物聯網專業的教學改革與實踐＊

張 彭，王成端

（濰坊學院，山東 濰坊 261061）

1 引言

物聯網的英文名稱為The Internet of Things，簡稱IOT。顧名思義，物聯網即為物物相連的互聯網，它包含了三個層次的含義：第一，物聯網的核心和基礎仍是互聯網；第二，物聯網是互聯網的延伸和擴展，具體表現為物聯網的用戶端從普通PC延伸和擴展到了任何物品，正如在互聯網中，每一個上網的PC 終端都要有一個IP地址一樣，物聯網最初起源于對物品電子標識的研究，隨后攜帶電子標識的物品作為用戶終端進入互聯網便形成了今天所討論的物聯網；第三，物品之所以要進入網絡，目的是為了對物品進行智能化的識別和監控［1］。

伴隨著物聯網的行業應用和快速發展，業界急需大批的物聯網人才。在由教育部審批設置的高等學校新興產業本科專業中，與物聯網有關有“物聯網工程”、“傳感網技術”和“智能電網信息工程”。這三個專業于2011年才開始首次招生，截至目前還沒有畢業生，所以現在還很難從就業率以及業界對畢業生的反饋情況，來對相關專業的教學效果做出實質性的評價。因此物聯網相關專業的教學如何實施，仍是一個值得深入探討的問題［2-3］。

濰坊學院的物聯網專業由濰坊學院和青島東合信息技術有限公司合作成立，于2011年開始招生，現在已經招收了4屆。本文通過總結和回顧這四屆學生的教學和實踐情況，探討以“校企合作”和“項目導師制”為主的教學模式在物聯網教學中的運用效果，并和現有的教學模式進行對比分析和研究，以期推動物聯網專業的教學改革與實踐。

2 物聯網的發展與教學現狀分析

物聯網的概念起源于1990年代。1991年美國麻省理工學院的Kevin Ash-ton教授首次提出物聯網的概念，1995年比爾蓋茨在《未來之路》一書中也曾提及物聯網，1999年美國麻省理工學院建立了“自動識別中心”，提出“萬物皆可通過網絡互聯”，闡明了物聯網的基本含義。物聯網的概念在當時看來離推廣應用還有很大的距離，所以并未引起廣泛重視。但是，當人類社會剛剛步入21世紀之際，物聯網便從一個行業概念逐步成為一個能體現時代脈搏和引領技術發展的重要技術方向。2003年，美國《技術評論》就指出傳感網絡技術將是未來改變人們生活的十大技術之首。2005年，物聯網的概念正式由世界電信聯盟提出，隨之世界各國相繼提出了自己的物聯網發展規劃，如日本于2004 年提出了u-Japan 計劃，韓國于2006年確立了u-Korea計劃，2009年歐盟執委會發布了歐洲物聯網行動計劃，同年，美國IBM 提出了“智慧地球”概念。同是在2009年，中國提出了“感知中國”的概念，并在無錫成立了物聯網研究中心和示范園區；把2010年作為中國物聯網的“發展元年”；又在2012年由工信部頒布了《物聯網“十二五”發展規劃》。可以講，物聯網產業正逐步成為21世紀世界各國競相逐鹿的重要戰略性產業之一［3-4］。

隨著物聯網行業的全面鋪開，高等院校設立物聯網專業勢在必行。目前世界各國的高校和科研機構紛紛成立了與物聯網有關的大學專業設置。如美國在2007年便已開設相關課程，這些大學包括麻省理工學院、斯坦福大學、卡內基美隆大學以及加州大學等等。我國的物聯網的行業發展和教育也并不落伍。在2010 年全國共有近700 所本科院校向教育部提交了增設物聯網等相關專業的申請，最終有30 所獲批；2011 年又追加了30 多所高校。盡管高等院校開辦物聯網專業的熱情高漲，但是目前大多數院校的物聯網專業不但課程未形成體系，師資力量也比較匱乏，實驗條件建設也需要進一步規范［2］。

綜合來看，國內外的物聯網專業設置與教學呈現出如下兩個明顯的特征：

（1）以行業應用為驅動，具有明顯的行業應用特征。如美國的物聯網課程設置之初更多是受到來自行業的直接需求或資助，如Google和IBM 公司等［4］。在我國，情況同樣類似。這種特點決定了物聯網專業的課程設置需要緊隨行業發展，做出及時調整。所學即所用的理念在物聯網專業中將會獲得淋漓盡致的體現。而且物聯網的這種特征對高校教師也提出了新的更高要求。在這里，教授基礎知識只能是物聯網專業教學中的一部分，另一個重要部分，也是物聯網專業區別于其他專業的一個重要特征，就是它必須結合具體的行業應用，學習具體的專門知識，所學即所用。顯然，教授物聯網的老師必須具備雙能特征，即所謂的“雙能型”教師，此處的“雙能”，一個能是指具備傳統大學教師的基礎知識教授能力，另一個能，也是物聯網專業需要重點推廣的能，就是需要具備行業應用的技術開發能力。也就是說既要教會學生如何動腦，又要教會學生如何動手。因此，就物聯網專業而言，選擇合適的教師，以及對在職教師的再培訓就顯得尤為重要。

（2）涉及知識面廣，具有明顯的跨學科交叉聯合特征［2-3］。物聯網專業涉及知識面廣泛，幾乎涉及到電子信息、通信、自動控制和計算機等學科領域。或者說，物聯網涉及一個完整的產業鏈條，而這個鏈條的背后需要眾多專業知識的支撐［5］。如在技術層面就會涉及到信息收集、處理，硬件、芯片、傳感器與網絡設計、程序算法設計、以及市場需求與應用推廣等等。顯然，單純靠大學四年的學習是遠遠不夠的，也是不現實的。因此，物聯網專業的課程設置和學生培養一定要有側重，而且，這個側重也需要有針對性，需要緊隨所服務行業以及地區的發展需求而隨之有所變化，決不能像傳統的物理、化學等一些基礎學科一樣，幾乎全國一盤棋，一個準則。反應在物聯網教學中，基礎知識可謂大同小異，但是具體到各個地區，各個行業應該會有所差異，甚至大相徑庭，而這種差異性會帶來對學生培養的難度，對此最好的解決方法就是讓學生在學習過程中就能深入其中，了解其中的應用特點，有針對性的進行學習和鍛煉。

總之，高校物聯網專業設置來源于行業應用發展需求，為行業培養急需的人才也注定是其主要職責。在我國物聯網專業才剛剛設置4年，尚沒有學生正式進入工作崗位，其教學模式尚未全面成熟，其教學效果還需要高校在培養學生的過程中不斷摸索［3］。

3 基于“校企合作”與“項目導師制”的物聯網專業教學改革與實踐

濰坊學院的物聯網專業從成立之初，便充分響應國家的“卓越工程師”培養理念，從師資構建到運作模式，均進行了嚴密的設計，并緊密跟蹤每個階段的教學成效，做出實時調整。經過四年的運作，逐步形成了以“校企合作”與“項目導師制”為主體的物聯網教學模式。

3.1 基本運作模式

3.1.1 基于校企合作的V 型“教學+實訓”模式

濰坊學院的物聯網專業采用2+2的“教學+實訓”模式，學制為四年，前兩年學生集中在濰坊學院學習，重點學習基礎理論知識和實驗技能，后兩年學生將匯集到青島東合信息技術有限公司，進行專業綜合實訓，進行工程和項目的開發鍛煉。參與這個過程的主體主要有三類：濰坊學院的一線教師，青島東合信息技術有限公司的資深工程師，還有物聯網專業的學生，整個過程構成一個“校企合作”的V 型運作模式，如圖1所示。

在這里，需要注意的是，高校和企業并不是簡單地實現“2+2=4”，而是要實現一個“2+2＞4”的效果，真正做到校企之間的深層次合作，更好地服務于物聯網人才的培養。

在具體運作上，濰坊學院和青島東合公司做了卓有成效的設計。一個基本思路是：教師接受企業再培訓，企業工程師上講堂。為此，濰坊學院對一線教師的基本要求是必須具有在大型企業工作多年的經歷。目前參與濰坊學院物聯網專業教學的一線老師中，有在華光通信、中興通訊、愛立信等大型企業工作多年，后來又轉到濰坊學院的教授1名，副教授2人，以及多名博士和碩士構成。應該講，所有的老師基本上具有了雙能型教師的資格。青島東合的做法是，讓多年工作在一線，又承擔過主要工程項目的資深工程師來擔任，同時定期派相關人員走進濰坊學院的大學教堂聽課、試講，接受教師的再培訓。同時為了全面塑造雙能型的教師，充分體現物聯網專業的特點，濰坊學院定期派出一線教師到青島東合公司進行集中再培訓，培訓合格者方能進行相關課程的教學工作。到目前為止，濰坊學院和青島東合公司已進行了9輪次培訓，反應效果良好。

圖1 基于校企合作的V 型運作模式

作為校企合作的另一個舉措，就是由濰坊學院的一線教師和青島東合公司的資深工程師聯合出版教材，讓學生從接觸的最基本教材入手，就能體現出基礎知識+基本技能的雙重鍛煉效果。同時為了充分檢驗這種校企合作的有效性，針對物聯網的主干課程，濰坊學院和青島東合公司采用上課和考試分離的舉措，由濰坊學院老師上課的科目，由青島東合公司的人員進行出題考試。這樣可全面避免老師為了學生考高分，獲得好評，而主動降低考試難度，縮小考試范圍的問題；而用一種實實在在的考試來檢驗老師和學生。所以自物聯網專業招生以來，相關任課老師的一個普遍反應是，物聯網的課程任務重，備課工作量大，這從另一個側面反映出了這種校企合作模式的有效性。

3.1.2 重塑師生關系，實施項目導師制

對于目前的物聯網專業教學與實訓，一方面，實施一對一的運作模式，因師資投入太大而不具實際可行性；另一方面，采用一個教師面對幾十個甚至上百個學生的課堂式教學模式，雖可照顧大局，但缺乏針對性，不能做到因材施教。針對物聯網專業，必須打破原先的課堂式教學模式，探索新的教學途徑。

經過四年的探索，濰坊學院的經驗是實施項目導師制，在課堂教學的基礎上，重塑師生關系。或者說，是在借鑒研究生培養的基礎上，針對物聯網專業的大學本科教育實施的一種類似研究生教育的模式，注意這種模式是以課堂式教學模式為基礎的一種輔助教育方式。具體做法是，由正在承擔項目的一線老師或者企業資深工程師，根據不同物聯網專業學生的培養目標，結合自己的項目研究內容，設置具體的子課題，讓學生在課余時間參與進來，從中體會項目的開發過程，技術和算法的研發流程。為了較好的做到一對一的因材施教，濰坊學院原則上要求一個導師的一個子課題最多帶5名學生參與。另外，為了對項目導師做到有效的監督和管理，防止實際運作過程中的形式主義，學院會以年度為單位，對項目導師所做的工作進行年度評定，并根據評定結果進行帥選，對優秀的指導者給予適當的獎勵。

項目導師制到目前為止已經實施了兩屆，學生和老師的反饋普遍叫好。近兩年來，濰坊學院物聯網專業的學生在各項大賽中頻頻獲獎，也與這種制度的實施是分不開的。

3.1.3 拓展渠道，盡早讓學生與社會接軌

濰坊學院作為地方性的重要院校，一個重要任務就是服務地方經濟建設。作為物聯網專業的教學，一定要充分了解當前物聯網人才培養的重要性，同時必須結合地區經濟發展重點，有側重的進行教學和培養。為此，學院特別針對物聯網專業，在課程設計、畢業實習等環節上，積極為學生創造機會，盡量的從企業中為學生尋找鍛煉機會，讓學生在學習階段就與社會接軌。同時，在課程設置上，濰坊學院和青島東合公司緊緊合作，從把握行業特點和地區特色入手，編制教材，做到有針對性的施教。

另外，學院積極倡導老師帶領學生，自覺的進行設計和創新，并參加各種大賽，讓學生在實踐中和與社會的多層次接觸中盡快的獲得成長。

3.2 成效分析

濰坊學院的物聯網專業自招生四年來，成績逐步獲得體現。2014年，由我校承擔的山東省企業培訓與職工教育重點課題《校企合作加強物聯網專業建設的實踐與探索》獲得一等獎殊榮。在2014年12月份舉行的“譽金杯”第二屆大學生物聯網軟件應用創新大賽中，我校物聯網專業一支代表隊獲得大賽唯一的特等獎，另兩支代表隊分別獲得二、三等獎。在2014年9月“積成杯”山東省物聯網應用設計大賽中，我院有2支參賽代表隊分獲一等獎和二等獎，參賽成績居全省參賽院校前茅。在獲得的成績中，主體是學生，同時也看到，在培養學生的過程中，老師也獲得了進一步提升。這些成績的獲得就是對我們這種以“校企合作”與“項目導師制”為主體的物聯網教學模式的充分肯定。

參考國內其他院校，基于“校企合作”的培養模式已廣泛被其他兄弟院校所接受，并取得了積極的培養效果［6-7］，在我國最具典范的合作當屬由無錫市物聯網研究中心與北京郵電大學合作建設的物聯網研究院。而與項目導師制類似的培養模式（如項目驅動模式），也在其他兄弟院校中有所采用［8］。因此，多方面的經驗告訴我們，采用“校企合作”和“項目導師制”是一種行之有效的教學模式，值得借鑒并推廣。

4 結束語

高校物聯網專業設置來源于行業應用發展需求，為行業培養急需的人才也注定是其主要職責。在我國高校物聯網專業人才的培養才剛剛起步，其教學模式尚未全面成熟，其教學效果還需要高校在培養學生的過程中不斷摸索。本文以濰坊學院的物聯網專業教學實踐為例，深入探討了以“校企合作”與“項目導師制”為主的物聯網專業教學模式。分析表明，對物聯網專業，采用“校企合作”和“項目導師制”是一種行之有效的教學模式，它不僅有利于學生對物聯網知識的快速理解和深入把握，更有助于學生應用能力和綜合素質的提高，真正符合了國家所倡導的“卓越工程師”培養理念。這種模式可以為其他以行業應用為導向的非基礎性專業提供借鑒。

［1］宋洪芳.物聯網技術應用及發展研究［J］.濰坊學院學報，2011，11（4）：55-56.

［2］劉曉鵬，哈艷，何莉輝，等.高等院校物聯網教育現狀［J］.合作經濟與科技，2014，（15）：154-155.

［3］趙鵬，楊劍，曹愚.物聯網工程專業建設的探索與研究［J］.江蘇第二師范學院學報，2014，30（5）：10-13.

［4］周拴龍.美國物聯網政策及對我國的啟示［J］.現代商貿工業，2014，（16）：61-62.

［5］朱洪波，楊龍祥，金石，等.物聯網的協同創新體系與智慧服務產業研究［J］.南京郵電大學學報，2014，34（1）：1-9.

［6］楊榮根，徐楠，于繼明.物聯網工程專業校企協同人才培養機制探討［J］.教育教學論壇，2014，（47）：214-215.

［7］馮云霞.物聯網專業實訓教學模式探討：以青島科技大學物聯網專業為例［J］.計算機教育，2012，（21）：13-18.

［8］任倩倩，郭亞紅.物聯網工程專業項目驅動實驗教學改革探索［J］.黑龍江教育，2013，（2）：19-20.