基于培養方案探索物聯網專業應用型人才培養新模式＊

于 洋，程宇輝，劉 穎，楊巨成，侯 琳

（天津科技大學計算機科學與信息工程學院，天津 300457）

基于培養方案探索物聯網專業應用型人才培養新模式＊

于 洋，程宇輝，劉 穎，楊巨成，侯 琳

（天津科技大學計算機科學與信息工程學院，天津 300457）

在完全學分制改革的大背景下，如何從物聯網工程專業培養方案入手，打造特色鮮明的應用型人才培養新模式。經過長期實踐，總結出物聯網專業建設的思路，即以培養應用型人才為主線，修訂本科生培養方案；依托濱海新區地域優勢，服務濱海；全面開展產教融合和校企合作，建設校內外實習實踐基地；請企業導師進課堂，實現學分置換制度。同時，搭建物聯網專業綜合實訓和創新平臺，通過指導大學生創新創業項目等培養學生的綜合應用能力和創新創業能力，多角度多方位將物聯網專業本科生培養成高水平應用型技術人才。

學分制；應用型人才；物聯網專業；培養方案

物聯網產業是中國國家新型戰略性產業，也是天津市濱海新區的支柱產業。智能化發展對物聯網技術和人才提出了新的需求。未來信息產業發展將從信息網絡轉向全面感知和智能應用。2017年上半年，天津科技大學校物聯網專業獲批天津市“十三五”綜投應用型專業建設項目。針對一個新興的交叉學科，著力打造應用型特色是今后辦學的重中之重。

1 物聯網工程專業定位和培養目標

物聯網工程專業依托網絡工程（物聯網方向），重點培養能在物聯網的感知、接入、網絡、應用等不同層次進行嵌入式應用開發，能在食品安全監測和智能家居方向進行規劃、信息采集、處理和終端控制的應用研發，人才培養符合具有輕工特色高級應用型人才的培養定位。本專業面向戰略性新興產業“物聯網工程”領域，培養德、智、體、美、勞全面發展，適應我國社會發展需求，較系統地掌握物聯網的相關理論、方法和技能，具備通信技術、網絡技術、傳感技術等學科相關基礎知識，具有物聯網應用技能，具有物聯網工程實踐能力，具備在信息產業、國民經濟企事業等部門和單位從事與計算機網絡和物聯網相關的技術工作，以及在高等院校和科研單位從事相關技術開發和研究的高水平應用型人才。

2 學分制改革后培養方案改革的重點

隨著學校改革的不斷深入，學分制改革后，相關培養方案改革的重點是：①建立以學習者為中心的人才培養模式，培養學生的社會責任感、創新精神和實踐能力，促進學生個性化、多樣化發展，服務經濟社會的發展需求。②培養德智體美全面發展、具有創新精神和實踐能力的高素質應用型人才。③專業領域課程包括專業核心課（必修）+專業選修課。專業核心課（必修）是體現本專業核心知識傳授和能力培養的課程，課程的教學大綱要覆蓋本專業知識體系核心內容，同時，體現專業人才培養目標和專業特點。專業選修課程則要關注學科專業發展方向，注重反映專業特色和行業、社會需求。④開展個性化課程，包括素養類、拓展類、創業類。

3 修訂培養方案

組織培養方案修訂專題研討會，在線專項討論多次。從教育部物聯網工程專業教指委獲悉，針對跨專業交叉學科的物聯網工程專業，各個高校的課程設置相差甚遠，不僅要從行業發展的角度考慮，還要側重考慮人才模式的創新和改革。從物聯網的知識體系看，物聯網技術分為3個層次，即感知層、傳輸層和應用層。同時，要從層次關系角度設定具有專業特色的課程體系，本科培養計劃應著力打造應用型人才培養新模式，課程設置不必拘泥于陳舊的課程體系和師資。

已查閱教指委的指導性文件，參考近十個國內高校物聯網專業的培養方案，教師們對每一門課程進行了充分的論證和知識體系的整合，同時，對2016年的培養方案做了大量的調整，具體如圖1所示。

4 培養方案中課程模塊分類

4.1 通識類必修模塊

通識類必修模塊是指全校平臺課。其中，思政類綜合實踐和軍訓屬集中實踐；英語采用分級課程教學，五選四，至少選夠4個級別；計算機類課程也采用分級教學方式，新生入學可以通過測試成績選課，二選一。

4.2 通識類選修模塊

通識類選修模塊中新引進了新生研討類選修課，四選一。考慮到新生的特點和對專業未來的憧憬，特設定了4門課程開啟學生對專業認知之門的同時，深度剖析學生的專業課程培養計劃。這4門課程分別是：物聯網專業定位與學業指導，物聯網專業人才培養方向，大學生學習規劃，物聯網應用及其發展趨勢。這體現了應用型人才培養的實際需要，從新生入學開始引導學生對專業方向的理解和培養學生學習應用型技能的興趣。

圖1 物聯網工程專業2016級核心課程拓撲圖

4.3 學科基礎必修模塊

此模塊主要展現專業必備的基礎知識，共設置了6門必修課，具體包括數學類、物理類、語言類、算法類以及計算機組成原理等。其中，離散數學是計算機方向大類基礎課，是邏輯推理和圖論的基礎課；數據結構的學習則能為學生學習數據結構、算法和軟硬件設計開發打下扎實的基礎；語言類主要是C語言程序設計、面向對象程序設計（C++），這些都是后續專業課程的先修課程和必備基礎；計算機組成原理主要是學習計算機內部電路和組成的原理以及工作過程，它是計算機系統能力培養的核心課。這些內容為學生的專業學習打下扎實的基礎，有利于完整的專業課程體系的建立。

4.4 學科基礎選修

學生選修學科基礎課程時，可以選擇應用領域不同的技術技能課程，為后續應用性更強的專業核心課程的學習打好基礎。

學科基礎選修主要是指硬件設計、感知層、通信技術、安全技術和數據分析等應用技術基礎，主要學習內容包括：①電路原理；②數字邏輯；③傳感器原理及應用；④物聯網導論；⑤RFID原理及應用，RFID原理及應用實驗；⑥操作系統，操作系統實驗；⑦物聯網通信技術，物聯網通信技術實驗；⑧計算機網絡；⑨物聯網安全技術；⑩數值分析；?數據庫原理，數據庫原理實驗。

4.5 專業核心必修

專業核心必修主要是體現專業特色的課程，是應用型專業的核心課程，可將其設置成必修課。專業核心必修內容包括：①嵌入式系統與設計；②物聯網工程規劃與設計；③傳感網原理及應用；④物聯網數據處理；⑤移動終端程序設計，移動終端程序設計實驗，提高學生的移動端應用能力。

4.6 專業課程選修

選修的專業課程是用來豐富學生的專業視野，擴展學生的學習內容和領域，培養個性化應用型人才。其主要包括以下內容：①JAVA程序設計，JAVA程序設計實驗。②單片機與接口技術，單片機與接口技術實驗，將原有的微機原理與接口技術課程進行技術升級，提高學生的實踐創新能力。③數據庫應用與開發，數據庫應用與開發實驗。④匯編語言程序設計，匯編實驗。⑤人工智能是新增課程，它為學生的專業學習提供了方向。目前，教育部已經發文將人工智能課程納入到中小學的義務教育階段，我國未來的發展將全面觸發智能時代。作為物物互聯的物聯網專業，要打造智能，感知中國，特別是在國家提倡新工科建設的大背景下，在物聯網專業中自然過渡，設置人工智能方向也是專業發展的必由之路。⑥PyThon程序設計屬于新增課程，它為Linux運維、Web開發、大數據、人工智能、科學計算等領域的應用編程提供了跨平臺的應用環境。⑦C#程序設計是進一步細化原有的.NET平臺程序設計，用于培養學生智能硬件的研發和創新能力。另外，在移動互聯領域，C#語言也可以替代Java實現移動端APP的開發。⑧大數據原理與應用是新增課程，它的出現適應專業發展的需要。物聯網從底層感知采集的數據，通常會形成大數據的規模和格式，因此，要讓數據分析作為智能的基石，開設大數據應用等方向課程，可以為物聯網產品智能化提供有力的支撐。

4.7 個性化課程

在設置個性化課程時，要注意以下2點：①可通過參加創新創業訓練項目、學科競賽獲獎等認定創新創業類學分；②設置專業拓展類學分，學生可以根據培養類型和個人興趣，從本專業的專業領域選修課中修讀或從跨學科跨專業類課程中修讀。

4.8 集中實踐類

設置集中實踐類課程旨在提高學生的物聯網技術和綜合應用能力。集中實踐類課程的學習內容包括：①C/C++課程設計。②計算機組成原理課程設計。③物聯網通信技術課程設計。④傳感網課程設計。⑤移動終端課程設計。⑥RFID課程設計。⑦物聯網綜合實訓，它屬于新增課程，即與企業共建綜合實訓平臺，從感知層、網絡傳輸層到應用層的綜合實訓，讓學生從工程項目的角度出發，完成工程師或者是總工程師的設計工作。這樣做，能夠培養學生的綜合應用能力和創新創業能力。2017級物聯網工程專業核心課程如圖2所示。

圖2 天津科技大學物聯網專業2017級培養方案核心課程拓撲圖

5 改革原有方案

在落實具體工作時，要改革原有的培養方案。主要改革內容有：①將微機原理與接口技術改成單片機與接口技術，這樣應用性更強，能夠培養學生的應用創新能力。從第5學期開始培養學生的創新技術，學生們參加各類學科競賽的獲獎比例明顯翻一番。②將信息安全技術或者網絡安全技術改成物聯網安全技術，學習適應專業發展的軟硬件安全技術。③將.NET架構改成C#程序設計，這樣更具體，適應物聯網硬件和移動互聯程序設計的需要。④物聯網應用系統設計刪解的課程，相關內容和學時增加到物聯網導論中詳細講解。⑤物聯網軟件設計刪除的課程，將歸并到面向對象程序設計課程和移動終端程序設計中詳解。⑥物聯網定位技術刪除的課程，將其內容和學時歸并到物聯網通信技術課程和物聯網通信技術課程設計中，以提高授課效率，將定位與通信相結合。⑦刪除物聯網控制原理與技術這門課程，通過新增課程的綜合實訓完成相關應用學習。⑧編譯原理、計算機體系結構是與專業培養目標相關度不高的課程，所以，被新開課程和專業發展需求替代。

6 總結

在物聯網工程專業培養計劃中增加專業選修課的數量，在物聯網工程專業軟硬件課程體系建設的總體設想下，規劃出與物聯網息息相關的新的培養方向，即人工智能方向和大數據應用方向，著眼于培養高水平的應用型人才。經過長期實踐，總結出物聯網專業的建設思路，即以培養應用型人才為主線修訂本科生培養方案；依托濱海新區地域優勢，服務濱海；全面開展產教融合和校企合作，建設校內外實習實踐基地；請企業導師進課堂，擔任專業核心課程的主講教師，實現校企間學分置換制度，完善科學評價體系；搭建物聯網專業綜合實訓和創新平臺，指導大學生創新創業項目等，將課程轉化成應用型技術，培養學生的綜合應用能力和創新創業能力；多角度多方位，將物聯網專業本科生培養成高水平的應用型技術人才。在改革過程中，發現培養方案中也存在一些問題。雖然物聯網專業的培養方案中新增了兩個大的方向，即人工智能和大數據應用，但是，選修課程也僅僅開設在第7學期，尚無足夠的時間和課程來深入學習新領域的新知識。所以，針對這個情況，應該不斷調整培養方案，新增機器學習、大數據平臺搭建等課程充實專業中的應用型課程體系，完善課程體系，為新工科的建設做好鋪墊。

［1］吳功宜.對物聯網工程專業教學體系建設的思考［J］.計算機教育，2010，129（21）：26-29.

［2］張鵬飛.地方院校本科應用型人才培養現狀、問題與策略［J］.湖北工程學院學報，2014，34（5）：56-59.

［3］鄧淼磊.對物聯網工程專業培養方案的幾點思考［J］.教育教學論壇，2014（11）：182-183.

［4］徐長君.校企合作訂單班的管理體系探索［J］.價值工程，2015（3）：228-229.

［5］賈旭.高校物聯網工程專業建設研究與探索［J］.遼寧工業大學學報（社會科學版），2015，17（2）：108-109.

G642.0

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.01.012

2095－6835（2018）01－0012－03

天津市教育科學“十三五”規劃課題“產教融合育人體制機制研究——基于物聯網工程專業產教融合實踐”（項目編號：HE1018）重點課題；天津市科學技術委員會，“基于不確定壽命的儲備冗余系統可靠性理論研究”（合同編號：16JCYBJC18500.）自然科學基金項目；天津市大學生創新創業項目“基于單片機和傳感網絡的火災報警與疏導救援系統”（項目編號：201710057182）

于洋（1975—），女，研究方向為模式識別。

〔編輯：白潔〕