工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)背景下物聯(lián)網(wǎng)工程多元化人才培養(yǎng)體系研究與實(shí)踐

胡順仿，佘玉梅，繆 清，趙艷芳，蔣 作，張寒云，陳君華

(云南民族大學(xué) 數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院，云南 昆明 650031)

近年來(lái)，世界各國(guó)政府機(jī)構(gòu)高度重視第4次工業(yè)革命，為確保國(guó)家制造業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，紛紛頒布了以工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)為重點(diǎn)的國(guó)家戰(zhàn)略政策，專注于工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，如美國(guó)“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”、德國(guó)“工業(yè)4.0”、 日本“互聯(lián)工業(yè)”和中國(guó)“智能制造”等[1-5].同時(shí)，為迎接這樣轉(zhuǎn)變，需要?jiǎng)趧?dòng)力技能、組織結(jié)構(gòu)、領(lǐng)導(dǎo)機(jī)制和企業(yè)文化的重大改革.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略的對(duì)教育尤其是高等教育產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，要求教育需與技術(shù)的發(fā)展相適應(yīng).為適應(yīng)技術(shù)發(fā)展需求，畢業(yè)生必須具備良好的創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)能力、溝通和協(xié)作能力.要求學(xué)校培養(yǎng)的學(xué)生有持續(xù)自學(xué)能力，才能在技術(shù)快速迭代更新的時(shí)代中保持與時(shí)俱進(jìn).也對(duì)教師的教學(xué)設(shè)計(jì)和信息通信技術(shù)知識(shí)運(yùn)用提出了新的要求，以提高教學(xué)效果和教學(xué)效率[6-7].

大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、數(shù)據(jù)分析、人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、物聯(lián)網(wǎng)、自適應(yīng)機(jī)器人、虛擬化和智能制造等是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的主要技術(shù)組成部分，在各學(xué)科工程教育計(jì)劃中全面納入.而且工程教育需要學(xué)術(shù)學(xué)科與復(fù)雜的社會(huì)技術(shù)系統(tǒng)的發(fā)展相結(jié)合.與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)專業(yè)工程教育中需要專業(yè)知識(shí)和技術(shù)專家及工業(yè)專家密切合作，為將來(lái)學(xué)生能參與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)跨學(xué)科合作做好準(zhǔn)備，在教學(xué)過(guò)程中設(shè)計(jì)和實(shí)施跨學(xué)科教學(xué)，促進(jìn)學(xué)生參與跨學(xué)科學(xué)習(xí)[8-10].為了應(yīng)對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的需求挑戰(zhàn)，世界各地的高等教育中對(duì)教學(xué)進(jìn)行研究改革，融合了現(xiàn)代學(xué)習(xí)和教學(xué)方法的技術(shù)，如在線學(xué)習(xí)、大規(guī)模在線開放課程(MOOC)和遠(yuǎn)程教育、混合學(xué)習(xí)、翻轉(zhuǎn)課堂模式[11-14]，開發(fā)了各類在線教學(xué)輔助平臺(tái)，以促進(jìn)教師之間的交流和互動(dòng)，并利用移動(dòng)學(xué)習(xí)和游戲化來(lái)提高學(xué)習(xí)者的軟技能[15].

由此可見，教育教學(xué)中教師重視工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)教育的革新和影響，并重新設(shè)計(jì)了高等教育內(nèi)容與教學(xué)方法，以提高教學(xué)效果.但是，還沒有形成一套工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)學(xué)科轉(zhuǎn)型的成熟的人才培養(yǎng)機(jī)制.作為新一代信息技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)被列為國(guó)家重點(diǎn)培育的6大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，因此成立和發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)具有國(guó)家戰(zhàn)略意義.為應(yīng)對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)人才需求，物聯(lián)網(wǎng)工程在學(xué)科發(fā)展過(guò)程中需要，更新現(xiàn)有的課程體系和知識(shí)結(jié)構(gòu)，重新設(shè)計(jì)課程計(jì)劃和個(gè)人培訓(xùn)計(jì)劃，提高人才能力，以適應(yīng)制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展帶來(lái)的挑戰(zhàn).

1 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)現(xiàn)狀

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)需要緊跟工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的步伐，培養(yǎng)能應(yīng)對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展需求的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才.但物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的人才培養(yǎng)還存在亟待解決的問(wèn)題.團(tuán)隊(duì)結(jié)合我校實(shí)際情況，根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)歷和調(diào)查研究，分析了物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的人才培養(yǎng)中存在問(wèn)題.

1.1 知識(shí)結(jié)構(gòu)交叉龐雜，學(xué)生學(xué)業(yè)不精

物聯(lián)網(wǎng)工程內(nèi)容涉及多門信息學(xué)科交叉，知識(shí)結(jié)構(gòu)龐雜.培養(yǎng)方案中涵蓋了計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、電子信息、通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、自動(dòng)控制等學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)容，而且要求硬件與軟件知識(shí)兼?zhèn)?，理論知識(shí)與應(yīng)用實(shí)踐能力齊備，交叉性對(duì)課程設(shè)置及學(xué)生在該專業(yè)的學(xué)習(xí)帶來(lái)很大的困擾.因此，物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)生對(duì)學(xué)科知識(shí)的理解不透，學(xué)習(xí)過(guò)程中熱情不足，學(xué)業(yè)不精，面對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的就業(yè)環(huán)境無(wú)所適從.

1.2 教師隊(duì)伍亟待升級(jí)

作為新成立的工程專業(yè)，教師大多來(lái)自計(jì)算機(jī)、電子和通信等方向，還沒有形成專門的教師人才隊(duì)伍，教師中大多數(shù)沒有受到物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)相關(guān)的系統(tǒng)化學(xué)習(xí)訓(xùn)練，缺乏在專業(yè)進(jìn)行教學(xué)科研的經(jīng)歷，尚不能很好把控物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的知識(shí)體系.而且教師們沿襲傳統(tǒng)教學(xué)和思維方式，教學(xué)過(guò)程中圍繞教師展開教學(xué),以完成教學(xué)任務(wù)為目標(biāo).這造成教學(xué)與社會(huì)發(fā)展要求相脫節(jié),畢業(yè)生質(zhì)量與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的人才需求有一定差距，學(xué)生就業(yè)質(zhì)量待提高.

1.3 課堂教學(xué)與實(shí)踐相脫離

物聯(lián)網(wǎng)工程培養(yǎng)方案中理論知識(shí)教學(xué)是物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)重要的一部分，但是作為工程類專業(yè)，實(shí)踐能力培養(yǎng)也是物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)很重要組成部分，而且實(shí)踐教學(xué)需與具體的行業(yè)應(yīng)用集合.但是沒有與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合的教學(xué)示范項(xiàng)目，缺乏具有物聯(lián)網(wǎng)工程技術(shù)背景的實(shí)踐指導(dǎo)教師，使得實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)薄弱，重課堂理論教學(xué)，課堂教學(xué)與實(shí)踐相脫離.

2 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式與教學(xué)方法研究與實(shí)踐

在以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展為國(guó)家戰(zhàn)略背景下，信息技術(shù)與行業(yè)應(yīng)用結(jié)合催生各行業(yè)技術(shù)迭代更新，發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是國(guó)家重大戰(zhàn)略.目前，物聯(lián)網(wǎng)工程人才培養(yǎng)的模式很難滿足行業(yè)發(fā)展需求，專業(yè)人才培養(yǎng)模式與教學(xué)方法改革勢(shì)在必行.團(tuán)隊(duì)依托云南民族大學(xué)教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目，面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展方向，創(chuàng)新物聯(lián)網(wǎng)工程人才的培養(yǎng)模式和解決教學(xué)問(wèn)題.在物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式與教學(xué)方法研究過(guò)程中，緊跟工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)革命和新產(chǎn)業(yè)變革對(duì)物聯(lián)網(wǎng)工程人才的新需求，構(gòu)建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下物聯(lián)網(wǎng)工程人才培養(yǎng)的“新理念”“新體系”和“新方法”，培養(yǎng)面向未來(lái)發(fā)展需求的新類型人才.

2.1 人才培養(yǎng)理念更新

在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)背景下，人才培養(yǎng)需要服務(wù)國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略，畢業(yè)生需適應(yīng)新時(shí)代發(fā)展要求，教學(xué)過(guò)程中強(qiáng)化課程思政,以學(xué)生為中心，建立培養(yǎng)創(chuàng)新人才的教學(xué)理念.

1) 強(qiáng)化課程思政、創(chuàng)新教育理念和教育實(shí)踐 充分利用課堂教學(xué)，持續(xù)改進(jìn)和加強(qiáng)思想政治理論課，在教學(xué)中啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生正確認(rèn)識(shí)具有中國(guó)特色社會(huì)主義和國(guó)際比較，讓學(xué)生全面客觀認(rèn)識(shí)當(dāng)代中國(guó)，正確看待外部世界.課程教學(xué)中緊緊圍繞新時(shí)代黨中央對(duì)人才培養(yǎng)的新要求和新使命，讓學(xué)生緊跟信息技術(shù)新時(shí)代發(fā)展要求，有擔(dān)當(dāng)、有家國(guó)情懷.教育教學(xué)中以著力培養(yǎng)基礎(chǔ)扎實(shí)、專業(yè)能力強(qiáng)、德智體美勞全面發(fā)展的高素質(zhì)創(chuàng)新人才為目標(biāo).

2) 從以教為中心轉(zhuǎn)為以學(xué)為中心 在課程教學(xué)過(guò)程中，教師根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)際情況及課題的特點(diǎn)，科學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程，主動(dòng)將課堂還以學(xué)生，讓學(xué)生主體角色得到了充分的體現(xiàn)，激發(fā)學(xué)生內(nèi)在的學(xué)習(xí)動(dòng)力，提升學(xué)生持續(xù)學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的能力.教學(xué)過(guò)程中教師與學(xué)生融洽互動(dòng)，活躍課堂氣氛.教學(xué)中的重點(diǎn)與難點(diǎn)師生共同討論，通過(guò)反轉(zhuǎn)課程和小組項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)等方式，讓學(xué)生自己講解，有意識(shí)讓學(xué)生成為課堂主體.在“以教為中心”向“以學(xué)為中心”轉(zhuǎn)變過(guò)程中，充分利用學(xué)校建設(shè)的智慧教學(xué)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)教學(xué)空間與教育理念、模式和教學(xué)方法的雙向促進(jìn).通過(guò)學(xué)生能積極參與各項(xiàng)活動(dòng)，拓展分析和解決問(wèn)題思路，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性和批判性思維，助力學(xué)生個(gè)人素養(yǎng)的培養(yǎng)，始終圍繞著“授之以漁”的主線，以培養(yǎng)“全面發(fā)展的人”為核心進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐.

3) 樹立“服務(wù)國(guó)家戰(zhàn)略、面向新技術(shù)發(fā)展”的新理念 物聯(lián)網(wǎng)工程人才培養(yǎng)需與國(guó)家工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略相適應(yīng)，教學(xué)中以新的信息技術(shù)應(yīng)用和學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)為導(dǎo)向，建立面向新技術(shù)發(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)工程人才培養(yǎng)的教學(xué)體系.新時(shí)代背景下，確立新信息技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)工程人才培養(yǎng)中的關(guān)鍵地位和作用，設(shè)計(jì)了物聯(lián)網(wǎng)工程與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用深度融合的開放、包容的課程內(nèi)容，強(qiáng)化新技術(shù)手段與經(jīng)典過(guò)程強(qiáng)化技術(shù)融合的新方法論.

2.2 教學(xué)新體系和教學(xué)方法創(chuàng)新

1) 多學(xué)科交叉融合教學(xué)新體系 面對(duì)物聯(lián)網(wǎng)工程與家居、農(nóng)業(yè)、交通、工業(yè)和物流等行業(yè)融合形成的新產(chǎn)業(yè)生態(tài)和新產(chǎn)業(yè)模式，發(fā)揮新技術(shù)的平臺(tái)性作用，創(chuàng)設(shè)多學(xué)科交叉專業(yè)方向，構(gòu)建建立多學(xué)科交叉融合教學(xué)新體系.在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)背景下，團(tuán)隊(duì)發(fā)揮信息新技術(shù)的引領(lǐng)作用，完善多學(xué)科交叉，融通知識(shí)體系，強(qiáng)化課程思政,中以學(xué)生為中心，建立培養(yǎng)創(chuàng)新人才的教學(xué)理念建立教育教學(xué)的新方法.

2) 建設(shè)跨學(xué)科交叉融合的課程體系 為提高學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力，建設(shè)了部分綜合能力培養(yǎng)課程、問(wèn)題導(dǎo)向課程和交叉學(xué)科研討課程，整合選修課程，強(qiáng)化培養(yǎng)專業(yè)能力的骨干必修課程.堅(jiān)持物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)科的主干和核心地位，深化物聯(lián)網(wǎng)+與多學(xué)科交叉和新科技的融合.課程體系中強(qiáng)調(diào)物聯(lián)網(wǎng)工程在智能家居、智慧農(nóng)業(yè)、智能交通、智能制造和智慧物流等工程應(yīng)用；強(qiáng)化物聯(lián)網(wǎng)工程與電子信息、通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、自動(dòng)控制等學(xué)科的交叉融合,發(fā)揮工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略背景下，新信息技術(shù)的平臺(tái)化與工具化作用，完善跨學(xué)科交叉融合的課程體系.

3) 編著出版面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系列教材 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)成立以來(lái)，雖然各大出版都推出了不同側(cè)重點(diǎn)教學(xué)用書，但是選擇適合自身教學(xué)實(shí)際的教材非常困難，根據(jù)學(xué)校創(chuàng)立的辦學(xué)實(shí)際條件情況，依據(jù)物聯(lián)網(wǎng)不同的應(yīng)用場(chǎng)景和核心關(guān)鍵技術(shù)，團(tuán)隊(duì)成員編著了物聯(lián)網(wǎng)工程相關(guān)系列教材或參考材料近10本，如《嵌入式物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)實(shí)踐教程-基于6LoWPAN》《RFID標(biāo)簽識(shí)別工程實(shí)踐》《云計(jì)算基礎(chǔ)與實(shí)踐教程》《物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用研究》、《物聯(lián)網(wǎng)信息安全技術(shù)與實(shí)踐教程》《物聯(lián)網(wǎng)信息安全技術(shù)與實(shí)踐教程》《人工智能原理及應(yīng)用》和《大學(xué)計(jì)算機(jī)-數(shù)據(jù)思維與編程素養(yǎng)》等教材，教材融入多學(xué)科融合的知識(shí)和方法，并對(duì)新的信息技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)教學(xué)探索.

4) 融合教育新技術(shù)、創(chuàng)新教學(xué)方法 面對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)人才需求和學(xué)生職業(yè)發(fā)展規(guī)劃，在教學(xué)過(guò)程中因材施教，設(shè)立本科生專業(yè)學(xué)習(xí)導(dǎo)師制.積極運(yùn)用教育教學(xué)新技術(shù)，教學(xué)過(guò)程中采用小組任務(wù)驅(qū)動(dòng)、翻轉(zhuǎn)課堂、微課、慕課以及SPOOC等多種創(chuàng)新性授課方式，提升學(xué)生學(xué)習(xí)靈活性和主動(dòng)性.充分利用學(xué)校建設(shè)的智慧教學(xué)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)實(shí)景化教學(xué)，到達(dá)教學(xué)空間與教育理念、模式和教學(xué)方法的雙向促進(jìn).教學(xué)中積極培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新品質(zhì)和多向能動(dòng)，在真實(shí)的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)境里，激發(fā)學(xué)生綜合應(yīng)用專業(yè)知識(shí)和高效技術(shù)工具的創(chuàng)新意識(shí)和能力.

5) 打造實(shí)訓(xùn)平臺(tái)和實(shí)踐基地 近年來(lái)，學(xué)校加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，不斷改善實(shí)踐教學(xué)條件.目前建有云南高校物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、嵌入式系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)組成原理、微機(jī)原理與接口技術(shù)、數(shù)字邏輯、電子電路、數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)、多媒體技術(shù)、軟件工程、數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用技術(shù)、計(jì)算機(jī)維修與維護(hù)、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)、物聯(lián)網(wǎng)工程、信息安全等實(shí)驗(yàn)室和計(jì)算機(jī)軟硬件開放實(shí)驗(yàn)室.學(xué)院的“計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心”為校級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，“數(shù)據(jù)處理與智能計(jì)算實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心”分別為校級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心和云南省實(shí)踐能力提升工程建設(shè)項(xiàng)目.

目前與華為、浪潮、華清遠(yuǎn)見和昆明易用軟件等公司合作，建立了實(shí)踐教育中心以及實(shí)習(xí)基地，對(duì)貫通式物聯(lián)網(wǎng)工程創(chuàng)新型專業(yè)人才培養(yǎng)起到了重要作用.

6) 創(chuàng)辦學(xué)科競(jìng)賽、以賽促學(xué)，強(qiáng)化學(xué)生跨學(xué)科知識(shí)應(yīng)用能力 教學(xué)中鼓勵(lì)學(xué)生參加中國(guó)大學(xué)生計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)大賽、全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模、計(jì)算機(jī)作品賽、藍(lán)橋杯計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)賽、互聯(lián)網(wǎng)+創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等競(jìng)賽，全面提升并檢驗(yàn)學(xué)生的大工程意識(shí)和解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力.通過(guò)大賽鼓勵(lì)學(xué)生用物聯(lián)網(wǎng)工程技術(shù)解決相關(guān)問(wèn)題，強(qiáng)調(diào)以新思想新方法解決問(wèn)題；讓學(xué)生能面對(duì)物聯(lián)網(wǎng)工程應(yīng)用需求，創(chuàng)新數(shù)字化技術(shù)，強(qiáng)調(diào)面向需求創(chuàng)新思想創(chuàng)新工具.

3 結(jié)語(yǔ)

為響應(yīng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略，立足物聯(lián)網(wǎng)工程基礎(chǔ)，面向工業(yè)發(fā)展新趨勢(shì)，我校物聯(lián)網(wǎng)工程人才培養(yǎng)過(guò)程中，以培養(yǎng)新技術(shù)革命背景下的創(chuàng)新人才為目標(biāo)，建立并全面貫徹強(qiáng)化課程思政,以學(xué)生為中心，建立培養(yǎng)創(chuàng)新人才的教學(xué)理念.堅(jiān)持物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)科的主干和核心地位，深化與電子信息、通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、自動(dòng)控制等多學(xué)科的交叉融合，創(chuàng)新了培養(yǎng)方案和課程體系，構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與信息新技術(shù)成果和新產(chǎn)業(yè)模式深度融合的教育體系.培養(yǎng)過(guò)程中將創(chuàng)新教學(xué)方法論融合到物聯(lián)網(wǎng)工程知識(shí)傳授中，提升學(xué)生綜合應(yīng)用專業(yè)知識(shí)、數(shù)學(xué)模型和計(jì)算機(jī)語(yǔ)言來(lái)表達(dá)專業(yè)技術(shù)和工程方案的能力.

近年來(lái)，隨著物聯(lián)網(wǎng)工程人才培養(yǎng)體系的創(chuàng)新與實(shí)踐，取得了一些成果，但在新的時(shí)代背景下，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才的培養(yǎng)模式創(chuàng)新是一個(gè)持續(xù)的過(guò)程，并且繼續(xù)擴(kuò)大項(xiàng)目成果并更廣泛地推廣應(yīng)用.