物聯網工程專業人才培養體系研究

劉忠寶

山西大學商務學院信息學院 山西 030031

0 前言

物聯網技術是以計算機、通信、微電子為基礎的信息技術，物聯網技術的研究與發展創造了空前廣闊的發展前景，為產業的發展創造了巨大的空間，也必將影響到未來大學生就業格局的變化。在“兩化融合”和“感知中國”的國家戰略背景下，物聯網的發展受到了我國政府、科研、教育、產業界的高度關注。2010年3月，教育部發布《關于戰略性新興產業相關專業申報和審批工作的通知》，隨后，我國有數百所大學申報和準備試辦物聯網工程或傳感網專業，這反映出大學對新技術、新產業發展的敏感和重視。但在建設物聯網工程專業時，課程體系的設計在國內外無先例可以借鑒，因此必須采取十分審慎的態度。從規避風險的角度看，在考慮新專業培養目標定位與課程體系設置時，應該遵從兩個原則：一是充分發揮“源學科”的學科基礎與優勢；二是從未來畢業生可能從事的就業崗位和就業的能力需求出發，反過來審定設計的培養目標，對課程體系和內容進行取舍。

本文從高校物聯網工程專業建設框架和保障措施兩方面對物聯網專業人才培養體系進行研究。

1 高校物聯網工程專業建設框架

1.1 課程建設

1.1.1 高校建設物聯網工程專業的特點

物聯網工程專業是多專業的融合與提升，需要多專業課程的匯聚，取其共性，建立基礎教學；各院校根據自身行業應用背景建立應用背景優勢，建立各自的應用方向的課程和實訓，突出應用方向的特點。

1.1.2 物聯網工程專業人才培養目標

物聯網工程專業面向現代信息處理技術，培養從事物聯網領域的系統設計、系統分析與科技開發及研究方面的高等工程技術人才。

本學科專業培養的學生知識結構合理，具備扎實的電子技術、現代傳感器和無線網絡技術、物聯網相關高頻和微波技術、有線和無線網絡通信理論、信息處理、計算機技術、系統工程等基礎理論，掌握物聯網系統的傳感層、傳輸層與應用層關鍵設計等專門知識和技能，并且具備在本專業領域跟蹤新理論、新知識、新技能的能力以及較強的創新實踐能力。

1.1.3 物聯網工程專業能力培養要求

(1) 綜合性：物聯網是多專業的融合，要求人才培養的寬知識背景，了解傳感層、通信層、網絡層的基本知識，學科涉及電子、計算機、通信、自動化等傳統學科；

(2) 系統性：物聯網是系統工程，要求在人才培養中要通過特定課程或創造綜合實訓環境培養學生的系統觀；

(3) 專注性：在綜合與系統的背景下，要泛而精，培養學生重點掌握物聯網技術的某一個層面或某一個方向的能力，畢業后能專注于某一個崗位；

(4) 創新性：在技術背景下，重點強調應用的創新能力，國內物聯網要有大發展，重點不是技術，而是技術應用模式創新，新的應用創新能擴大市場并對技術提出新的要求；

(5) 主動性：物聯網技術更新快，基于課程本身要培養學生主動學習的能力，掌握基本學習的方法，主動求索。

1.1.4 物聯網工程專業培養要求

(1) 掌握與物聯網學科相關的理工知識和基本理論和方法；

(2) 掌握物聯網基本知識和基本技能，了解物聯網科技發展動態；

(3) 熟悉國際國家關于物聯網標準；

(4) 掌握必需的傳感器、電子、通信、單片機，高頻微波、RFID、計算機技術等知識和專業技能；

(5) 掌握信息采集、處理和融合、通訊傳輸等基本理論和方法；

(6) 掌握物聯網工程應用和科學研究方法和管理方面的基本知識。

1.1.5 物聯網人才培養形式

(1) 本科教育

① 新專業培養：四年制物聯網/傳感網新專業，基礎扎實，培養周期4年；

② 新方向培養：在現有課程基礎上新建物聯網、傳感網專業方向，在大二、大三學生基礎上補充特色課程，培養周期2-3年。

(2) 研究生教育

成立物聯網/傳感網研究生新專業，培養人才層次高，培養周期3年。

(3) 社會培訓/就業培訓

針對傳統培養的長時間及社會需求的急迫性的矛盾，社會培訓在近期內是最好的暫時緩解人才需求的培養方式，電子信息類畢業生通過半年到一年的社會培訓，或高校大四學生的就業培訓，可以在1年左右時間實現人才培養。

1.1.6 物聯網工程專業課程目標

物聯網工程專業應用的多樣性要求必須培養寬口徑人才，重視加強基礎訓練。學生在掌握專業技能的同時，要求盡可能多地跨學科學習，打破課程、學科間的壁壘，從而獲得可持續發展的能力。

1.1.7 課程結構

綜合各高校物聯網專業所開課程，基本遵循以下課程結構：

(1) 專業基礎課

物聯網產業與技術導論、電路分析、模擬電路、數字電路、高頻電路、信號與系統、通信原理，C語言、算法與數據結構、單片機基礎、電磁場與電磁波、傳感器原理及應用、計算機網絡基礎、通信網技術、移動通信、無線傳感網絡概論、嵌入式系統、C++、RFID技術概論。

(2) 專業方向課

微波與天線、可編程邏輯設計、信號檢測與估計技術、數字信號處理、Java程序設計、大規模數據計算/云計算、工業信息化及現場總線技術、數據庫基礎、光纖理論及技術、光纖傳感器技術、軟件無線電、電信網與交換技術。

(3) 行業特色課程

在物聯網工程專業建設中，應該充分利用和發揮各個大學的優勢，揚長避短，在滿足基本與共性要求的基礎上形成不同學校在物聯網工程專業建設中的特色。

1.2 實驗室建設

物聯網工程專業實驗室建設的基本原則有：

(1) 充分利用已有的資源，立足于自主開發建設，以降低建設成本。通過專業教師直接參與實驗室建設可以增強教師的實踐水平，還可以增強教師對實踐教學環節的掌控能力；

(2) 物聯網工程專業實驗室不僅有先進的設備，還要提供現代技術氛圍和最先進的管理軟件。在建設過程中，企業將全程參與溝通，選擇使用率高、起點高、能體現物聯網應用前景的項目建立實訓環境，建立符合市場需求的物聯網應用技術實訓室，使學生在學習過程中不知不覺中地積累到最先進的物聯網應用技術工程和開發經驗；

(3) 物聯網工程專業實驗室采用校企合作的模式，邀請技術公司一線工程師課堂授課，支持骨干教師參與企業項目合作開發，做到教學信息和市場同步；

(4) 物聯網專業實驗室可以為學生提供綜合實訓，也可以開展對外技術培訓和未來的職業技能鑒定工作。

1.2.1 基礎教學實驗室

基礎教學實驗室是對已有的計算機、通信等相關專業實驗室的進一步完善和發展，主要包括：模擬電路實驗室、數字電路實驗室、計算機編程實驗室、傳感器實驗室、計算機網絡實驗室、單片機實驗室、嵌入式系統室、通信原理實驗室、RFID教學實驗室、大規模數據計算實驗室。

1.2.2 綜合演示實訓中心

綜合演示實訓中心以大屏幕交互的方式，實現物聯網中心數據的綜合展示，直觀展示各種物聯網應用。以“智慧校園”為背景搭建，集成了傳感層、網絡層、應用層的綜合應用系統，以智能家居、智能安防、智能消防、智能門禁、智能教學、廣域信息發布等為應用背景的綜合系統，系統堅持開放性和應用為導向的原則，以實訓的形式培養學生的創新能力為主要目的。

2 高校物聯網專業建設保障措施

(1) 教學內容、教學方式以及評價體系改革

物聯網工程專業建設以應用為主，理論教學與實踐教學有機結合，走產學研道路，培養學生創新能力，重視實驗室與實踐教學，加強實踐環節動手能力，不能僅僅安排參觀、調查，要有系統性的實踐，在指導老師指導下，獨立思考獨立完成，最后給予實踐效果評價。利用教育信息化技術，采取多媒體授課，學生“學會學習”、“學會思考”。選取教材側重視野開闊、民主科學，這樣培養的復合型人才才能與時俱進。

(2) 整合資源，逐步形成特色的專業學科群

學科群的建設與形成有利于發揮學科間的綜合優勢，并加強學科間的交叉與滲透。在學科群建設過程中，學科建設應注意發展相關基礎學科和新興交叉學科，以科研項目為紐帶、以技術滲透為前提，組建跨系、跨學科的學術團隊，建設以科研攻關為任務的跨系、跨學科的研究中心，積極引進優秀教育資源、科研資源，整合學校現有資源，探索物聯網與計算機科學、通信工程、自動化、電子工程、材料工程等學科相結合的學科群建設，并形成相關學科群的師資隊伍與學術團隊。

(3) 加強師資隊伍建設

高素質、實踐能力強的師資隊伍是提高物聯網專業人才培養質量的保證。學校應該加強物聯網專業具有豐富工程經驗的“雙師型”教師的引進，同時采取有力措施組織教師參加各類師資培訓，努力提高師資隊伍的業務水平和工程能力，不斷更新和拓展物聯網專業知識，提高專業素養。

(4) 擴大交流，走開放辦學之路

高校進行物聯工程專業建設應加強與地方政府、大中企業以及兄弟院校的合作，積極參與國際交流，走開放辦學之路。

3 小結

物聯網工程專業是面向國家戰略性新興產業發展的需要而設置的，需要用國家發展戰略的視野來看待專業建設，著眼于未來，前瞻性地培養復合型人才。然而目前有關物聯網工程專業的知識體系、課程體系、工程實踐、師資建設和人才培養等方面都還是一片空白。本文從高校物聯網工程專業建設框架和保障措施兩方面對物聯網專業人才培養體系兩方面進行探討，期望本文可以為物聯網教學研究人員提供一些有益幫助。

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