競賽驅動的物聯網工程專業實訓類課程體系研究

□韋 靈 倪志平 黎偉強

隨著寬帶網絡的提速，智能芯片的飛速發展、傳感器的成本不斷下降，每天網絡中產生大量的數據，人們不再希望數據成為一座孤島，而是希望利用起來，不再是單單人與人之間產生溝通交流，而更希望人能與物交流、物與物之間能交流，在這樣的背景下，物聯網孕育而生，已經成為新的經濟增長點。高校作為科研的前沿陣地，針對國家戰略和市場環境的需要，也都在陸續地開設物聯網工程專業，為各行業培養相應的緊缺人才。目前各高校在開設物聯網工程專業中，普遍遇到人才培養目標模糊；實踐、實訓課程與實際市場環境脫節較大；學生對未來就業沒有方向；任課教師大部分是從事電子信息類或者計算機課程的教師，沒有物聯網行業的實踐經驗，授課都是枯燥的理論教師，缺乏行業的實踐動手經驗，課堂教學過于枯燥；課程安排銜接不合理，講授的知識過于陳舊等問題。因此，為了解決目前在建設物聯網工程專業中遇到實訓課程脫離實際等諸多嚴重問題，嘗試引入帶領學生參加該學科的各類相關競賽活動，激發學生的學習興趣，提高學生的動手實踐能力，進而培養學生的創新、創業能力及自我解決問題的能力。同時，提高帶隊教師的工程實踐能力，從而提高課堂教學。參與學科競賽是在課堂教學之下對學生理論知識掌握的一個綜合考察，通過比賽，促進學生相互協作、溝通能力，提高動手實踐能力，從而具備滿足企業需要的能力水平。

一、物聯網工程專業應用型人才培養目標

人才培養目標的定位清晰和培養規格的明確是培養物聯網工程專業的核心指南。目前，學院正積極地朝應用型本科院校轉型，對各專業清晰定位為應用技術型人才。物聯網產業人才應掌握從事本專業工作所需的數學、自然科學、經濟學、管理學、工程科學等基礎知識以及與物聯網相關的計算機、通信、電子、傳感等基本理論、基本知識、基本技能以及基本方法，具有較強專業能力和良好的外語運用能力，能夠勝任物聯網相關技術的研發工作或物聯網系統規劃、分析、設計、實施、運行維護等工作[1]。根據國家教育部對本專業的定義，物聯網工程專業是一門非常嚴謹的交叉學科，而且每一個方向都涉及到一部分，但又不深入，因此在對學生的教學過程中會產生學得廣而不精的現象。不僅涉及到網絡技術、通信技術、傳感技術、識別碼技術及計算機方面的軟件開發技術等系列課程。目前給學生提供的課程實驗或者相關物聯網應用的展示，都只是簡單地走過場，學生基本上沒有得到真正的實際操作和練習，常常因為實驗室設備儀器陳舊、缺乏等現象，要大部分學生的動手實踐能力的提高無從說起，應用型人才的培養更加難以實現。因此，想要在大學階段對這些課程融會貫通，理解各類技術原理，提高學生的動手實踐能力，培養真正的與市場環境相適應的、動手實踐能力強的應用型人才是目前各高校的普遍難題。在新工科的背景下，都希望培養出來的學生能滿足企業日益增長的要求，同時，學生在就業環境相對不好的情況下，具備創新、創業的能力，解決就業緊張的問題。因為學校的實操與企業脫節嚴重，甚至嚴重落后于實際的生產實踐，因此常常出現用人單位對畢業生不滿意的現象，總認為學生只具備一定的理論知識，嚴重缺乏實踐動手能力，不能很好地勝任工作崗位，學生在擇業中也遇到求職難的困境。因此，學院希望培養的學生具備一定的理論知識，同時能熟練操作和運用物聯網技術的相關軟件和設備，具備較強的動手實踐能力，良好的職業道德。

二、物聯網工程人才培養現狀和就業情況分析

2010年7月，教育部發布新設置的與物聯網產業相關的37個專業，于2010、2011、2012年分別審批通過30、27、80所高校設置物聯網工程專業。截至目前，國內已經開設147個物聯網工程專業，在校學生達30,000人左右。每年的招生規模都在不斷地擴大，學生的人數越來越多，對應該專業的任課教師非常匱乏，尤其是具備實踐能力的“雙師型”教師尤為緊缺，師資緊缺的現象也嚴重影響了教學質量。目前物聯網工程專業沒有對應的研究生畢業的學生，大部分的師資都是由學電子和計算機的教師組成，這樣勢必導致在授課過程中，對前沿知識講解不深刻、不到位的現象，尤其在指導畢業論文的時候，不少指導老師出現力不從心的感覺。學軟件的教師，沒法指導學生實現硬件部分的編程，包括傳感器信息傳輸等技術問題，更多的只是停留在畢業論文的格式、整體框架、書寫規范等內容的指導。因此，系部特別希望該專業的授課教師能提高單片機、藍牙、傳感器、RFID、APP軟件編程等課程動手實踐能力，提高授課教師的實踐水平，從而提高整個師資隊伍的水平。任課教師的動手實踐水平上去了，知識面開拓了，這樣才能帶領學生參加全國舉辦的各類物聯網設計比賽，從而提高學生的動手實踐能力。通過鼓勵師生參與學科競賽，提高學生理論聯系實際的能力，加深理論知識的掌握理解，學會合理運用理論知識到生產實踐中去，激發學生的學習熱情和興趣，因為學生經歷過實踐的過程，了解目前行業的用人要求和狀況，對就業的推動起到積極的作用，避免了許多學生畢業后找不到工作，或者找不到對應崗位的工作這樣一種現象。

目前，大部分高等院校的物聯網工程沿襲傳統的封閉式辦學，專業教學與市場相脫離，因此課程內容滯后于專業技術的更新和發展，教學中較少有反映新的應用技術的內容。正因為理論教學與課程設計、實習和實訓課程與目前市場主流應用的脫節，畢業生在求職和擇業過程中遇到了諸多困難。目前，學院該專業的大部分畢業生都不是從事本專業的工作，最大的問題是在于用人單位的要求條件學生都很難達到。究其根本的原因在于學生在校期間沒有真正參與過項目，動手實踐能力較弱，這樣模式培養出來的學生，肯定不能滿足企業日益增長的需要，也出現企業招不到人的現象。

三、競賽驅動的實訓類課程體系建設

為了提高學生的實踐動手能力、參與實際項目的機會、激發學生對本專業的學習熱情，提出和鼓勵任課教師組隊，帶領學生參加全國各類型物聯網相關的比賽。通過參加各類競賽活動，完善本專業的實訓類課程大綱的建設，以彌補實訓課程與實際生活脫節嚴重的問題，同時提高任課教師的動手實踐能力。

目前實訓實踐類課程分為三大類：一是學科基礎性實驗：包括高級語言程序設計、單片機原理、數據庫技術；二是學科專業性實驗：藍牙編程、RFID、條形碼識別技術、Zigbee通信技術；三是綜合開發實訓。實訓和競賽內容包括標識與感知技術、嵌入式系統、組網、泛在接入技術、M2M自動獲取、自動控制和智能計算等，目的是使學生具備開發物聯網綜合應用的實踐能力，能夠完成物聯網系統及裝置的研發、設計、制造、運行與管理，有較強的創新意識，并具有從事物聯網領域科學研究的基本能力。這就需要教師在物聯網教學中取長補短、軟硬結合，緊跟行業技術需求，汲取競賽內容和要求，完善教學環節，推進以競賽內容為實踐教學內容的普及化教育[2]。通過參與競賽活動，推動專業的實踐課程體系的完善和建設，這樣教學大綱和教學設計就能更好地貼近生產實踐，讓學生在校期間就能參與到各種生產實踐項目當中去，彌補學生動手實踐能力偏弱的問題，從而達到培養應用技術型人才的培養目標。

四、結語

物聯網工程專業作為國家這幾年來積極推動的新興產業，作為學院重點建設專業非常有必要和研討其實訓類課程體系的建設。實訓類課程體系的建設好壞、教學大綱設置是否合理，對人才培養是否滿足企業要求有著直接的聯系。因此建設好實訓類課程體系意義重大。實踐證明，通過參與每年各類競賽項目完善和更新了本專業的實訓類課程體系，制定出了各門實踐課程的教學大綱和進度，最終不僅提高了學生的組織協調、實踐動手能力，同時也提高任課教師的授課水平，從而達到培養應用技術型人才的培養目標。