面向應(yīng)用創(chuàng)新的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系研究

李海洋+何紅洲+范敏

摘要：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展需要更多的具有應(yīng)用創(chuàng)新能力的專業(yè)人才。高校的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才培養(yǎng)應(yīng)符合物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)發(fā)展規(guī)律和創(chuàng)新教育規(guī)律。該文以綿陽師范學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)為例，就如何構(gòu)建面向應(yīng)用創(chuàng)新的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系進(jìn)行了探索和研究，并重點(diǎn)從課程體系、實(shí)踐資源、師資隊(duì)伍幾個(gè)方面進(jìn)行了介紹和總結(jié)。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用創(chuàng)新；物聯(lián)網(wǎng)；實(shí)踐教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2018）01-0275-02

Abstract： The rapid development of Internet of things technology requires more professional talents with innovative ability. The education of Internet of things in universities should conform to the law of development of Internet of things and innovation of education. Taking Mianyang Normal University as an example， this article explores and studies how to build a professional practice teaching system for Internet of things and introduces and summarizes several aspects of curriculum system， practical resources and teaching staff.

Key words： application innovation； Internet of things； practice teaching system

1 概述

物聯(lián)網(wǎng)是通過信息傳感設(shè)備，將物與物、人與人、人與物互聯(lián)，進(jìn)行信息交換和通信，實(shí)現(xiàn)各種信息服務(wù)和應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)是我國的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中信息產(chǎn)業(yè)的核心發(fā)展領(lǐng)域，已逐漸在我國的各行各業(yè)發(fā)揮出越來越重要的作用。近年來，我國物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)年均增速一直維持在30%左右，存在大量的人才缺口，特別是缺少有創(chuàng)新能力的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)技術(shù)人才。為了更好地培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才，2010年，教育部下達(dá)了物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)申報(bào)的通知，國內(nèi)眾多高校紛紛開始設(shè)置了物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)。物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的靈魂是應(yīng)用創(chuàng)新，高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的設(shè)置應(yīng)符合物聯(lián)網(wǎng)特點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用創(chuàng)新能力。但是，目前國內(nèi)很多高校受傳統(tǒng)教學(xué)模式的影響，實(shí)踐教學(xué)往往處于教學(xué)活動(dòng)中的次要地位，不能適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)創(chuàng)新能力培養(yǎng)的需求。對于物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)而言，目前還沒有成熟和完善的實(shí)踐教學(xué)體系可以借鑒，如何建設(shè)符合物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)發(fā)展規(guī)律和創(chuàng)新教育規(guī)律的實(shí)踐教學(xué)體系，仍然是一個(gè)亟待解決的問題。

本文從課程體系、實(shí)踐條件、師資隊(duì)伍建設(shè)幾個(gè)方面對綿陽師范學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)建設(shè)進(jìn)行介紹，對面向應(yīng)用創(chuàng)新的專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建過程進(jìn)行了總結(jié)。

2 課程體系建設(shè)

2.1 理論課程體系

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是一項(xiàng)綜合性技術(shù)，主要包括感知技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，涉及電子、通信、計(jì)算機(jī)等多種領(lǐng)域，具有跨學(xué)科特點(diǎn)。綿陽師范學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)是以地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展為出發(fā)點(diǎn)，培養(yǎng)德、智、體等方面全面發(fā)展，具有良好的科學(xué)素養(yǎng)和人文素養(yǎng)，具有計(jì)算機(jī)工程領(lǐng)域扎實(shí)理論基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)，系統(tǒng)掌握物聯(lián)網(wǎng)工程的基礎(chǔ)理論、基本方法和基本技能的復(fù)合型本科人才，能勝任地方發(fā)展所需要的物聯(lián)網(wǎng)工程師，移動(dòng)終端開發(fā)工程師，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品講師等工作崗位。根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)特點(diǎn)和專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，學(xué)院構(gòu)建了一套較為完善的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程體系，如圖1所示。

2.2 實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)

學(xué)科基礎(chǔ)教育的實(shí)踐教學(xué)包括課程實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)。課程實(shí)驗(yàn)分為驗(yàn)證性、綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生掌握學(xué)科基本理論與應(yīng)用基本技能，主要依托學(xué)院 “校企共建”實(shí)驗(yàn)室和專業(yè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。課程設(shè)計(jì)注重專業(yè)實(shí)踐技能的訓(xùn)練，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)和解決專業(yè)實(shí)際問題的能力，主要依托學(xué)院 “校企共建”實(shí)驗(yàn)室和專業(yè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行， 一般是完成一項(xiàng)涉及本課程主要內(nèi)容的綜合性開發(fā)項(xiàng)目。

專業(yè)基礎(chǔ)教育的實(shí)踐教學(xué)主要包括專業(yè)實(shí)訓(xùn)、畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)。專業(yè)實(shí)訓(xùn)是對學(xué)生的操作技能、技術(shù)應(yīng)用能力和綜合職業(yè)能力的訓(xùn)練。專業(yè)實(shí)訓(xùn)以提高學(xué)生就業(yè)能力為目標(biāo)，通過模擬案例或?qū)嶋H案例，對學(xué)生基本操作技能和解決實(shí)際問題的綜合職業(yè)技能進(jìn)行訓(xùn)練，強(qiáng)調(diào)獨(dú)立操作、反復(fù)訓(xùn)練、學(xué)會(huì)技能、形成技巧。專業(yè)實(shí)訓(xùn)主要依托校內(nèi)實(shí)踐基地和校外實(shí)踐基地進(jìn)行，一般是完成一項(xiàng)模擬或?qū)嶋H的綜合性、應(yīng)用性開發(fā)項(xiàng)目。畢業(yè)實(shí)習(xí)是學(xué)生將校內(nèi)所學(xué)的理論和技能向職業(yè)崗位實(shí)際工作能力轉(zhuǎn)換的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，強(qiáng)調(diào)內(nèi)容的綜合性。畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的是對學(xué)生的知識(shí)能力進(jìn)行一次全面的考核，并培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)獨(dú)立地分析問題和解決問題的能力。畢業(yè)設(shè)計(jì)要求學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)功能較為完善的系統(tǒng)或模塊，除了提交相應(yīng)的代碼，還應(yīng)提交整套的開發(fā)文檔，并具有一定的工作量要求。如果學(xué)生選擇以論文形式作為畢業(yè)設(shè)計(jì)，要求必須在答辯之前在省級以上刊物公開發(fā)表。

創(chuàng)新能力的達(dá)成是使學(xué)生在掌握專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的基礎(chǔ)上，通過指導(dǎo)學(xué)生科研和參加專業(yè)、學(xué)科競賽等，培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用創(chuàng)新能力。學(xué)院除了開設(shè)相應(yīng)的課程，如創(chuàng)造學(xué)、學(xué)科競賽等課程，還將學(xué)生科研和學(xué)科競賽計(jì)入學(xué)分，從而在課內(nèi)外激發(fā)學(xué)生自主創(chuàng)新的興趣和應(yīng)用創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

3 實(shí)踐教學(xué)資源建設(shè)

實(shí)踐教學(xué)資源是面向應(yīng)用創(chuàng)新的實(shí)踐教學(xué)的基礎(chǔ)保障條件。

3.1 學(xué)科基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室

近年，學(xué)院不斷加大了實(shí)踐教學(xué)投入，并加強(qiáng)了學(xué)科基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)。目前，學(xué)院建有軟件技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室、程控交換與通訊網(wǎng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、軟件工程實(shí)驗(yàn)室、數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)室、模擬電路實(shí)驗(yàn)室等。這些實(shí)驗(yàn)室大多為“校企共建”實(shí)驗(yàn)室，能有效滿足學(xué)科基礎(chǔ)教育的實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)，為學(xué)生打下牢固的學(xué)科基礎(chǔ)。endprint

3.2 專業(yè)實(shí)驗(yàn)室

在加強(qiáng)學(xué)科基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)同時(shí)，學(xué)院規(guī)劃籌建了新的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室，包括：IOS移動(dòng)應(yīng)用開發(fā)實(shí)驗(yàn)室、物聯(lián)網(wǎng)傳感器實(shí)驗(yàn)室、RFID實(shí)驗(yàn)室、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室、物聯(lián)網(wǎng)綜合實(shí)驗(yàn)室等專業(yè)實(shí)驗(yàn)室等。這些專業(yè)實(shí)驗(yàn)室除了能有效滿足專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)外，大多面向?qū)W生開放，學(xué)生能在這些實(shí)驗(yàn)室完成競賽項(xiàng)目、科研項(xiàng)目的設(shè)計(jì)開發(fā)，激發(fā)學(xué)生的科研熱情，培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新能力。此外，學(xué)院專門為專業(yè)教師建設(shè)了應(yīng)用創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，根據(jù)教師研究方向配備了科研設(shè)備，用于科研項(xiàng)目研究。專業(yè)教師可以選拔實(shí)踐能力較強(qiáng)的學(xué)生進(jìn)入其科研團(tuán)隊(duì)，直接從事研究開發(fā)，從而提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。

3.3 校內(nèi)外實(shí)踐基地

學(xué)院建設(shè)校內(nèi)實(shí)踐基地2個(gè)，校外實(shí)踐基地多個(gè)，包括省級大學(xué)生校外實(shí)踐基地1個(gè)。物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的所有學(xué)生都能進(jìn)入校內(nèi)外實(shí)踐基地參加實(shí)訓(xùn)。校內(nèi)實(shí)踐基地采用的是學(xué)生自己組織、自己管理的方式，除了可以提高學(xué)生實(shí)踐能力，還可以培養(yǎng)學(xué)生的管理水平。校內(nèi)實(shí)踐基地主要針對大學(xué)一、二年級學(xué)生，在他們具有初步的專業(yè)知識(shí)和實(shí)踐能力情況下，由具有一定實(shí)踐能力和創(chuàng)新水平的高年級學(xué)生組織帶領(lǐng)，完成一項(xiàng)或多項(xiàng)綜合性項(xiàng)目，逐步培養(yǎng)其創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。校外實(shí)踐基地是針對高年級學(xué)生，在學(xué)生具有一定的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力情況下，直接進(jìn)入合作企業(yè)參與項(xiàng)目研發(fā)，在企業(yè)導(dǎo)師帶領(lǐng)下，解決實(shí)際生產(chǎn)問題，為學(xué)生走向企業(yè)崗位實(shí)現(xiàn)無縫連接。

4 師資隊(duì)伍建設(shè)

學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)建設(shè)之初，專業(yè)師資力量薄弱，大多由軟件工程專業(yè)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)組成，專業(yè)實(shí)踐能力不足。針對這種情況，學(xué)院采取了多種措施打造師資隊(duì)伍、提升師資力量。

一是鼓勵(lì)青年教師到國內(nèi)知名高校攻讀博士學(xué)位，培養(yǎng)師資隊(duì)伍的整體創(chuàng)新能力。目前，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)具有博士學(xué)位教師已經(jīng)從0人提高到3人，其余均具有碩士學(xué)位。

二是鼓勵(lì)低職稱教師進(jìn)行職稱晉升，改善師資隊(duì)伍的職稱構(gòu)成。目前，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)具有教授1人，副教授5人，講師3人。

三是鼓勵(lì)專業(yè)教師積極參加科研，促進(jìn)師資隊(duì)伍的整體創(chuàng)新能力。目前，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教師累計(jì)主持四川省教育廳科研項(xiàng)目8項(xiàng)，綿陽市科研項(xiàng)目1項(xiàng)，綿陽師范學(xué)院科研項(xiàng)目7項(xiàng)，橫向項(xiàng)目1項(xiàng)。

四是加強(qiáng)校企合作，提高師資隊(duì)伍的整體創(chuàng)新能力。學(xué)院鼓勵(lì)青年骨干教師到企業(yè)參與實(shí)際項(xiàng)目研發(fā)，提高工程實(shí)踐能力，每年2-3人次。學(xué)院聘請企業(yè)工程師到校辦講座，每年3-4人次。學(xué)院鼓勵(lì)鼓勵(lì)教師參加企業(yè)認(rèn)證考試，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教師100%取得企業(yè)認(rèn)證工程師資格。

5 面向應(yīng)用創(chuàng)新能力的實(shí)踐教學(xué)

5.1 創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容

專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目是根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱大綱制定，分為驗(yàn)證型、設(shè)計(jì)型和綜合型。學(xué)院對實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開設(shè)進(jìn)行了改革，每門課程均要求設(shè)置一個(gè)設(shè)計(jì)型和綜合型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目都規(guī)定了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，在實(shí)驗(yàn)要求和實(shí)驗(yàn)步驟則鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行探索，提出學(xué)生自己的實(shí)驗(yàn)思路，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的目的。以《無線傳感器網(wǎng)及應(yīng)用》課程實(shí)驗(yàn)為例，課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)使學(xué)生掌握無線傳感網(wǎng)絡(luò)的基本概念、特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)、原理及設(shè)計(jì)方法，學(xué)會(huì)使用無線傳感網(wǎng)絡(luò)可編程框架實(shí)現(xiàn)傳感器節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)。在課程項(xiàng)目和內(nèi)容設(shè)置上，按照實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)，采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)方式，把實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置為Zigbee、藍(lán)牙、Wifi三大模塊。每個(gè)模塊的實(shí)驗(yàn)要求，規(guī)定學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟完成，培養(yǎng)學(xué)生扎實(shí)的基礎(chǔ)實(shí)踐能力。在此基礎(chǔ)上，鼓勵(lì)學(xué)生自主研究，提出新的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)現(xiàn)步驟，形成自己的創(chuàng)新點(diǎn)。

5.2 創(chuàng)新能力培養(yǎng)實(shí)踐教學(xué)過程

相比于理論教學(xué)，實(shí)踐教學(xué)具有自己獨(dú)特的優(yōu)勢。以學(xué)生為中心進(jìn)行探究性教學(xué)、實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教育在實(shí)踐教學(xué)過程中相對易于實(shí)施。因此，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，一定要充分發(fā)揮實(shí)踐教學(xué)優(yōu)勢。一是激發(fā)學(xué)生進(jìn)取精神，引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新求異。在實(shí)踐教學(xué)過程中，要充分調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，鼓勵(lì)學(xué)生大膽提出自己的思路和見解，自主參與教學(xué)活動(dòng)，甚至成為教學(xué)主角。但如果學(xué)生的思路和見解出現(xiàn)偏差，教師應(yīng)及時(shí)點(diǎn)撥和引導(dǎo)。二是鼓勵(lì)學(xué)生質(zhì)疑，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題的能力。在實(shí)踐教學(xué)過程中，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)很多問題。對學(xué)生提出的有價(jià)值問題，實(shí)踐指導(dǎo)教師應(yīng)及時(shí)予以肯定和表揚(yáng)。對學(xué)生提出的簡單問題甚至幼稚問題，實(shí)踐指導(dǎo)教師應(yīng)及時(shí)找出問題原因，不挫傷學(xué)生的積極性。三是引導(dǎo)學(xué)生自主釋疑，培養(yǎng)學(xué)生解決問題能力。對學(xué)生發(fā)現(xiàn)的有價(jià)值問題，實(shí)踐指導(dǎo)教師可以讓學(xué)生自己或其他同學(xué)提出解決方案，進(jìn)行自主探究。應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，如果學(xué)生確實(shí)不能解決，實(shí)踐指導(dǎo)教師可以提供解決思路。四是及時(shí)總結(jié)點(diǎn)評，形成學(xué)生創(chuàng)新成果。每一個(gè)實(shí)踐教學(xué)過程，學(xué)生都或多或少地會(huì)提出創(chuàng)新性思路、問題并獲得創(chuàng)新性成果，實(shí)踐指導(dǎo)教師應(yīng)及時(shí)點(diǎn)評歸納，將學(xué)生的智慧的火花搜集整理，積少成多，最終形成學(xué)生的創(chuàng)新成果。

6 結(jié)束語

本文以綿陽師范學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)為例，介紹物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建過程。該實(shí)踐教學(xué)體系實(shí)施以來，通過不斷總結(jié)和完善，取得了較好的效果。但是，由于物聯(lián)網(wǎng)具有跨學(xué)科、應(yīng)用廣泛、發(fā)展快速的特點(diǎn)，因此，如何培養(yǎng)具有應(yīng)用創(chuàng)新能力的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才仍需要深入研究。

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