對接交通行業(yè)特色的高職物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程體系構建研究

□ 姜 楠 占華林

物聯(lián)網(wǎng)作為國家戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，得到了迅猛發(fā)展，很多高校，尤其是高職院校開設了物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)。然而物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是一個“行業(yè)關聯(lián)性”很強的專業(yè)，因行業(yè)不同，人才培養(yǎng)模式和課程體系也大相徑庭。物聯(lián)網(wǎng)工程的專業(yè)課程體系必須與行業(yè)特色結合起來，培養(yǎng)適合行業(yè)需要的特色人才[1]。

一、高職院校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才培養(yǎng)方向

（一）物聯(lián)網(wǎng)基本情況

物聯(lián)網(wǎng)通過各種傳感器實時采集周圍信息，按照預定的組網(wǎng)協(xié)議通過協(xié)作和多跳的方式傳遞信息，形成一個大的網(wǎng)絡，實現(xiàn)了人與物、物與物之間的智能互聯(lián)，解決了網(wǎng)絡末端“一公里”問題，是繼互聯(lián)網(wǎng)之后的第三次世界信息產(chǎn)業(yè)浪潮。引起各國政府高度重視，微軟、谷歌等世界知名公司投入巨資研究物聯(lián)網(wǎng)技術，2009年中國提出了 “感知中國”計劃，并在無錫成立了物聯(lián)網(wǎng)研究中心，涉及智慧城市、智慧農(nóng)業(yè)、智慧家庭等多個行業(yè)，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟價值和良好的社會效益。

（二）高職院校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才培養(yǎng)方向

物聯(lián)網(wǎng)是以電子科學與技術、計算機科學、通信工程、控制科學及軟件工程等多學科整合的綜合性學科，高職學生想在三年內學習整個物聯(lián)網(wǎng)相關知識并不現(xiàn)實，所以人才培養(yǎng)必須根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)特征選擇不同的方向進行，大體可分為四個方向：信息感知、數(shù)據(jù)通訊、系統(tǒng)集成和安裝管理[2]。

信息感知方向。主要具備各種傳感器的設計，如溫濕度傳感器、壓力傳感器、光照傳感器、紅外傳感器、RFID標簽等，以及芯片之間的通信協(xié)議，如IIC總線、IIS總線等。要求學生掌握電路基礎、數(shù)模電路、單片機和嵌入式等內容。

數(shù)據(jù)通訊方向。主要解決無線傳感器網(wǎng)絡的通信問題，要求學生掌握無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點布控、動態(tài)組網(wǎng)、拓撲結構、Zigbee通信協(xié)議（或窄帶Zigbee協(xié)議）、MAC信息訪問機和CSMA-CA信道退避機制等。

系統(tǒng)集成方向。這個方面具有一定的綜合性，為物聯(lián)網(wǎng)應用提供系統(tǒng)解決方案，要求學生掌握CC2530、單片機和嵌入式平臺等硬件平臺知識，同時具有系統(tǒng)設計及調試能力。

安裝管理方向。物聯(lián)網(wǎng)是典型應用性工程行業(yè)，可以實現(xiàn)自動采集、調度指揮、報警聯(lián)動、遠程控制、安全預警、遠程升級、在線維護等管理服務功能。因此該方向需要大量的既要掌握物聯(lián)網(wǎng)知識又懂現(xiàn)場安裝維護管理的工程技術性人才。

二、高職物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)建設現(xiàn)狀

國家工業(yè)和信息化部于2012年發(fā)布了《物聯(lián)網(wǎng)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》，為落實國家這一戰(zhàn)備需要，江西交通職業(yè)技術學院、江西工業(yè)貿(mào)易職業(yè)技術學院、九江職業(yè)技術學院、江西應用工程職業(yè)學院和江西工程職業(yè)學院等江西省高職院校相繼開設了物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)，根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)感知（數(shù)據(jù)采集）、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)處理“三層”體系結構進行課程設置和專業(yè)建設，目前省內高職院校的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)有以下主要特點：

（一）物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)多學科“交叉性”

物聯(lián)網(wǎng)是典型的交叉學科，涉及電子技術基礎、計算機、控制科學、網(wǎng)絡優(yōu)化和高頻通信等領域相關專業(yè)知識，并在此基礎上加入物聯(lián)網(wǎng)感知層和傳輸層課程，同時結合物聯(lián)網(wǎng)在行業(yè)中的特殊應用綜合實訓，所以物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)知識具有一定“復雜性”。

（二）物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才就業(yè)的“多樣性”

物聯(lián)網(wǎng)技術廣泛應用于智慧城市、智慧農(nóng)業(yè)、智能家居、智能醫(yī)療、智能電力等行業(yè)，從而需要培養(yǎng)適應不同行業(yè)、不同崗位的多樣性人才，而且大多是實踐應用性人才，所以物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才需要體現(xiàn)“知識+技能”。

（三）物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)建設相對“滯后性”

江西省高職院校申報物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)時間節(jié)點要晚于“感知中國”的江蘇省職業(yè)院校，盡管表現(xiàn)了很高的辦學熱情，但目前省內大多數(shù)高職院校對物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才培養(yǎng)定位并不明確，人才培養(yǎng)沒有達到教育部關于此專業(yè)的建設要求，如師資匱乏、課程體系未形成、實訓實踐實習設備、場地不足，這些都是專業(yè)建設方面存在的根本問題。

三、高職物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程體系存在的問題

物聯(lián)網(wǎng)通過各種傳感器實時采集物品或環(huán)境的信息，按約定協(xié)議，經(jīng)過初步處理后，傳送到互聯(lián)網(wǎng)，也即“物物互聯(lián)的互聯(lián)網(wǎng)”，同時物聯(lián)網(wǎng)屬于典型的多交叉學科，涉及到多個專業(yè)領域，如，電子、計算機、通信、傳感技術、安全技術等。現(xiàn)有高職院校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)大多是從計算機或電子類專業(yè)基礎上發(fā)展起來的，所以，很多高職院校在物聯(lián)網(wǎng)課程設置方面存在以下問題：

（一）課程設置“脫不了舊影子”

現(xiàn)有高職院校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)大多是從計算機或電子類專業(yè)基礎上發(fā)展起來的，雖然開設了物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程，可是課程設置思想還是老套路，如從電子專業(yè)演變而來是以電子線路基本功還是以傳感技術為主，從計算機專業(yè)演變而來是以計算機原理還是以軟件編程為主，從通信專業(yè)演變而來的是以通信原理還是以通信組織協(xié)議為主，這些困惑的存在，往往使得這個專業(yè)不能系統(tǒng)地進行課程設置。

（二）課程應用關聯(lián)性不強

由于物聯(lián)網(wǎng)是多學科交叉，知識點較多，課程具有一定的綜合性，在具體實施時，重視理論知識的講解，專業(yè)實踐不足，沒有結合具體的行業(yè)應用環(huán)境進行相關課程案例設置，實踐針對性不強。

（三）學生的學習熱情不高

高職物聯(lián)網(wǎng)課程體系由C語言、Linux操作系統(tǒng)、單片機及ARM設計與開發(fā)、無線傳感網(wǎng)等等主干課程組成，這讓很多學生摸不清頭腦。針對這一情況，課題組曾對省內6所有代表性高職院校共1200人做過問卷調查，40%的學生學到基于單片機平臺C程序設計與開發(fā)時就產(chǎn)生了厭煩情緒，90%的學生對基于ARM平臺的嵌入式開發(fā)根本無法進入課程的學習狀態(tài)。學生學習沒有興趣，嚴重影響了教學效果。

（四）實踐課程未取得效果

很多職業(yè)院校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)按教育部要求，開設了電子技術、計算機、傳感網(wǎng)絡等理論和實踐課程，并有實踐性課程，但電子技術、計算機和傳感網(wǎng)絡等基礎知識未能融入到實踐性課程里，大多是基于原有的傳感器實驗室、網(wǎng)絡實驗室、傳統(tǒng)單片機實驗室或者簡單組合起來，缺少物聯(lián)網(wǎng)的綜合應用開發(fā)套件（設備），沒有結合具體的行業(yè)應用開展實踐性教學，實踐課程未取得預期效果。

四、交通行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程體系的建設

高職物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程體系[3]應根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)技術基礎及其應用發(fā)展，以“行業(yè)應用”為特色，以市場對人才的崗位技能需求為要求，構建“厚基礎、重能力、強技能”適應行業(yè)需求的專業(yè)課程體系。下面以江西交通職業(yè)技術學院和江西工業(yè)貿(mào)易職業(yè)技術學院為例，分析物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)如何結合行業(yè)、走特色人才培養(yǎng)道路。

（一）學院物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的基本情況

開設物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的江西高職院校有江西工業(yè)貿(mào)易職業(yè)技術學院、九江職業(yè)技術學院、江西應用工程職業(yè)學院和江西工程職業(yè)學院。江西交通職業(yè)技術學院是江西唯一一所以交通為特色的高職院校，分析江西高職物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)具體情況，結合交通行業(yè)相關崗位要求，培養(yǎng)能夠勝任智能交通設備應用開發(fā)、應用施工、應用技術支持等崗位的專業(yè)技術人才。

（二）適應交通行業(yè)特色的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程體系

根據(jù)高職院校學生在校三年時間特點，在電子、計算機、物聯(lián)網(wǎng)等[4]課程基礎上，融入交通行業(yè)的特殊應用綜合實訓“元素”，構建了“厚基礎、重能力、強技能”的“公共基礎課、專業(yè)基礎課、專業(yè)核心課和行業(yè)拓展課”四層次的課程體系（如圖1所示）。

圖1 物聯(lián)網(wǎng)四層次的課程體系

四層課程體系相對獨立又成為整體。公共基礎課中的高數(shù)和英語是為專升本和讀研作準備的，C語言程序設計和電路基礎是物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)最重要的基礎課，是“蓋樓的地基”，專業(yè)基礎課和專業(yè)核心課是物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)核心主干課程，是“蓋樓的框架”，行業(yè)拓展課關系到畢業(yè)生就業(yè)競爭力，決定畢業(yè)生的就業(yè)質量。四層課程體系互為整體，上下貫通。

表1 物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才崗位職責分解表

圖2 物聯(lián)網(wǎng)實訓課程體系

（三）適應交通行業(yè)特色的崗位職責

我們大致可將交通行業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才劃歸為三類崗位[5]人才：交通物聯(lián)網(wǎng)技術類、交通物聯(lián)網(wǎng)運營管理類和交通物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品營銷策劃類，主要培養(yǎng)交通物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品開發(fā)、信息管理系統(tǒng)開發(fā)、工程項目管理、技術支持等特色專業(yè)技術人才。如表1所示。

（四）適應交通行業(yè)特色的實訓課程體系

物聯(lián)網(wǎng)課程體系可以由三層構成：感知層、網(wǎng)絡層和應用層。感知層完成交通信息采集，由RFID感知技術、傳感器技術、無線單片機技術和電路設計等實訓課程保證；網(wǎng)絡層完成交通信息傳遞與交換，由無線傳感網(wǎng)絡、Zigbee網(wǎng)絡等實訓課程保證；應用層完成交通應用，由嵌入式操作系統(tǒng)、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)和Java編程等實訓課程保證。如圖2所示。

五、適用交通行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程體系的實施方案

（一）落實硬件平臺建設

建立物聯(lián)網(wǎng)基礎實驗室、搭建物聯(lián)網(wǎng)綜合實訓平臺，這些硬件平臺建設是保障物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程體系順利實施的前提條件。物聯(lián)網(wǎng)基礎實驗室[6]可以購買基于模塊化的物聯(lián)網(wǎng)實驗箱，完成單片機、RFID、Zigbee組網(wǎng)實驗、WIFI和嵌入式ARM系統(tǒng)等多種基礎實驗；為了突出交通行業(yè)的應用，物聯(lián)網(wǎng)綜合實訓平臺可以采購智能交通沙盤和智能套件，集成各種傳感器實時采集信息，通過Zigbee協(xié)議進行組網(wǎng)通信，并上傳到網(wǎng)關，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)與因特網(wǎng)相連；建立校企合作實習基地是實現(xiàn)特色人才關鍵一環(huán)，保證每個學生在物聯(lián)網(wǎng)公司進行專業(yè)實習，并有校內外兩個老師共同指導學生撰寫實踐性畢業(yè)論文。

例如：江西應用職業(yè)技術學院的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實訓室劃為四個部分：“基礎教學實驗區(qū)、物聯(lián)網(wǎng)綜合實訓開發(fā)區(qū)、物聯(lián)網(wǎng)工程應用體驗區(qū)、創(chuàng)客空間實訓區(qū)”?；A教學實驗區(qū)包括移動互聯(lián)網(wǎng)/物聯(lián)網(wǎng)教學科研平臺、RFID物聯(lián)網(wǎng)教學科研平臺、IPv6物聯(lián)網(wǎng)全功能實驗箱以及教學輔助系統(tǒng)用于完成學生物聯(lián)網(wǎng)基礎知識的學習、基礎能力的培養(yǎng)；物聯(lián)網(wǎng)綜合實訓開發(fā)區(qū)配備了物聯(lián)網(wǎng)工程實訓臺、智能互動錄播系統(tǒng)、智能環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、考勤門禁管理系統(tǒng)和智能家居網(wǎng)板實訓系統(tǒng)，用于支撐學生好想法、好創(chuàng)意的驗證和落地，完成學生動手能力、創(chuàng)新意識的培養(yǎng)；物聯(lián)網(wǎng)工程應用體驗區(qū)主要配備了智能家居體驗應用和移動物聯(lián)網(wǎng)云服務應用平臺，用于讓學生在實際行業(yè)中體會大數(shù)據(jù)的應用，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識。

（二）大力實施教學改革

1.引入項目教學法。針對物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程專業(yè)性、實踐性很強的特點，制定了以項目為引導、以需求學理論，以項目任務分解為驅動，并制定了詳細的項目化教學方案[7]。這種教學方法能極大地激發(fā)學生學習興趣，學以致用，使他們有繼續(xù)學習的信心。

2.以賽促教、以賽促學。高職院校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)依托“全國物聯(lián)網(wǎng)競賽”“全國互聯(lián)網(wǎng)+競賽”和“全國大學生電子設計競賽”，大力強化大學生的主動實踐能力，鞏固專業(yè)基礎知識，提高了大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。（1）全國物聯(lián)網(wǎng)競賽主要針對物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的學生，能有效地提高學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力和團隊合作精神。（2）通過指導競賽，能豐富一線教師的實踐經(jīng)驗，同時有助于提高教師的工程實踐能力。

3.組織學生參加創(chuàng)業(yè)項目，促進創(chuàng)業(yè)實踐能力培養(yǎng)。為使物聯(lián)網(wǎng)高職學生有較好創(chuàng)新和實踐動手能力，各高職院校的教學管理部門或團委可以設立大學生創(chuàng)業(yè)科研或實踐項目，教學部門組織好專業(yè)教師帶領學生做好項目申報、過程指導、總結歸納，通過這種傳、幫、帶的老生帶新生協(xié)作方式，既加深了學生對專業(yè)知識的理解，幫助他們更好地應用到實踐中去，大大增強了學生學習的興趣和積極性，又提高了學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力和團隊合作精神。

（三）強化師資隊伍

教學質量的好壞很大程度上是由教師決定的。物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)快速發(fā)展，教學一線老師必須進企業(yè)、科研院所進行新知識理解和實踐技能的提高。各職業(yè)院校人事管理部門制定師資進修方案，鼓勵一線教師去企業(yè)、高校、科研院所進行“雙師”型、學歷提升、短訓班等類型進修培訓。同時了解用人單位對畢業(yè)生崗位實踐能力的要求，在提高教師專業(yè)教學能力的同時也將用人單位意見建議反饋到高職物聯(lián)網(wǎng)的課程體系、教與學的方法上。

（四）加大校企深度合作

企業(yè)是新技術的試驗田和代表行業(yè)最新發(fā)展動態(tài)，學校培養(yǎng)的人才要滿足企業(yè)的用人要求，所以高職院校在制定人才培養(yǎng)方案、設計課程體系、撰寫教學大綱、擬定實踐方案時一定要請有代表性的物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)參與，這是校企合作的基石；其次，由校企雙方聯(lián)合建立實訓室，建立起深度合作關系；再次，加強校企雙方交流互訪，鼓勵老師參與企業(yè)設備的研發(fā)，同時企業(yè)派出技術骨干來校講解前沿知識和開展實踐教學，從而實現(xiàn)校企的良好互動。

六、結束語

物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)是典型的多學科交叉專業(yè)，涉及知識面廣。本文從高職物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程體系的現(xiàn)狀和專業(yè)建設存在的問題著手，構建了適用交通行業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程體系，并給出了物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程體系的有效實施方案。指出物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的人才培養(yǎng)必須走特色化道路，培養(yǎng)行業(yè)能用的特色人才。

此課程體系在江西應用職業(yè)技術學院為代表的江西職業(yè)院校的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)得到有效的實施，經(jīng)過2016-2018年3年實施執(zhí)行，學生的實踐能力有一定程度的提升，有力地證明了方案的可行性。