基于培養(yǎng)方案探索物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)應用型人才培養(yǎng)新模式＊

于 洋，程宇輝，劉 穎，楊巨成，侯 琳

（天津科技大學計算機科學與信息工程學院，天津 300457）

基于培養(yǎng)方案探索物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)應用型人才培養(yǎng)新模式＊

于 洋，程宇輝，劉 穎，楊巨成，侯 琳

（天津科技大學計算機科學與信息工程學院，天津 300457）

在完全學分制改革的大背景下，如何從物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)培養(yǎng)方案入手，打造特色鮮明的應用型人才培養(yǎng)新模式。經(jīng)過長期實踐，總結出物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)建設的思路，即以培養(yǎng)應用型人才為主線，修訂本科生培養(yǎng)方案；依托濱海新區(qū)地域優(yōu)勢，服務濱海；全面開展產(chǎn)教融合和校企合作，建設校內(nèi)外實習實踐基地；請企業(yè)導師進課堂，實現(xiàn)學分置換制度。同時，搭建物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)綜合實訓和創(chuàng)新平臺，通過指導大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目等培養(yǎng)學生的綜合應用能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，多角度多方位將物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)本科生培養(yǎng)成高水平應用型技術人才。

學分制；應用型人才；物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)；培養(yǎng)方案

物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)是中國國家新型戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，也是天津市濱海新區(qū)的支柱產(chǎn)業(yè)。智能化發(fā)展對物聯(lián)網(wǎng)技術和人才提出了新的需求。未來信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展將從信息網(wǎng)絡轉向全面感知和智能應用。2017年上半年，天津科技大學校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)獲批天津市“十三五”綜投應用型專業(yè)建設項目。針對一個新興的交叉學科，著力打造應用型特色是今后辦學的重中之重。

1 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)定位和培養(yǎng)目標

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)依托網(wǎng)絡工程（物聯(lián)網(wǎng)方向），重點培養(yǎng)能在物聯(lián)網(wǎng)的感知、接入、網(wǎng)絡、應用等不同層次進行嵌入式應用開發(fā)，能在食品安全監(jiān)測和智能家居方向進行規(guī)劃、信息采集、處理和終端控制的應用研發(fā)，人才培養(yǎng)符合具有輕工特色高級應用型人才的培養(yǎng)定位。本專業(yè)面向戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)“物聯(lián)網(wǎng)工程”領域，培養(yǎng)德、智、體、美、勞全面發(fā)展，適應我國社會發(fā)展需求，較系統(tǒng)地掌握物聯(lián)網(wǎng)的相關理論、方法和技能，具備通信技術、網(wǎng)絡技術、傳感技術等學科相關基礎知識，具有物聯(lián)網(wǎng)應用技能，具有物聯(lián)網(wǎng)工程實踐能力，具備在信息產(chǎn)業(yè)、國民經(jīng)濟企事業(yè)等部門和單位從事與計算機網(wǎng)絡和物聯(lián)網(wǎng)相關的技術工作，以及在高等院校和科研單位從事相關技術開發(fā)和研究的高水平應用型人才。

2 學分制改革后培養(yǎng)方案改革的重點

隨著學校改革的不斷深入，學分制改革后，相關培養(yǎng)方案改革的重點是：①建立以學習者為中心的人才培養(yǎng)模式，培養(yǎng)學生的社會責任感、創(chuàng)新精神和實踐能力，促進學生個性化、多樣化發(fā)展，服務經(jīng)濟社會的發(fā)展需求。②培養(yǎng)德智體美全面發(fā)展、具有創(chuàng)新精神和實踐能力的高素質(zhì)應用型人才。③專業(yè)領域課程包括專業(yè)核心課（必修）+專業(yè)選修課。專業(yè)核心課（必修）是體現(xiàn)本專業(yè)核心知識傳授和能力培養(yǎng)的課程，課程的教學大綱要覆蓋本專業(yè)知識體系核心內(nèi)容，同時，體現(xiàn)專業(yè)人才培養(yǎng)目標和專業(yè)特點。專業(yè)選修課程則要關注學科專業(yè)發(fā)展方向，注重反映專業(yè)特色和行業(yè)、社會需求。④開展個性化課程，包括素養(yǎng)類、拓展類、創(chuàng)業(yè)類。

3 修訂培養(yǎng)方案

組織培養(yǎng)方案修訂專題研討會，在線專項討論多次。從教育部物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)教指委獲悉，針對跨專業(yè)交叉學科的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)，各個高校的課程設置相差甚遠，不僅要從行業(yè)發(fā)展的角度考慮，還要側重考慮人才模式的創(chuàng)新和改革。從物聯(lián)網(wǎng)的知識體系看，物聯(lián)網(wǎng)技術分為3個層次，即感知層、傳輸層和應用層。同時，要從層次關系角度設定具有專業(yè)特色的課程體系，本科培養(yǎng)計劃應著力打造應用型人才培養(yǎng)新模式，課程設置不必拘泥于陳舊的課程體系和師資。

已查閱教指委的指導性文件，參考近十個國內(nèi)高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的培養(yǎng)方案，教師們對每一門課程進行了充分的論證和知識體系的整合，同時，對2016年的培養(yǎng)方案做了大量的調(diào)整，具體如圖1所示。

4 培養(yǎng)方案中課程模塊分類

4.1 通識類必修模塊

通識類必修模塊是指全校平臺課。其中，思政類綜合實踐和軍訓屬集中實踐；英語采用分級課程教學，五選四，至少選夠4個級別；計算機類課程也采用分級教學方式，新生入學可以通過測試成績選課，二選一。

4.2 通識類選修模塊

通識類選修模塊中新引進了新生研討類選修課，四選一?？紤]到新生的特點和對專業(yè)未來的憧憬，特設定了4門課程開啟學生對專業(yè)認知之門的同時，深度剖析學生的專業(yè)課程培養(yǎng)計劃。這4門課程分別是：物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)定位與學業(yè)指導，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才培養(yǎng)方向，大學生學習規(guī)劃，物聯(lián)網(wǎng)應用及其發(fā)展趨勢。這體現(xiàn)了應用型人才培養(yǎng)的實際需要，從新生入學開始引導學生對專業(yè)方向的理解和培養(yǎng)學生學習應用型技能的興趣。

圖1 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)2016級核心課程拓撲圖

4.3 學科基礎必修模塊

此模塊主要展現(xiàn)專業(yè)必備的基礎知識，共設置了6門必修課，具體包括數(shù)學類、物理類、語言類、算法類以及計算機組成原理等。其中，離散數(shù)學是計算機方向大類基礎課，是邏輯推理和圖論的基礎課；數(shù)據(jù)結構的學習則能為學生學習數(shù)據(jù)結構、算法和軟硬件設計開發(fā)打下扎實的基礎；語言類主要是C語言程序設計、面向?qū)ο蟪绦蛟O計（C++），這些都是后續(xù)專業(yè)課程的先修課程和必備基礎；計算機組成原理主要是學習計算機內(nèi)部電路和組成的原理以及工作過程，它是計算機系統(tǒng)能力培養(yǎng)的核心課。這些內(nèi)容為學生的專業(yè)學習打下扎實的基礎，有利于完整的專業(yè)課程體系的建立。

4.4 學科基礎選修

學生選修學科基礎課程時，可以選擇應用領域不同的技術技能課程，為后續(xù)應用性更強的專業(yè)核心課程的學習打好基礎。

學科基礎選修主要是指硬件設計、感知層、通信技術、安全技術和數(shù)據(jù)分析等應用技術基礎，主要學習內(nèi)容包括：①電路原理；②數(shù)字邏輯；③傳感器原理及應用；④物聯(lián)網(wǎng)導論；⑤RFID原理及應用，RFID原理及應用實驗；⑥操作系統(tǒng)，操作系統(tǒng)實驗；⑦物聯(lián)網(wǎng)通信技術，物聯(lián)網(wǎng)通信技術實驗；⑧計算機網(wǎng)絡；⑨物聯(lián)網(wǎng)安全技術；⑩數(shù)值分析；?數(shù)據(jù)庫原理，數(shù)據(jù)庫原理實驗。

4.5 專業(yè)核心必修

專業(yè)核心必修主要是體現(xiàn)專業(yè)特色的課程，是應用型專業(yè)的核心課程，可將其設置成必修課。專業(yè)核心必修內(nèi)容包括：①嵌入式系統(tǒng)與設計；②物聯(lián)網(wǎng)工程規(guī)劃與設計；③傳感網(wǎng)原理及應用；④物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理；⑤移動終端程序設計，移動終端程序設計實驗，提高學生的移動端應用能力。

4.6 專業(yè)課程選修

選修的專業(yè)課程是用來豐富學生的專業(yè)視野，擴展學生的學習內(nèi)容和領域，培養(yǎng)個性化應用型人才。其主要包括以下內(nèi)容：①JAVA程序設計，JAVA程序設計實驗。②單片機與接口技術，單片機與接口技術實驗，將原有的微機原理與接口技術課程進行技術升級，提高學生的實踐創(chuàng)新能力。③數(shù)據(jù)庫應用與開發(fā)，數(shù)據(jù)庫應用與開發(fā)實驗。④匯編語言程序設計，匯編實驗。⑤人工智能是新增課程，它為學生的專業(yè)學習提供了方向。目前，教育部已經(jīng)發(fā)文將人工智能課程納入到中小學的義務教育階段，我國未來的發(fā)展將全面觸發(fā)智能時代。作為物物互聯(lián)的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)，要打造智能，感知中國，特別是在國家提倡新工科建設的大背景下，在物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)中自然過渡，設置人工智能方向也是專業(yè)發(fā)展的必由之路。⑥PyThon程序設計屬于新增課程，它為Linux運維、Web開發(fā)、大數(shù)據(jù)、人工智能、科學計算等領域的應用編程提供了跨平臺的應用環(huán)境。⑦C#程序設計是進一步細化原有的.NET平臺程序設計，用于培養(yǎng)學生智能硬件的研發(fā)和創(chuàng)新能力。另外，在移動互聯(lián)領域，C#語言也可以替代Java實現(xiàn)移動端APP的開發(fā)。⑧大數(shù)據(jù)原理與應用是新增課程，它的出現(xiàn)適應專業(yè)發(fā)展的需要。物聯(lián)網(wǎng)從底層感知采集的數(shù)據(jù)，通常會形成大數(shù)據(jù)的規(guī)模和格式，因此，要讓數(shù)據(jù)分析作為智能的基石，開設大數(shù)據(jù)應用等方向課程，可以為物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品智能化提供有力的支撐。

4.7 個性化課程

在設置個性化課程時，要注意以下2點：①可通過參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練項目、學科競賽獲獎等認定創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類學分；②設置專業(yè)拓展類學分，學生可以根據(jù)培養(yǎng)類型和個人興趣，從本專業(yè)的專業(yè)領域選修課中修讀或從跨學科跨專業(yè)類課程中修讀。

4.8 集中實踐類

設置集中實踐類課程旨在提高學生的物聯(lián)網(wǎng)技術和綜合應用能力。集中實踐類課程的學習內(nèi)容包括：①C/C++課程設計。②計算機組成原理課程設計。③物聯(lián)網(wǎng)通信技術課程設計。④傳感網(wǎng)課程設計。⑤移動終端課程設計。⑥RFID課程設計。⑦物聯(lián)網(wǎng)綜合實訓，它屬于新增課程，即與企業(yè)共建綜合實訓平臺，從感知層、網(wǎng)絡傳輸層到應用層的綜合實訓，讓學生從工程項目的角度出發(fā)，完成工程師或者是總工程師的設計工作。這樣做，能夠培養(yǎng)學生的綜合應用能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。2017級物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)核心課程如圖2所示。

圖2 天津科技大學物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)2017級培養(yǎng)方案核心課程拓撲圖

5 改革原有方案

在落實具體工作時，要改革原有的培養(yǎng)方案。主要改革內(nèi)容有：①將微機原理與接口技術改成單片機與接口技術，這樣應用性更強，能夠培養(yǎng)學生的應用創(chuàng)新能力。從第5學期開始培養(yǎng)學生的創(chuàng)新技術，學生們參加各類學科競賽的獲獎比例明顯翻一番。②將信息安全技術或者網(wǎng)絡安全技術改成物聯(lián)網(wǎng)安全技術，學習適應專業(yè)發(fā)展的軟硬件安全技術。③將.NET架構改成C#程序設計，這樣更具體，適應物聯(lián)網(wǎng)硬件和移動互聯(lián)程序設計的需要。④物聯(lián)網(wǎng)應用系統(tǒng)設計刪解的課程，相關內(nèi)容和學時增加到物聯(lián)網(wǎng)導論中詳細講解。⑤物聯(lián)網(wǎng)軟件設計刪除的課程，將歸并到面向?qū)ο蟪绦蛟O計課程和移動終端程序設計中詳解。⑥物聯(lián)網(wǎng)定位技術刪除的課程，將其內(nèi)容和學時歸并到物聯(lián)網(wǎng)通信技術課程和物聯(lián)網(wǎng)通信技術課程設計中，以提高授課效率，將定位與通信相結合。⑦刪除物聯(lián)網(wǎng)控制原理與技術這門課程，通過新增課程的綜合實訓完成相關應用學習。⑧編譯原理、計算機體系結構是與專業(yè)培養(yǎng)目標相關度不高的課程，所以，被新開課程和專業(yè)發(fā)展需求替代。

6 總結

在物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)培養(yǎng)計劃中增加專業(yè)選修課的數(shù)量，在物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)軟硬件課程體系建設的總體設想下，規(guī)劃出與物聯(lián)網(wǎng)息息相關的新的培養(yǎng)方向，即人工智能方向和大數(shù)據(jù)應用方向，著眼于培養(yǎng)高水平的應用型人才。經(jīng)過長期實踐，總結出物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的建設思路，即以培養(yǎng)應用型人才為主線修訂本科生培養(yǎng)方案；依托濱海新區(qū)地域優(yōu)勢，服務濱海；全面開展產(chǎn)教融合和校企合作，建設校內(nèi)外實習實踐基地；請企業(yè)導師進課堂，擔任專業(yè)核心課程的主講教師，實現(xiàn)校企間學分置換制度，完善科學評價體系；搭建物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)綜合實訓和創(chuàng)新平臺，指導大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目等，將課程轉化成應用型技術，培養(yǎng)學生的綜合應用能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力；多角度多方位，將物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)本科生培養(yǎng)成高水平的應用型技術人才。在改革過程中，發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)方案中也存在一些問題。雖然物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的培養(yǎng)方案中新增了兩個大的方向，即人工智能和大數(shù)據(jù)應用，但是，選修課程也僅僅開設在第7學期，尚無足夠的時間和課程來深入學習新領域的新知識。所以，針對這個情況，應該不斷調(diào)整培養(yǎng)方案，新增機器學習、大數(shù)據(jù)平臺搭建等課程充實專業(yè)中的應用型課程體系，完善課程體系，為新工科的建設做好鋪墊。

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G642.0

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.01.012

2095－6835（2018）01－0012－03

天津市教育科學“十三五”規(guī)劃課題“產(chǎn)教融合育人體制機制研究——基于物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)產(chǎn)教融合實踐”（項目編號：HE1018）重點課題；天津市科學技術委員會，“基于不確定壽命的儲備冗余系統(tǒng)可靠性理論研究”（合同編號：16JCYBJC18500.）自然科學基金項目；天津市大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目“基于單片機和傳感網(wǎng)絡的火災報警與疏導救援系統(tǒng)”（項目編號：201710057182）

于洋（1975—），女，研究方向為模式識別。

〔編輯：白潔〕