物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)模式研究
——以湖南科技大學(xué)為例

王曉亮，李雄，朱萍，劉玉珍，艾源源

（1.湖南科技大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院，湖南 湘潭；2.湖南科技大學(xué) 繼續(xù)教育學(xué)院，湖南 湘潭）

一 引言

當(dāng)前計(jì)算機(jī)類專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)市場(chǎng)普遍火爆，但是物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)卻處于尷尬地位。一方面是國(guó)家戰(zhàn)略需要、社會(huì)、企業(yè)實(shí)際需要，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的開(kāi)發(fā)利用已經(jīng)提升到國(guó)家高度，這需要我國(guó)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)參與到全球競(jìng)爭(zhēng)。在我國(guó)，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已上升為國(guó)家戰(zhàn)略層次，一方面相關(guān)政策不斷出臺(tái)，市場(chǎng)期待度火熱，另一方面卻是相關(guān)企業(yè)難以找到適合的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才，大部分物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的畢業(yè)生就業(yè)崗位最終仍局限于普通的軟件開(kāi)發(fā)、系統(tǒng)維護(hù)、售前與售后等傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域。這個(gè)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)不是用人單位的選向問(wèn)題，而是由于目前高校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)不能很好地滿足企業(yè)需要而導(dǎo)致的供需結(jié)構(gòu)性失衡。具體表現(xiàn)為：傳統(tǒng)工科教育的理論化、研究化人才培養(yǎng)模式在新工科上有所缺陷，與應(yīng)用型、工程型的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才的培養(yǎng)需求存在差異。在物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)上采用傳統(tǒng)工科的教育模式容易導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容滯后、教學(xué)方法不足、學(xué)生動(dòng)手能力欠缺、理論與實(shí)踐嚴(yán)重脫節(jié)的情況，使得物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)畢業(yè)生缺乏用人單位需要的應(yīng)用技能，工程意識(shí)和工程實(shí)踐能力達(dá)不到企業(yè)要求。

二 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀分析

目前國(guó)內(nèi)高校對(duì)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)還不夠重視，對(duì)其實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建問(wèn)題研究較少。何智勇等[1]從思政出發(fā)，提升學(xué)生的創(chuàng)新能力；陳芬等[2]從工程認(rèn)證的角度對(duì)實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行了構(gòu)建；郭振軍等[3]從“122”模式探究了物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式；呂淑芳等[4]提出了“教考賽協(xié)”復(fù)合型培養(yǎng)模式；張紹兵等[5]等從“四創(chuàng)新、四加強(qiáng)”角度構(gòu)建了新的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐教學(xué)體系取得了不錯(cuò)的成績(jī)；陳強(qiáng)等[6]設(shè)計(jì)了新工科背景下的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系。

實(shí)踐教學(xué)不僅僅能培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力，還可以讓學(xué)生具有一定的科研能力，這不僅僅是提高學(xué)生的綜合素質(zhì)的重要環(huán)節(jié)，而且可以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維以及學(xué)生的創(chuàng)新能。加大實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)不僅僅可以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)客觀事物的感性認(rèn)識(shí)，而且可以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)客觀世界的觀察、分析以及從實(shí)際工作中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的能力，當(dāng)然也可以增強(qiáng)學(xué)生了解和掌握與物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)相關(guān)專業(yè)知識(shí)的方法論。通過(guò)以上這些環(huán)節(jié)可以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，增強(qiáng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)的養(yǎng)成。教育部在本科教學(xué)評(píng)估中特別把實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量作為重要內(nèi)容列入其中，充分說(shuō)明了實(shí)踐教學(xué)在高等教育中不可替代的作用。但是，在與計(jì)算機(jī)相關(guān)的整個(gè)行業(yè)體系中，實(shí)踐教學(xué)在本科院校計(jì)算機(jī)類相關(guān)的專業(yè)課程體系中，一直不占據(jù)主要的位置，雖然近年來(lái)隨著各個(gè)高校開(kāi)始陸續(xù)重視實(shí)踐教學(xué)，原來(lái)存在的問(wèn)題得以糾正，但依然不適應(yīng)與高應(yīng)用、高綜合性的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)。具體體現(xiàn)如圖1 所示。下面分別進(jìn)行介紹。

圖1 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀分析

（一） 實(shí)踐教學(xué)理念落后

一直以來(lái)，實(shí)踐教學(xué)只是一種輔助，理論教學(xué)才是關(guān)鍵，這就造成在物聯(lián)網(wǎng)的教學(xué)中，只是側(cè)重于理論知識(shí)的教學(xué)，在實(shí)訓(xùn)或者是實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)中，僅僅考慮學(xué)生的思維能力的訓(xùn)練。這樣的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練方法就不可以避免的造成僅僅重實(shí)踐結(jié)果，但是不看實(shí)踐過(guò)程，極端注重理論知識(shí)的鞏固，那就不可避免地造成工程實(shí)踐能力培養(yǎng)嚴(yán)重不足。

（二） 實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足

實(shí)驗(yàn)室教師隊(duì)伍結(jié)構(gòu)配置不合理，高學(xué)歷、高職稱的實(shí)驗(yàn)人員較少，缺乏對(duì)實(shí)踐動(dòng)手能力強(qiáng)的雙師型教師的培養(yǎng)。大部分老師是從高校到高校，缺乏在企業(yè)的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。老師本身工程實(shí)踐能力不足難以培養(yǎng)出企業(yè)所需求的工程實(shí)踐能力強(qiáng)的畢業(yè)生。

（三） 與專業(yè)相關(guān)的實(shí)踐、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容設(shè)置不合理

目前與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)主要是以驗(yàn)證性為主，這就不可避免地導(dǎo)致學(xué)生的動(dòng)手能力減弱以及不能很好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新、創(chuàng)造能力。實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)教學(xué)的安排相對(duì)有點(diǎn)不合理，主要體現(xiàn)在：（1）實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)太少，理論學(xué)時(shí)太多；（2）實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)基本被評(píng)分在每一門(mén)課，這就造成了學(xué)生的時(shí)效性不能得到體現(xiàn)。

（四） 實(shí)踐方法和實(shí)踐手段陳舊

由于老師的實(shí)踐方法和實(shí)踐手段的陳舊造成如下局面：（1）學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)情況。學(xué)生只能被動(dòng)地模仿老師在實(shí)訓(xùn)課堂的演示，不能有效地調(diào)動(dòng)學(xué)生主觀能動(dòng)性。（2） 學(xué)生教學(xué)評(píng)價(jià)方面。目前我們的實(shí)踐、實(shí)訓(xùn)方面基本都是依托在理論課后面，只是作為理論成績(jī)的一個(gè)補(bǔ)充，不是單獨(dú)評(píng)價(jià)，所以就不可避免地造成實(shí)踐占比太少，或者不占成績(jī)，不能讓學(xué)生主動(dòng)進(jìn)行實(shí)踐、實(shí)訓(xùn)的學(xué)習(xí)，失去了實(shí)踐教學(xué)的意義。（3）不能體現(xiàn)老師和學(xué)生的能力。由于實(shí)踐、實(shí)訓(xùn)主要是依附于理論教學(xué)，所以教師指導(dǎo)能力等不到體現(xiàn)，當(dāng)然學(xué)生實(shí)踐、實(shí)訓(xùn)能力也不能很好地表現(xiàn)，這就造成教師和學(xué)生不重視實(shí)踐課、實(shí)訓(xùn)課的不正?，F(xiàn)象。

（五） 建設(shè)常駐實(shí)踐教學(xué)基地?cái)?shù)量不足以開(kāi)展正常的教學(xué)活動(dòng)

學(xué)生外出進(jìn)行認(rèn)知實(shí)習(xí)走馬觀花，不能深入企業(yè)，根本得不到企業(yè)的實(shí)際項(xiàng)目的洗禮，這就不可避免地造就學(xué)生對(duì)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的企業(yè)文化缺失，當(dāng)然這主要是很多高校的常駐教學(xué)基地?cái)?shù)量少和基地的規(guī)模相對(duì)太少的原因，使得本來(lái)很重要的實(shí)習(xí)生活得不到落實(shí)。

三 湖南科技大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)模式

（一） 培養(yǎng)模式

近幾年，我校在物聯(lián)網(wǎng)工程系的人才培養(yǎng)模式上提出了以“三要素、四翼飛、一提煉”為主導(dǎo)思想的“我校產(chǎn)、學(xué)、研項(xiàng)目模式，用以引導(dǎo)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)”。該模式下，“三要素、四翼飛、一提煉”中的“三要素”強(qiáng)調(diào)“學(xué)習(xí)型人才培養(yǎng)”為中心，以產(chǎn)、學(xué)、研為三個(gè)基本要素?！八囊盹w”指的是“教學(xué)項(xiàng)目”、“科研項(xiàng)目”和“競(jìng)賽項(xiàng)目”和“企業(yè)項(xiàng)目”作為“學(xué)習(xí)型人才培養(yǎng)”的四個(gè)翅膀，帶動(dòng)人才的學(xué)習(xí)能力的全面提升（如圖2 所示），形成“中心為本、四翼齊飛、相輔發(fā)展、提煉創(chuàng)新”的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才發(fā)展模式，努力實(shí)現(xiàn)全面提升的人才培養(yǎng)目標(biāo)：“產(chǎn)、學(xué)、研”。“一外延”指的是：通過(guò)“產(chǎn)、學(xué)、研”一體化，在學(xué)生中持續(xù)涌現(xiàn)和提煉出的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)思想。

圖2 “三要素、四翼飛、一提煉”示意圖

（二） 具體思想

人才培養(yǎng)過(guò)程中強(qiáng)調(diào)項(xiàng)目研究與育人的有機(jī)結(jié)合，課堂學(xué)習(xí)和課外實(shí)踐的相輔相成，教學(xué)、科研與企業(yè)項(xiàng)目的齊同并進(jìn)。在課堂教學(xué)中，有意將項(xiàng)目?jī)?nèi)容、思考方式、行業(yè)背景，實(shí)踐技能滲透到專業(yè)教學(xué)之中，使學(xué)生在潛移默化中學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)和思考；課外實(shí)踐教學(xué)中，強(qiáng)調(diào)加強(qiáng)和學(xué)術(shù)界、教育界、企業(yè)界的交流，鼓勵(lì)學(xué)生參與各類項(xiàng)目，在不同類型的項(xiàng)目中發(fā)現(xiàn)自己的長(zhǎng)處和短板，從而更加努力地學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)和技能，并在項(xiàng)目的參與過(guò)程中提煉出創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的思想，形成產(chǎn)學(xué)研一體化的學(xué)習(xí)與創(chuàng)新氛圍。

（三） 設(shè)立本科生導(dǎo)師制，培養(yǎng)學(xué)生科研素養(yǎng)

針對(duì)我校物聯(lián)網(wǎng)工程系學(xué)習(xí)成績(jī)前25%的同學(xué)，實(shí)行本科生導(dǎo)師與學(xué)生雙向選擇，通過(guò)指導(dǎo)老師指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行競(jìng)賽或者有科研潛力的同學(xué)進(jìn)行從事科研工作，培養(yǎng)優(yōu)秀學(xué)生的科研素養(yǎng)，為學(xué)生將來(lái)考研之后從事科研工作進(jìn)行預(yù)演，即使不能考上研究生，也可以讓學(xué)生了解物聯(lián)網(wǎng)方向最新的研究動(dòng)向，將來(lái)進(jìn)入企業(yè)工作，可以為企業(yè)諫言獻(xiàn)策。

（四） 與其它兄弟專業(yè)合作教學(xué)

我校計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院設(shè)立了計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)、信息安全、數(shù)據(jù)科學(xué)與工程、軟件工程以及物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)。物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教學(xué)目前實(shí)踐教學(xué)既設(shè)立物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)所特有的內(nèi)容，也兼顧參考其他系部所設(shè)立的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，從中發(fā)現(xiàn)與物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)相關(guān)的實(shí)踐內(nèi)容，添加到物聯(lián)網(wǎng)中來(lái)，擴(kuò)大學(xué)生的視野；有時(shí)也把相關(guān)專業(yè)的老師引入到物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的教學(xué)中來(lái)，比如依據(jù)物聯(lián)網(wǎng)中的安全問(wèn)題，我們把信息安全的專任老師，引入到物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)踐教學(xué)中來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)中也會(huì)產(chǎn)生大數(shù)據(jù)問(wèn)題，我們?cè)谠O(shè)立實(shí)踐教學(xué)的時(shí)候，把數(shù)據(jù)科學(xué)與工程中的老師引入進(jìn)來(lái)，讓他們引導(dǎo)學(xué)生解決物聯(lián)網(wǎng)中遇到的大數(shù)據(jù)問(wèn)題。

我校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)與其它專業(yè)的老師合作情況如圖3 所示。

圖3 物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)與其它專業(yè)老師合作情況

（五） 參與學(xué)科競(jìng)賽

我校為了提高老師指導(dǎo)學(xué)生參加全國(guó)以及湖南省的物聯(lián)網(wǎng)比賽的積極性，設(shè)立了專門(mén)的資金進(jìn)行激勵(lì)，物聯(lián)網(wǎng)系專門(mén)推薦老師每年都會(huì)組織學(xué)生參加全國(guó)的以及湖南省的大學(xué)生物聯(lián)網(wǎng)競(jìng)賽，取得了不錯(cuò)的成績(jī)。我校計(jì)算機(jī)學(xué)院為參加比賽的同學(xué)設(shè)立了依托微課基地的實(shí)驗(yàn)室，為他們參加比賽提供了重要的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所，大大提升了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)積極性，讓他們努力從書(shū)本轉(zhuǎn)變?yōu)槔碚摻Y(jié)合實(shí)際，然后形成產(chǎn)品，積極參加大型的比賽，積極展示自己的研究成果，積極與兄弟院校進(jìn)行交流，擴(kuò)大學(xué)生的視野，學(xué)生參加比賽回來(lái)之后積極進(jìn)行總結(jié)，做競(jìng)賽報(bào)告，介紹兄弟院校的實(shí)踐成果。

四 湖南科技大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)采用新的實(shí)踐教學(xué)模式取得的成績(jī)

我校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)模式取得成績(jī)?nèi)鐖D4 所示，下面分別詳細(xì)介紹。

圖4 物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)模式取得成績(jī)

（一） 提高了物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量

學(xué)科競(jìng)賽效果明顯。2017 年到2018 年間，通過(guò)“三要素、四翼飛、一提煉”的項(xiàng)目引導(dǎo)式人才培養(yǎng)模式的實(shí)踐，在全系師生的不斷努力下，本專業(yè)共參加各級(jí)各類學(xué)科競(jìng)賽30 余項(xiàng)。由于物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)學(xué)生具有較強(qiáng)的實(shí)踐動(dòng)手能力，本專業(yè)學(xué)生申報(bào)或者受邀參與了本校百分之四十的各類理工科學(xué)科競(jìng)賽，并取得了顯著的成效。

創(chuàng)新項(xiàng)目申報(bào)成功率高。近兩年，通過(guò)“一提煉”創(chuàng)新力培育思想的指導(dǎo)，鼓勵(lì)學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)新問(wèn)題，學(xué)會(huì)新方法，制定新方案，提升創(chuàng)新能力。本專業(yè)學(xué)生參與了校內(nèi)外大多數(shù)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目，2017 年至2018 年間，學(xué)生申報(bào)各類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目高達(dá)60 余項(xiàng)，立項(xiàng)成功數(shù)為20 余項(xiàng)。

（二） 提升了教師教學(xué)與科研水平

教師教學(xué)方式的不斷更新。由原來(lái)的教師“填鴨式”，轉(zhuǎn)變?yōu)槟壳暗陌咐虒W(xué)法、實(shí)地考察法、項(xiàng)目訓(xùn)練法等教學(xué)方式。近年來(lái)系部專業(yè)教師共承擔(dān)教研教改項(xiàng)目20 余項(xiàng)，發(fā)表教研教改論文10 余篇。

師資隊(duì)伍結(jié)構(gòu)的不斷優(yōu)化。一體化模式倒逼師資隊(duì)伍結(jié)構(gòu)的不斷優(yōu)化，老師進(jìn)行自我更新。通過(guò)院系調(diào)整，專業(yè)教師隊(duì)伍逐漸以高學(xué)歷、高實(shí)踐力中青年教師為主，教師梯隊(duì)合理，多人進(jìn)入“學(xué)科帶頭人”或“奮進(jìn)學(xué)者”行列。

教師科研水平的不斷提升。該模式鍛煉了教師的科研能力。近幾年來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)教師已主持43 個(gè)縱向或橫向項(xiàng)目，其中國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目5 項(xiàng)，省部級(jí)項(xiàng)目16 項(xiàng)。專業(yè)教師參加教研、科研比例為92.3%，立項(xiàng)經(jīng)費(fèi)305.3 余萬(wàn)元。近四年本系教師在各類SCI 期刊、CCF C 類以上會(huì)議發(fā)表論文40 余篇；獲國(guó)家發(fā)明專利2 項(xiàng)、軟件著作權(quán)16 項(xiàng)。

（三） 增強(qiáng)了師生服務(wù)社會(huì)的能力

在“三要素”模式下，師生提高了實(shí)際動(dòng)手能力、拓寬了對(duì)知識(shí)運(yùn)用領(lǐng)域的理解，開(kāi)始嘗試用專業(yè)知識(shí)服務(wù)社會(huì)：輔助企業(yè)項(xiàng)目的實(shí)施，直接或間接為企業(yè)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益數(shù)十萬(wàn)元；利用專業(yè)的學(xué)科優(yōu)勢(shì)和創(chuàng)新理念，促進(jìn)企業(yè)多項(xiàng)發(fā)明專利的成功申報(bào)；為企業(yè)輸送了大量專業(yè)技能合格的人才，這其中不乏很多優(yōu)秀的專業(yè)人才。

（四） 增強(qiáng)了學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的意識(shí)

在“一提煉”模式下，學(xué)生培養(yǎng)了較強(qiáng)的創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)意識(shí)，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力得到了展示。目前已有40%的專業(yè)學(xué)生入駐各類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基地或空間，“智能家居”“智能蚊帳”“運(yùn)動(dòng)智能頭盔”等10 余項(xiàng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目得到了校內(nèi)外領(lǐng)導(dǎo)的一致好評(píng)，這些項(xiàng)目也成為學(xué)校微科基地向外展示學(xué)生作品的“標(biāo)準(zhǔn)化動(dòng)作”。