物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)方案和教學(xué)改革探索

張健 何京璇 蘇暢

摘要：在“新工科”背景下，傳統(tǒng)的人才培養(yǎng)方式不能很好地滿足社會(huì)需求。結(jié)合海南大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)的實(shí)際情況，本文結(jié)合市場(chǎng)需求、既有經(jīng)驗(yàn)和專(zhuān)業(yè)實(shí)際探索物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)方案。針對(duì)方案實(shí)施中存在的問(wèn)題，通過(guò)以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)、知識(shí)體系融合、增強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)、突出應(yīng)用、加強(qiáng)校企合作、充分利用網(wǎng)絡(luò)資源等教學(xué)改革措施，不斷提高專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量，使之滿足社會(huì)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)人才的需求，促進(jìn)應(yīng)用型本科建設(shè)。

關(guān)鍵詞：新工科;應(yīng)用型本科;物聯(lián)網(wǎng)工程;培養(yǎng)方案;教學(xué)改革

0引言

由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的人才培養(yǎng)方式已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足社會(huì)需求。隨著教育部發(fā)布了《教育部高等教育司關(guān)于開(kāi)展新工科研究與實(shí)踐的通知》，“新工科研究與時(shí)間”項(xiàng)目隨之啟動(dòng)[1]。與傳統(tǒng)的人才培養(yǎng)模式下培養(yǎng)的人才不同，未來(lái)新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟(jì)對(duì)“新工科”人才的定義為工程實(shí)踐能力強(qiáng)、創(chuàng)新能力強(qiáng)、具備國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的高素質(zhì)復(fù)合型人才[2]。高等院校是“新工科”人才培養(yǎng)的主力，一方面要主動(dòng)規(guī)劃對(duì)新工科專(zhuān)業(yè)的建設(shè)，提前布局培養(yǎng)引領(lǐng)未來(lái)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的人才。另一方面，還要加快傳統(tǒng)工科專(zhuān)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，讀對(duì)傳統(tǒng)工科專(zhuān)業(yè)的培養(yǎng)方案、培養(yǎng)模式進(jìn)行改革創(chuàng)新，以應(yīng)對(duì)“新工科”人才培養(yǎng)的需要。而人才培養(yǎng)方案決定了高校的人才培養(yǎng)規(guī)格、培養(yǎng)目標(biāo)以及畢業(yè)生所具備的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和核心能力。毫無(wú)疑問(wèn)，在新工科背景下，高等學(xué)校應(yīng)該將人才培養(yǎng)的重定位作為高等教育改革工作的重中之重。

本文以海南大學(xué)應(yīng)用科技學(xué)院以2013年獲批開(kāi)設(shè)的物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)為例，基于對(duì)“新工科”建設(shè)背景的理解，探討人才培養(yǎng)方案的制定以及教學(xué)改革過(guò)程。

1.專(zhuān)業(yè)介紹

自2010年第一批招生以來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)已經(jīng)經(jīng)歷了近10年的發(fā)展，也培養(yǎng)了一大批相關(guān)領(lǐng)域急需的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才。物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)是一個(gè)多學(xué)科交叉融合的專(zhuān)業(yè)，涵蓋電子、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化、通信等專(zhuān)業(yè)的知識(shí)，涉及傳感器技術(shù)、嵌入式技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、云存儲(chǔ)技術(shù)、大數(shù)據(jù)處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)技術(shù)[3]。這決定了在制定和實(shí)施人才培養(yǎng)方案時(shí)，有著與其他學(xué)科不同的特點(diǎn)，需要對(duì)專(zhuān)業(yè)課程體系、知識(shí)體系以及教學(xué)實(shí)踐等各方面進(jìn)行探索，制定合理有效、切實(shí)可行的教學(xué)方案和培養(yǎng)計(jì)劃。同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)工程技術(shù)處于不斷發(fā)展的過(guò)程之中，在相關(guān)專(zhuān)業(yè)的教育教學(xué)中，不能固步自封，要不斷適應(yīng)新技術(shù)、新方法發(fā)展的步伐，定期對(duì)課程體系、知識(shí)體系做出調(diào)整，對(duì)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)適當(dāng)進(jìn)行改革，使得人才培養(yǎng)與現(xiàn)代新技術(shù)相互促進(jìn)，共同發(fā)展。

2.人才培養(yǎng)方案探索與實(shí)踐

2.1人才培養(yǎng)方案的制定

針對(duì)“新工科”背景下對(duì)人才培養(yǎng)的要求，首先對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的企業(yè)進(jìn)行調(diào)研，明確企業(yè)對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)人才的需求。然后，借鑒國(guó)內(nèi)一些高等院校的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合自身的專(zhuān)業(yè)實(shí)際制訂適合的人才培養(yǎng)方案。[4][5][6]

（1）了解市場(chǎng)需求。

通過(guò)調(diào)查了解前程無(wú)憂、智聯(lián)招聘、百度招聘等招聘網(wǎng)站發(fā)布的計(jì)算機(jī)類(lèi)人才需求信息及職業(yè)要求，對(duì)政府、事業(yè)、企業(yè)單位需求的專(zhuān)業(yè)人才，以及對(duì)人才技能的要求進(jìn)行分析。分析獲知，目前市場(chǎng)對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)人才的需求主要是：感知層技術(shù)人員，包括軟、硬件開(kāi)發(fā)人員;應(yīng)用層技術(shù)人員，如系統(tǒng)管理員、網(wǎng)絡(luò)維護(hù)人員等。相關(guān)人才缺口大，待遇高。

（2）借鑒其他院校經(jīng)驗(yàn)。

對(duì)國(guó)內(nèi)部分高校，如：華中科技大學(xué)、華南理工大學(xué)、北京交通大學(xué)等高校的物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)的人才培養(yǎng)方案進(jìn)行研究分析。目前各高校仍然是以理論教學(xué)結(jié)合實(shí)踐教學(xué)，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和專(zhuān)業(yè)技能為目標(biāo)，結(jié)合自身的師資力量、軟硬件條件、學(xué)科專(zhuān)長(zhǎng)，開(kāi)設(shè)相應(yīng)的專(zhuān)業(yè)方向，以凸顯專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)特色。

（3）結(jié)合專(zhuān)業(yè)實(shí)際。

對(duì)本學(xué)院和本專(zhuān)業(yè)的師資隊(duì)伍和軟硬件條件以及教學(xué)、科研特色進(jìn)行調(diào)研。本院、本專(zhuān)業(yè)基本能滿足基礎(chǔ)教學(xué)需求，學(xué)歷結(jié)構(gòu)與學(xué)緣結(jié)構(gòu)也比較合理，有相當(dāng)數(shù)量的教師具有企業(yè)工作經(jīng)驗(yàn)，但是年齡結(jié)構(gòu)偏年輕、整體職稱(chēng)結(jié)構(gòu)較低。[7][8]在教學(xué)條件方面，從專(zhuān)業(yè)成立以來(lái)，經(jīng)過(guò)多年的資金投入，有著良好的軟硬件基礎(chǔ)，科研、教學(xué)平臺(tái)及相關(guān)實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)設(shè)備能充分滿足目前開(kāi)設(shè)的專(zhuān)業(yè)相關(guān)課程的需求。專(zhuān)業(yè)教師圍繞著大物聯(lián)網(wǎng)方向開(kāi)展了一系列的教研和科研活動(dòng)，獲得多項(xiàng)了各類(lèi)、各級(jí)教研、科研成果。

2.2課程結(jié)構(gòu)及學(xué)分要求

通過(guò)深入了解相關(guān)企業(yè)的需求和充分考慮專(zhuān)業(yè)的現(xiàn)狀，制定了具有自己特色人才培養(yǎng)方案。即在專(zhuān)業(yè)知識(shí)體系和教學(xué)環(huán)節(jié)中融入行業(yè)背景，強(qiáng)化突出行業(yè)應(yīng)用方面的內(nèi)容，深入結(jié)合海南省重點(diǎn)建設(shè)產(chǎn)業(yè)的人才需求。主要體現(xiàn)如下：

（1）課程設(shè)置上開(kāi)設(shè)具有地方特色和行業(yè)背景的相關(guān)課程（如人工智能與大數(shù)據(jù)）。

（2）精心選擇符合地方需求的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)（如：物聯(lián)網(wǎng)與智能農(nóng)業(yè)應(yīng)用課程設(shè)計(jì)）。

（3）在實(shí)踐環(huán)節(jié)采取學(xué)生走出去和企業(yè)引進(jìn)來(lái)的方式，使人才培養(yǎng)更具應(yīng)用型的特點(diǎn)。

根據(jù)上述思路，制定了如圖1所示的物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)課程體系。

課程結(jié)構(gòu)與學(xué)分要求如表1所示。主要包括理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)兩個(gè)部分，在制定培養(yǎng)方案時(shí)，我們加大了實(shí)踐教學(xué)的力度，主要核心課程設(shè)置了課程設(shè)計(jì)，增加了實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時(shí)，并且還將部分主要的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)改為單獨(dú)設(shè)課。充分鍛煉學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力。

3培養(yǎng)方案實(shí)施

在“新工科”提出的背景下，我們對(duì)物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)的人才培養(yǎng)方案做了一些探索。但是，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是一個(gè)綜合性很強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)[9]，其課程復(fù)雜、專(zhuān)業(yè)性強(qiáng)，培養(yǎng)方案在實(shí)施中仍然遇到了不少的問(wèn)題和不足。

3.1課程內(nèi)容多且雜

物聯(lián)網(wǎng)涵蓋了電子、通信、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)等學(xué)科專(zhuān)業(yè)的知識(shí)，是一門(mén)多學(xué)科交叉融合的專(zhuān)業(yè)，涉及到的課程多、內(nèi)容雜，知識(shí)面廣，學(xué)生在學(xué)習(xí)的時(shí)候很容易顧此失彼，難以融會(huì)貫通?？偟膩?lái)說(shuō)，物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生需要掌握軟硬件兩個(gè)方面的專(zhuān)業(yè)知識(shí)。

（3）積極參與課外實(shí)踐活動(dòng)。將鼓勵(lì)學(xué)生參加課外實(shí)踐提升為規(guī)模化組織，并且進(jìn)行相關(guān)的梯隊(duì)訓(xùn)練。圍繞與專(zhuān)業(yè)相關(guān)的研究熱點(diǎn)和前沿技術(shù)組織學(xué)生參加各類(lèi)學(xué)科競(jìng)賽，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高其創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。從剛?cè)雽W(xué)的新生到大四畢業(yè)班的學(xué)生，組建了高級(jí)組、中級(jí)組、初級(jí)組三個(gè)梯隊(duì)，分層次進(jìn)行訓(xùn)練。以高級(jí)組領(lǐng)軍，中級(jí)組為主力，初級(jí)組為后備參與了多類(lèi)學(xué)科競(jìng)賽。實(shí)踐證明，系統(tǒng)化的訓(xùn)練能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)積極性，從而促進(jìn)專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)，提高了學(xué)生的專(zhuān)業(yè)技能，進(jìn)而提升了學(xué)生的綜合素質(zhì)。圖2為學(xué)生參與學(xué)科競(jìng)賽的部分獎(jiǎng)項(xiàng)。

圖2 參與學(xué)科競(jìng)賽

4.4 改革教學(xué)方式，突出應(yīng)用

在教學(xué)方式上，打破章節(jié)界限，根據(jù)知識(shí)點(diǎn)之間的邏輯關(guān)系重新整理、組合，理順物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)。

4.5產(chǎn)教融合、校企合作

建立校企合作機(jī)制，邀請(qǐng)企業(yè)專(zhuān)家參與制定培養(yǎng)計(jì)劃，與企業(yè)聯(lián)合開(kāi)設(shè)應(yīng)用型課程，教學(xué)中特別注重理論與實(shí)踐相結(jié)合。一方面邀請(qǐng)企業(yè)專(zhuān)家和高級(jí)工程師來(lái)學(xué)校授課，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐操作，避免填鴨式的理論灌輸教育，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力。另一方面，派出專(zhuān)業(yè)教師到企業(yè)培訓(xùn)、輪崗、參與科研，使教師能夠切身體會(huì)到當(dāng)前真實(shí)生產(chǎn)環(huán)境對(duì)人才的需求。

4.6多種方式加強(qiáng)師資隊(duì)伍

針對(duì)師資隊(duì)伍存在的問(wèn)題，我們采取了以下措施：（1）每位教師專(zhuān)攻1-2門(mén)專(zhuān)業(yè)課程;（2）定期召開(kāi)教研會(huì)議，分享教學(xué)經(jīng)驗(yàn);（3）選派教師深入企業(yè)，提高教師的實(shí)踐能力;（4）邀請(qǐng)企業(yè)專(zhuān)家或高級(jí)工程師來(lái)學(xué)校授課或者開(kāi)展學(xué)術(shù)交流;（5）鼓勵(lì)教師進(jìn)修提升專(zhuān)業(yè)素質(zhì)。

4.7充分利用各種資源緩解師資力量缺乏

為了解決師資匱乏的問(wèn)題，我們充分利用了網(wǎng)絡(luò)資源。首先利用MOOC網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)，引入國(guó)內(nèi)外知名高校的物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)課程資源，使學(xué)生可以足不出戶地了解專(zhuān)業(yè)前沿知識(shí)和發(fā)展方向。其次建立了翻轉(zhuǎn)課堂學(xué)習(xí)平臺(tái)，讓學(xué)生可以通過(guò)平臺(tái)學(xué)習(xí)知識(shí)、探討問(wèn)題、研究方案直至開(kāi)發(fā)實(shí)際項(xiàng)目。兩個(gè)平臺(tái)的引入，增進(jìn)了教師和學(xué)生之間的互動(dòng)性，加快了師生之間的信息交流，提高了課程學(xué)習(xí)效果。

5.結(jié)束語(yǔ)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速發(fā)展必然導(dǎo)致在教學(xué)中會(huì)出現(xiàn)各種各樣的問(wèn)題，通過(guò)分析、研究問(wèn)題的本質(zhì)，持續(xù)修改培養(yǎng)方案，以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)、強(qiáng)化實(shí)踐等方式進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)工程課程體系和教學(xué)方法進(jìn)行改進(jìn)。以“新工科”建設(shè)為目標(biāo)，不斷提高專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量，使之極大滿足社會(huì)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)人才的需求，促進(jìn)應(yīng)用型本科建設(shè)。

參考文獻(xiàn)：

[1]何葉.結(jié)合新工科理念對(duì)力學(xué)課程教學(xué)改革的思考[J].科學(xué)咨詢（科技·管理），2017 （09）：155-156.

[2]趙晶.自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)能力遞進(jìn)、協(xié)同創(chuàng)新人才培養(yǎng)與實(shí)踐[J].教育教學(xué)論壇，2018 （40）：173-175.

[3]陳輝，廖濤，蔣社想，任萍，陸奎.物聯(lián)網(wǎng)工程特色專(zhuān)業(yè)建設(shè)研究[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2019，9 （01）：108-110.

[4]譚艷萍，羅永，熊琰.“新工科”背景下的物聯(lián)網(wǎng)控制課程教學(xué)改革研究[J].信息系統(tǒng)工程，2019 （12）：166-167.

[5]陳強(qiáng)，祁鑫，崔浩.新工科背景下物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建與實(shí)踐[J].中國(guó)石油大學(xué)勝利學(xué)院學(xué)報(bào)，2019，33 （04）：84-87.

[6]王永強(qiáng).物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論課程改革研究[J].科技視界，2018 （32）：151-152.

[7]趙素芬，王賽.新人工智能環(huán)境下對(duì)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革方案[J].計(jì)算機(jī)時(shí)代，2020 （01）：76-79.

[8]周鵬，張傳琪，蘇繼斌，趙青.物聯(lián)網(wǎng)工程省級(jí)一流本科專(zhuān)業(yè)建設(shè)探索與實(shí)踐[J].西部素質(zhì)教育，2020，6 （01）：170-171+174.

[9]趙翠芹，韋麗娟，馮太琴，覃立福.應(yīng)用型人才培養(yǎng)的物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)課程體系改革[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2019，9 （08）：103-105+108.

[10]晏細(xì)蘭.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用課程教學(xué)改革研究與實(shí)踐[J].教育現(xiàn)代化，2018，5 （52）：92-93.

[11]張奕，程小輝，金紅，劉亞榮.“三位一體”的物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)進(jìn)階式實(shí)踐教學(xué)改革研究[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2018，8 （12）：110-112.

基金項(xiàng)目：海南大學(xué)教育教學(xué)改革研究課題“應(yīng)用型轉(zhuǎn)型發(fā)展下物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)課程體系建設(shè)”（hdjy1730），海南省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（618MS027）。

作者簡(jiǎn)介：通信作者，張?。?974-）男，湖南長(zhǎng)沙，博士研究生，講師，主要研究方向：嵌入式智能系統(tǒng)，深度學(xué)習(xí)。

何京璇（1997-）女，大學(xué)本科，廣西南寧人。

蘇暢（2000-）女，大學(xué)本科，河南開(kāi)封人。