物聯網專業人才培養實踐體系探索與實踐

丁曉波　蔡政英　張上　陳慈發

摘 要：文中以地方高校物聯網專業建設為主要目標，探討該專業在建設過程中實踐教學體系建設存在的主要問題和難點。結合本校實際和專業需求，提出了以理論課程實驗與開放環節相結合為基礎，以課程教學和專業競賽強化推動為過程，學校理論教學體系與企業實訓結合為抓手的專業人才實踐體系建設思路。經過幾年的摸索和實踐，基本建立了一套實踐教學體系，取得了一定的成效。

關鍵詞：物聯網;人才培養;實踐教學;物聯網專業;高校;教學體系

中圖分類號：TP391文獻標識碼：A文章編號：2095-1302（2020）04-0-02

0 引 言

近幾年隨著教育部提出“全面振興本科教育，大力發展新工科、新醫科、新農科、新文科”的總體指導方針，加強了大數據、人工智能、機器人、物聯網等新興領域急需專業的審批和建設力度。國內高校對大數據、物聯網等新專業申報和建設熱情迅速升溫，大批新專業快速涌現，我校也于2010年開始了相關新專業的探索和實踐，先后在計算機科學與技術專業中開設“嵌入式專業”“物聯網專業”等特色專業，以此為基礎，2014年經教育部門批準正式開設物聯網工程

專業。

雖然經歷了專業從無到有，辦學思路從模糊到逐漸清晰，課程體系不斷改進的過程。但是物聯網工程專業作為一個跨學科的新專業，其具有“專業新、對應產業鏈長、相關技術門類差異大”的特點。由于該專業涉及學科包括通信、電子、計算機、控制、檢測等多個學科門類，原有的單一學科師資力量很難滿足該專業的教學需求。作為新專業，還面臨配套教材和實驗條件也比較缺乏，實驗環節銜接較差，實踐教學體系無法滿足人才培養需求等問題。

經過幾年來的教學實踐和探索，以及借鑒各類高校在該專業實踐教學中的成功經驗，我校物聯網工程專業在實踐教學體系方面積累了一定的經驗，也取得了一定的成果，形成了自己的特色。本文將以物聯網工程專業實踐教學體系建設工作為重點，探討未來該專業的人才培養工作和專業建設。

1 教學體系為核心的實驗教學環境建設

專業人才培養的基礎還是學科和相關理論知識體系建設，因此，抓好理論教學和知識的傳授仍然是重中之重。作為一個新的專業，跨學科的理論和實踐環節需要有一定的實驗環境，因此，相關實驗室的建設是首要任務。由于原有專業以計算機科學為主要內容，新專業的建設在實驗條件方面面臨比較現實的問題：一是原有實驗設備較陳舊，跟不上快速發展的專業需求;二是專業課程中的非計算機學科的實驗條件嚴重缺乏;三是相關專業課程的教師缺少必要的實踐經驗以及實驗設備不夠成熟等一系列問題。根據這些實際問題，本文主要圍繞以下幾個方面開展了實驗教學環境的建設。

1.1 基礎實驗室建設

基礎實驗室主要功能是對各專業課程的基礎原理和應用的一個驗證和演示，使學生能夠通過實驗對理論知識有一個更直觀和具體的理解，從而加深對相關原理的認知并鍛煉相應的基本實踐操作能力。為保證理論教學的效果，先后針對新的人才培養方案，圍繞理論課實驗環節，更新了計算機硬件類實驗室，新建了無線傳感網實驗室、RFID實驗室、嵌入式ARM實驗室、信息安全實驗室、傳感器技術實驗室等基礎實驗室，保障了理論教學的順利進行。

1.2 綜合應用實驗環境建設

物聯網作為一個新的專業和一個新的應用方式，是多種技術手段在一定領域的綜合應用的體現。功能相對單一的基礎實驗條件只能讓學生掌握基本的理論和原理，很難對物聯網架構有一個直觀而完整的認識。為提高學生對物聯網技術綜合應用的直觀認識和理解，經過多方考察和溝通，建設了以智能家居和現代智慧農業為代表的物聯網綜合性實驗室，以提高學生對物聯網技術的總體認知和綜合應用方面的學習。

2 競賽引領的實踐環節訓練

物聯網作為一個新的應用解決方案，既是技術領域的新思維和新方法，更是應用領域的新綜合和新嘗試。因此，以技術為基礎，以應用為目標，是物聯網的核心思想和重要內容。物聯網專業強調應用型、復合型人才培養，因此，專業競賽是一個非常具有現實可行性和操作性的培養手段。為此，加強了專業實踐中的貫通性和連續性，使學生更好掌握解決復雜工程問題的能力。

2.1 跨課程的實驗設計

單片機是嵌入式系統的基礎，也是物聯網感知層最重要的技術之一，把單片機作為引導學生參與解決復雜工程問題的切入點，打破以實驗箱為實驗手段的實踐過程，以及各課程實驗自成一體的實驗模式。通過向每個學生提供一套單片機基礎套件的形式，建立以學生個人為中心的實驗平臺。以該套件為基礎學習“單片機”“傳感器”“控制原理”“物聯網通信”等一系列課程;并圍繞該平臺進行實驗設計，從而使學生充分掌握和熟悉一套完整的嵌入式解決方案。把多個課程的知識相互驗證和融合，既有利于各課程的學習，又有利于綜合應用能力的訓練。

2.2 將競賽貫穿專業學習過程

根據不同學習階段，設置不同層次的學科競賽，鼓勵學生參與，包括大一大二的編程語言類競賽，大三學生的校級單片機應用競賽，FPGA應用競賽等基礎性競賽，以及各級學科競賽，如全國大學生物聯網設計大賽，全國大學生電子設計競賽，全國大學生計算機設計大賽等全國性賽事。通過各類競賽去提高學生的綜合應用和實踐能力，同時加強學生與外界的競爭和交流，通過他們取得的成績和榮譽激勵學生參與競賽和實踐的熱情。

3 校企合作為基礎的綜合實踐

通過與企業廣泛接觸，與多家企業簽署了專業人才培養合作協議，建立了多樣化人才培養實習實訓基地。同時，加大課程改革力度，改進教學環節，增加實踐環節課時和形式，通過增加課程設計、綜合設計、實習等方式，將分散的實踐學時集中起來。并邀請企業工程師到學校來為學生開設實踐課程，同時在校內設立啟明星工作室、西湖創客匯三大分部等專業創新工作室，為學生實踐提供更為開放包容和自由創新的學習環境，使學生擁有更大的自主性和自我發展空間。

4 結 語

經過一系列的探索與改革，本文建立起了比較完整的物聯網工程專業實踐教學體系。近兩年我校物聯網工程專業本科生畢業就業率一直保持了97%以上，就業質量也明顯提高。專業招生人數穩中有升，畢業生的自信心得到了

增強。

物聯網作為國家戰略新興產業，具有廣闊的發展空間和良好的發展前景，同時這一領域又具有技術發展快，專業領域廣，以創新應用為主導，對人才的要求高等特點。專業人才培養面臨著如何跟上技術發展，如何適應創新驅動，如何滿足不斷提高的企業人才需求等問題。物聯網專業還需要在人才培養方案的改進和完善，如何將新技術應用與教學相結合，如何滿足專業人才能夠解決復雜工程問題等方面做出更多的探索，以滿足未來社會發展對本專業人才的需求。

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作者簡介：丁曉波（1974—），男，博士，研究方向為物聯網工程及應用。