物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)研究

何莉+張順利

摘 要 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于多個(gè)行業(yè)。物聯(lián)網(wǎng)人才需求量與日俱增。實(shí)踐能力強(qiáng)的學(xué)生很受市場(chǎng)歡迎?，F(xiàn)有應(yīng)用型本科院校在培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)學(xué)生的實(shí)踐能力存在多種問題。為解決這些問題，提出了三種行之有效的對(duì)策，旨在為社會(huì)培養(yǎng)優(yōu)秀的物聯(lián)網(wǎng)人才。

關(guān)鍵詞 物聯(lián)網(wǎng) 實(shí)踐能力 就業(yè)

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2016.12.020

Abstract The Internet of things （IOT） technology has been widely used in many industries. IoT talent demand is growing. Students with strong practice ability are very popular with the market. There are problems while cultivating the students' practical ability of IOT engineering program in application-oriented institutes. In order to deal with the problems and foster outstanding IoT talents for the society， three kinds of effective countermeasures are put forward.

Keywords the things of Internet； practical ability； careers

物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)作為當(dāng)前信息技術(shù)領(lǐng)域的熱點(diǎn)，吸引了行業(yè)和研究機(jī)構(gòu)的關(guān)注。物聯(lián)網(wǎng)已廣泛應(yīng)用于智能農(nóng)業(yè)、智能家居、智能交通、智慧城市、智慧工業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域，給人們的生活帶來便利，改善了企業(yè)管理，提高了生產(chǎn)效益。隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的蓬勃發(fā)展，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)人才的需求量劇增。社會(huì)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)人才的需求不再局限于懂得物聯(lián)網(wǎng)理論知識(shí)，社會(huì)歡迎能夠?qū)⒗碚搼?yīng)用于實(shí)踐以及能夠快速上手的人才。

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)依然處于探索階段。①由于自身的特點(diǎn)，完全參照成熟的計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)、軟件工程專業(yè)的實(shí)踐能力的培養(yǎng)方式并不可行。有必要根據(jù)專業(yè)自身特點(diǎn)形成有特色的實(shí)踐能力培養(yǎng)方式。

下面我們先分析物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)的不足之處，然后提出一些行之有效的對(duì)策。

1 學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)存在的問題

物聯(lián)網(wǎng)體系從技術(shù)角度可以劃分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層、處理層和應(yīng)用層。感知層應(yīng)用傳感器技術(shù)、RFID技術(shù)將物理世界和信息世界連通起來，側(cè)重于信息的采集。網(wǎng)絡(luò)層結(jié)合無線傳感網(wǎng)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、現(xiàn)代通信等技術(shù)，側(cè)重于信息的傳遞。處理層負(fù)責(zé)信息的存儲(chǔ)和聚合以及價(jià)值的挖掘，常用技術(shù)包括機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)庫等。應(yīng)用層面向用戶，將數(shù)據(jù)以友好的方式呈現(xiàn)給用戶。物聯(lián)網(wǎng)從工程角度可劃分為設(shè)計(jì)、研發(fā)、工程實(shí)施和管理。②可以看到，由于物聯(lián)網(wǎng)工程涉及的技術(shù)比較多，需要培養(yǎng)學(xué)生的綜合技術(shù)應(yīng)用能力。

目前在實(shí)踐能力培養(yǎng)方面，存在下面三個(gè)不足之處。

（1）學(xué)生接觸實(shí)驗(yàn)設(shè)備的時(shí)間少。實(shí)驗(yàn)一般分為驗(yàn)證型、設(shè)計(jì)型和綜合型，其中驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生按部就班重現(xiàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，所花時(shí)間一般比較少，對(duì)學(xué)生能力培養(yǎng)的效果有限；設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)是圍繞一個(gè)小目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)，而綜合型實(shí)驗(yàn)需要學(xué)生結(jié)合多種技術(shù)來完成一個(gè)應(yīng)用。設(shè)計(jì)型和綜合型實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚝芎玫靥岣邔W(xué)生的實(shí)踐能力，但需要學(xué)生花費(fèi)較多的時(shí)間，在正常的課內(nèi)時(shí)間很難完成?，F(xiàn)有實(shí)驗(yàn)設(shè)備通常以實(shí)驗(yàn)箱的形式存在，一套設(shè)備2萬以上，在正常實(shí)驗(yàn)也很難保證學(xué)生每人一套，多數(shù)情況下是以小組的方式提供。為了實(shí)驗(yàn)設(shè)備的安全，實(shí)驗(yàn)設(shè)備一般不允許學(xué)生帶到實(shí)驗(yàn)室外面。由于在指定的時(shí)間很難完成設(shè)計(jì)型的實(shí)驗(yàn)，所以實(shí)驗(yàn)多數(shù)以驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)為主，限制了學(xué)生能力的發(fā)揮。

（2）學(xué)生沒有全流程實(shí)驗(yàn)環(huán)境。通常物理網(wǎng)應(yīng)用都涉及感知層、網(wǎng)絡(luò)層、處理層和應(yīng)用層?，F(xiàn)有實(shí)驗(yàn)設(shè)備往往局限在某一層次，比如傳感器實(shí)驗(yàn)側(cè)重于數(shù)據(jù)采集；通信實(shí)驗(yàn)側(cè)重于物體之間的自主連接；數(shù)據(jù)處理實(shí)驗(yàn)側(cè)重于數(shù)據(jù)的分析與呈現(xiàn)?，F(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)呈現(xiàn)離散化的狀態(tài)，缺乏將完整應(yīng)用全流程實(shí)驗(yàn)環(huán)境，使得學(xué)生只能看到某一個(gè)方面。然而在實(shí)際環(huán)境中構(gòu)建一個(gè)使用環(huán)境存在一定的困難，一是空間和費(fèi)用問題，比如構(gòu)建物流系統(tǒng)不僅需要大的實(shí)驗(yàn)室安裝空間，同時(shí)需要很大的經(jīng)費(fèi)投入，在缺乏良好的產(chǎn)學(xué)研環(huán)境情況下，③很有可能造成資源的浪費(fèi)；其次是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用很多，要完成實(shí)際系統(tǒng)的改造往往比較困難。因此，有必要引入虛擬仿真環(huán)境，為學(xué)生提供全流程物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)環(huán)境。

（3）學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)與社會(huì)需求脫節(jié)。學(xué)生的培養(yǎng)方案在學(xué)生入學(xué)前就已制定，而且方案在該年級(jí)學(xué)生整個(gè)學(xué)習(xí)過程一般不會(huì)變動(dòng)。如果存在問題，一般會(huì)在下一次人才培養(yǎng)方案作出修正。所以經(jīng)常有高年級(jí)學(xué)生羨慕低年級(jí)學(xué)生享受人才方案修改帶來的便利。人才培養(yǎng)方案也考慮了學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)問題。現(xiàn)有的培養(yǎng)方式主要包括課后作業(yè)、課程論文、課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、專周課程設(shè)計(jì)。這些培養(yǎng)方式的共同特征是圍繞著所講授課程來設(shè)計(jì)的。一般教材上的內(nèi)容都是比較成熟，意味著這些都是幾年前的知識(shí)，在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)日新月異的時(shí)代，教材所講授知識(shí)往往存在一定的滯后性。這也是畢業(yè)生抱怨學(xué)校所學(xué)知識(shí)在工作后往往用不上的原因。企業(yè)為了生存和占領(lǐng)市場(chǎng)，往往想方設(shè)法用先進(jìn)的技術(shù)去實(shí)現(xiàn)具有強(qiáng)大競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品。學(xué)生畢業(yè)后多數(shù)進(jìn)入企業(yè)，所以有必要提前讓學(xué)生了解企業(yè)現(xiàn)在需要什么樣的人才，需要學(xué)生掌握什么樣的技術(shù)。

2 實(shí)踐能力培養(yǎng)的對(duì)策

物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)學(xué)生的實(shí)踐能力培養(yǎng)方式需要改進(jìn)。下面是四個(gè)行之有效的對(duì)策。

（1）實(shí)驗(yàn)設(shè)備化整為零。做化學(xué)和物理必須到專業(yè)實(shí)驗(yàn)室里面完成，因?yàn)榛瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)帶有一定的危險(xiǎn)性，物理實(shí)驗(yàn)需要借助于精密的儀器。然而物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)并不需要一定在專業(yè)實(shí)驗(yàn)室完成。學(xué)生領(lǐng)取實(shí)驗(yàn)設(shè)備，可以在學(xué)校安排的上課時(shí)間在實(shí)驗(yàn)室接受實(shí)驗(yàn)課程教師的指導(dǎo)以及驗(yàn)收實(shí)驗(yàn)成果，上課時(shí)間結(jié)束后，可以將實(shí)驗(yàn)設(shè)備帶離專業(yè)實(shí)驗(yàn)室，自主確定實(shí)驗(yàn)時(shí)間。這種方式結(jié)合了專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的教師指導(dǎo)和課后時(shí)間的靈活性。為保障學(xué)生人手一套實(shí)驗(yàn)設(shè)備，需要實(shí)驗(yàn)設(shè)備小型化以及充足的數(shù)量，另外是單套價(jià)格不能太昂貴。比如采用樹莓派或Arduino開發(fā)板進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，單塊開發(fā)板價(jià)格200元左右，學(xué)生可以在上面自主完成多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)。

（2）引入云平臺(tái)。由于物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才培養(yǎng)方案中總學(xué)時(shí)的限制，在正常的教學(xué)中只會(huì)安排幾門很重要的基礎(chǔ)課和專業(yè)課，但物聯(lián)網(wǎng)整個(gè)體系涉及多個(gè)方面的內(nèi)容，很難在正常的教學(xué)中都得到安排。因此，需要擴(kuò)展學(xué)習(xí)的途徑。通過慕課可以重要課程的理論知識(shí)，但慕課往往對(duì)實(shí)踐內(nèi)容講得較少或者不方便安排實(shí)踐內(nèi)容。云平臺(tái)是一個(gè)很好的學(xué)習(xí)平臺(tái)。云平臺(tái)可以提供物聯(lián)網(wǎng)工程從傳感層到應(yīng)用層多門實(shí)驗(yàn)課程。實(shí)驗(yàn)主要以虛擬仿真的形式完成。④3D虛擬仿真提供很真實(shí)的場(chǎng)景，讓學(xué)生能夠直接對(duì)傳感器、驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行控制，形成感性認(rèn)識(shí)。虛擬仿真不僅節(jié)省了成本，而且讓學(xué)生可以在仿真環(huán)境下實(shí)現(xiàn)從數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)呈現(xiàn)的完整的應(yīng)用，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)觀很有好處。

（3）參與競(jìng)賽提升能力。在沒有外界壓力時(shí)，學(xué)生往往會(huì)按部就班和夸大面臨的困難，延誤完成物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品或應(yīng)用的時(shí)間。競(jìng)賽的鮮明特點(diǎn)是在指定的時(shí)間范圍內(nèi)完成具有一定功能的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。由于時(shí)間的原因，參加競(jìng)賽的學(xué)生需要在很短的時(shí)間確定自己的選題，避免在茫茫大海中漫無目的地尋找；確定選題后，需要集中精力去完善物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的整體設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)完成后，需要編碼實(shí)現(xiàn)設(shè)想的功能。競(jìng)賽期間，學(xué)生往往覺得很辛苦，但完成競(jìng)賽后，無論名次如何，學(xué)生往往會(huì)有很大收獲。學(xué)生不僅可以培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作精神，還可以培養(yǎng)決策能力，以及設(shè)計(jì)和編碼實(shí)現(xiàn)能力。

（4）企業(yè)實(shí)習(xí)。社會(huì)上有很多優(yōu)秀的物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)，向社會(huì)提供豐富的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。到企業(yè)實(shí)習(xí)直接接觸原汁原味的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品，能夠觸發(fā)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐和不斷創(chuàng)新的欲望。學(xué)生到物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)實(shí)習(xí)主要包括兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)。⑤一是在入學(xué)第一年進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)教育的時(shí)候。學(xué)校一般會(huì)安排一到兩周的時(shí)間。學(xué)生到達(dá)企業(yè)，通過參觀企業(yè)展廳，動(dòng)手安裝APP，真實(shí)體驗(yàn)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，應(yīng)用包括智能家居、智能物流等多個(gè)方面。豐富的應(yīng)用在學(xué)生腦袋里面形成感性的認(rèn)識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)未來四年進(jìn)行學(xué)習(xí)規(guī)劃。二是在最后一年。學(xué)生主要任務(wù)是完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。一般情況下學(xué)校都會(huì)允許和鼓勵(lì)學(xué)生在企業(yè)中結(jié)合自身項(xiàng)目來完成。學(xué)生可以選擇多個(gè)崗位進(jìn)行實(shí)習(xí)。比如研發(fā)崗位，側(cè)重于物聯(lián)網(wǎng)軟和硬件的研發(fā)；網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)崗位，側(cè)重于在特定的環(huán)境下合理選擇物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備完成滿足一定要求的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)；工程實(shí)施崗位，側(cè)重于根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙完成物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的安裝和調(diào)試。這些崗位都需要將理論知識(shí)應(yīng)用于工程實(shí)踐，能夠極大地提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力。

3 結(jié)語

為社會(huì)培養(yǎng)實(shí)踐能力強(qiáng)的學(xué)生有著重要的意義，也是國(guó)家對(duì)應(yīng)用型本科院校的殷殷期待。現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)學(xué)生的實(shí)踐培養(yǎng)方式主要參照計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程的實(shí)踐方式，沒有很好結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)自身的特點(diǎn)。在分析現(xiàn)有實(shí)踐能力培養(yǎng)方式的不足后，提出了幾種創(chuàng)新培養(yǎng)方式，旨在為社會(huì)輸送高質(zhì)量的物聯(lián)網(wǎng)人才。

注釋

① 張明華，董新龍，陳江瑛.工程材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)中開展設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的探索與實(shí)踐[J].科教導(dǎo)刊（上旬刊），2016.1：104-105.

② 文毅，胡云峰.獨(dú)立學(xué)院“集成電路工藝基礎(chǔ)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究[J].科教導(dǎo)刊（中旬刊），2016.1：99-100.

③ 王偉.職業(yè)院校搭建產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)實(shí)現(xiàn)協(xié)同創(chuàng)新研究[J].科教導(dǎo)刊（上旬刊），2016.1：5-6.

④ 劉宇，別海楠.加工過程仿真技術(shù)在本科教學(xué)中的思考與實(shí)踐[J].科教導(dǎo)刊（中旬刊），2016.1：59-60.

⑤ 楊菊英.“三段式”CDIO教學(xué)模式在專業(yè)入門課程中的研究與實(shí)踐[J].科教導(dǎo)刊（中旬刊），2016.1：115-116.