對接交通行業特色的高職物聯網專業課程體系構建研究

□ 姜 楠 占華林

物聯網作為國家戰略新興產業，得到了迅猛發展，很多高校，尤其是高職院校開設了物聯網工程專業。然而物聯網工程專業是一個“行業關聯性”很強的專業，因行業不同，人才培養模式和課程體系也大相徑庭。物聯網工程的專業課程體系必須與行業特色結合起來，培養適合行業需要的特色人才[1]。

一、高職院校物聯網專業人才培養方向

（一）物聯網基本情況

物聯網通過各種傳感器實時采集周圍信息，按照預定的組網協議通過協作和多跳的方式傳遞信息，形成一個大的網絡，實現了人與物、物與物之間的智能互聯，解決了網絡末端“一公里”問題，是繼互聯網之后的第三次世界信息產業浪潮。引起各國政府高度重視，微軟、谷歌等世界知名公司投入巨資研究物聯網技術，2009年中國提出了 “感知中國”計劃，并在無錫成立了物聯網研究中心，涉及智慧城市、智慧農業、智慧家庭等多個行業，產生了巨大的經濟價值和良好的社會效益。

（二）高職院校物聯網專業人才培養方向

物聯網是以電子科學與技術、計算機科學、通信工程、控制科學及軟件工程等多學科整合的綜合性學科，高職學生想在三年內學習整個物聯網相關知識并不現實，所以人才培養必須根據物聯網產業特征選擇不同的方向進行，大體可分為四個方向：信息感知、數據通訊、系統集成和安裝管理[2]。

信息感知方向。主要具備各種傳感器的設計，如溫濕度傳感器、壓力傳感器、光照傳感器、紅外傳感器、RFID標簽等，以及芯片之間的通信協議，如IIC總線、IIS總線等。要求學生掌握電路基礎、數模電路、單片機和嵌入式等內容。

數據通訊方向。主要解決無線傳感器網絡的通信問題，要求學生掌握無線傳感器網絡節點布控、動態組網、拓撲結構、Zigbee通信協議（或窄帶Zigbee協議）、MAC信息訪問機和CSMA-CA信道退避機制等。

系統集成方向。這個方面具有一定的綜合性，為物聯網應用提供系統解決方案，要求學生掌握CC2530、單片機和嵌入式平臺等硬件平臺知識，同時具有系統設計及調試能力。

安裝管理方向。物聯網是典型應用性工程行業，可以實現自動采集、調度指揮、報警聯動、遠程控制、安全預警、遠程升級、在線維護等管理服務功能。因此該方向需要大量的既要掌握物聯網知識又懂現場安裝維護管理的工程技術性人才。

二、高職物聯網專業建設現狀

國家工業和信息化部于2012年發布了《物聯網“十二五”發展規劃》，為落實國家這一戰備需要，江西交通職業技術學院、江西工業貿易職業技術學院、九江職業技術學院、江西應用工程職業學院和江西工程職業學院等江西省高職院校相繼開設了物聯網專業，根據物聯網的數據感知（數據采集）、數據傳輸和數據處理“三層”體系結構進行課程設置和專業建設，目前省內高職院校的物聯網專業有以下主要特點：

（一）物聯網專業多學科“交叉性”

物聯網是典型的交叉學科，涉及電子技術基礎、計算機、控制科學、網絡優化和高頻通信等領域相關專業知識，并在此基礎上加入物聯網感知層和傳輸層課程，同時結合物聯網在行業中的特殊應用綜合實訓，所以物聯網專業知識具有一定“復雜性”。

（二）物聯網專業人才就業的“多樣性”

物聯網技術廣泛應用于智慧城市、智慧農業、智能家居、智能醫療、智能電力等行業，從而需要培養適應不同行業、不同崗位的多樣性人才，而且大多是實踐應用性人才，所以物聯網專業人才需要體現“知識+技能”。

（三）物聯網專業建設相對“滯后性”

江西省高職院校申報物聯網專業時間節點要晚于“感知中國”的江蘇省職業院校，盡管表現了很高的辦學熱情，但目前省內大多數高職院校對物聯網專業人才培養定位并不明確，人才培養沒有達到教育部關于此專業的建設要求，如師資匱乏、課程體系未形成、實訓實踐實習設備、場地不足，這些都是專業建設方面存在的根本問題。

三、高職物聯網專業課程體系存在的問題

物聯網通過各種傳感器實時采集物品或環境的信息，按約定協議，經過初步處理后，傳送到互聯網，也即“物物互聯的互聯網”，同時物聯網屬于典型的多交叉學科，涉及到多個專業領域，如，電子、計算機、通信、傳感技術、安全技術等?，F有高職院校物聯網專業大多是從計算機或電子類專業基礎上發展起來的，所以，很多高職院校在物聯網課程設置方面存在以下問題：

（一）課程設置“脫不了舊影子”

現有高職院校物聯網專業大多是從計算機或電子類專業基礎上發展起來的，雖然開設了物聯網專業課程，可是課程設置思想還是老套路，如從電子專業演變而來是以電子線路基本功還是以傳感技術為主，從計算機專業演變而來是以計算機原理還是以軟件編程為主，從通信專業演變而來的是以通信原理還是以通信組織協議為主，這些困惑的存在，往往使得這個專業不能系統地進行課程設置。

（二）課程應用關聯性不強

由于物聯網是多學科交叉，知識點較多，課程具有一定的綜合性，在具體實施時，重視理論知識的講解，專業實踐不足，沒有結合具體的行業應用環境進行相關課程案例設置，實踐針對性不強。

（三）學生的學習熱情不高

高職物聯網課程體系由C語言、Linux操作系統、單片機及ARM設計與開發、無線傳感網等等主干課程組成，這讓很多學生摸不清頭腦。針對這一情況，課題組曾對省內6所有代表性高職院校共1200人做過問卷調查，40%的學生學到基于單片機平臺C程序設計與開發時就產生了厭煩情緒，90%的學生對基于ARM平臺的嵌入式開發根本無法進入課程的學習狀態。學生學習沒有興趣，嚴重影響了教學效果。

（四）實踐課程未取得效果

很多職業院校物聯網專業按教育部要求，開設了電子技術、計算機、傳感網絡等理論和實踐課程，并有實踐性課程，但電子技術、計算機和傳感網絡等基礎知識未能融入到實踐性課程里，大多是基于原有的傳感器實驗室、網絡實驗室、傳統單片機實驗室或者簡單組合起來，缺少物聯網的綜合應用開發套件（設備），沒有結合具體的行業應用開展實踐性教學，實踐課程未取得預期效果。

四、交通行業物聯網專業課程體系的建設

高職物聯網專業課程體系[3]應根據物聯網技術基礎及其應用發展，以“行業應用”為特色，以市場對人才的崗位技能需求為要求，構建“厚基礎、重能力、強技能”適應行業需求的專業課程體系。下面以江西交通職業技術學院和江西工業貿易職業技術學院為例，分析物聯網專業如何結合行業、走特色人才培養道路。

（一）學院物聯網專業的基本情況

開設物聯網專業的江西高職院校有江西工業貿易職業技術學院、九江職業技術學院、江西應用工程職業學院和江西工程職業學院。江西交通職業技術學院是江西唯一一所以交通為特色的高職院校，分析江西高職物聯網專業具體情況，結合交通行業相關崗位要求，培養能夠勝任智能交通設備應用開發、應用施工、應用技術支持等崗位的專業技術人才。

（二）適應交通行業特色的物聯網專業課程體系

根據高職院校學生在校三年時間特點，在電子、計算機、物聯網等[4]課程基礎上，融入交通行業的特殊應用綜合實訓“元素”，構建了“厚基礎、重能力、強技能”的“公共基礎課、專業基礎課、專業核心課和行業拓展課”四層次的課程體系（如圖1所示）。

圖1 物聯網四層次的課程體系

四層課程體系相對獨立又成為整體。公共基礎課中的高數和英語是為專升本和讀研作準備的，C語言程序設計和電路基礎是物聯網專業最重要的基礎課，是“蓋樓的地基”，專業基礎課和專業核心課是物聯網專業核心主干課程，是“蓋樓的框架”，行業拓展課關系到畢業生就業競爭力，決定畢業生的就業質量。四層課程體系互為整體，上下貫通。

表1 物聯網專業人才崗位職責分解表

圖2 物聯網實訓課程體系

（三）適應交通行業特色的崗位職責

我們大致可將交通行業的物聯網專業人才劃歸為三類崗位[5]人才：交通物聯網技術類、交通物聯網運營管理類和交通物聯網產品營銷策劃類，主要培養交通物聯網產品開發、信息管理系統開發、工程項目管理、技術支持等特色專業技術人才。如表1所示。

（四）適應交通行業特色的實訓課程體系

物聯網課程體系可以由三層構成：感知層、網絡層和應用層。感知層完成交通信息采集，由RFID感知技術、傳感器技術、無線單片機技術和電路設計等實訓課程保證；網絡層完成交通信息傳遞與交換，由無線傳感網絡、Zigbee網絡等實訓課程保證；應用層完成交通應用，由嵌入式操作系統、嵌入式系統開發和Java編程等實訓課程保證。如圖2所示。

五、適用交通行業物聯網專業課程體系的實施方案

（一）落實硬件平臺建設

建立物聯網基礎實驗室、搭建物聯網綜合實訓平臺，這些硬件平臺建設是保障物聯網專業課程體系順利實施的前提條件。物聯網基礎實驗室[6]可以購買基于模塊化的物聯網實驗箱，完成單片機、RFID、Zigbee組網實驗、WIFI和嵌入式ARM系統等多種基礎實驗；為了突出交通行業的應用，物聯網綜合實訓平臺可以采購智能交通沙盤和智能套件，集成各種傳感器實時采集信息，通過Zigbee協議進行組網通信，并上傳到網關，實現物聯網與因特網相連；建立校企合作實習基地是實現特色人才關鍵一環，保證每個學生在物聯網公司進行專業實習，并有校內外兩個老師共同指導學生撰寫實踐性畢業論文。

例如：江西應用職業技術學院的物聯網專業實訓室劃為四個部分：“基礎教學實驗區、物聯網綜合實訓開發區、物聯網工程應用體驗區、創客空間實訓區”?；A教學實驗區包括移動互聯網/物聯網教學科研平臺、RFID物聯網教學科研平臺、IPv6物聯網全功能實驗箱以及教學輔助系統用于完成學生物聯網基礎知識的學習、基礎能力的培養；物聯網綜合實訓開發區配備了物聯網工程實訓臺、智能互動錄播系統、智能環境監控系統、考勤門禁管理系統和智能家居網板實訓系統，用于支撐學生好想法、好創意的驗證和落地，完成學生動手能力、創新意識的培養；物聯網工程應用體驗區主要配備了智能家居體驗應用和移動物聯網云服務應用平臺，用于讓學生在實際行業中體會大數據的應用，培養學生的創新意識。

（二）大力實施教學改革

1.引入項目教學法。針對物聯網專業課程專業性、實踐性很強的特點，制定了以項目為引導、以需求學理論，以項目任務分解為驅動，并制定了詳細的項目化教學方案[7]。這種教學方法能極大地激發學生學習興趣，學以致用，使他們有繼續學習的信心。

2.以賽促教、以賽促學。高職院校物聯網專業依托“全國物聯網競賽”“全國互聯網+競賽”和“全國大學生電子設計競賽”，大力強化大學生的主動實踐能力，鞏固專業基礎知識，提高了大學生創新創業能力。（1）全國物聯網競賽主要針對物聯網專業的學生，能有效地提高學生的創新創業能力和團隊合作精神。（2）通過指導競賽，能豐富一線教師的實踐經驗，同時有助于提高教師的工程實踐能力。

3.組織學生參加創業項目，促進創業實踐能力培養。為使物聯網高職學生有較好創新和實踐動手能力，各高職院校的教學管理部門或團委可以設立大學生創業科研或實踐項目，教學部門組織好專業教師帶領學生做好項目申報、過程指導、總結歸納，通過這種傳、幫、帶的老生帶新生協作方式，既加深了學生對專業知識的理解，幫助他們更好地應用到實踐中去，大大增強了學生學習的興趣和積極性，又提高了學生的創新創業能力和團隊合作精神。

（三）強化師資隊伍

教學質量的好壞很大程度上是由教師決定的。物聯網專業快速發展，教學一線老師必須進企業、科研院所進行新知識理解和實踐技能的提高。各職業院校人事管理部門制定師資進修方案，鼓勵一線教師去企業、高校、科研院所進行“雙師”型、學歷提升、短訓班等類型進修培訓。同時了解用人單位對畢業生崗位實踐能力的要求，在提高教師專業教學能力的同時也將用人單位意見建議反饋到高職物聯網的課程體系、教與學的方法上。

（四）加大校企深度合作

企業是新技術的試驗田和代表行業最新發展動態，學校培養的人才要滿足企業的用人要求，所以高職院校在制定人才培養方案、設計課程體系、撰寫教學大綱、擬定實踐方案時一定要請有代表性的物聯網企業參與，這是校企合作的基石；其次，由校企雙方聯合建立實訓室，建立起深度合作關系；再次，加強校企雙方交流互訪，鼓勵老師參與企業設備的研發，同時企業派出技術骨干來校講解前沿知識和開展實踐教學，從而實現校企的良好互動。

六、結束語

物聯網專業是典型的多學科交叉專業，涉及知識面廣。本文從高職物聯網專業課程體系的現狀和專業建設存在的問題著手，構建了適用交通行業的物聯網專業課程體系，并給出了物聯網專業課程體系的有效實施方案。指出物聯網專業的人才培養必須走特色化道路，培養行業能用的特色人才。

此課程體系在江西應用職業技術學院為代表的江西職業院校的物聯網專業得到有效的實施，經過2016-2018年3年實施執行，學生的實踐能力有一定程度的提升，有力地證明了方案的可行性。