應用型物聯網跨學科教學的研究與探索

胡艷華 張慶彪

【摘要】 本文針對應用型本科院校的特點，具體分析了目前物聯網專業的特點及在教學中存在的問題，提出了跨學科聯合教學的改革措施。強化跨學科之間融合教學模式，設置物聯網專業課程群，旨在對本專業進行“厚基礎，多方向，重實踐，強能力”的人才培養模式，打造特色一流物聯網專業。經三年教學實踐，該方案的實施已取得了較好的教學效果。

【關鍵詞】 本科院校;物聯網;跨學科聯合教學

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2021.02.012

Research and Exploration on Interdisciplinary Joint Teaching of Internet of Things

HU Yan-hua，ZHANG Qing-biao

（Liuzhou Institute of Technology，Liuzhou 545616 China）

Abstract： According to the characteristics of application-oriented universities，this paper analyzes the characteristics of the Internet of things and the existing problems in teaching， and puts forward the reform measures of interdisciplinary joint teaching. To strengthen the interdisciplinary integration teaching mode and set up the Internet of things professional course group，the purpose is to carry out the talent training mode of "thick foundation，multi direction，heavy practice，strong ability" and create a first-class Internet of things specialty with characteristics. After three years of teaching practice，the implementation of the program has achieved good teaching effect.

Key words： colleges;Internet of things;interdisciplinary joint teaching

1 引言

物聯網作為一個新興的熱門產業，有很大的潛力與前景。物聯網是一門全新的學科，其發展也是日新月異，對人才培養提出了挑戰，導致高校的培養目標不明確，不符合企業人才需求;物聯網專業知識體系龐大，本身涉及多學科的交叉[1]。目前，在物聯網產業所涉及的四大核心學科分別是：微電子、無線傳感、通信傳輸、計算機及其網絡。在教學過程中，學科之間孤立的，課程間無銜接，學生學起來茫然，如何以這四門核心學科為核心并與其他學科進行有效地融合[2]，是人才培養和課程建設的關鍵問題，也是本文研究的目的。

因此，本文首先分析了應用型本科院校物聯網專業的特點及存在的不足，提出了跨學科聯合教學改革，旨在打破學科間壁壘，實現多學科融合教學模式，培養出真正使用于物聯網產業的創新復合型人才。

2 物聯網專業的特點及存在的不足

應用型本科學院以培養具備綜合職業能力和全面素質的高等技術應用型人才為辦學宗旨，是高等學校的重要組成部分[3]。作為培養綜合技能型人才的主要教育部分，應用型本科學院的物聯網專業學科建設值得重視。然而，由于新興學科的不成熟以及應用型本科學院的自身特點，應用型本科學院的物聯網人才專業教育尚存在諸多不足。

2.1 缺乏市場調研，對專業及人才需求不明確，對專業建設缺乏整體規劃、培養目標不夠清晰

物聯網是一門全新的學科，同時其發展也是日新月異，這對其人才培養提出了挑戰。較多高校缺乏對市場需求的充分調研，培養目標不明確;同時又對專業建設過程中出現的各種問題缺乏充分調研，導致不能實時地改進教學方案，較難培養出符合市場需求的合格人才[4]。

2.2 課程設置不合理、學科融合性差

物聯網專業知識體系龐大，專業方向多元化，在此專業背景下，如何進行有效地多學科聯合教學成為了一大難題。目前，物聯網產業所涉及的四大核心學科分別是：微電子、無線傳感、通信傳輸、計算機及其網絡。如何以這四門核心學科為核心并與其他學科進行有效地融合，是人才培養和課程建設的關鍵問題。

2.3 實踐教學能力不足、亟待多學科聯合建立實驗

作為一門應用型學科，實踐教學基地對物聯網專業建設的重要性不言而喻。而物聯網專業所需的實驗基地不同于其他學科，“它更像是一個系統”，單一學科難以實現，需要多學科實驗室甚至多院校間聯合建設，而目前擁有成熟物聯網專業實驗室的院校少之又少[5]。

2.4 師資力量不足

物聯網是典型的交叉學科，涉及到電子專業、計算機專業、測控專業、通信專業等多方面專業知識，以往高校中專精于此的科研人才較少，師資匱乏可能成為長期現象。物聯網專業教師不能只是“雜牌軍”，更多的是各專業教師間的合作問題。

3 物聯網專業跨學科聯合教學改革

筆者結合國內外教學改革經驗，充分利用我校地理位置和教學資源，從學科調研及專業整體規劃、人才培養方案、課程設置、教學方法、實踐平臺建設、師資力量建設及學科建設保障制度等各方面探討如何有效的開展多學科聯合教學改革，制定符合學校實際和充分利用現有教學資源的物聯網工程專業的培養方案，進一步加強我校物聯網專業建設，探索創新與復合能力為導向的新型人才培養策略，為應用型本科院校物聯網專業建設提供一定的教學經驗和改革思路。具體內容如下：

3.1 動態把握物聯網產業的人才需求

作為一門新興學科，物聯網專業開設時間較短，尚缺乏成熟的教學經驗供參考，因此要開展專業建設，進行深入、動態的專業調研是首要環節。

1）在調研中強調專業需求分析與人才綜合素質評價并重的原則。我們在調研中不僅要了解物聯網產業人才的社會需求類型和數量，同時也要對用人單位對畢業生綜合素質的評價及期待進行充分考慮;

2）重視實踐基地調研。主要是調查在校內、校間、校企等多范疇內充分整合利用多學科教學實踐平臺的條件及可能性，通過聯合建立跨學科實踐基地，給學生提供良好的實踐學習平臺。

3）專業調研應具有動態性及可持續性。首先對學科發展方向及人才需求改變有動態的了解，同時密切關注專業前沿技術和研究成果，不斷更新知識結構，為學科發展提供可持續的改革動力。

3.2 培養創新復合型物聯網專業人才

科學設置培養目標，其應具備以下特質：1）復合專門性：為具有涉及物聯網感知、傳輸、處理和應用等多個環節多學科知識結構、多重能力的復合型人才;2）創新性：應具備較強的創新精神和創新能力;3）實踐應用性：能理論結合實踐，具備較好地知識轉化能力，具備解決現實技術問題的實踐能力;4）批判性思維：具備較強的自主學習與探索能力;5）協作能力：具備溝通能力及團隊精神。

3.3 優化課程設置

緊扣物聯網層次結構，優化課程設置，構造物聯網專業課程群，實現學科跨界與融合。

3.3.1 重視通識教育培養

適當設置社會科學（如哲學、心理學、管理學等）、英語、藝術與美學等課程，并設置合理（約25%）學分比例，改進通識教育教學方法、提高教學質量。

3.3.2 建立物聯網專業課程群

物聯網專業課程與計算機專業、通信專業、傳感專業等課程有著密切聯系，可以通過規劃完整教學內容體系的相關課程，集成整合型的課程，使之形成物聯網專業課程群。

1）傳感器與嵌入式系統方向：微機接口技術、嵌入式系統開發技術、傳感器技術、RFID技術、EPC標準、物聯網軟件、標準與中間件技術、信息安全技術等;2）物聯網傳輸網絡方向：無線傳感網絡、TCP/IP網絡與協議、物聯網網關原理和結構、GSM/GPRS技術原理、網絡安全技術等;3）物聯網數據管理與信息處理方向：智能信息處理、CPS原理與應用、數據庫原理與技術、操作系統、分布式計算與并行計算技術、高級語言程序設計、軟件工程等;4）物聯網應用與信息服務方向：高級語言程序設計、面向對象程序設計、分布式系統開發、軟件工程、管理信息系統、現代物流管理、物聯網與web服務、人工智能等。

3.4 改進教學方法

引進先進的教學理念，優化教學方法，如基于問題的課程設計、基于研究的課程設計，培養學生對知識的深度理解、獨立思考和行動的能力;同時充分利用互聯網、智能移動終端搭建開放式的網絡課程平臺（MOOC），為學生提供“無處不在”的學習窗口，并通過搭建技能競賽平臺、開展具有特色的科技活動等方式，充分激發學生的創造性思維，從根本上提高其社會競爭力。

3.5 多方聯合共建共享實踐平臺

充分利用我校現有“國家信息技術緊缺人才培養工程實驗室”，并與電子、計算機專業、汽車等專業平臺充分交流與合作，嘗試搭建聯合培養平臺。并根據不同的學科融合，建立具有特色的實驗室，如物聯網智能電網實驗、物聯網智能交通實驗室、物聯網智能安防實驗室、物聯網智能家居實驗室等。

開展校校、校企合作，聯合建立實驗室，進一步推動實驗室平臺化建設。適當提高實踐教學比重，著重培養學生實踐創新能力。

3.6 提升教師專業素養

通過校企合作培訓打造雙師型教師。加強校企合作，建立產學研平臺，讓校內專任教師能長期與企業兼職教師合作，及時了解崗位能力需求，參與技術開發，提高科研水平。校內專任教師，通過定期或不定期到企業掛職鍛煉，提高其業務操作能力;通過專任教師與企業教師一對一結對，使企業教師與專任教師共同發展，從而取得雙贏的結果。

4 結語

本文分利用我校教學資源，從學科調研及專業整體規劃、課程設置、教學方法、實踐平臺建設、師資力量建設等各方面探討如何有效的開展多學科聯合教學改革，制定符合學校實際和充分利用現有教學資源的物聯網工程專業的培養方案，進一步加強我校物聯網專業建設，探索創新與復合能力為導向的新型人才培養策略，為應用型本科學院物聯網專業建設提供一定的教學經驗和改革思路。經過三年多的教學實踐，從學生及同行評價得知，師生反映良好;本校2015級和2016級物聯網專業畢業生的就業率高達97.56%和95.42%，表明我校物聯網專業已經取得了初步的成功。

【參考文獻】

[1] 鄭利平，安寧，路強等.跨學科教學實踐與構想[J].計算機教育，2013（1）：3-5.

[2] 馬宏斌，王英麗，秦丹陽等.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[J]，2020（10）：15-16.

[3] 中華人民共和國教育部.關于加快建設高水平本科教育全面提高人才培養能力的意見[Z].2018-09-17.

[4] 馬清珍，張寶魁.工程管理類跨學科專業教學體系研究[J].教學研究，2009（5）：42-46.

[5] 張琪.探索中國物聯網之路[M].北京：電子工業出版社，2012.

【作者簡介】

胡艷華（1980-），女，副教授，碩士，研究方向為物聯網人工智能。

張慶彪（1980-），男，工程師，碩士，研究方向為數據庫應用開發。