工程認證背景下物聯網工程專業跨學科人才培養模式的研究與實踐

馬宏斌 王英麗 秦丹陽 王志芳

摘要：文章探討了物聯網工程專業“2+1”式人才培養方案，方案融合了信息與通信工程和計算機科學與技術兩個一級學科的核心課程，并結合學院保密通信國防特色學科的優勢，設置了網絡空間安全工程創新課程群，強化了跨學科教育和多學科的融合。

關鍵詞：工程認證;跨學科;“2+1”式人才培養

高等教育“以本為本”的教育改革，根本目標是人人學有所成，在社會生活中每人都有位置，都可以通過所學技能，發揮自己的能量和價值，為國家和社會服務，這是我國社會主義國家與西方資本主義國家的根本區別。如何實現普通高等學校人才培養目標的達成度，是專業發展的首要目標。

筆者所在的黑龍江大學電子工程學院物聯網工程專業無線技術方向，借助學院電子科學與技術、信息與通信工程、控制工程三個一級學科的資源，面向社會需求，以培養具備工程實踐、應用創新、科學研究能力的物聯網工程技術復合型人才為目標。

融合多學科的專業培養，有優勢，但同時也產生了負面影響，因為不同學科專業課程的學習方法和認知理解的思維方式并不相同。專業課程的融合學習具有挑戰性，也給畢業之后的發展方向帶來了不確定性。黑龍江大學在我院試點電子信息類大類招生的機制下，對物聯網工程專業的融合多學科專業人才的培養模式和專業課程設置提出了新的要求。

一、跨學科“2+1”式人才培養方案宗旨

本文針對融合多學科專業的人才培養問題，將專業的“多學科”優勢，轉化升華為“跨學科”人才能力培養的動勢，遵循科技市場人才需求與發展趨勢，設計物聯網專業“2+1”式人才培養方案。專業培養方案參考工程認證《華盛頓協議》標準，針對國內普通高校生態條件與生源現狀，以學生未來發展為根本，側重“基于學生學習效果”的考核評價，設計普適性的多層次學習目標，制定切實可行的整合式學習模式，并在2019版教學大綱的主干課程中實施推行，以提高專業人才學習的目標性和與專業課程的達成度。

物聯網工程專業“2+1”式人才培養方案，是在電子信息大類招生的基礎上，設置了“智能應用”和“感知通信”兩個專業課程單元，以及一個“網絡空間安全”工程創新課程單元的跨學科復合型人才培養方案。跨學科復合型人才培養，是實現多學科知識融合、多培養目標融合、多專業課程設置融合的跨學科人才培養方案的有機融合，是專業人才培養一體化課程資源與學科平臺的設計與建設。

二、專業知識課程體系的完善性與健壯性

物聯網的誕生與發展，被定義在感知層、傳輸層、應用層的基本知識框架之中，以及計算機與電子信息學科專業體系之內，同時被賦予在普適計算新型模型之下的實現萬物智能化的責任。跨學科的知識融合與專業特色提升是人才培養的關鍵問題。

物聯網工程專業“2+1”式人才培養方案，規劃了感知單元的專業知識模塊，涉及不同類型傳感器、模擬數字電路、電路分析等電子信息類基礎知識與課程體系;劃了通信傳輸單元的專業知識模塊，涉及的基本信號、信息編碼、通信原理與方式電子信息類信息與通信知識與課程體系;規劃了物聯網智能應用單元的專業知識模塊，涉及離散數學、計算機組成原理、操作系統、數據庫、計算機網絡等計算機類知識與課程體系。在電子信息類大類人才培養的大學物理、高等數學、數據結構等學科基礎課程之上，組成了完善的跨學科核心課程體系。并且，為了適應萬物智能的專業發展需求，設置電磁場理論、WSN、RFID、物聯網大數據、網絡空間安全、人工智能、機器人技術等專業必修與工程訓練系列課程模塊。

在上述課程體系的支撐下，設置感知通信、智能應用兩個模塊單元。感知通信模塊延續電子信息類的知識體系，增設射頻與天線技術、通信電子線路、光纖傳感技術、傳感器信息融合技術等課程。智能應用模塊則動態跟蹤市場需求與科技發展，增設物聯網移動應用開發、JavaEE框架編程技術、物聯網通信技術等課程。保證了物聯網工程專業完善設置兩個學科的核心知識體系，體現了本專業跨學科融合的寬口徑與健壯性。

三、跨學科多專業的有機融合

高等教育需要適應市場與學科的人才需求，綜合多個學科的知識，培養具有跨學科知識背景和思維能力的復合型人才。如果過分強調專業的細分化，使得培養出的專門人才知識構成相對單一，缺乏從比較廣闊的視角思考和處理問題的知識基礎和創新能力。新的學術發展和實踐應用的突破往往出現在學科交錯的邊界，跨學科已成為必然之勢。跨學科的融合問題是專業課程設置的難點。

物聯網工程專業“2+1”式人才培養方案中，遵循IOT最初的夢想、最原始的RFID與無線傳感網絡的模型，以萬物智能作為專業責任義務與終極目標，以物聯網大數據為核心，以數據驅動的AIOT和IIOT作為專業核心課程脈絡，構建多模態感知數據采集處理、泛在網絡通信傳輸、云存儲與大數據處理、全棧開發與智能應用以及基于機器人的人工智能決策分析等工程創新應用目標，將不同層面的課程體系有機的融合起來。在網絡空間安全成為國家戰略發展重點的背景下，設置物聯網空間安全工程訓練課程群，作為專業的新融合方向，實現從感知、通信、應用三個技術層面以積極過去、現在、未來三個發展層面的多維融合。

四、學科專業發展與科技市場需求的融合

黑龍江大學作為國內普通高等院校，雖然力爭一流學校與學科的建設，但是與政府和教育部重點投資的高校發展不同，其在承擔高等教育最繁重工作、吸納最多大學生的現有條件下，生源水平卻一直落后于國內一流高校。“大學—產業—政府”三螺旋關系模式對于國內普通高校作用甚微，普通高校完全依賴自身的努力開展“非對稱式”發展。因此專業人才培養設計為“3-7”式目標，即三成畢業生在學術領域深造發展，七成畢業生步入科技市場直接就業。因此，人才培養更關注學科專業發展與科技市場的融合問題。

人才培養表象是依靠科技市場需求，而其根本是依靠學科專業發展。樂視和共享單車的問題說明，國內科技市場的需求發展更看重投入與回報，在國內可以長久發展并且為大學生提供持續性就業和發展的公司很少，而且與教育部資源投入失衡相互作用，惡性循環導致大學生就業成為主要社會問題。單純依靠學科專業發展，則會專注學科的創新與突破，超前于科技市場而無法及時有效地引領市場發展，對于普通高校學生發展作用力也會有限。只有學科專業方向與科技市場方向相互協同有機融合，才會有利于學科專業人才培養，使得畢業生高質量地融入科技市場。

物聯網工程專業“2+1”式人才培養方案中，設計學科專業核心課程的實驗實踐環節，要以科技市場主流公司產品與項目方案為藍本，設計設置符合科技市場需求的實驗實踐教學內容，并且與課程理論內容相結合，設計設置學科專業研究理論聯系實際的融合教學內容。在網絡空間安全、數據庫系統原理、計算機網絡、人工智能、大數據、機器人技術專業課程中，將與國內一流科技公司開展合作，將其產品與成果引入課堂，逐步提升專業課程的工程實踐水平，促進專業課程知識的優化與創新，為學科發展提供思路與方向。

五、人才培養專業知識技能的融合

互聯網+工程認證是當前高等教育的時代背景，學科專業的課程體系、教學模式方法、生源學習特征與學習習慣、市場化產業環境，都是影響人才培養的重要因素。需要設計科學有效的課程體系，提升學生的專業工程技能，提高畢業生社會競爭力和人才培養達成度。

在物聯網工程專業“2+1”式人才培養方案感知通信與智能應用兩個模塊的主干課程中，必修課程設置了12學時的獨立實驗實踐教學內容，選修課設置了8學時的實驗實踐教學內容，綜合提升了人才培養專業知識的工程應用技能。我院在“網絡空間安全”工程創新訓練模塊中，設計引入360奇虎公司的網絡空間安全課程體系，并結合本學科的保密通信國防特色學科，在網絡空間安全創新訓練方面提升了人才培養的工程創新與實踐技能。培養方案也設置了大數據、人工智能、全棧開發、機器視覺、智能應用等工程創新實踐類課程，以物聯網數據驅動為核心，聯絡融合專業課程，全面深化提升人才培養的工程創新與實踐技能。

人才培養方案配合學校創業教育學院，鼓勵學生多參加社會實踐、科學研究、創新創業、競賽活動等。在專業課程實驗學分和創業學分方面，支持專業學生參加大學生電子大賽、互聯網+創新船業競賽、機甲大師競賽等全國重要創新創業競賽活動，提升學生的專業綜合素質與技能。

一成不變的教學模式無法在“互聯網+”時代為每個學生量身定制提高自身素質的學習模板，所以，我們要在不削弱學科體系的系統性、學科知識的嚴謹性和專業人才培養的可循環性條件下，加強培養模式的靈活性和多樣性，這是物聯網工程專業“2+1”式人才培養方案的設計目標。

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編輯∕姜雯