“物聯(lián)網(wǎng)工程”新工科專業(yè)建設(shè)探索與實(shí)踐

孔 銳，張 冰

（暨南大學(xué) 智能科學(xué)與工程學(xué)院/人工智能產(chǎn)業(yè)學(xué)院，廣東 珠海 519070）

0 引 言

物聯(lián)網(wǎng)可以將人、物與各種設(shè)備連接在一起，實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)。當(dāng)前，我國已經(jīng)將物聯(lián)網(wǎng)列入“十四五”規(guī)劃重點(diǎn)發(fā)展產(chǎn)業(yè)；截至2019年，全國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模已經(jīng)達(dá)到1.7萬億元，預(yù)計(jì)未來幾年我國物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)將持續(xù)快速發(fā)展，年均增長率在30%左右；到2022年底，物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)市場規(guī)模將超過5.0萬億元。物聯(lián)網(wǎng)在商業(yè)零售、制造、物流、交通、電力、安防、醫(yī)療、防偽等領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。2017年是物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的元年，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域的一批基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)完善，物聯(lián)網(wǎng)終于可以真正實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)。當(dāng)前，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)正處在不斷發(fā)展階段，各種物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用創(chuàng)新不斷，伴隨著物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的擴(kuò)張和升級(jí)，物聯(lián)網(wǎng)工程領(lǐng)域人才需求量也非常大，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)需要一大批專業(yè)技術(shù)人才[1-4]。

“物聯(lián)網(wǎng)工程”專業(yè)就是在新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)背景下產(chǎn)生的一個(gè)新工科專業(yè)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)涉及各種類型傳感器生產(chǎn)制造、不同功能芯片設(shè)計(jì)和制造、相關(guān)數(shù)據(jù)采集和通信設(shè)備制造以及應(yīng)用軟件開發(fā)等領(lǐng)域，高校作為培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)工程技術(shù)領(lǐng)域人才的主要基地，應(yīng)該順應(yīng)社會(huì)需求，開設(shè)“物聯(lián)網(wǎng)工程”專業(yè)，按計(jì)劃有目的地培養(yǎng)“物聯(lián)網(wǎng)工程”專門人才。當(dāng)前，我國已有700多所高校設(shè)置了“物聯(lián)網(wǎng)工程”本科專業(yè)，我校的“物聯(lián)網(wǎng)工程”專業(yè)已經(jīng)培養(yǎng)了10屆學(xué)生，有些畢業(yè)生已經(jīng)在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域取得了優(yōu)異的成績。當(dāng)前，社會(huì)對(duì)“物聯(lián)網(wǎng)工程”專業(yè)人才的要求越來越高，要求“物聯(lián)網(wǎng)工程”專業(yè)學(xué)生具備在物聯(lián)網(wǎng)工程領(lǐng)域跟蹤新理論、新知識(shí)、新技術(shù)的能力，具備物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)和集成能力[5-7]。如何培養(yǎng)出合格的“物聯(lián)網(wǎng)工程”專業(yè)人才，滿足社會(huì)需求是非常值得探討的一個(gè)問題。因此，“物聯(lián)網(wǎng)工程”專業(yè)的人才培養(yǎng)方案和培養(yǎng)模式就顯得非常重要。我國已經(jīng)于2016年6月2日正式成為《華盛頓協(xié)議》[8]會(huì)員，這標(biāo)志著我國高校要按照國際工程教育認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)工程技術(shù)人才，這也是提高工程技術(shù)人才培養(yǎng)質(zhì)量以及推進(jìn)工程師資格國際互認(rèn)的有效措施。廣東省從2021年開始新設(shè)立了“物聯(lián)網(wǎng)工程”專業(yè)的職稱系列，進(jìn)一步加大物聯(lián)網(wǎng)工程技術(shù)人員隊(duì)伍建設(shè)。如何能培養(yǎng)出滿足社會(huì)需求的物聯(lián)網(wǎng)工程技術(shù)人員，將是本文重點(diǎn)研究和解決的問題。

1 “物聯(lián)網(wǎng)工程”專業(yè)課程體系建設(shè)

當(dāng)前，國內(nèi)高校對(duì)建設(shè)“物聯(lián)網(wǎng)工程”專業(yè)方面的經(jīng)驗(yàn)積累較少，“物聯(lián)網(wǎng)工程”專業(yè)建設(shè)正處于轉(zhuǎn)型和探索階段[9]，很多高校當(dāng)初在開設(shè)“物聯(lián)網(wǎng)工程”專業(yè)時(shí)都是結(jié)合本校已有相關(guān)專業(yè)和特長而進(jìn)行的，盡量利用已有的師資和實(shí)驗(yàn)室來完成人才培養(yǎng)，并未完全考慮社會(huì)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)工程技術(shù)人才的專門需求。因此，各個(gè)學(xué)?！拔锫?lián)網(wǎng)工程”專業(yè)建設(shè)各具特色，沒有一個(gè)典型的可供參考的模式。暨南大學(xué)于2012年經(jīng)教育部批準(zhǔn)建立了“物聯(lián)網(wǎng)工程”專業(yè)，作為全國領(lǐng)先、廣東省首批開設(shè)“物聯(lián)網(wǎng)工程”專業(yè)的高等院校，在專業(yè)的建設(shè)過程中遇到了很多問題，只能自己摸索解決；同時(shí)，在這個(gè)過程中也積累了一些專業(yè)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)。經(jīng)過近十年的專業(yè)建設(shè)，結(jié)合社會(huì)對(duì)“物聯(lián)網(wǎng)工程”專業(yè)人才需求的變化，學(xué)校已經(jīng)進(jìn)行了四輪專業(yè)培養(yǎng)方案的修訂，通過在已有“物聯(lián)網(wǎng)工程”專業(yè)的課程體系基礎(chǔ)上，采取了一系列的創(chuàng)新措施，希望能培養(yǎng)出滿足現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)需求的“物聯(lián)網(wǎng)工程”專業(yè)的工程技術(shù)人才。

1.1 課程體系

“物聯(lián)網(wǎng)工程”專業(yè)具有綜合性和應(yīng)用性強(qiáng)的特點(diǎn)，專業(yè)知識(shí)涉及電子信息、通信工程、計(jì)算機(jī)軟件等多個(gè)學(xué)科[10]?！拔锫?lián)網(wǎng)工程”專業(yè)培養(yǎng)的人才，不僅要掌握各種類型的信號(hào)傳感器、不同微處理器和嵌入式系統(tǒng)的工作原理，還要掌握信號(hào)處理、通信原理、計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)等軟件知識(shí)。由于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域非常廣闊，而且“物聯(lián)網(wǎng)工程”專業(yè)是一個(gè)實(shí)用性非常強(qiáng)的專業(yè)，這就要求學(xué)校在培養(yǎng)人才時(shí)，既要重視基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)，也要注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐和創(chuàng)新能力。為了加大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)力度，滿足國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)高素質(zhì)人才的需求，根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的技術(shù)框架，對(duì)“物聯(lián)網(wǎng)工程”專業(yè)課程體系進(jìn)行了科學(xué)合理的設(shè)置，并在人才培養(yǎng)實(shí)踐中進(jìn)行了應(yīng)用，希望能總結(jié)出一些有益的經(jīng)驗(yàn)和思路。

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)主要由三層構(gòu)成：感知層、傳輸層、應(yīng)用層（應(yīng)用支撐和應(yīng)用服務(wù)）。因此，“物聯(lián)網(wǎng)工程”專業(yè)課程就要圍繞這三個(gè)層面的技術(shù)知識(shí)來設(shè)置。感知層技術(shù)需要傳感器、信號(hào)檢測和信號(hào)處理等相關(guān)知識(shí)；傳輸層技術(shù)需要通信原理、通信協(xié)議、通信電路等相關(guān)知識(shí)；應(yīng)用層技術(shù)需要計(jì)算機(jī)軟件、應(yīng)用算法等相關(guān)知識(shí)。涉及到的學(xué)科有：數(shù)學(xué)、電子、通信工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)等專業(yè)學(xué)科。

“物聯(lián)網(wǎng)工程”專業(yè)的培養(yǎng)方案必須能實(shí)現(xiàn)它的培養(yǎng)目標(biāo)，從未來畢業(yè)生可能從事的崗位和職業(yè)能力需求出發(fā)，征求業(yè)界工程師、技術(shù)專家的意見和畢業(yè)生的建議，制定培養(yǎng)方案，對(duì)現(xiàn)有的課程體系和課程內(nèi)容進(jìn)行了修改。組織校內(nèi)外專家、業(yè)界工程師、行業(yè)專家以及畢業(yè)生，對(duì)原有培養(yǎng)方案進(jìn)行了修訂，更新教學(xué)內(nèi)容、完善課程體系，建成了能夠滿足物聯(lián)網(wǎng)工程領(lǐng)域人才需求的課程體系，課程覆蓋了“物聯(lián)網(wǎng)工程”新工科專業(yè)所需的知識(shí)體系。修訂后的“物聯(lián)網(wǎng)工程”專業(yè)課程體系包括三個(gè)模塊：通識(shí)教育課程模塊、基礎(chǔ)教育課程模塊（包括實(shí)踐課程）、專業(yè)教育課程模塊（包括實(shí)踐課程）。這是學(xué)校第四次修訂的培養(yǎng)方案，已經(jīng)應(yīng)用到2018級(jí)以后的“物聯(lián)網(wǎng)工程”專業(yè)中。

1.1.1 通識(shí)教育課程模塊

通識(shí)教育課程模塊開設(shè)的課程都是必修課，這些課程的設(shè)置有利于提高和培養(yǎng)學(xué)生的政治思想素質(zhì)和職業(yè)道德，培養(yǎng)學(xué)生的辯證思維能力和外語應(yīng)用能力。通識(shí)教育課程涵蓋社會(huì)科學(xué)與文化、文學(xué)與藝術(shù)、語言與工具、體育與健康等。學(xué)分設(shè)置見表1所列。

表1 通識(shí)教育課程學(xué)分設(shè)置

1.1.2 基礎(chǔ)教育課程模塊

基礎(chǔ)教育課程模塊開設(shè)的課程包括必修課和選修課，是“物聯(lián)網(wǎng)工程”專業(yè)的基礎(chǔ)課程，能夠?yàn)楹罄m(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。學(xué)分設(shè)置分別見表2和表3所列。

表2 基礎(chǔ)教育必修課程學(xué)分設(shè)置

表3 基礎(chǔ)教育選修課程學(xué)分設(shè)置（至少7學(xué)分）

1.1.3 專業(yè)教育課程模塊

專業(yè)教育課程模塊開設(shè)的課程分為必修課和選修課，主要培養(yǎng)學(xué)生掌握專業(yè)知識(shí)。學(xué)分設(shè)置見表4和表5所列。

表4 專業(yè)教育必修課程學(xué)分設(shè)置

表5 專業(yè)教育選修課程學(xué)分設(shè)置（至少14學(xué)分）

1.1.4 設(shè)立專業(yè)學(xué)程

我校根據(jù)當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)主流應(yīng)用技術(shù)需求，設(shè)立了三個(gè)特色學(xué)程：智能家居與智慧社區(qū)學(xué)程、RFID原理與應(yīng)用學(xué)程、智能制造與智能物流學(xué)程，每個(gè)學(xué)程15～20學(xué)分，三個(gè)學(xué)程的課程從第二年級(jí)下學(xué)期就開始，不同的學(xué)程安排不同的課程（見表6所列），學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣選擇不同的學(xué)程進(jìn)行學(xué)習(xí)。所有學(xué)程的實(shí)訓(xùn)課程一般都是放到企業(yè)進(jìn)行授課，授課老師可以是企業(yè)工程師或?qū)W校有工程實(shí)踐能力的教師，實(shí)訓(xùn)課程考核基本都是以課程設(shè)計(jì)形式進(jìn)行。

表6 不同學(xué)程開課情況（所有課程學(xué)分均包括了1學(xué)分實(shí)訓(xùn)課程）

2 培養(yǎng)模式探索與實(shí)踐

2.1 注重實(shí)際教學(xué)效果

傳統(tǒng)教學(xué)過程都是以教師為中心，教學(xué)過程完全由教師掌控，課程需要講解的內(nèi)容完全按照固有的教材和教學(xué)大綱要求，課程內(nèi)容一成不變，沒有融入當(dāng)今科技發(fā)展的新知識(shí)、新技術(shù)。老師只管照本宣科、滿堂灌，從不考慮學(xué)生能否接受、能否理解課程內(nèi)容。學(xué)生是否優(yōu)秀完全取決于理論考試成績，學(xué)生受到成績和排名驅(qū)動(dòng)，被動(dòng)學(xué)習(xí)。教師一般不會(huì)考慮所學(xué)知識(shí)是否有用或必要、學(xué)生是否能理解所學(xué)知識(shí)，這種教學(xué)方式的結(jié)果就導(dǎo)致了培養(yǎng)出的學(xué)生不能滿足社會(huì)的實(shí)際需求，不能解決生產(chǎn)實(shí)踐中遇到的實(shí)際問題。

我校轉(zhuǎn)變觀念，以學(xué)生為中心、以教學(xué)成果為導(dǎo)向，改革課程設(shè)置、選擇課程內(nèi)容。老師采用啟發(fā)式、探究式、討論式教學(xué)方法，注重培養(yǎng)學(xué)生積極主動(dòng)學(xué)習(xí)。對(duì)學(xué)生進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)時(shí)，兼顧學(xué)生的理論水平、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。教學(xué)方式和部分專業(yè)課程已經(jīng)在2018級(jí)以后的學(xué)生中開始實(shí)踐，取得了較好的教學(xué)效果，學(xué)生反映良好。

2.2 在實(shí)踐中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

探索學(xué)校與企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)人才的新模式，結(jié)合“物聯(lián)網(wǎng)工程”專業(yè)應(yīng)用性強(qiáng)的特點(diǎn)，改變學(xué)生人才培養(yǎng)模式，制定有效、可行的應(yīng)用型人才培養(yǎng)方案，實(shí)行“2.5+0.5+0.5+0.5”的人才培養(yǎng)模式（注：“2.5+0.5+0.5+0.5”是兩年半在學(xué)校，一年半在企業(yè)），并已經(jīng)在2018級(jí)、2019級(jí)開展了教學(xué)實(shí)踐。

在學(xué)校建設(shè)校企實(shí)驗(yàn)室和實(shí)踐基地，以項(xiàng)目作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程，訓(xùn)練學(xué)生的實(shí)踐能力；同時(shí)建設(shè)校外實(shí)踐基地，由企業(yè)提供學(xué)生實(shí)訓(xùn)崗位，部分實(shí)驗(yàn)課程放到企業(yè)中進(jìn)行。我校已經(jīng)選取2018級(jí)、2019級(jí)的部分學(xué)生進(jìn)行了實(shí)踐，取得了良好的教學(xué)效果。

2.3 讓學(xué)生積極參與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目

進(jìn)行創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育，開設(shè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育課程（課程有創(chuàng)新學(xué)分），同時(shí)在校內(nèi)設(shè)置了創(chuàng)客空間；學(xué)生可以自主選擇參與老師的科研項(xiàng)目、參與相關(guān)的競賽項(xiàng)目、申報(bào)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目等。學(xué)生通過承擔(dān)或參與項(xiàng)目研發(fā)，提高自身的實(shí)踐和創(chuàng)新能力。

設(shè)立創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基金，以企業(yè)基金資助方式，在校內(nèi)設(shè)置創(chuàng)新基金，鼓勵(lì)學(xué)生積極申報(bào)和參與企業(yè)項(xiàng)目研發(fā)，通過項(xiàng)目評(píng)審，對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力進(jìn)行評(píng)價(jià)，以提高學(xué)生的創(chuàng)新和科研能力。

3 結(jié) 語

本文對(duì)“物聯(lián)網(wǎng)工程”專業(yè)的建設(shè)問題進(jìn)行了探討，并給出了一些專業(yè)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)和建議，供相關(guān)從業(yè)者參考。當(dāng)前，我校的“物聯(lián)網(wǎng)工程”專業(yè)已經(jīng)是廣東省特色專業(yè)和廣東省一流本科專業(yè)建設(shè)點(diǎn)，培養(yǎng)出的學(xué)生完全可以滿足社會(huì)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)工程技術(shù)領(lǐng)域的需求?！拔锫?lián)網(wǎng)工程”專業(yè)是順應(yīng)時(shí)代發(fā)展而產(chǎn)生的新工科專業(yè)，社會(huì)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)工程領(lǐng)域技術(shù)人才的需求也在不斷變化，如何培養(yǎng)出合格的物聯(lián)網(wǎng)工程技術(shù)人才是我們不斷要探索和實(shí)踐的課題。因此，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才的培養(yǎng)方案和培養(yǎng)模式也必然要不斷更新，以適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)領(lǐng)域?qū)θ瞬诺男枨蟆?/p>