物聯網工程專業學生實踐能力培養研究

何莉+張順利

摘 要 物聯網技術已廣泛應用于多個行業。物聯網人才需求量與日俱增。實踐能力強的學生很受市場歡迎。現有應用型本科院校在培養物聯網工程專業學生的實踐能力存在多種問題。為解決這些問題，提出了三種行之有效的對策，旨在為社會培養優秀的物聯網人才。

關鍵詞 物聯網 實踐能力 就業

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2016.12.020

Abstract The Internet of things （IOT） technology has been widely used in many industries. IoT talent demand is growing. Students with strong practice ability are very popular with the market. There are problems while cultivating the students' practical ability of IOT engineering program in application-oriented institutes. In order to deal with the problems and foster outstanding IoT talents for the society， three kinds of effective countermeasures are put forward.

Keywords the things of Internet； practical ability； careers

物聯網、云計算、大數據作為當前信息技術領域的熱點，吸引了行業和研究機構的關注。物聯網已廣泛應用于智能農業、智能家居、智能交通、智慧城市、智慧工業等多個領域，給人們的生活帶來便利，改善了企業管理，提高了生產效益。隨著物聯網應用的蓬勃發展，對物聯網人才的需求量劇增。社會對物聯網人才的需求不再局限于懂得物聯網理論知識，社會歡迎能夠將理論應用于實踐以及能夠快速上手的人才。

物聯網工程專業學生實踐能力的培養依然處于探索階段。①由于自身的特點，完全參照成熟的計算機科學與技術專業、軟件工程專業的實踐能力的培養方式并不可行。有必要根據專業自身特點形成有特色的實踐能力培養方式。

下面我們先分析物聯網工程專業對學生實踐能力培養的不足之處，然后提出一些行之有效的對策。

1 學生實踐能力培養存在的問題

物聯網體系從技術角度可以劃分為感知層、網絡層、處理層和應用層。感知層應用傳感器技術、RFID技術將物理世界和信息世界連通起來，側重于信息的采集。網絡層結合無線傳感網技術、互聯網技術、現代通信等技術，側重于信息的傳遞。處理層負責信息的存儲和聚合以及價值的挖掘，常用技術包括機器學習、數據庫等。應用層面向用戶，將數據以友好的方式呈現給用戶。物聯網從工程角度可劃分為設計、研發、工程實施和管理。②可以看到，由于物聯網工程涉及的技術比較多，需要培養學生的綜合技術應用能力。

目前在實踐能力培養方面，存在下面三個不足之處。

（1）學生接觸實驗設備的時間少。實驗一般分為驗證型、設計型和綜合型，其中驗證型實驗要求學生按部就班重現實驗現象，所花時間一般比較少，對學生能力培養的效果有限；設計型實驗是圍繞一個小目標進行設計，而綜合型實驗需要學生結合多種技術來完成一個應用。設計型和綜合型實驗能夠很好地提高學生的實踐能力，但需要學生花費較多的時間，在正常的課內時間很難完成。現有實驗設備通常以實驗箱的形式存在，一套設備2萬以上，在正常實驗也很難保證學生每人一套，多數情況下是以小組的方式提供。為了實驗設備的安全，實驗設備一般不允許學生帶到實驗室外面。由于在指定的時間很難完成設計型的實驗，所以實驗多數以驗證型實驗為主，限制了學生能力的發揮。

（2）學生沒有全流程實驗環境。通常物理網應用都涉及感知層、網絡層、處理層和應用層。現有實驗設備往往局限在某一層次，比如傳感器實驗側重于數據采集；通信實驗側重于物體之間的自主連接；數據處理實驗側重于數據的分析與呈現。現有的實驗呈現離散化的狀態，缺乏將完整應用全流程實驗環境，使得學生只能看到某一個方面。然而在實際環境中構建一個使用環境存在一定的困難，一是空間和費用問題，比如構建物流系統不僅需要大的實驗室安裝空間，同時需要很大的經費投入，在缺乏良好的產學研環境情況下，③很有可能造成資源的浪費；其次是物聯網應用很多，要完成實際系統的改造往往比較困難。因此，有必要引入虛擬仿真環境，為學生提供全流程物聯網應用實現環境。

（3）學生實踐能力培養與社會需求脫節。學生的培養方案在學生入學前就已制定，而且方案在該年級學生整個學習過程一般不會變動。如果存在問題，一般會在下一次人才培養方案作出修正。所以經常有高年級學生羨慕低年級學生享受人才方案修改帶來的便利。人才培養方案也考慮了學生實踐能力的培養問題。現有的培養方式主要包括課后作業、課程論文、課內實驗、專周課程設計。這些培養方式的共同特征是圍繞著所講授課程來設計的。一般教材上的內容都是比較成熟，意味著這些都是幾年前的知識，在物聯網技術日新月異的時代，教材所講授知識往往存在一定的滯后性。這也是畢業生抱怨學校所學知識在工作后往往用不上的原因。企業為了生存和占領市場，往往想方設法用先進的技術去實現具有強大競爭力的產品。學生畢業后多數進入企業，所以有必要提前讓學生了解企業現在需要什么樣的人才，需要學生掌握什么樣的技術。

2 實踐能力培養的對策

物聯網專業學生的實踐能力培養方式需要改進。下面是四個行之有效的對策。

（1）實驗設備化整為零。做化學和物理必須到專業實驗室里面完成，因為化學實驗帶有一定的危險性，物理實驗需要借助于精密的儀器。然而物聯網的實驗并不需要一定在專業實驗室完成。學生領取實驗設備，可以在學校安排的上課時間在實驗室接受實驗課程教師的指導以及驗收實驗成果，上課時間結束后，可以將實驗設備帶離專業實驗室，自主確定實驗時間。這種方式結合了專業實驗室的教師指導和課后時間的靈活性。為保障學生人手一套實驗設備，需要實驗設備小型化以及充足的數量，另外是單套價格不能太昂貴。比如采用樹莓派或Arduino開發板進行實驗，單塊開發板價格200元左右，學生可以在上面自主完成多數物聯網實驗。

（2）引入云平臺。由于物聯網專業人才培養方案中總學時的限制，在正常的教學中只會安排幾門很重要的基礎課和專業課，但物聯網整個體系涉及多個方面的內容，很難在正常的教學中都得到安排。因此，需要擴展學習的途徑。通過慕課可以重要課程的理論知識，但慕課往往對實踐內容講得較少或者不方便安排實踐內容。云平臺是一個很好的學習平臺。云平臺可以提供物聯網工程從傳感層到應用層多門實驗課程。實驗主要以虛擬仿真的形式完成。④3D虛擬仿真提供很真實的場景，讓學生能夠直接對傳感器、驅動器進行控制，形成感性認識。虛擬仿真不僅節省了成本，而且讓學生可以在仿真環境下實現從數據采集到數據呈現的完整的應用，對于培養學生的系統觀很有好處。

（3）參與競賽提升能力。在沒有外界壓力時，學生往往會按部就班和夸大面臨的困難，延誤完成物聯網產品或應用的時間。競賽的鮮明特點是在指定的時間范圍內完成具有一定功能的物聯網應用。由于時間的原因，參加競賽的學生需要在很短的時間確定自己的選題，避免在茫茫大海中漫無目的地尋找；確定選題后，需要集中精力去完善物聯網應用的整體設計；設計完成后，需要編碼實現設想的功能。競賽期間，學生往往覺得很辛苦，但完成競賽后，無論名次如何，學生往往會有很大收獲。學生不僅可以培養團隊合作精神，還可以培養決策能力，以及設計和編碼實現能力。

（4）企業實習。社會上有很多優秀的物聯網企業，向社會提供豐富的物聯網應用。到企業實習直接接觸原汁原味的物聯網產品，能夠觸發學生動手實踐和不斷創新的欲望。學生到物聯網企業實習主要包括兩個時間點。⑤一是在入學第一年進行物聯網專業認識實習教育的時候。學校一般會安排一到兩周的時間。學生到達企業，通過參觀企業展廳，動手安裝APP，真實體驗物聯網的應用，應用包括智能家居、智能物流等多個方面。豐富的應用在學生腦袋里面形成感性的認識，引導學生對未來四年進行學習規劃。二是在最后一年。學生主要任務是完成畢業設計。一般情況下學校都會允許和鼓勵學生在企業中結合自身項目來完成。學生可以選擇多個崗位進行實習。比如研發崗位，側重于物聯網軟和硬件的研發；網絡設計崗位，側重于在特定的環境下合理選擇物聯網設備完成滿足一定要求的物聯網網絡；工程實施崗位，側重于根據設計圖紙完成物聯網設備的安裝和調試。這些崗位都需要將理論知識應用于工程實踐，能夠極大地提高學生的動手實踐能力。

3 結語

為社會培養實踐能力強的學生有著重要的意義，也是國家對應用型本科院校的殷殷期待。現有物聯網工程專業學生的實踐培養方式主要參照計算機科學與技術、軟件工程的實踐方式，沒有很好結合物聯網工程專業自身的特點。在分析現有實踐能力培養方式的不足后，提出了幾種創新培養方式，旨在為社會輸送高質量的物聯網人才。

注釋

① 張明華，董新龍，陳江瑛.工程材料實驗教學中開展設計性實驗的探索與實踐[J].科教導刊（上旬刊），2016.1：104-105.

② 文毅，胡云峰.獨立學院“集成電路工藝基礎”實驗教學研究[J].科教導刊（中旬刊），2016.1：99-100.

③ 王偉.職業院校搭建產學研平臺實現協同創新研究[J].科教導刊（上旬刊），2016.1：5-6.

④ 劉宇，別海楠.加工過程仿真技術在本科教學中的思考與實踐[J].科教導刊（中旬刊），2016.1：59-60.

⑤ 楊菊英.“三段式”CDIO教學模式在專業入門課程中的研究與實踐[J].科教導刊（中旬刊），2016.1：115-116.