物聯網專業建設的研究與探索

摘要：物聯網是國家戰略性新興產業，物聯網工程專業是培養物聯網高素質專門人才而設置的新專業。基于此，針對物聯網工程專業的培養目標、人才培養模式、課程建設、師資隊伍建設等方面，對實驗實訓教學基地的建設、教學手段、教學方法、考試改革等進行了研究與探討，以期為社會培養出優秀合格的專業人才。

關鍵詞：物聯網工程；專業建設；課程體系；培養模式

中圖分類號：TP393 文獻標志碼：A 文章編號：1001-7836（2014）08-0192-03

引言

物聯網（Internet of Things）被稱為繼計算機、互聯網之后，世界信息產業的第三次浪潮。它是通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物品與互聯網連接起來，進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。在未來幾年內，物聯網將會實現跨越式蓬勃發展[1]。更是一個涉及國民經濟各行各業、社會與生活各個領域的無所不包的龐大產業鏈。目前，美國、歐盟、中國等都在投入巨資探索物聯網。

2010年我國教育部開始進行物聯網工程專業的申報和審批工作，物聯網工程專業是一個新建專業，特別是一個圍繞戰略新興產業設立的新專業，是一個與產業啟動和發展不發同步建設的新專業，不同于計算機類其他專業少則近十年、多則幾十年的專業建設歷史，物聯網工程在世界范圍開始才有僅僅十年的時間，而且引起重視和獲得發展是近些年的事情，國內高校開始建設物聯網工程專業的時間還很短，沒有成熟的，體系化的經驗可以借鑒，專業建設具有探索性和不確定性[1]，因此，如何培養物聯網工程專業的學生，滿足國家物聯網產業的人才需求，進行物聯網工程專業建設的研究具有深遠的意義。

2011年4月，黑龍江大學計算機學院申請物聯網工程專業并正式獲得國家教育部的批準，作為第二批獲準的服務國家戰略新興產業而新辦的專業正式進行招生，專業建設團隊通過物聯網工程專業建設的研究，總結了學院專業建設的基本思路和基本方法。

一、專業培養目標

黑龍江大學計算機科學技術學院制定的物聯網工程專業培養目標：旨在培養適應物聯網高速發展的需要，掌握物聯網工程與技術基本理論、基本知識和基本技能，具有良好的計算機科學基礎和工程素養，了解物聯網技術發展的前沿動態，具備物聯網系統分析、設計和應用開發能力的工程型、應用型專門人才。畢業生能到工程技術或管理部門從事物聯網相關的應用研究、技術開發或管理工作。我們將在這個培養目標的基礎上，完成物聯網工程專業的進一步建設[2]。

二、物聯網工程專業培養模式

（一）明確專業建設的指導思想和專業建設思路

物聯網是國家戰略性新興產業，物聯網工程專業是培養物聯網高素質專門人才而設置的新專業。黑龍江大學計算機學院專業建設的指導思想主要是：以政府工作報告中加快物聯網產業的關注和支持力度已提升到國家戰略層面的講話精神為指導，根據市場和社會需求建立培養方案，并不斷完善，以“應用”為宗旨設置理論教學體系，以“技能培養”為中心建立實踐教學體系，突出實踐教學環節。使得學生掌握物聯網工程與技術基本理論、基本知識和基本技能，具有良好的計算機科學基礎和工程素養，了解物聯網技術發展的前沿動態，具備物聯網系統分析、設計和應用開發能力的工程型、應用型專門人才。

經過學院專業建設指導小組的研究，學院確定了專業建設的基本思路：立足東北老工業基地，以社會需求為導向，工程型、應用型人才培養為特色，將優化專業教學內容、課程體系改革和建設為重點，加強專業教材建設以及實踐教學基地建設。通過校企合作，企業導師參與教學，理論與實踐相結合等途徑，培養物聯網工程應用的專門人才，為龍江的物聯網工業發展做貢獻。

（二）注重學生工程實踐能力和創新能力的培養

本專業以面向工程應用為主要培養目標，學生的實踐動手能力的培養至關重要，物聯網專業的學習若脫離了觀察和實驗[3]，就是紙上談兵，實踐過程不僅能很好的激發學生的學習興趣、學習熱情，而且在驗證書本上的知識基礎上，培養學生的創新能力起到了重要的作用。針對這一目標，學院采取了如下主要做法：

1基于案例驅動的課程教學和實踐教學體系

在構建物聯網工程專業的課程教學和實踐教學體系時，將二者緊密結合，采用案例驅動的方式，將案例貫穿前驅和后繼的每門課程教學中。以典型的智能家居系統為例，在RFID原理課程中介紹門禁的應用，在傳感器原理中介紹溫濕度等傳感器的控制，在無線傳感器網絡中講解無線傳感器組網及遠程信息控制的應用，每個案例貫穿于課程的課堂教學，課程的實驗項目中，最后在綜合實踐類課程中學生對整個案例進行綜合分析和總結，并在此基礎上得以創新，從而更好地強化了學生編程調試能力和系統設計能力。

2學期分區排課授課的課程設置

為了保證前驅和后繼課程之間的緊密聯系，我們采取將同一學期分為兩個階段的方法，將聯系非常緊密的課程安排在這兩個時間段，如C/C++ 程序設計和VC.NET，物聯網通信技術和計算機網絡，傳感器原理和無線傳感器網絡，嵌入式操作系統和嵌入式程序設計等課程，從而增加學生對課程內容的連續性理解，構建同一完整的課程體系。

3教學團隊授課

結合我院教師隊伍的教學科研情況，將具有教學和科研特色的如數據庫原理（國家級精品課程）、無線傳感器網絡（學院學科重點研究方向）、軟件工程（學院現有專業）等課程，采取教學團隊授課，上“大”課，團隊教師在研究方向上的多年研究成果，將更好地實現理論和實踐相結合，及同學生之間進行充分溝通交流和討論，從而大大增強教學效果，提高教學質量。

4實踐類課程的學生分類培養模式

在實踐類課程教學中，學院根據學生的掌握情況，采取學生分組學習，教師分組指導的方式，讓學生學會在學習中思考和實踐，實踐中指導學習和思考，思考中不斷應用和創新，充分發揮學生的主體作用，培養學生的自學能力、實踐能力和創新能力。endprint

5學生實踐創新及設計大賽

在注重學生實踐創新能力培養過程中，積極開展創新實踐活動，鼓勵學生參加相關的國內外與本專業相關的大賽，如博創杯、ACM大賽等，努力提高人才培養質量。 同時，制定了系列的獎勵政策，提高學生參與的積極性和榮譽感。

（三）教學方法和教學手段的改革

物聯網工程專業主要以工程應用型人才為培養目標，其教學方法和教學手段也有待于進行新的研究和探索[4]。

1進行傳統教學方法和手段的密切結合

物聯網工程專業的課程的教學將緊密和傳統的教學方法和教學手段密切結合，解決“填鴨式”教學問題，在課堂講授上充分采用啟發式、討論式教學方式。

（1）課堂講授：教師課前集體備課，力求對講授內容準確熟練，能深入淺出地講授，講清講透，引導學生理解了課程的重點和掌握了難點。

（2）作業練習：有針對性地布置一些思考題和練習題，要求學生通過認真閱讀教材和參考書，或者到Internet查找，尋找問題的答案，鍛煉了學生的自學能力。

（3）網絡輔助教學：將教師的電子郵箱公布給學生，利用網絡回答學生提出的問題。這樣增多了師生之間交流的機會，學生可以隨時把自己的問題反饋給教師。

（4）課外閱讀指導：將相關的參考文獻和論文及時介紹給學生，使學生進一步擴展了視野。

（5）案例討論：在授課的過程中通過一些實際的案例，讓學生分組討論或課外思考，使學生更多地開動腦筋，靈活運用所學習過的知識。

2注重課程理論教學和實驗教學緊密結合

物聯網工程專業是對動手能力要求較強的專業，在進行理論課教學的同時要更加注重實驗教學和實踐教學的結合，在項目驅動教學的基礎上，無論是課堂還是實驗室，均以項目案例為教學背景，以實際應用為導向，培養學生的解決應用問題能力。

同時，加強同企業的聯系和溝通，通過產學研合作關系，聯合開展科研項目、教師和學生培訓，了解企業物聯網應用和企業的需求，將企業的實際應用項目引入到課程設計中，鍛煉學生的項目分析、項目設計、項目實現的綜合能力。

3加強考試考核方式的改革

由于物聯網工程專業的工程應用的特點，既要加強學生專業基礎理論知識的考核，又要加強學生動手實踐能力的培養和考核，本專業計劃對于專業基礎理論課程考試，采用題庫建設機制，教考分離的原則，每年由課程梯隊教師命題，進行題庫更新，最后由非任課教師組題，確定考試題目，同時探討其他的專業理論課的考核方式。

對于學生動手實踐能力的考核方式，主要依據實驗教學大綱的基本要求，根據教學實驗內容、分組團隊的合作情況，進行分階段的檢查和考核，進行學生的學習能力、動手能力、團隊合作精神的綜合考察。

（四）加強師資隊伍建設

物聯網是典型的交叉學科，涉及到計算機專業、電子專業、通信專業等多方面的專業知識。隨著高校物聯網專業的開設，師資匱乏會成為各高校共同面對的問題[5]，師資隊伍建設面臨新的挑戰。我院主要采用的解決問題的方法是，一方面積極引進國內外該領域的優秀人才，充實物聯網教學隊伍，另一方面大力堅強現有師資隊伍的自身建設。

在加強現有師資隊伍建設方面，學院的工作主要如下：

1積極組織派遣教師尤其是青年教師到企業去短期培訓和實習，了解實際的物聯網應用系統，同企業商討制訂合理的適合課程教學培訓計劃。

2聘請有實際經驗、有一定教學能力的企業技術人員，從事一部分與實際應用結合比較密切的課程教學工作，探討校企專業核心課程合作的機制，進行課程內容的結合方式、分配等內容的研究，同時教師在參與相關課程的進展中也得到了自身專業知識的提高。

3積極培養青年教師在課程中作用。本專業教學隊伍積極開展教學討論活動，關鍵的課程及技術，組織教師集體備課，集體“攻關”，互相討論和研究，并堅持同行聽課、提意見和教學公開課制度，彌補青年教師在教學經驗上的不足。同時，青年教師在老教師的帶領下積極投入教改和科研立項活動，及時掌握本學科最新科研成果和發展動態，并及時充實到教學中去。充分利用青年教師對新知識、新事物接受快的特點，定期派青年教師到外地進修訪學，學習先進的技術和教學方法，積極同各高校聯系，擴展思路，避免閉門造車。

（五）積極與企業合作，加強校內外實習實訓基地的建設

物聯網工程的專業性質決定了實驗教學成為該專業教學體系中不可或缺的重要環節。對于物聯網專業的學生或教師來說，物聯網實驗室正是緊密結合本專業教學與科研的核心實驗室，必須能比較全面地滿足學生或教師在學習和研究物聯網技術方面的需求。

根據專業建設規劃和應用人才培養需要，加大對實踐教學的投入，不斷更新教學設施和儀器設備，不斷完善實驗實訓條件，努力提升實驗室的現代化水平，滿足學生的實習實訓需求。 同時積極建立同物聯網企業的校企合作，與企業之間建立了良好合作培養關系，學生實訓可以到公司去參加實際項目的開發，或者把項目帶到學校的實訓中心解決，實現學校企業互利雙贏。

三、重視實踐教學建設

物聯網是一個多種技術融合的網絡，其中包含了無線射頻技術、網絡技術、通信技術、嵌入式技術等等。物聯網所涉及的硬件、軟件及網絡大多是現代通信技術與網絡技術及傳感器技術的綜合應用，學院根據物聯網的這個特點，實驗室的建設根據物聯網的實際應用需求，計劃采用案例驅動機制設定實驗平臺，實驗內容主要包括五大實驗平臺：

（1）物流管理實驗平臺，應用于物流、資產、人員管理等，可滿足倉庫、港口等物流管理需求。

（2）環境監測實驗平臺，應用于環境監測、安全生產等，可滿足工礦企業、重要場所等的需求。

（3）智能家居實驗平臺，應用于家電控制、家居環境監控、安保等，可滿足家居智能管理需求。

（4）智能交通實驗平臺，應用于道路交通管理、行車與車輛安全等，可滿足智能交通管理需求。

（5）農業信息化實驗平臺，應用于農業環境監測、精細農業管理等，可滿足農業信息化的需求。

實驗課程體系分三階段：

（1）初期規劃：以傳感器控制實驗、RFID原理實驗為基礎，驗證各個部件功能模塊為主導，完成基礎實驗階段。

（2）中期階段：基于教學與科研及面向實際需求，拓展和細化各項實驗功能，搭建無線傳感器網絡架構，完成網絡系統，完成綜合實驗。

（3）后期階段：以實際需求為導向，形成系統化的物聯網實驗應用平臺，完成學生的創新設計、實習實訓、畢業設計。

結論

總之，隨著感知中國戰略的啟動及逐步展開，中國物聯網產業發展面臨巨大機遇。以物聯網為代表的新一代信息技術與節能環保、生物、高端裝備制造產業成為國民經濟的支柱產業。黑龍江大學計算機學院的物聯網工程專業經過教學團隊的不斷努力，雖然取得了一定的階段性成果，但是，如何根據就業市場的需求調整專業培養目標、專業培養方向，及如何加強師資隊伍建設，為社會培養出優秀合格的專業人才，將是物聯網工程專業建設和發展的長期的任務。

參考文獻：

[1]吳功宜.對物聯網技術發展與物聯網工程專業建設的思考[J].計算機教育，2010，10（21）：63-64.

[2]譚龍.黑龍江大學計算機科學技術學院物聯網工程專業培養方案（2011年版）[S].黑龍江大學，2011：102-103.

[3]教育部計算機專業教指委.高等學校物聯網工程專業戰略研究報告及專業規范[M].北京：機械工業出版社，2012：6-7.

[4]王浩，等.物聯網工程專業人才培養模式探索[J].中國教育技術裝備，2013，10（30）：63-64.

[5]王曉喃，鐘珊，嚴海英.物聯網工程專業人才培養的思考與探討[J].常熟理工學院學報，2011，25（12）：16-18.endprint