醫(yī)學院校物聯(lián)網工程專業(yè)應用型人才的培養(yǎng)

1 物聯(lián)網工程專業(yè)應用型人才培養(yǎng)的相關概念

1.1 物聯(lián)網

物聯(lián)網(Internet of Things，簡稱IOT)技術被稱為是繼計算機與互聯(lián)網之后信息產業(yè)的第三次浪潮[1]，代表了今后信息技術發(fā)展的重要方向。國際電信聯(lián)盟認為[2]，世界上所有物體都可以通過互聯(lián)網主動進行交流，無需人的干預，即物聯(lián)網遵循相關協(xié)議，可以借助各類信息傳感設備，通過互聯(lián)網實現(xiàn)物品的自動識別、定位、追蹤、監(jiān)控以及信息的互聯(lián)與共享。

1.2 物聯(lián)網工程專業(yè)

2009年伴隨“感知中國”概念的提出，無錫等城市相繼建立了物聯(lián)網實驗區(qū)。物聯(lián)網工程是國家戰(zhàn)略性新興產業(yè)，2010年7月教育部批準30多所高校設立該專業(yè)，2012年物聯(lián)網工程出現(xiàn)在教育部新修訂的本科專業(yè)目錄中。2013年教育部同意備案并招生的高校多達126所，物聯(lián)網工程專業(yè)如雨后春筍般蓬勃發(fā)展。

2011年，筆者所在的濟寧醫(yī)學院醫(yī)學信息工程學院(以下簡稱“我校”)通過校企合作的方式，在計算機科學與技術專業(yè)下增設了物聯(lián)網工程專業(yè)方向，并于當年招生。根據(jù)教育部2012年頒布的本科專業(yè)目錄，物聯(lián)網工程專業(yè)屬于計算機類[3]，專業(yè)編號是080905。

1.3 應用型人才培養(yǎng)

教育部高等教育司司長張大良說，“培養(yǎng)應用型人才是地方高校辦學的首要使命和根本任務”[4]。應用型人才的培養(yǎng)以利用知識解決現(xiàn)實問題為目的，更注重知識的有用性、創(chuàng)新精神和綜合運用知識的能力，是社會發(fā)展和高等教育發(fā)展的必然要求。

根據(jù)《山東省中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2011-2020年)》，山東省決定實施普通本科高校應用型人才培養(yǎng)專業(yè)發(fā)展支持計劃(魯教高字〔2014〕14號)試點工作。其重點就是用3年左右的時間，完成優(yōu)化人才培養(yǎng)方案、改革課程體系、創(chuàng)新教育教學方法、加強教師隊伍建設、完善實驗實踐教學體系等5個方面的任務。

2 物聯(lián)網工程專業(yè)應用型人才的培養(yǎng)方案

制定培養(yǎng)方案是一個系統(tǒng)工程。作為地方高校，我校在制定過程中首先考慮的是服務地方經濟建設，其次是考慮地方與院校實際情況，適當兼顧學生多層次發(fā)展需求[5]。筆者以四年物聯(lián)網工程專業(yè)方向的教學實踐為基礎，從以下3個方面探索了醫(yī)學院校物聯(lián)網工程專業(yè)培養(yǎng)應用型人才的方案。

2.1 以培養(yǎng)卓越工程師為目標

教育部在2010年制定了卓越工程師教育培養(yǎng)計劃(簡稱“卓越計劃”)，并出臺了實施這一計劃的若干意見(教高[2011]1號)，將以實施“卓越計劃”為突破口，促進工程教育改革和創(chuàng)新，面向工業(yè)界、面向世界，培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強、適應經濟社會發(fā)展需要的高質量各類型工程技術人才，促進我國從工程教育大國走向工程教育強國[6]。山東省也積極推進并實施“卓越計劃”，2013年確定了《山東省卓越工程師培養(yǎng)計劃項目》，我校計算機科學與技術專業(yè)榮列其中。

2014年5月我校正式啟動“卓越計劃”，并將物聯(lián)網工程專業(yè)方向納入其中。根據(jù)山東省“卓越計劃”的要求，通過調研分析，我校將培養(yǎng)目標修訂為培養(yǎng)具有良好的科學素養(yǎng)、職業(yè)道德，熟悉物聯(lián)網產業(yè)鏈中標識、感知、處理和信息傳送四個環(huán)節(jié)，具備相當?shù)挠嬎銠C網絡專業(yè)知識，掌握電子、射頻、無線通信相關技術，同時精通無線傳感器網絡技術，既具有較強的實踐工作能力又具有創(chuàng)新能力的高層次應用型專業(yè)人才。

2.2 以服務智慧醫(yī)療為特色

現(xiàn)在物聯(lián)網技術已在物流、交通運輸、辦公、家居、環(huán)境監(jiān)測等領域成功應用，為行業(yè)發(fā)展帶來巨大變化。目前國內公共醫(yī)療體系醫(yī)療成本高、覆蓋面低，大醫(yī)院人山人海，社區(qū)醫(yī)院人煙稀少，普通老百姓看病難、看病貴依然是社會關注的焦點，因此建設一套智慧醫(yī)療信息網絡平臺體系很有必要。

智慧醫(yī)療作為一個新興的、應用越來越廣泛的大系統(tǒng)，正在引起醫(yī)療衛(wèi)生系統(tǒng)、信息技術系統(tǒng)等高度關注。該系統(tǒng)主要由兩個系統(tǒng)和兩個平臺組成，兩個系統(tǒng)是智慧醫(yī)院系統(tǒng)和遠程醫(yī)療系統(tǒng)，兩個平臺是區(qū)域衛(wèi)生信息平臺和家庭健康平臺。

智慧醫(yī)院系統(tǒng)將主要實現(xiàn)對人(醫(yī)護、病患、管理人員)的智能化醫(yī)療與對物的智能化管理。其中對人的智能化信息管理，是通過物聯(lián)網將醫(yī)護病患信息、醫(yī)療信息、血液信息等收集匯總，實現(xiàn)信息共享互聯(lián)；對物的智能化管理，主要包括醫(yī)療設備與藥品防偽、全程實時監(jiān)控、醫(yī)療垃圾信息管理，藥品存儲、醫(yī)療器械與藥品追溯，藥品制劑防誤，新生兒防盜等。遠程醫(yī)療系統(tǒng)主要是依靠高精密的傳感器在體域范圍內通過信息同步，構建以患者為中心的集遠程醫(yī)療與持續(xù)監(jiān)護服務于一體的系統(tǒng)。區(qū)域衛(wèi)生信息平臺[7]則是收集、處理、傳輸社區(qū)、醫(yī)院、醫(yī)療科研機構、衛(wèi)生監(jiān)管部門記錄的所有信息的平臺，主要包括電子健康檔案(Electronic Health Record，HER)、轉診和接收的社區(qū)醫(yī)療服務系統(tǒng)等。而家庭健康平臺[8]將做到對行動不便不能送往醫(yī)院進行救治病患的視頻醫(yī)療，對慢性病以及老幼病患遠程照護，對智障、殘疾、傳染病等特殊人群的健康監(jiān)測，還包括自動提示用藥時間、服用禁忌、剩余藥量等的智能服藥系統(tǒng)等。

醫(yī)學院校的物聯(lián)網工程專業(yè)學生很有必要了解物聯(lián)網技術在醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)的應用，即要了解以智慧醫(yī)療[9]為代表的智能化發(fā)展方向。

2.3 以“211質量工程”促進互聯(lián)互通為手段

物聯(lián)網技術主要是信息獲取、傳輸、處理技術，因此電子信息科學、計算機科學與技術、通信工程都是物聯(lián)網工程專業(yè)的相關專業(yè)[10]。

為了保證人才培養(yǎng)質量，我們從2012年開始實施“211質量工程”，促進“三個互聯(lián)互通”，即相近專業(yè)之間的互聯(lián)互通、課程之間的互聯(lián)互通、高校與企業(yè)間的互聯(lián)互通。具體來說就是，第一、二學年搭建一個通識課與基礎課教學平臺，不同專業(yè)間、課程間實現(xiàn)互聯(lián)互通，同一門課程做到3個同一，即同一學時、同一開課學期、同一教學內容；第三學年主要是專業(yè)課教學，加強課程之間的優(yōu)化與銜接，專業(yè)課和基礎課之間實現(xiàn)互聯(lián)互通；第四學年，學生到合作企業(yè)進行頂崗實訓，校企之間互聯(lián)互通，培養(yǎng)學生的動手與實踐能力，真正達到培養(yǎng)應用型卓越人才的目的。

3 物聯(lián)網工程專業(yè)知識與能力要求

3.1 知識要求

物聯(lián)網工程專業(yè)涉及到計算機、控制、通信技術、電子技術、信息安全、系統(tǒng)工程等多個領域[5]，學生應當掌握計算機應用技術、計算機網絡技術、數(shù)據(jù)分析與處理技術、物聯(lián)網技術等基礎理論，具備通信技術、網絡技術、傳感技術、信息技術等領域的專業(yè)知識，成為具有獨立工程實踐能力的卓越工程師，服務于地方經濟建設。

3.2 能力要求

物聯(lián)網工程專業(yè)學生首先應具備學習能力、觀察能力、思維能力、記憶能力、交流能力、管理能力等本科生須具備的能力。但是作為工程教育“卓越計劃”培養(yǎng)的工程師，還應該具備3個特殊的能力：工程能力，包括工程實踐能力、工程設計能力、工程創(chuàng)新能力；組織協(xié)調能力，物聯(lián)網工程涉及面廣，為保證工作的順利開展，有效的積極的溝通協(xié)調是很關鍵的；分析判斷能力，在構建、測試、管理等一系列過程中，要有敏銳的分析、判斷問題的能力，及時發(fā)現(xiàn)問題并在工程能力的支撐下解決問題。

3.3 骨干課程

物聯(lián)網工程專業(yè)學生不僅要和其他專業(yè)學生一樣學習通識課程，還要兼顧工程能力培養(yǎng)、醫(yī)學信息特色與考研深造，因此筆者認為該專業(yè)骨干課程應由專業(yè)基礎課、專業(yè)核心課和特色課程組成。

專業(yè)基礎課主要有電磁學、電路分析、模擬電子技術、數(shù)字邏輯、數(shù)據(jù)庫原理、高級程序設計、數(shù)據(jù)結構、計算機組成原理、計算機網絡原理、操作系統(tǒng)等；專業(yè)核心課主要有物聯(lián)網導論、通信原理、傳感器原理與應用、RFID技術、無線傳感網技術原理與應用、ARM體系結構與程序設計、嵌入式Linux程序設計、Zigbee技術及應用、物聯(lián)網信息安全等，特色課程主要有醫(yī)院管理學、醫(yī)學信息分析與研究、醫(yī)學數(shù)據(jù)挖掘、臨床醫(yī)學講座等。

4 培養(yǎng)物聯(lián)網工程專業(yè)應用型人才的探索實踐

4.1 更新教育觀念

2014年是國家全面深化改革年，也是教育行業(yè)全面深化改革的起始年。教育改革最重要的是觀念的更新，物聯(lián)網工程專業(yè)的培養(yǎng)目標是卓越工程師，因此要突破傳統(tǒng)的思維定勢，從3個方面更新觀念。一是樹立工程教育觀，以CDIO(Conceive Design Implement Operate)理念為基礎，以培養(yǎng)工程能力為特色，確立真正體現(xiàn)面向工程的新教育理念，使工程教育的任務由培養(yǎng)工程科學家向培養(yǎng)企業(yè)工程師轉變，要讓學生從一開始就能從工程觀點出發(fā)學習知識、研究問題、思考問題、處理問題和解決問題；二是樹立以學生為中心的理念，推廣主動學習、合作學習、基于問題的探究式學習、基于案例的討論式學習、基于項目的參與式學習和探索性實驗等教學方法，培養(yǎng)學生的能力；三是加強素質教育，凸顯工程理念、倫理、文化和工程安全及環(huán)境保護等方面的內容，促進專業(yè)教育向工程素質教育轉變。

4.2 改革課堂教學模式，促進學生自主學習

從教育觀念上講要以學生為中心，但是在教學中真正實現(xiàn)從以教師為中心到以學生為中心的轉變并不容易，筆者認為這也是深化教育教學改革的重點與難點。我們的做法主要有兩個方面，一是改變目前傳統(tǒng)的課堂講授方法，盡可能適當采用已比較成熟的合作學習、協(xié)作學習、探究學習、PBL(Problem-Based Learning)、“三明治”等教學方法，充分發(fā)揮學生的主觀能動性，讓學生積極主動地參與到教學中來，體現(xiàn)學生的中心地位；二是充分利用網絡資源實現(xiàn)課堂翻轉，要做到“三加強”，即加強網絡課程建設、加強教學資源與平臺建設、加強MOOC教學，在課前讓學生通過觀看視頻進行針對性的學習，課堂教學時以問題為導向促進學生知識內化和實現(xiàn)課堂上從教師為主到學生為主的翻轉。

4.3 強化實踐教學環(huán)節(jié)，提高學生工程實踐能力

實踐教學環(huán)節(jié)不僅包括實驗課教學，還包含實習與實訓環(huán)節(jié)，主要目的就是通過培養(yǎng)動手解決實際問題的能力來培養(yǎng)學生的工程實踐能力。

4.3.1 改革實驗課教學

在專業(yè)基礎課與核心課程中，我們對實驗課進行了3項改革：一是電子技術、計算機網絡、傳感器、物聯(lián)網等課程實驗教學中，強化了項目驅動教學[11]，并以項目為體系編著出版了《實戰(zhàn)計算機網絡》；二是與校企合作公司一起開發(fā)了物聯(lián)網實驗箱，針對實際需要設計實驗，既能滿足教學需要，又能培養(yǎng)學生進行整體設計與技術開發(fā)的能力；三是增加設計性試驗，現(xiàn)在已有6門課程采用設計性實驗的方式，即教師提出要求，學生根據(jù)要求設計完成。

4.3.2 虛擬仿真實驗

為使學生高效地利用網絡仿真實驗，在《通信原理》等實驗課程中，配套開發(fā)了可在網上開展的虛擬實驗，系統(tǒng)模擬實驗中用到的器材和設備，提供與真實實驗相似的實驗環(huán)境，提供網上實驗教學過程管理功能，包括典型實驗庫的維護、實驗安排、提交實驗報告、實驗批改、成績統(tǒng)計、實驗答疑等功能模塊。

4.3.3 強化實訓環(huán)節(jié)

我校物聯(lián)網工程專業(yè)是與企業(yè)合作共建的實施“211質量工程”項目，第四學年安排學生到公司頂崗實訓。實訓期間，按照人才培養(yǎng)目標、企業(yè)需求和實施“卓越計劃”的培養(yǎng)要求，確定學生在企業(yè)實習階段的培養(yǎng)目標和標準，讓學生分階段、分層次到不同企業(yè)進行專業(yè)實習和工程實踐，并在企業(yè)培養(yǎng)過程中實行雙導師制，充分發(fā)揮學校導師和企業(yè)導師的各自優(yōu)勢，共同確定學生的研發(fā)方向和工程課題，指導學生在企業(yè)生產實踐中完成課程設計和畢業(yè)設計。

4.4 通過科技創(chuàng)新活動培養(yǎng)學生的工程設計能力與創(chuàng)新能力

通過參加綜合性競賽和各類專業(yè)培訓，培養(yǎng)學生的專業(yè)應用能力、工程設計能力與創(chuàng)新能力。我們2013年創(chuàng)建了電子系統(tǒng)設計與開發(fā)創(chuàng)新平臺，全天候對學生開放。目前學生已設計開發(fā)出很多作品，其中兩件作品在2013年第八屆全國信息技術應用大賽中獲得2等獎，2014年有一件作品獲得第九屆大賽的3等獎，一件獲得山東省信息安全大賽3等獎1項。2014年，依托省自然科學基金“基于無線傳感器的醫(yī)療物聯(lián)網架構與安全認證機制的研究”項目，聯(lián)合醫(yī)院、公司和兄弟高校，創(chuàng)建了智慧醫(yī)療協(xié)同創(chuàng)新平臺，并開展了一系列工作。如在教師的指導下，學生共同完成的“病房保姆”作品就很好地利用了物聯(lián)網技術解決醫(yī)院護理中一些難題。

5 結語

物聯(lián)網工程專業(yè)是新專業(yè)，相應的研究與探討也是新的。一方面，培養(yǎng)的學生是否真正學到各種知識和掌握了基本技能，有沒有達到培養(yǎng)卓越應用型人才的目標和學校的標準，都還需要進行效果考核和成績評價；另一方面，教師如何加強與提高工程能力，學校與企業(yè)如何更好的互通互聯(lián)，也有待于我們進一步深入研究。