面向航空港的物聯網工程專業實踐體系改革

華紅艷，張 臻（鄭州航空工業管理學院電子通信工程系，鄭州450015）

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面向航空港的物聯網工程專業實踐體系改革

華紅艷，張 臻
（鄭州航空工業管理學院電子通信工程系，鄭州450015）

摘 要：通過介紹航空港與物聯網工程專業的概念與關系，歸納了對物聯網工程專業學生的培養目標、專業優勢及對該專業學生實踐能力要求，結合鄭州航空工業管理學院物聯網工程專業的辦學實踐，借鑒國內外的先進辦學理念，提出了行之有效的面向航空港的物聯網工程專業實踐體系改革方案。

關鍵詞：物聯網工程；實踐；航空港；改革

一、航空港與物聯網工程

（一）航空港的概念

航空港是指位于航線上的、為保證航空運輸和專業飛行作業用的機場及其有關建筑物和設施的總稱，是空中交通網的基地。航空港由飛行區、客貨運服務區和機務維修區三部分組成。其中，飛行區是航空港面積最大的區域，設有指揮臺、跑道、滑行道、停機坪、無線電導航系統等設施。航空港的主要任務是完成客貨運輸服務，保養與維修飛機，保證旅客、貨物和郵件正常運送以及飛機安全起降。

（二）物聯網工程與航空港

2012年7月9日，國務院發布的《“十二五”國家戰略性新興產業發展規劃》中指出：“應該努力攻克傳感網與物聯網的重要技術難點，并盡快完成后網絡協議時代的各項技術研究，讓新型的信息和網絡產業變為我國產業提升及實現智慧國家的全新源動力。”在這樣的背景下，教育部于2010年批準設置了物聯網工程專業。到目前為止，全國已有100多所本科高等學校開設了該專業，并且辦學規模還將繼續擴大。物聯網工程專業培養具備智能節點、射頻識別、無線傳感器網絡等物聯網相關技術知識，具有較強工程實踐能力和較高專業素質，能在物聯網及相關信息產業領域從事科學研究、技術開發、運營維護及管理等工作的應用型高級技術人才。本文將結合鄭州航空工業管理學院電子通信工程系自物聯網工程專業招生以來的實際經驗，同時歸納學習國內外同類專業的辦學思路，提出面向航空港需求的、有效可行的物聯網工程專業實踐體系改革方案。

二、物聯網工程專業學生的實踐能力

（一）實踐能力的概念

在教育部2011年5月發布的《中華人民共和國普通高等學校本科專業目錄》中，首次將“物聯網工程”專業歸屬到計算機專業的大類之中，現在我國有超過90%的物聯網工程專業是在計算機科學與技術專業基礎上發展，故而物聯網工程專業對學生實踐能力的要求主要是在以下方面：程序設計和實現能力、算法設計和分析能力、計算和邏輯思維能力、系統綜合設計能力等，并具備將上述實踐能力體現到物聯網感知層、傳輸層、數據處理層、應用層以及完整物聯網應用系統的分析、設計與實現等環節。

物聯網工程專業通常都要圍繞培養學生的實踐能力這個核心來設計教學計劃和開展教學活動。當然，實踐能力的提高不是靠增加實踐課時或新開設幾門課程就能夠達到的，這是一個要依靠教學計劃，在多層次多類型的整體性理念改革的基礎上，才能循序漸進實現的目標。它要求教學計劃的制定者要從理論課程和實踐課程的協調性、完整性和魯棒性去進行設計和改革，并根據該專業對基本能力培養的具體要求安排實踐教學內容。本文主要探討的內容正是如何將專業能力的培養融入到實踐教學體系改革，穩步提高物聯網工程專業的教育教學水平。

（二）實踐能力的特色需求

1.計算思維能力的特色需求

物聯網計算模式的變革就在于物理空間與信息空間的一體化，物理世界與信息世界的整合統一。因此，培養物聯網工程專業人才計算思維能力時，應該注意使學生充分理解物理空間與信息空間一體化，并在利用這種無縫連接方面具有足夠的想象力與實現能力。

2.算法設計與分析能力的特色需求

目前物聯網領域的焦點是感知技術，但是環境的感知并不是物聯網的最終目標，隨著傳感器、RFID等感知技術的不斷發展和成熟，感知將不再是關注的焦點。物聯網商業化應用的快速發展，使建立在這些海量感知數據之上的分析、處理、挖掘、決策和應用開發逐步受到重視，分析、處理、挖掘、決策和應用的算法將成為物聯網應用深化的關鍵，這才是物聯網系統的本質。

3.程序設計與實現能力的特色需求

程序設計與實現是物聯網應用系統最終實現的手段，但更重要的是，物聯網被認為是繼人類社會在計算模式方面的一次劃時代變革。計算模式的每次變革都將對程序設計和開發模式產生重大影響。物聯網計算模式將引起程序開發各個環節的根本性變革，程序設計與實現能力的內涵和外延會發生變化，物聯網工程專業的理論和實踐教學應該適應這個變化。

三、物聯網工程專業的實踐教學

（一）培養目標與專業優勢

物聯網工程專業不僅培養學生熟練掌握自然科學領域的知識，而且對人文科學基礎也有一定要求，再加上對網絡工程、通信工程、控制工程、軟件工程和計算機應用等學科知識的較高要求，使得學生在掌握物聯網的理論、技術及應用的同時，熟悉了從事物聯網工程相關工作所需要具備的綜合性素質，可以確保在畢業后的工作當中游刃有余。

與其他相關工科專業進行比較，物聯網工程專業的學生專業優勢體現在：（1）面向物聯網這一方興未艾的產業，具備良好的發展前景和廣闊的適用范圍。（2）通過對計算機綜合應用、通信原理與工程、信息處理與安全等課程領域的學習，會獲得更加合理而互補的知識結構。（3）通過對信息的傳感、傳輸、分析及處理等課程的學習，會具備更加全面的信息綜合應用能力。（4）結合多層次多方位的實踐操作，將使該物聯網工程專業的學生具有更加出色的實踐和創新能力。

（二）實踐教學體系要求

物聯網工程的相關應用技術是實踐教學的主要部分，也是該專業教學的核心環節。物聯網工程專業實踐教學主要從基礎知識、基本技能和分析綜合這三個方向進行教學計劃的設計與改革。在常規的電工電子基礎類課程實驗以外（電路基礎分析實驗、模擬電子技術實驗、數字電路綜合實驗、微機原理與接口技術實驗），還要增加具有一定物聯網特色的課程實驗（電子自動化設計、嵌入式系統設計、無線傳感網絡設計、射頻識別系統設計、環境監控系統設計），充分體現該專業實踐教學的重要性。

（三）實驗室建設理念

為了更好服務于物聯網工程專業的實踐教學，本專業的實驗室建設理念也應該是與實踐教學體系相輔相成，除了原有的課程實驗室以外，還要科學的對現有實驗設備進行重組和調配，同時對部分實驗設計進行補充和改造，以期更加適用物聯網工程專業的實驗課程要求。鄭州航空工業管理學院電子通信工程系，正是依據上述實驗室建設理念，在物聯網工程專業設立兩年多的時間中，自行設計、改造和完善了滿足各項實驗要求的物聯網工程系列實驗室，并申請獲得了鄭州市重點實驗室“航空物聯網技術實驗中心”。

四、物聯網工程實踐體系的改革方案

（一）確立物聯網工程專業實踐教學目標

物聯網工程專業的實踐教學目標可以分為兩個層次，一是遠期目標，二是近期目標，但兩者的共同之處都是要提高畢業生的工程素質。要使學生在物聯網工程的實際工作能力、工程完成能力和設計創新能力等方面達到一定層次，才能使學生熟悉物聯網工程的產業和行業技術方案，及時發現和解決工程中遇到的問題。此外，對于物聯網這一新型領域來說，創新能力也是必不可少的，而且也最能夠體現學生對所學專業知識進行綜合性靈活應用的能力。最后，作為一名合格的工程技術人員，還應該了解物聯網工程中涉及的各項法律法規，要培養良好的職業道德、環保意識、誠信合作意識等，從而更好地為國家和社會服務。

（二）開展多元化的專業科技創新實踐

學生對參加各種創新大賽、科研競賽和學科比賽通常都有很高的熱情，這些課內與課外相結合的科技創新形式也總能收獲良好的效果，不僅能讓學生收獲到學以致用的樂趣，鞏固課堂所學專業知識，而且還能在競賽中使學生認識到自身的不足，可以有效地培養學生對專業知識學習鉆研的主動性。與此同時，通過作品競賽和展示，還能讓物聯網工程專業的學生產生一定的專業自豪感，帶動周圍學生更加熱愛本專業。

通過多元化的專業科技創新實踐，還可以讓學生懂得如何群策群力、取長補短，更好地激發學生的創新能力和研究熱情。除科學競賽外，還可以讓學生進入到物聯網工程相關設備的生產和應用企業，通過親眼所見、親手操作和親身經歷來開闊眼界和思路。

（三）密切與航空港發展需求相結合

鄭州航空工業管理學院與原航空工業部有著淵源關系，為建立面向航空港的教學實習基地奠定了良好的基礎。隨著學生培養方向出現多元化，技術的進步和企業的發展變化，尤其是數字時代網絡技術發展，使校企聯合的實踐教育已成為提高專業技能，培養創新能力加強素質教育的重要保證。

在整個教學過程中，物聯網工程專業有四次必修實習環節，金工教學實習、認識實習、生產實習、畢業實習和其他社會實踐活動。長期以來，各個環節獨自進行，實踐基地在專業和行業上重復，沒有完整的系統體系。隨著企業的改制和市場經濟的引入，企業接收實習的體制和積極性發生變化，我院由原航空工業部部屬院校劃歸地方，學生培養方向出現多元化，實踐教育已成為提高專業技能，培養創新能力，加強素質教育的重要保證。

（四）發揮航空物聯網重點實驗室的作用

鄭州航空工業管理學院擁有鄭州市重點實驗室——航空物聯網實驗室，該重點實驗室以航空運輸物聯網工程、航空物流系統可靠性工程為研究方向，積極開展相關技術及理論、政策、方法和機制等研究，實驗室與河南省及中國航天科技集團所屬的其它企業，建立互惠合作及戰略伙伴關系。物聯網工程專業的學生可以參與到教師的科研項目之中，通過具體課程的研究來提高學生的創新意識和實踐能力，使學生養成發現問題、提出問題、解決問題的習慣。與此同時，學生還可以更快地了解到物聯網等相關學科的研究前沿動態，確定自己感興趣的研究方向。

參考文獻：

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［2］閆曉妍.高校物聯網工程專業教學研究［J］.物聯網技術，2015（7）.

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［4］龐洪豐.物聯網工程專業人才培養模式及教學應用［J］.產業與科技論壇，2015（14）.

［5］錢紅燕，陳兵，燕雪峰.物聯網教學實踐體系研究［J］.計算機教育，2011（23）.

［6］陳志奎，劉旸，湯壓雷.以綜合型項目開發為驅動的物聯網教學模式探索［J］.教育教學論壇，2014（13）.

［7］馮麟.鄭州航空港經濟綜合實驗區動力機制與發展模式研究［D］.開封：河南大學，2014.

（責任編輯 趙冰）

The Practice System Reform of Internet of
Things Engineering Major Catering to Air Harbor

HUA Hong－yan，ZHANG Zhen
（Department of Electronic and Communication Engineering，Zhengzhou Institute of Aeronautical Industry Management，Zhengzhou 450015，China）

Abstract：This paper introduces the concept of the air harbor and the internet of things engineering major and the relationship between them，summarizes the training objectives，major advantages and practical ability requirements of the internet of things engineering students.Meanwhile，combined the educational practice of internet of things engineering major of Zhengzhou institute of aeronautical industry management，this paper learns the advanced domestic and foreign educational idea，and proposes an effective practice system reform program of IOT engineering major catering to air harbor.

Key words：internet of things engineering；practice；air harbor；reform

作者簡介：華紅艷（1963—），女，江西玉山人，鄭州航空工業管理學院電子通信工程系教授，主要從事電氣與自動化控制技術等方面的科研與教學工作。

基金項目：河南省高等教育教學改革研究重點項目“面向航空港的物聯網工程專業實踐體系研究與構建”（2014SJGLX054）；鄭州航院教育科學基金項目“我校物聯網工程專業實踐體系的研究與構建”（ZHJY14－01）

收稿日期：2015－08－12

文章編號：1008－3715（2015）05－0095－03

文獻標識碼：A

中圖分類號：G642

DOI：10.13783／j.cnki.cn41－1275／g4.2015.05.018