工程認(rèn)證背景下物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)跨學(xué)科人才培養(yǎng)模式的研究與實(shí)踐

馬宏斌 王英麗 秦丹陽 王志芳

摘要：文章探討了物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)“2+1”式人才培養(yǎng)方案，方案融合了信息與通信工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)兩個(gè)一級學(xué)科的核心課程，并結(jié)合學(xué)院保密通信國防特色學(xué)科的優(yōu)勢，設(shè)置了網(wǎng)絡(luò)空間安全工程創(chuàng)新課程群，強(qiáng)化了跨學(xué)科教育和多學(xué)科的融合。

關(guān)鍵詞：工程認(rèn)證;跨學(xué)科;“2+1”式人才培養(yǎng)

高等教育“以本為本”的教育改革，根本目標(biāo)是人人學(xué)有所成，在社會生活中每人都有位置，都可以通過所學(xué)技能，發(fā)揮自己的能量和價(jià)值，為國家和社會服務(wù)，這是我國社會主義國家與西方資本主義國家的根本區(qū)別。如何實(shí)現(xiàn)普通高等學(xué)校人才培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成度，是專業(yè)發(fā)展的首要目標(biāo)。

筆者所在的黑龍江大學(xué)電子工程學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)無線技術(shù)方向，借助學(xué)院電子科學(xué)與技術(shù)、信息與通信工程、控制工程三個(gè)一級學(xué)科的資源，面向社會需求，以培養(yǎng)具備工程實(shí)踐、應(yīng)用創(chuàng)新、科學(xué)研究能力的物聯(lián)網(wǎng)工程技術(shù)復(fù)合型人才為目標(biāo)。

融合多學(xué)科的專業(yè)培養(yǎng)，有優(yōu)勢，但同時(shí)也產(chǎn)生了負(fù)面影響，因?yàn)椴煌瑢W(xué)科專業(yè)課程的學(xué)習(xí)方法和認(rèn)知理解的思維方式并不相同。專業(yè)課程的融合學(xué)習(xí)具有挑戰(zhàn)性，也給畢業(yè)之后的發(fā)展方向帶來了不確定性。黑龍江大學(xué)在我院試點(diǎn)電子信息類大類招生的機(jī)制下，對物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的融合多學(xué)科專業(yè)人才的培養(yǎng)模式和專業(yè)課程設(shè)置提出了新的要求。

一、跨學(xué)科“2+1”式人才培養(yǎng)方案宗旨

本文針對融合多學(xué)科專業(yè)的人才培養(yǎng)問題，將專業(yè)的“多學(xué)科”優(yōu)勢，轉(zhuǎn)化升華為“跨學(xué)科”人才能力培養(yǎng)的動(dòng)勢，遵循科技市場人才需求與發(fā)展趨勢，設(shè)計(jì)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)“2+1”式人才培養(yǎng)方案。專業(yè)培養(yǎng)方案參考工程認(rèn)證《華盛頓協(xié)議》標(biāo)準(zhǔn)，針對國內(nèi)普通高校生態(tài)條件與生源現(xiàn)狀，以學(xué)生未來發(fā)展為根本，側(cè)重“基于學(xué)生學(xué)習(xí)效果”的考核評價(jià)，設(shè)計(jì)普適性的多層次學(xué)習(xí)目標(biāo)，制定切實(shí)可行的整合式學(xué)習(xí)模式，并在2019版教學(xué)大綱的主干課程中實(shí)施推行，以提高專業(yè)人才學(xué)習(xí)的目標(biāo)性和與專業(yè)課程的達(dá)成度。

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)“2+1”式人才培養(yǎng)方案，是在電子信息大類招生的基礎(chǔ)上，設(shè)置了“智能應(yīng)用”和“感知通信”兩個(gè)專業(yè)課程單元，以及一個(gè)“網(wǎng)絡(luò)空間安全”工程創(chuàng)新課程單元的跨學(xué)科復(fù)合型人才培養(yǎng)方案?？鐚W(xué)科復(fù)合型人才培養(yǎng)，是實(shí)現(xiàn)多學(xué)科知識融合、多培養(yǎng)目標(biāo)融合、多專業(yè)課程設(shè)置融合的跨學(xué)科人才培養(yǎng)方案的有機(jī)融合，是專業(yè)人才培養(yǎng)一體化課程資源與學(xué)科平臺的設(shè)計(jì)與建設(shè)。

二、專業(yè)知識課程體系的完善性與健壯性

物聯(lián)網(wǎng)的誕生與發(fā)展，被定義在感知層、傳輸層、應(yīng)用層的基本知識框架之中，以及計(jì)算機(jī)與電子信息學(xué)科專業(yè)體系之內(nèi)，同時(shí)被賦予在普適計(jì)算新型模型之下的實(shí)現(xiàn)萬物智能化的責(zé)任?？鐚W(xué)科的知識融合與專業(yè)特色提升是人才培養(yǎng)的關(guān)鍵問題。

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)“2+1”式人才培養(yǎng)方案，規(guī)劃了感知單元的專業(yè)知識模塊，涉及不同類型傳感器、模擬數(shù)字電路、電路分析等電子信息類基礎(chǔ)知識與課程體系;劃了通信傳輸單元的專業(yè)知識模塊，涉及的基本信號、信息編碼、通信原理與方式電子信息類信息與通信知識與課程體系;規(guī)劃了物聯(lián)網(wǎng)智能應(yīng)用單元的專業(yè)知識模塊，涉及離散數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)組成原理、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等計(jì)算機(jī)類知識與課程體系。在電子信息類大類人才培養(yǎng)的大學(xué)物理、高等數(shù)學(xué)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等學(xué)科基礎(chǔ)課程之上，組成了完善的跨學(xué)科核心課程體系。并且，為了適應(yīng)萬物智能的專業(yè)發(fā)展需求，設(shè)置電磁場理論、WSN、RFID、物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)空間安全、人工智能、機(jī)器人技術(shù)等專業(yè)必修與工程訓(xùn)練系列課程模塊。

在上述課程體系的支撐下，設(shè)置感知通信、智能應(yīng)用兩個(gè)模塊單元。感知通信模塊延續(xù)電子信息類的知識體系，增設(shè)射頻與天線技術(shù)、通信電子線路、光纖傳感技術(shù)、傳感器信息融合技術(shù)等課程。智能應(yīng)用模塊則動(dòng)態(tài)跟蹤市場需求與科技發(fā)展，增設(shè)物聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)應(yīng)用開發(fā)、JavaEE框架編程技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)等課程。保證了物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)完善設(shè)置兩個(gè)學(xué)科的核心知識體系，體現(xiàn)了本專業(yè)跨學(xué)科融合的寬口徑與健壯性。

三、跨學(xué)科多專業(yè)的有機(jī)融合

高等教育需要適應(yīng)市場與學(xué)科的人才需求，綜合多個(gè)學(xué)科的知識，培養(yǎng)具有跨學(xué)科知識背景和思維能力的復(fù)合型人才。如果過分強(qiáng)調(diào)專業(yè)的細(xì)分化，使得培養(yǎng)出的專門人才知識構(gòu)成相對單一，缺乏從比較廣闊的視角思考和處理問題的知識基礎(chǔ)和創(chuàng)新能力。新的學(xué)術(shù)發(fā)展和實(shí)踐應(yīng)用的突破往往出現(xiàn)在學(xué)科交錯(cuò)的邊界，跨學(xué)科已成為必然之勢?？鐚W(xué)科的融合問題是專業(yè)課程設(shè)置的難點(diǎn)。

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)“2+1”式人才培養(yǎng)方案中，遵循IOT最初的夢想、最原始的RFID與無線傳感網(wǎng)絡(luò)的模型，以萬物智能作為專業(yè)責(zé)任義務(wù)與終極目標(biāo)，以物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)為核心，以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的AIOT和IIOT作為專業(yè)核心課程脈絡(luò)，構(gòu)建多模態(tài)感知數(shù)據(jù)采集處理、泛在網(wǎng)絡(luò)通信傳輸、云存儲與大數(shù)據(jù)處理、全棧開發(fā)與智能應(yīng)用以及基于機(jī)器人的人工智能決策分析等工程創(chuàng)新應(yīng)用目標(biāo)，將不同層面的課程體系有機(jī)的融合起來。在網(wǎng)絡(luò)空間安全成為國家戰(zhàn)略發(fā)展重點(diǎn)的背景下，設(shè)置物聯(lián)網(wǎng)空間安全工程訓(xùn)練課程群，作為專業(yè)的新融合方向，實(shí)現(xiàn)從感知、通信、應(yīng)用三個(gè)技術(shù)層面以積極過去、現(xiàn)在、未來三個(gè)發(fā)展層面的多維融合。

四、學(xué)科專業(yè)發(fā)展與科技市場需求的融合

黑龍江大學(xué)作為國內(nèi)普通高等院校，雖然力爭一流學(xué)校與學(xué)科的建設(shè)，但是與政府和教育部重點(diǎn)投資的高校發(fā)展不同，其在承擔(dān)高等教育最繁重工作、吸納最多大學(xué)生的現(xiàn)有條件下，生源水平卻一直落后于國內(nèi)一流高校。“大學(xué)—產(chǎn)業(yè)—政府”三螺旋關(guān)系模式對于國內(nèi)普通高校作用甚微，普通高校完全依賴自身的努力開展“非對稱式”發(fā)展。因此專業(yè)人才培養(yǎng)設(shè)計(jì)為“3-7”式目標(biāo)，即三成畢業(yè)生在學(xué)術(shù)領(lǐng)域深造發(fā)展，七成畢業(yè)生步入科技市場直接就業(yè)。因此，人才培養(yǎng)更關(guān)注學(xué)科專業(yè)發(fā)展與科技市場的融合問題。

人才培養(yǎng)表象是依靠科技市場需求，而其根本是依靠學(xué)科專業(yè)發(fā)展。樂視和共享單車的問題說明，國內(nèi)科技市場的需求發(fā)展更看重投入與回報(bào)，在國內(nèi)可以長久發(fā)展并且為大學(xué)生提供持續(xù)性就業(yè)和發(fā)展的公司很少，而且與教育部資源投入失衡相互作用，惡性循環(huán)導(dǎo)致大學(xué)生就業(yè)成為主要社會問題。單純依靠學(xué)科專業(yè)發(fā)展，則會專注學(xué)科的創(chuàng)新與突破，超前于科技市場而無法及時(shí)有效地引領(lǐng)市場發(fā)展，對于普通高校學(xué)生發(fā)展作用力也會有限。只有學(xué)科專業(yè)方向與科技市場方向相互協(xié)同有機(jī)融合，才會有利于學(xué)科專業(yè)人才培養(yǎng)，使得畢業(yè)生高質(zhì)量地融入科技市場。

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)“2+1”式人才培養(yǎng)方案中，設(shè)計(jì)學(xué)科專業(yè)核心課程的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)，要以科技市場主流公司產(chǎn)品與項(xiàng)目方案為藍(lán)本，設(shè)計(jì)設(shè)置符合科技市場需求的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，并且與課程理論內(nèi)容相結(jié)合，設(shè)計(jì)設(shè)置學(xué)科專業(yè)研究理論聯(lián)系實(shí)際的融合教學(xué)內(nèi)容。在網(wǎng)絡(luò)空間安全、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、人工智能、大數(shù)據(jù)、機(jī)器人技術(shù)專業(yè)課程中，將與國內(nèi)一流科技公司開展合作，將其產(chǎn)品與成果引入課堂，逐步提升專業(yè)課程的工程實(shí)踐水平，促進(jìn)專業(yè)課程知識的優(yōu)化與創(chuàng)新，為學(xué)科發(fā)展提供思路與方向。

五、人才培養(yǎng)專業(yè)知識技能的融合

互聯(lián)網(wǎng)+工程認(rèn)證是當(dāng)前高等教育的時(shí)代背景，學(xué)科專業(yè)的課程體系、教學(xué)模式方法、生源學(xué)習(xí)特征與學(xué)習(xí)習(xí)慣、市場化產(chǎn)業(yè)環(huán)境，都是影響人才培養(yǎng)的重要因素。需要設(shè)計(jì)科學(xué)有效的課程體系，提升學(xué)生的專業(yè)工程技能，提高畢業(yè)生社會競爭力和人才培養(yǎng)達(dá)成度。

在物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)“2+1”式人才培養(yǎng)方案感知通信與智能應(yīng)用兩個(gè)模塊的主干課程中，必修課程設(shè)置了12學(xué)時(shí)的獨(dú)立實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，選修課設(shè)置了8學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，綜合提升了人才培養(yǎng)專業(yè)知識的工程應(yīng)用技能。我院在“網(wǎng)絡(luò)空間安全”工程創(chuàng)新訓(xùn)練模塊中，設(shè)計(jì)引入360奇虎公司的網(wǎng)絡(luò)空間安全課程體系，并結(jié)合本學(xué)科的保密通信國防特色學(xué)科，在網(wǎng)絡(luò)空間安全創(chuàng)新訓(xùn)練方面提升了人才培養(yǎng)的工程創(chuàng)新與實(shí)踐技能。培養(yǎng)方案也設(shè)置了大數(shù)據(jù)、人工智能、全棧開發(fā)、機(jī)器視覺、智能應(yīng)用等工程創(chuàng)新實(shí)踐類課程，以物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)為核心，聯(lián)絡(luò)融合專業(yè)課程，全面深化提升人才培養(yǎng)的工程創(chuàng)新與實(shí)踐技能。

人才培養(yǎng)方案配合學(xué)校創(chuàng)業(yè)教育學(xué)院，鼓勵(lì)學(xué)生多參加社會實(shí)踐、科學(xué)研究、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、競賽活動(dòng)等。在專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)學(xué)分和創(chuàng)業(yè)學(xué)分方面，支持專業(yè)學(xué)生參加大學(xué)生電子大賽、互聯(lián)網(wǎng)+創(chuàng)新船業(yè)競賽、機(jī)甲大師競賽等全國重要?jiǎng)?chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽活動(dòng)，提升學(xué)生的專業(yè)綜合素質(zhì)與技能。

一成不變的教學(xué)模式無法在“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代為每個(gè)學(xué)生量身定制提高自身素質(zhì)的學(xué)習(xí)模板，所以，我們要在不削弱學(xué)科體系的系統(tǒng)性、學(xué)科知識的嚴(yán)謹(jǐn)性和專業(yè)人才培養(yǎng)的可循環(huán)性條件下，加強(qiáng)培養(yǎng)模式的靈活性和多樣性，這是物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)“2+1”式人才培養(yǎng)方案的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

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編輯∕姜雯