùn)，反應(yīng)效果良好。

圖1 基于校企合作的V 型運(yùn)作模式

作為校企合作的另一個(gè)舉措，就是由濰坊學(xué)院的一線教師和青島東合公司的資深工程師聯(lián)合出版教材，讓學(xué)生從接觸的最基本教材入手，就能體現(xiàn)出基礎(chǔ)知識+基本技能的雙重鍛煉效果。同時(shí)為了充分檢驗(yàn)這種校企合作的有效性，針對物聯(lián)網(wǎng)的主干課程，濰坊學(xué)院和青島東合公司采用上課和考試分離的舉措，由濰坊學(xué)院老師上課的科目，由青島東合公司的人員進(jìn)行出題考試。這樣可全面避免老師為了學(xué)生考高分，獲得好評，而主動(dòng)降低考試難度，縮小考試范圍的問題；而用一種實(shí)實(shí)在在的考試來檢驗(yàn)老師和學(xué)生。所以自物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)招生以來，相關(guān)任課老師的一個(gè)普遍反應(yīng)是，物聯(lián)網(wǎng)的課程任務(wù)重，備課工作量大，這從另一個(gè)側(cè)面反映出了這種校企合作模式的有效性。

3.1.2 重塑師生關(guān)系，實(shí)施項(xiàng)目導(dǎo)師制

對于目前的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教學(xué)與實(shí)訓(xùn)，一方面，實(shí)施一對一的運(yùn)作模式，因師資投入太大而不具實(shí)際可行性；另一方面，采用一個(gè)教師面對幾十個(gè)甚至上百個(gè)學(xué)生的課堂式教學(xué)模式，雖可照顧大局，但缺乏針對性，不能做到因材施教。針對物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)，必須打破原先的課堂式教學(xué)模式，探索新的教學(xué)途徑。

經(jīng)過四年的探索，濰坊學(xué)院的經(jīng)驗(yàn)是實(shí)施項(xiàng)目導(dǎo)師制，在課堂教學(xué)的基礎(chǔ)上，重塑師生關(guān)系?；蛘哒f，是在借鑒研究生培養(yǎng)的基礎(chǔ)上，針對物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的大學(xué)本科教育實(shí)施的一種類似研究生教育的模式，注意這種模式是以課堂式教學(xué)模式為基礎(chǔ)的一種輔助教育方式。具體做法是，由正在承擔(dān)項(xiàng)目的一線老師或者企業(yè)資深工程師，根據(jù)不同物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合自己的項(xiàng)目研究內(nèi)容，設(shè)置具體的子課題，讓學(xué)生在課余時(shí)間參與進(jìn)來，從中體會(huì)項(xiàng)目的開發(fā)過程，技術(shù)和算法的研發(fā)流程。為了較好的做到一對一的因材施教，濰坊學(xué)院原則上要求一個(gè)導(dǎo)師的一個(gè)子課題最多帶5名學(xué)生參與。另外，為了對項(xiàng)目導(dǎo)師做到有效的監(jiān)督和管理，防止實(shí)際運(yùn)作過程中的形式主義，學(xué)院會(huì)以年度為單位，對項(xiàng)目導(dǎo)師所做的工作進(jìn)行年度評定，并根據(jù)評定結(jié)果進(jìn)行帥選，對優(yōu)秀的指導(dǎo)者給予適當(dāng)?shù)莫?jiǎng)勵(lì)。

項(xiàng)目導(dǎo)師制到目前為止已經(jīng)實(shí)施了兩屆，學(xué)生和老師的反饋普遍叫好。近兩年來，濰坊學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的學(xué)生在各項(xiàng)大賽中頻頻獲獎(jiǎng)，也與這種制度的實(shí)施是分不開的。

3.1.3 拓展渠道，盡早讓學(xué)生與社會(huì)接軌

濰坊學(xué)院作為地方性的重要院校，一個(gè)重要任務(wù)就是服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)。作為物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的教學(xué)，一定要充分了解當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)的重要性，同時(shí)必須結(jié)合地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展重點(diǎn)，有側(cè)重的進(jìn)行教學(xué)和培養(yǎng)。為此，學(xué)院特別針對物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)，在課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)實(shí)習(xí)等環(huán)節(jié)上，積極為學(xué)生創(chuàng)造機(jī)會(huì)，盡量的從企業(yè)中為學(xué)生尋找鍛煉機(jī)會(huì)，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)階段就與社會(huì)接軌。同時(shí)，在課程設(shè)置上，濰坊學(xué)院和青島東合公司緊緊合作，從把握行業(yè)特點(diǎn)和地區(qū)特色入手，編制教材，做到有針對性的施教。

另外，學(xué)院積極倡導(dǎo)老師帶領(lǐng)學(xué)生，自覺的進(jìn)行設(shè)計(jì)和創(chuàng)新，并參加各種大賽，讓學(xué)生在實(shí)踐中和與社會(huì)的多層次接觸中盡快的獲得成長。

3.2 成效分析

濰坊學(xué)院的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)自招生四年來，成績逐步獲得體現(xiàn)。2014年，由我校承擔(dān)的山東省企業(yè)培訓(xùn)與職工教育重點(diǎn)課題《校企合作加強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)建設(shè)的實(shí)踐與探索》獲得一等獎(jiǎng)殊榮。在2014年12月份舉行的“譽(yù)金杯”第二屆大學(xué)生物聯(lián)網(wǎng)軟件應(yīng)用創(chuàng)新大賽中，我校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)一支代表隊(duì)獲得大賽唯一的特等獎(jiǎng)，另兩支代表隊(duì)分別獲得二、三等獎(jiǎng)。在2014年9月“積成杯”山東省物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用設(shè)計(jì)大賽中，我院有2支參賽代表隊(duì)分獲一等獎(jiǎng)和二等獎(jiǎng)，參賽成績居全省參賽院校前茅。在獲得的成績中，主體是學(xué)生，同時(shí)也看到，在培養(yǎng)學(xué)生的過程中，老師也獲得了進(jìn)一步提升。這些成績的獲得就是對我們這種以“校企合作”與“項(xiàng)目導(dǎo)師制”為主體的物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)模式的充分肯定。

參考國內(nèi)其他院校，基于“校企合作”的培養(yǎng)模式已廣泛被其他兄弟院校所接受，并取得了積極的培養(yǎng)效果［6-7］，在我國最具典范的合作當(dāng)屬由無錫市物聯(lián)網(wǎng)研究中心與北京郵電大學(xué)合作建設(shè)的物聯(lián)網(wǎng)研究院。而與項(xiàng)目導(dǎo)師制類似的培養(yǎng)模式（如項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)模式），也在其他兄弟院校中有所采用［8］。因此，多方面的經(jīng)驗(yàn)告訴我們，采用“校企合作”和“項(xiàng)目導(dǎo)師制”是一種行之有效的教學(xué)模式，值得借鑒并推廣。

4 結(jié)束語

高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)設(shè)置來源于行業(yè)應(yīng)用發(fā)展需求，為行業(yè)培養(yǎng)急需的人才也注定是其主要職責(zé)。在我國高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才的培養(yǎng)才剛剛起步，其教學(xué)模式尚未全面成熟，其教學(xué)效果還需要高校在培養(yǎng)學(xué)生的過程中不斷摸索。本文以濰坊學(xué)院的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教學(xué)實(shí)踐為例，深入探討了以“校企合作”與“項(xiàng)目導(dǎo)師制”為主的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教學(xué)模式。分析表明，對物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)，采用“校企合作”和“項(xiàng)目導(dǎo)師制”是一種行之有效的教學(xué)模式，它不僅有利于學(xué)生對物聯(lián)網(wǎng)知識的快速理解和深入把握，更有助于學(xué)生應(yīng)用能力和綜合素質(zhì)的提高，真正符合了國家所倡導(dǎo)的“卓越工程師”培養(yǎng)理念。這種模式可以為其他以行業(yè)應(yīng)用為導(dǎo)向的非基礎(chǔ)性專業(yè)提供借鑒。

［1］宋洪芳.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展研究［J］.濰坊學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，11（4）：55-56.

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