新工科背景下物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)建設(shè)的探索研究

龔 蕾，孫澤宇，楊尚森

（洛陽理工學(xué)院 計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院，河南 洛陽 471023）

0 引 言

為了改造升級(jí)傳統(tǒng)工科專業(yè)，加快培養(yǎng)新興領(lǐng)域工程科技人才，響應(yīng)國家戰(zhàn)略需求，突破核心關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)筑先發(fā)優(yōu)勢(shì)，在未來全球創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)中占據(jù)戰(zhàn)略制高點(diǎn)，布局未來戰(zhàn)略必爭領(lǐng)域的人才培養(yǎng)，迫切需要大批新興工程科技人才，加快工程教育改革創(chuàng)新。

2017年2月以來，教育部積極推進(jìn)新工科建設(shè)，沿著“復(fù)旦共識(shí)”“天大行動(dòng)”“北京指南”新工科三部曲的綱領(lǐng)性文本和頂層設(shè)計(jì)，我國“新工科”不斷探索工程教育改革的新理念、新結(jié)構(gòu)、新模式、新質(zhì)量、新體系。2018年4月，教育部辦公廳印發(fā)《關(guān)于公布首批“新工科”研究與實(shí)踐項(xiàng)目的通知》，首批“新工科”研究與實(shí)踐項(xiàng)目選自全國高校的612個(gè)項(xiàng)目，意味著備受關(guān)注的高校新工科建設(shè)開始進(jìn)入實(shí)施階段。

“新工科”通過3年多的建設(shè)，取得了令人矚目的成績。圍繞新工科專業(yè)建設(shè)，教育部批準(zhǔn)了物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、云計(jì)算等新工科專業(yè)，通過產(chǎn)學(xué)研協(xié)同育人計(jì)劃項(xiàng)目，以產(chǎn)業(yè)和技術(shù)發(fā)展的最新需求推動(dòng)高校人才培養(yǎng)改革，推動(dòng)學(xué)校的評(píng)價(jià)體系與資源配置方式改革。

1 物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)背景及需求評(píng)估

物聯(lián)網(wǎng)被國務(wù)院列為我國重點(diǎn)規(guī)劃的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)覆蓋從傳感器、控制器到云計(jì)算、大數(shù)據(jù)的各種應(yīng)用。我國物聯(lián)網(wǎng)市場的需求不斷被激發(fā)，產(chǎn)品應(yīng)用于智能家居、智能農(nóng)業(yè)、智能安防、智能校園、工業(yè)監(jiān)測(cè)、環(huán)境保護(hù)、個(gè)人健康等多個(gè)領(lǐng)域。

中國經(jīng)濟(jì)信息社最新發(fā)布的《2018—2019中國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展年度報(bào)告》指出：“近兩年，隨著我國加大IPv6、NB-IoT、5G等基礎(chǔ)設(shè)施投資，物聯(lián)網(wǎng)向傳統(tǒng)行業(yè)的滲透率持續(xù)提高，包括工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市、車聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用場景快速拓展，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用正在云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)的加速融合下，產(chǎn)業(yè)規(guī)模突破萬億。隨著5G的落地推進(jìn)，越來越多的企業(yè)開始加大部署物聯(lián)網(wǎng)?！睋?jù)知名咨詢及分析機(jī)構(gòu)Gartner的測(cè)算，預(yù)計(jì)到2020年，全球物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量將達(dá)204億個(gè)，是世界人口的3倍以上。隨著各領(lǐng)域中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用更加廣泛，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)工程技術(shù)人才的需求也與日俱增。據(jù)全球產(chǎn)業(yè)資訊關(guān)鍵信息服務(wù)供應(yīng)商HIS公司預(yù)測(cè)，未來5年，全球物聯(lián)網(wǎng)人才需求量將達(dá)1 000萬人以上，而社會(huì)需求量與人才供給量遠(yuǎn)不成比例，因此人才仍將非常緊缺。

2017年，河南省信息化和信息安全工作領(lǐng)導(dǎo)小組發(fā)布《河南省推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展加快培育新業(yè)態(tài)新模式行動(dòng)指南（2017—2020年）》指出：“建立多層次的人才培養(yǎng)機(jī)制、多渠道的人才引進(jìn)機(jī)制和靈活的用人機(jī)制，加快創(chuàng)新型人才隊(duì)伍建設(shè)，加大相關(guān)專業(yè)人才培訓(xùn)，開展多層次人才培訓(xùn)計(jì)劃。支持高校、科研機(jī)構(gòu)與物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)合作，建立技術(shù)研發(fā)基地、就業(yè)創(chuàng)業(yè)基地和實(shí)習(xí)培訓(xùn)基地，構(gòu)建滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求、多層次的人才隊(duì)伍。”由此可見，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展非常重要。

2 基于新工科物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)建設(shè)思路

2.1 總體思路

探討以應(yīng)用型本科院校為主的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)本科人才定位模式，構(gòu)建專業(yè)教學(xué)規(guī)范，提高教育質(zhì)量，強(qiáng)化專業(yè)特色，突出行業(yè)應(yīng)用方向，更新完善教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化課程設(shè)置，形成具有鮮明特色的專業(yè)核心課程群，培養(yǎng)適應(yīng)行業(yè)需要的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才。分析以產(chǎn)業(yè)需求為導(dǎo)向，以學(xué)生為中心，構(gòu)建多方協(xié)同育人模式人才培養(yǎng)理念在專業(yè)設(shè)置上的具體體現(xiàn)。

2.2 具體措施

2.2.1 產(chǎn)業(yè)需求導(dǎo)向

以產(chǎn)業(yè)需求為導(dǎo)向，以就業(yè)為目標(biāo)，依據(jù)“反向設(shè)計(jì)、正向?qū)嵤钡脑瓌t構(gòu)建課程體系，將課程目標(biāo)與畢業(yè)要求聯(lián)系起來，建立培養(yǎng)目標(biāo)與學(xué)生畢業(yè)要求之間、畢業(yè)要求達(dá)成與課程體系之間、畢業(yè)要求達(dá)成與課程教學(xué)內(nèi)容之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，重構(gòu)課程體系和教學(xué)內(nèi)容。

目前，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)需要系統(tǒng)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品開發(fā)、工程項(xiàng)目策劃與實(shí)施、系統(tǒng)實(shí)施與維護(hù)等工程應(yīng)用型人才。這類人才除了具備相關(guān)的物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)理論知識(shí)外，還需要具備一定的工程應(yīng)用能力，能夠進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)方案設(shè)計(jì)配置、物聯(lián)網(wǎng)識(shí)別技術(shù)選擇、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)硬件和傳感技術(shù)開發(fā)等，可以從事物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目實(shí)施及維護(hù)等工作。

在設(shè)置專業(yè)培養(yǎng)方式時(shí)，應(yīng)將學(xué)生在學(xué)校期間的專業(yè)能力培養(yǎng)與專業(yè)工作崗位所需要的能力做有效對(duì)接。我院在物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)根據(jù)崗位需求設(shè)置的理論課程如圖1所示，在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，按照物聯(lián)網(wǎng)崗位需求，將企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)工程技術(shù)工作崗位能力進(jìn)行分解，將所需基本知識(shí)、技能、專業(yè)素質(zhì)分解為相應(yīng)知識(shí)體系，進(jìn)而將知識(shí)體系轉(zhuǎn)換為課程內(nèi)容，構(gòu)思教學(xué)模式，設(shè)計(jì)教學(xué)方法。同時(shí)，我院在課程設(shè)置中還增加了實(shí)踐課程比例，并根據(jù)實(shí)踐課程是項(xiàng)目實(shí)施過程反映的特點(diǎn)，將實(shí)踐課程考核過程化。

圖1 根據(jù)需求制定的理論課程

2.2.2 校企合作課程共建

與企業(yè)共建課程，滿足現(xiàn)代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)需要，聘請(qǐng)企業(yè)專家、畢業(yè)生、學(xué)校專家共同探討人才培養(yǎng)目標(biāo)和模式。按照企業(yè)崗位技能、綜合素質(zhì)的要求，確定課程體系，選擇課程內(nèi)容，將企業(yè)所需知識(shí)技能融入課程之中，貫穿教學(xué)過程始末。校企協(xié)同開展課堂教學(xué)、實(shí)踐指導(dǎo)、畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)，明確專業(yè)核心課程，聘請(qǐng)行業(yè)工程技術(shù)人員、管理人員或有較豐富的行業(yè)實(shí)踐經(jīng)歷的“雙師雙能型”教師授課。

本專業(yè)在2019年開始開設(shè)校企合作課程，包括計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、智能農(nóng)業(yè)等多門專業(yè)課程。以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為例，校內(nèi)教師講授了所有的理論部分，企業(yè)教師根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目工作經(jīng)驗(yàn)安排了一個(gè)項(xiàng)目案例，分為若干實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)完成，校內(nèi)任課老師和企業(yè)老師全程參與，共同指導(dǎo)。通過真實(shí)的項(xiàng)目案例，學(xué)生基本掌握了企業(yè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中交換機(jī)與路由器的配置方法、技巧、原則等，收獲了“貨真價(jià)實(shí)”的項(xiàng)目工作經(jīng)驗(yàn)，也為今后的學(xué)習(xí)、工作打下了良好的基礎(chǔ)。校內(nèi)任課教師則通過系列實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)了項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步豐富了教學(xué)內(nèi)容和方法。

校企合作項(xiàng)目完成后，由校內(nèi)任課教師使用教學(xué)質(zhì)量管理平臺(tái)對(duì)參與授課的班級(jí)進(jìn)行了滿意度問卷調(diào)查，并對(duì)問卷進(jìn)行了匯總。仍舊以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為例，在2019年下半年校企合作授課中，參與授課的班級(jí)總?cè)藬?shù)為720人，有630人提交了調(diào)查問卷，部分問卷調(diào)查結(jié)果見表1所列。

表1 校企合作課程問卷調(diào)查表 %

通過問卷調(diào)查分析，可以看出學(xué)生對(duì)企業(yè)講師的知識(shí)水平普遍認(rèn)可，對(duì)企業(yè)講師總體滿意度在84%左右，總體較高；學(xué)生與企業(yè)講師交流互動(dòng)偏少；但學(xué)生渴望開設(shè)更多校企合作課程的愿望非常高，對(duì)本門課程的總體評(píng)價(jià)也比較高。

本專業(yè)根據(jù)授課情況和問卷調(diào)查進(jìn)行調(diào)整，加強(qiáng)校企合作課程建設(shè)，遴選簽約一批既有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，又有授課水平的企業(yè)講師長期為校企合作課程服務(wù)，同時(shí)進(jìn)一步加強(qiáng)具有工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的師資培養(yǎng)力度，使學(xué)生在學(xué)習(xí)中真正融入到項(xiàng)目實(shí)踐中。

2.2.3 以學(xué)生為中心

在人才培養(yǎng)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)時(shí)充分體現(xiàn)“以生為本”的教育理念，在教學(xué)活動(dòng)中始終以學(xué)生為主體，著重提高學(xué)生專業(yè)技術(shù)能力、問題解決能力、溝通能力和團(tuán)隊(duì)合作能力。積極建構(gòu)創(chuàng)新課堂，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主、合作、探究式學(xué)習(xí)，注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新和協(xié)作能力，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜的工程（職業(yè)）問題的能力。在本專業(yè)的培養(yǎng)方案中，設(shè)置了物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)工程與實(shí)施等綜合性課程，還設(shè)置了物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)、物聯(lián)網(wǎng)工程創(chuàng)新實(shí)踐等實(shí)踐類課程。

在培養(yǎng)方案中適度控制必修課程比例，豐富選修課程資源，鼓勵(lì)和支持學(xué)生跨學(xué)科、跨專業(yè)選課。本專業(yè)在2019版培養(yǎng)方案中設(shè)置了物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和云計(jì)算技術(shù)兩個(gè)專業(yè)方向的特色課程，選修課中設(shè)置了智能校園案例、智能安防案例等物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用案例，同時(shí)也設(shè)置機(jī)器人技術(shù)、VR物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)等課程，滿足職業(yè)崗位對(duì)人才綜合能力的要求和學(xué)生個(gè)性化發(fā)展的要求。

2.2.4 創(chuàng)新實(shí)踐

注重實(shí)踐能力與創(chuàng)新意識(shí)培養(yǎng)，強(qiáng)化綜合性、設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性實(shí)踐環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)，構(gòu)建分階段、多層次、線上線下相結(jié)合的實(shí)踐教育教學(xué)體系，突出學(xué)生職業(yè)能力培養(yǎng)，探索符合行業(yè)發(fā)展規(guī)律和職業(yè)運(yùn)作實(shí)際的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)模式與內(nèi)容，注重把學(xué)以致用、學(xué)有所用貫穿到所有課程內(nèi)容規(guī)劃中去。設(shè)置以加強(qiáng)崗位職能要求為目的，以滿足社會(huì)需要為前提，構(gòu)建理論教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際動(dòng)手能力訓(xùn)練相互滲透、緊密結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)體系，如圖2所示。本專業(yè)物聯(lián)網(wǎng)工程課程體系在理論課程結(jié)束后設(shè)置多門實(shí)習(xí)實(shí)踐課程，教學(xué)與實(shí)踐相結(jié)合，鍛煉學(xué)生之間的溝通交流能力和團(tuán)隊(duì)合作能力。

圖2 實(shí)習(xí)實(shí)踐教學(xué)體系

設(shè)置多種不同層次的實(shí)驗(yàn)課程體系，包括驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)類型，通過不同層次的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容訓(xùn)練，逐步提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，并提高運(yùn)用已有知識(shí)去發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。以教師科研項(xiàng)目或工程項(xiàng)目為依托，給高年級(jí)學(xué)生參與科研、實(shí)踐項(xiàng)目創(chuàng)造條件，增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)，提高科研和工程應(yīng)用能力。

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)成立以來，陸續(xù)與多家企業(yè)建立實(shí)習(xí)基地，為物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)提供了穩(wěn)定的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)條件，達(dá)到學(xué)生實(shí)踐鍛煉的目的，保證學(xué)生實(shí)踐環(huán)節(jié)的質(zhì)量和效果。組織學(xué)生開展豐富多彩的社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)和科技創(chuàng)新活動(dòng)。依托學(xué)院科技協(xié)會(huì)，組織學(xué)生參加全國數(shù)學(xué)建模比賽、挑戰(zhàn)杯、物聯(lián)網(wǎng)大賽等科技活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)社會(huì)的能力，以及實(shí)踐能力和科技創(chuàng)新能力。

3 專業(yè)建設(shè)與課程思政的融合

“課程思政”將所有課堂作為育人主渠道，青年一代特別是當(dāng)代大學(xué)生是祖國的未來、民族的希望，他們正處于世界觀、人生觀、價(jià)值觀形成的關(guān)鍵時(shí)期，將思想政治教育有機(jī)融入各門課程的教學(xué)和改革，將育人目標(biāo)貫穿于課程教學(xué)的全過程，恰到好處地將學(xué)科知識(shí)與思想政治教育內(nèi)容有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)知識(shí)傳授與價(jià)值引領(lǐng)的有效結(jié)合，潤物無聲地立德樹人。

在物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)建設(shè)中，始終把思想價(jià)值引領(lǐng)貫穿于教學(xué)計(jì)劃、課程標(biāo)準(zhǔn)、課程內(nèi)容、教學(xué)評(píng)價(jià)等主要環(huán)節(jié)。在課程中把弘揚(yáng)愛國主義、奉獻(xiàn)精神和創(chuàng)新精神，與人才培養(yǎng)相結(jié)合，在專業(yè)課程中將豐富的思想政治因素與專業(yè)內(nèi)容有機(jī)結(jié)合。深入挖掘蘊(yùn)含的思想政治教育元素，搭建線上線下相結(jié)合、課內(nèi)課外相結(jié)合等多途徑育人平臺(tái)，逐步引導(dǎo)學(xué)生培育和弘揚(yáng)社會(huì)主義核心價(jià)值觀。不但培養(yǎng)學(xué)生掌握物聯(lián)網(wǎng)工程相關(guān)技能，還要培養(yǎng)學(xué)生的責(zé)任心和職業(yè)素養(yǎng)，成為社會(huì)主義的合格建設(shè)者和接班人。

4 結(jié) 語

物聯(lián)網(wǎng)是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后，掀起世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮。隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示范項(xiàng)目的大力開展，國家戰(zhàn)略的推進(jìn)，我國物聯(lián)網(wǎng)人才需求量快速增長。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是面向國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要設(shè)置的，隨著物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)不斷推動(dòng)新工科建設(shè)，須加快校企合作進(jìn)程，改革人才培養(yǎng)模式。根據(jù)市場需求對(duì)教學(xué)的方式和目標(biāo)及時(shí)優(yōu)化調(diào)整，相信能為我國信息化建設(shè)、區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展建設(shè)和智慧城市建設(shè)等提供合格的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)類人才。