基于高校物联网工程专业人才培养的几点思考

【摘要】物联网已经从概念走向应用，面对物联网全面应用时代的到来，如何培养符合社会需求的高素质物联网人才是各高校共同的话题。本文主要从特色课程体系形成、专业教学团队组建、和教学思维转变和实践能力培养等几个方面进行了探讨。

【关键词】物联网;物联网工程专业;人才培养

物联网的概念最早于1999年由美国麻省理工学院提出，是指依托射频识别技术和设备将所有物品与互联网连接起来，实现智能化识别和管理而形成的网络。[1]物联网是继计算机、互联网、移动通信后的又一次信息化产业浪潮，将催生一个巨大的新兴产业。产业未兴，人才先行。2010年教育部在高校本科教育阶段设立物联网工程专业，以期为重要战略性新兴产业——物联网相关产业培养高素质人才。物联网技术属于“集成创新型”技术，因此物联网工程专业的人才应该属于“工程应用型”人才[3]。如何实现这一目标是各个高校共同探索的话题。作为一名教师，结合自身实际工作经验，对此有以下几点思考。

1.形成以培养目标为导向的特色课程体系

物联网工程是一门覆盖范围很广的综合交叉学科，涉及计算机科学与技术、电子科学与技术、自动化、通信工程、信息安全、智能科学与技术等诸多科学领域[4]，合理的课程设置有助于师生形成清晰完整的知识结构。要制定合理的课程体系，可以从以下三方面着手：

首先要整体把握物联网的体系架构要对物联网的整体框架和关键技术有整体把握。物联网的架构分为三个层次：感知层、网络层、应用层。信息在感知层采集和获取后，经网络层得以共享并实时交互，最终在到达应用层经过分析处理，最终实现决策和控制。课程体系要涵盖这三个层次，各层次间要能顺利连接。同时物联网关键技术如M2M、传感器、云计算等在整个课程体系中有所体现。

其次要明确专业培养目标。物联网企业的人才需求谱系中不仅包含高层次的研发人员，同时也包含大量物联网产品生产制造与物联网系统集成中设备安装、调试、维保等方面的高端技能型专门人才。因此，物联网工程专业的就业岗位可定位为：物联网电子产品的生产与制造、物联网工程系统集成与项目实施与管理、物联网工程项目售前售后服务与运行维护。物联网工程专业的课程设置要有明确的就业指引。根据岗位要求设置合理课程体系，培养学生核心职业能力。

最后要重建核心课程。目前物联网工程专业课程设置没有专业特色，课程设置大多是将各个交叉学科的相关课程直接设置在物联网工程专业的课程体系之中，比如将计算机专业相关的课程、通信专业相关的课程以及电子技术相关专业的课程组合成物联网工程专业课程。这样设置导致课程体系复杂、内容繁多、缺少层次[5]，教师授课以孤立的学科要求为教学目标进行授课，学生因精力有限很难深入，形成的知识结构混乱，很难加以应用。课程的内容方面，大多是在原传统专业的核心要求上略作删减，导致学生无法获取一些非本课程重点而对后续课程极为重要的知识点。比如物联网工程专业的专业基础课电路与电子学，按照传统电子技术相关专业的要求，耦合电路属于选讲甚至阅读内容，不做考核，许多老师在授课时间有限的情况下会选择学生自学或者只做概述，而对于物联网工程专业的学生来说，这部分内容相当重要，是理解其后续专业课射频识别工作原理的重要知识储备。因此，在确立物联网工程专业课程体系的时候，应充分考虑各学科之间的关联，是否符合物联网专业从上至下的知识结构，而不是简单堆砌，更不是简单取舍。在培养目标的引导下，梳理学生能力形成所需掌握的知识点，将传统相关课程进行重组或拆解，并为之确定新的教学大纲，从而形成具有物联网工程专业特色的新课程，以突显符合培养目标的本专业特色。

2.组建有清晰角色定位和分工的教学团队

师资队伍是专业建设与发展的保障。作为一门新兴学科要发展，物联网工程专业急需一支专业的教师队伍。但物联网涉及学科众多，寻求精通多学科教师又不易实现。面对这种困境，物联网工程专业建立之初，可以尝试鼓励教师在各自的领域深入研究，以实际应用为向导或者以项目任务驱动的方式，组织青年教师学习钻研自己所掌握技术在物联网中的应用方式及其接入点，了解与其他领域知识相结合时所需的核心知识点，以达到熟练掌握和应用某一项物联网关键技术的目的，从而在实际教学中将每个人的技术优势发挥到最佳，使学生能取众师之长，实现成为“卓越物联网工程师[6]”的最终目标。

3.转变教学思维，充分发挥学生主体地位作用

基于问题的学习（简称PBL）于1969年由美国神经病学教授Barrows首创，是以学生组成的学习小组围绕系列复杂问题自主分析，找到解决方案，并学习到所需知识的过程。PBL教学法可以帮助学习者构建广博而灵活的知识基础，培养学生自主学习的能力和实践能力，激发学生的学习兴趣。[9]无论从实践还是理论研究上，物联网工程专业目前都还处于探索阶段[8]，涉及学科知识宽广，相关技术甚至重要术语的定义都在持续更新中，“老师讲授—学生被动接受”的传统方式已经不能满足学习的需要，这要求学生有自主获取新知识的能力和热情。实际教学中可以尝试在物联网工程专业的主干课程如物联网导论中引入PBL教学方法，例如在讲解物联网是什么、物联网体系架构、物联网应用等关键问题时，可以给出问题，让学生通过资料查询、文献检索及其他现代信息技术手段获取相关信息，分组讨论、归纳、整理、分析总结，让学生来充当问题的解决者，教师最后归纳补充，进行重难点讲解。

笔者在讲授物联网工程专业课程物联网导论曾尝试采取这种教学方法，让学生参入到教学过程中来，充分发挥学生主体作用，效果明显。物联网工程专业不同于传统成熟专业，存在很多正在发展未有定论的理论，比如物联网的定义是什么，各种组织给出很多不同的解释，但至今为止，还未有统一的权威释义。学生在寻求答案过程中，不同于被动接受单一答案，可以了解不同定义提出的背景和当时物联网发展的现状等等问题，在理解了别人解释之后经过讨论和思考能够形成自己的“定义”。同时，这一系列的过程让学生了解物联网工程专业的特点，也提醒学生要有知识更新的意识，逐渐培养提升学生自主学习的能力。

4.以课程设计方式，逐步培养学生实践能力

物联网工程专业是由战略性新兴产业催生的新专业，相比传统专业更注重专业实践环节。[10]它集成交叉的特点对学生将所学知识综合运用与实践的能力要求很高。学生不仅要对各种信号的采集、处理、交换、传输的理论与技术熟练运用还要具备较强的综合应用无线传感网络及一定的软件开发能力。在课程的设计上，一方面要加大实验课在教学中的比重。针对专业难点和重点内容，通过验证实验的方式组织教学，让学生通过动手获得新感知新体验，帮助理解和掌握本专业的核心专业技术。另一方面要以课程设计逐步培养学生实践能力。物联网系统的构建从硬件模块的搭建到软件平台的设计不但需要理论知识的贮备，更要求学生具有较强的实践能力。传统的完成理论学习进行毕业设计的方式是难以实现的。结合物联网工程专业的这个特点，给物联网工程专业的专业基础课和专业课设置对应课程设计，例如传感器等课程课程设计完成数据采集模块设计，模拟电路、数字电路等课程完成报警电路设计，无线传感网络等课程完成局域网组网设计、C语言程序设计、Java语言程序、数据结构与算法、数据库等课程设计完成应用软件的设计，最后的专业实训课将所有课程设计整合。合理设计实践节点，以课程设计的方式逐步培养学生实践能力。

物联网工程专业是个知识综合性强，实践和创新应用能力要求高的专业。在物联网的全面应用时代到来之前，高校应在实际教育教学中不断思考与改革，形成学科专业优势，培养符合未来社会发展需求的复合型人才。

参考文献

[1]工业和信息化部电信研究院[R].中国物联网白皮书，2011.

[2]吴功宜.对物联网工程专业教学体系建设的思考[J].计算机教育，2010，11.

[3]王志良，等.物联网工程概论[M].机械工业出版社，2011.

[4]刘涛.高校物联网专业人才培养体系的思考[J].物联网技术，2014（1）：76-78.

[5]沈雪珍，等.基于物联网专业教学的几点思考[J].中国电子商情（科技创新），2013（15）：48.

[6]顾卫杰，等.对不同层次教育的物联网专业定位的思考[J].中国电力教育，2011（27）：182-183.

[7]钮旭光，等.将PBL教学模式引入农业微生物学实验课的几点思考[J].四川教育学院学报，2012，28（8）：25-27.

[8]孙涵，等.物联网工程专业建设初探[J].计算机教育，2012（21）：2-4.

基金项目：本文系广州市教改项目（项目编号：2013A022）的研究成果。