新工科教育背景下物聯網工程專業本科課程體系優化建設

王建新，謝 勇，楊 蕊

（1.西安外事學院 工學院，陜西 西安 710077；2.西安科技大學 通信與信息工程學院，陜西 西安 710054）

0 引 言

物聯網是繼計算機、互聯網和移動通信之后的又一次信息產業的革命性發展，被正式列為國家重點發展的戰略性新興產業之一[1]。物聯網工程專業是一門交叉性學科，涉及計算機、通信技術、電子技術、測控技術等專業基礎知識，以及管理學、軟件開發等知識，其應用范圍幾乎覆蓋了各行各業。但目前我國物聯網產業尚處于新興階段，雖然應用前景十分廣闊，但其標準、技術、商業模式以及相應的配套政策等條件還未成熟。迄今為止，對于物聯網的應用大多還是星星之火，真正的物聯網從業者數量不多，高校師資力量不均衡，各高校從電子、計算機、通信等相關專業“借調”老師的現象較為常見，部分高校開設物聯網工程專業的硬件實力也相對薄弱。

隨著新技術、新產業、新模式的不斷出現，新工科理念亦呼之欲出。新工科以立德樹人為引領，以應對變化、塑造未來為建設理念，以繼承與創新、交叉與融合、協調與共享為主要途徑，培養未來多元化、創新型卓越工程人才[2]。教育作為新技術發展的重要環節，是搭建好物聯網生態圈的重要保障，教育同時還應做好物聯網工程專業標準建設，工程教育認證畢業要以學生為中心，產出為導向。然而目前物聯網工程專業高校畢業生難以很好地滿足就業要求，與新時代的發展節奏相比存在一定的滯后。課程作為教育最直接的表現形式，高校應從人才培育計劃著手，積極響應第十一屆“中國大學教學論壇”理念—以本為本，植根課程。課程是人才培養的核心要素，學生從大學里受益的最直接、最核心、最顯效的是課程。

2018年8月，教育部印發《教育部關于狠抓新時代全國高等學校本科教育工作會議精神落實的通知》文件，第一次提出“金課”的概念。該文件要求各高校要全面梳理各門課程的教學內容，淘汰“水課”、打造“金課”，合理提升學業挑戰度，增加課程難度，拓展課程深度，切實提高課程教學質量[3]。課程是教育最微觀、最普通的問題，也是人才培養環節最為關鍵的一環，而在絕大多數高校中，課程設置以及課程教學都存在不同程度的問題。因此，想要培育出適應新時代物聯網發展的人才，必須對其現有課程體系進行優化，對物聯網工程專業課程體系進行改革與創新，培育出符合社會物聯網企業的應用型高質量人才，提升物聯網工程專業本科畢業生的就業質量。

1 物聯網工程專業本科課程體系建設現狀

物聯網工程專業涉及通信技術、傳感技術、網絡技術、RFID技術、嵌入式系統技術等多項知識，是一門綜合性很強的學科專業，而本科階段深入貫徹這類技術課程的精髓具有一定的難度。為了增強本科畢業生的就業競爭實力以及推動物聯網技術行業的發展，應從當前本科物聯網專業課程體系情況著眼，在此基礎上進行優化與創新。物聯網工程專業屬于工學門類專業，學制一般為4年，培養德、智、體全面發展的綜合性人才。物聯網工程專業人才要求掌握數學與自然科學相關基礎知識以及和物聯網相關的計算機、通信和傳感的基本理論與技能，能勝任物聯網相關技術的研發及物聯網應用系統規劃、分析、設計、開發、部署、運行維護等工作，并在智能終端技術或射頻技術方面有專業特長的應用型工程技術人才[4]。

物聯網工程專業開設的課程一般可分為基礎課程和專業核心課程兩大類，同時在實際的教學過程中還會涉及一定量的數學知識和物理知識[5]。物聯網工程專業的基礎課程包括計算機相關課程、模擬電子技術、移動通信技術、數字信號處理、通信原理、操作系統原理、嵌入式系統與單片機、短距離無線通信基礎和原理、ZigBee無線傳感器網絡技術等課程；專業課程主要包括物聯網工程導論、云計算與物聯網、RFID原理與技術、物聯網安全、物聯網技術及應用、物聯網體系結構及綜合實訓等。物聯網工程專業的主干學科為計算機科學與技術、電子科學與技術、通信工程等，涉及電子、計算機、測控、通信、軟件等多個專業的知識。因此，部分高校對于物聯網工程專業的歸屬院系并未明確，同時有些高校的物聯網工程專業是由幾個院系合作共同規劃建設發展。

物聯網工程專業課程眾多，知識涉獵甚廣且學科跨度較為其他學科大，學生對于知識體系的理解以及每個課程之間的關聯性較難把握，加之許多高校對于該專業的方向把握經驗欠缺，導致課程設計以及課程主次安排、學期安排不能較好地貼合學生的理解接受能力，使學生穩固基礎，循序漸進，升華知識，綜合創新的教學培養計劃不能達到預期效果。物聯網專業為新工科新興專業，師資力量無論從數量到質量都有所欠缺，不能很好地滿足教學需求。許多高校中，該專業知識在進入社會工作之前也很少將其轉化為實踐經驗，與實際就業工作能力要求有一定差距，延緩了物聯網技術的發展。因此，應從高校課程做起，優化課程方案，培育創新人才，推動物聯網專業和技術的發展。

2 普通高校本科物聯網工程專業課程體系優化思想

基于對物聯網工程專業課程體系現狀的分析，以及社會物聯網的迅猛發展對該專業的沖擊，高校作為培育社會人才的搖籃，進行課程體系優化不僅可以增強高校畢業生人才的專業素質，增強物聯網專業畢業生的就業競爭力，并且可以推動物聯網專業在我國的發展，進一步推動2025年邁入制造強國行列的發展戰略目標。本文物聯網工程專業人才培養優化思想方案從優化課程體系、提高師資隊伍素質建設以及增強實驗室實踐學習建設等三方面來展開，闡述在新工科背景理念支持下的物聯網工程專業的課程體系優化建設的具體方案。

2.1 以培養實踐型人才為目的的理論課程優化設置

物聯網專業是一個交叉性學科，涉及學科廣泛，課程復雜。當今高校按照現有人才培育計劃，教學計劃任務重，學生接受消化課程亦較為困難，對于知識的轉化與應用不夠深刻。根據前文對當今高校在物聯網課堂教學與課程設置上的分析可知，為了培育適應社會發展，滿足物聯網行業就業需求的實踐型人才，首先應從培養人才的源頭做起，優化課程設置。

物聯網工程專業課程在部分高校被細分為基礎類課程、感知層課程、通信網絡課程和系統應用課程，但從整體來看可以把物聯網工程專業課程分為基礎類課程和專業類課程。

基礎類課程就是通信類、計算機類、信息類的基礎課程，目的就是對該專業所牽涉的領域知識有基本淺顯而廣泛的了解，勾勒出物聯網專業的基本框架；另外基礎課程對于學生興趣方向的培養也應起到重要的引導作用。專業類課程設置不應像基礎課設置那樣一擁而上，過分寬泛，應當根據學生的興趣方向、學生對于某個方向課程掌握能力以及社會需求來自主選擇專業課程的學習。

為了使物聯網工程專業的本科生知識體系在全面的基礎上更加精準，應當關注學生群體的差異性與特殊性，因材施教，因此可以嘗試將本科生的培養方式向研究生的培養方式靠齊，采取導師制。

在完成基礎課程的學習研究后，學生對于自身在物聯網工程專業的優劣方向有一定的把握與自我認知，相應的學科教育教師應當做好充分的學生學習情況等相關資料的整合，幫助學生做好最后的定位，找到適合學生的學科發展方向，選取相關方向的導師進行后續更加深入的、精準的、有側重點的專業課程學習。與研究生不同的是，本科生對于物聯網工程專業方向的選取不是一成不變的，高校本科教育不能完全像研究生培養一樣對課程和方向分而治之。本科生相對于研究生來說對于物聯網工程領域接觸時間較少，深度尚淺，對于自身的認知可能更多的是動態變化的過程，因此本科階段導師制的意義更多的是在于對學生思維能力的引導、學習習慣的規范、學科理解的支撐以及學習結果的反饋。將學生按照一定的學科方向劃分導師，也在一定程度上達到了學習監督以及督促的作用，在課程學習過程中的困惑可以得到及時且精準的解決，為之后的課程學習以及實踐學習打下良好的基礎。

2.2 增強實踐課程學習建設

新工科理念與精神要求培養具有創新性、多元化的能夠滿足社會發展就業需求、與時俱進的實踐型人才。物聯網工程專業不僅要對理論課程進行優化與變革，實驗教學體系也應該契合新工科理念要求，改善高校本科生實驗教學環境，提高實驗教學師資力量，使得理論教學與實踐教學相結合，相得益彰，共同發展，促進物聯網專業實踐型人才的培養。

在開設物聯網工程專業的高校中，物聯網專業實驗室建設大多存在相同的問題。首先，在一些傳統的實驗教學體系中，實驗課程只是被用于理論教學的補充和原理驗證，并未得到足夠的重視，傳統的實驗教學體系大都側重驗證性實驗教學，缺乏足夠的綜合性實驗和設計性實驗[6]；其次，實驗室師資隊伍建設相對理論建設較為薄弱，高校對于實驗教師的培養，對于實驗教學計劃的制定與理論教學教師相比較為單薄；最后，受到高校實驗室硬件設施限制以及實驗管理人員對實驗室開放時間限制，也制約著物聯網專業實踐人才的培養。這三個問題并不是孤立存在的，它們之間是環環相扣，相互聯系，相互制約。實驗教育過多地側重于驗證性實驗，較為忽視設計性、綜合性的實驗，而設計性實驗對于學生創新能力的培養起著非常重要的作用。大多高校忽視設計性、綜合性實驗并不是簡單的忽視，而是受著高校自身教育條件的制約。由于缺乏對實驗教育教師隊伍的人才引進與培養，缺乏具有實踐性、工程型的教師人才隊伍，以及實驗室硬件條件與開放度的制約，導致設計性、創新型實驗受到忽視與制約。

優化物聯網實驗課程體系首先應該從態度上注重對實驗教學教師隊伍的培養，將實驗教師的薪資與職稱評定標準以理論教學教師為準，充實實驗教師隊伍力量，激發教師隊伍潛能。高校應結合自身實力與自身特色引進企業中工程型實踐人才與教師隊伍結合共同培養，并依據該專業不同類型實驗課的具體要求， 采用理論課教師和實驗教師共同培養、指導實驗課程。其次從實驗課程培養計劃著手，應該分層次進行實驗教育，從單科基礎性實驗應逐步上升至多科融合的綜合性實驗，逐步培養創新型、實踐型人才。最后實驗室硬件實力根據高校實際情況與科研情況進行相應提高。普通高校該專業實驗仍然局限于實驗箱，操作空間小，學生自我創新的實驗環境不佳，各高校應根據學校自身條件加以改進。在實驗室使用時間與人員的控制管理問題上，應該增強其開放性。

物聯網是一個創新性強、應用范圍較廣的學科， 實驗室建設不僅服務于有課程要求的物聯網專業的學生， 課下也要服務于用于實驗研究創新等目的的學生。實驗平臺不僅為學生提供實驗環境， 也是教師及科研人員的研究開發平臺， 同時可作為企業合作研究平臺[7]。

2.3 優化課程考核方式

在優化了理論教學體系與實踐教學體系，增強了師資隊伍力量之后，高校對本科學生考核方式與考核要求也應響應新工科理念。考核方式、考核要求的制定是為了反映學生對課程的掌握程度與理解能力。此外，教師可以通過分析考核結果， 作為反饋與參考，對教學內容、教學手段以及教學方法等做出相應的調整， 以提高教學效果[8]。因此，考核標準不應像傳統考核方式一樣，單純地分為考查課和考試課，再以平時考勤為基準得出最后的考核成績；而是應當在考核標準、考核要求中突出強調學生的創新能力以及各個課程之間的融合能力。

高校本科考核方式一般是由期末閉卷考試以及平時成績組成，可以改善這兩部分的考核內容來使考核方式體現學生知識的融合能力、創新能力與應用能力。首先優化課程試卷的結構，改善課程內容設置。試卷結構要體現區分度，能夠通過這張試卷大致區分出學生所處檔位，不應該過分拘泥于掛科率要求等限制而失去了考試的最初目的。只有區分出考生的層次，教師才能夠根據所反饋的信息反思優化自己課程講授過程。

考試內容不應該以考察記憶力為主，理工科學生應該注重思辨能力、創新能力的培養。所以考試內容應注重課程與課程之間的聯系，一門課程應該注重章節之間的關聯，交叉融合，考察學生的綜合能力。平時成績的評定應該由自學科研論文、平時出勤率、上課主動與老師互動情況[9]、結課小論文等組成，考察學生的理解能力，培養學生的創新能力。

3 結 語

本文在“新工科”理念精神的指導下，在實際的物聯網工程專業的教學實踐中，對高校物聯網工程專業的課程體系優化建設從課程設置、實驗室建設以及考核方式優化等三個方面給出建議。

（1）課程設置方面受研究生培養方式的啟迪，解決知識廣泛卻有失精準的問題，初步提出本科生物聯網工程專業“導師制”的培養理念，擬在為物聯網工程專業的學習創造一個良好的開端；

（2）實驗室建設主要強調應從思想上重視實驗課程，重視實驗課程教師隊伍培養，突出創新設計型實驗而非驗證性實驗；

（3）考核方式不能單純只作為考察學生的標準，更為重要的是考核方式也應能體現教師的授課反饋情況，真正能區分出學生的學習能力以及教師的授課能力。

物聯網工程專業作為一個交叉融合性專業，對該專業的探究過程應處于動態發展過程，所以對該專業的探索理應定期思考，進行優化，以完善現有的物聯網工程專業課程體系方案。在之后的探索過程中，高校對于物聯網人才的培養應立足于國家發展、社會需求和高校自身特色與優勢，推陳出新，革故鼎新，增強物聯網本科畢業生的就業競爭實力，提高高校的競爭優勢，推動國家社會物聯網的發展。