物聯網工程專業實踐教學模式研究
——以湖南科技大學為例

王曉亮，李雄，朱萍，劉玉珍，艾源源

（1.湖南科技大學 計算機科學與工程學院，湖南 湘潭；2.湖南科技大學 繼續教育學院，湖南 湘潭）

一 引言

當前計算機類專業畢業生就業市場普遍火爆，但是物聯網工程專業卻處于尷尬地位。一方面是國家戰略需要、社會、企業實際需要，物聯網技術的開發利用已經提升到國家高度，這需要我國的物聯網技術參與到全球競爭。在我國，物聯網產業的發展已上升為國家戰略層次，一方面相關政策不斷出臺，市場期待度火熱，另一方面卻是相關企業難以找到適合的物聯網專業人才，大部分物聯網工程專業的畢業生就業崗位最終仍局限于普通的軟件開發、系統維護、售前與售后等傳統計算機領域。這個現象的實質不是用人單位的選向問題，而是由于目前高校物聯網工程專業人才培養不能很好地滿足企業需要而導致的供需結構性失衡。具體表現為：傳統工科教育的理論化、研究化人才培養模式在新工科上有所缺陷，與應用型、工程型的物聯網工程專業人才的培養需求存在差異。在物聯網工程專業上采用傳統工科的教育模式容易導致教學內容滯后、教學方法不足、學生動手能力欠缺、理論與實踐嚴重脫節的情況，使得物聯網工程專業畢業生缺乏用人單位需要的應用技能，工程意識和工程實踐能力達不到企業要求。

二 物聯網工程專業實踐教學現狀分析

目前國內高校對物聯網工程專業的實踐教學還不夠重視，對其實踐教學體系的構建問題研究較少。何智勇等[1]從思政出發，提升學生的創新能力；陳芬等[2]從工程認證的角度對實踐教學進行了構建；郭振軍等[3]從“122”模式探究了物聯網應用型人才培養模式；呂淑芳等[4]提出了“教考賽協”復合型培養模式；張紹兵等[5]等從“四創新、四加強”角度構建了新的物聯網實踐教學體系取得了不錯的成績；陳強等[6]設計了新工科背景下的物聯網工程專業實踐教學體系。

實踐教學不僅僅能培養學生工程實踐能力，還可以讓學生具有一定的科研能力，這不僅僅是提高學生的綜合素質的重要環節，而且可以培養學生創造性思維以及學生的創新能。加大實踐教學環節不僅僅可以增強學生對客觀事物的感性認識，而且可以增強學生對客觀世界的觀察、分析以及從實際工作中發現問題的能力，當然也可以增強學生了解和掌握與物聯網專業相關專業知識的方法論。通過以上這些環節可以激發學生的創新意識，增強學生的科學素養的養成。教育部在本科教學評估中特別把實踐教學質量作為重要內容列入其中，充分說明了實踐教學在高等教育中不可替代的作用。但是，在與計算機相關的整個行業體系中，實踐教學在本科院校計算機類相關的專業課程體系中，一直不占據主要的位置，雖然近年來隨著各個高校開始陸續重視實踐教學，原來存在的問題得以糾正，但依然不適應與高應用、高綜合性的物聯網專業。具體體現如圖1 所示。下面分別進行介紹。

圖1 物聯網工程專業實驗教學國內外現狀分析

（一） 實踐教學理念落后

一直以來，實踐教學只是一種輔助，理論教學才是關鍵，這就造成在物聯網的教學中，只是側重于理論知識的教學，在實訓或者是實驗教學中培養中，僅僅考慮學生的思維能力的訓練。這樣的學習和訓練方法就不可以避免的造成僅僅重實踐結果，但是不看實踐過程，極端注重理論知識的鞏固，那就不可避免地造成工程實踐能力培養嚴重不足。

（二） 實驗教師隊伍工程實踐經驗不足

實驗室教師隊伍結構配置不合理，高學歷、高職稱的實驗人員較少，缺乏對實踐動手能力強的雙師型教師的培養。大部分老師是從高校到高校，缺乏在企業的工程實踐經驗。老師本身工程實踐能力不足難以培養出企業所需求的工程實踐能力強的畢業生。

（三） 與專業相關的實踐、實訓內容設置不合理

目前與物聯網相關的實驗、實訓主要是以驗證性為主，這就不可避免地導致學生的動手能力減弱以及不能很好地培養學生的創新、創造能力。實驗、實訓教學的安排相對有點不合理，主要體現在：（1）實驗學時太少，理論學時太多；（2）實驗學時基本被評分在每一門課，這就造成了學生的時效性不能得到體現。

（四） 實踐方法和實踐手段陳舊

由于老師的實踐方法和實踐手段的陳舊造成如下局面：（1）學生主動學習情況。學生只能被動地模仿老師在實訓課堂的演示，不能有效地調動學生主觀能動性。（2） 學生教學評價方面。目前我們的實踐、實訓方面基本都是依托在理論課后面，只是作為理論成績的一個補充，不是單獨評價，所以就不可避免地造成實踐占比太少，或者不占成績，不能讓學生主動進行實踐、實訓的學習，失去了實踐教學的意義。（3）不能體現老師和學生的能力。由于實踐、實訓主要是依附于理論教學，所以教師指導能力等不到體現，當然學生實踐、實訓能力也不能很好地表現，這就造成教師和學生不重視實踐課、實訓課的不正常現象。

（五） 建設常駐實踐教學基地數量不足以開展正常的教學活動

學生外出進行認知實習走馬觀花，不能深入企業，根本得不到企業的實際項目的洗禮，這就不可避免地造就學生對物聯網相關的企業文化缺失，當然這主要是很多高校的常駐教學基地數量少和基地的規模相對太少的原因，使得本來很重要的實習生活得不到落實。

三 湖南科技大學物聯網工程專業實踐教學模式

（一） 培養模式

近幾年，我校在物聯網工程系的人才培養模式上提出了以“三要素、四翼飛、一提煉”為主導思想的“我校產、學、研項目模式，用以引導物聯網工程專業人才培養”。該模式下，“三要素、四翼飛、一提煉”中的“三要素”強調“學習型人才培養”為中心，以產、學、研為三個基本要素。“四翼飛”指的是“教學項目”、“科研項目”和“競賽項目”和“企業項目”作為“學習型人才培養”的四個翅膀，帶動人才的學習能力的全面提升（如圖2 所示），形成“中心為本、四翼齊飛、相輔發展、提煉創新”的物聯網專業人才發展模式，努力實現全面提升的人才培養目標：“產、學、研”。“一外延”指的是：通過“產、學、研”一體化，在學生中持續涌現和提煉出的創新創業思想。

圖2 “三要素、四翼飛、一提煉”示意圖

（二） 具體思想

人才培養過程中強調項目研究與育人的有機結合，課堂學習和課外實踐的相輔相成，教學、科研與企業項目的齊同并進。在課堂教學中，有意將項目內容、思考方式、行業背景，實踐技能滲透到專業教學之中，使學生在潛移默化中學會學習和思考；課外實踐教學中，強調加強和學術界、教育界、企業界的交流，鼓勵學生參與各類項目，在不同類型的項目中發現自己的長處和短板，從而更加努力地學習專業知識和技能，并在項目的參與過程中提煉出創新創業的思想，形成產學研一體化的學習與創新氛圍。

（三） 設立本科生導師制，培養學生科研素養

針對我校物聯網工程系學習成績前25%的同學，實行本科生導師與學生雙向選擇，通過指導老師指導學生進行競賽或者有科研潛力的同學進行從事科研工作，培養優秀學生的科研素養，為學生將來考研之后從事科研工作進行預演，即使不能考上研究生，也可以讓學生了解物聯網方向最新的研究動向，將來進入企業工作，可以為企業諫言獻策。

（四） 與其它兄弟專業合作教學

我校計算機科學與工程學院設立了計算機科學技術、信息安全、數據科學與工程、軟件工程以及物聯網工程專業。物聯網專業教學目前實踐教學既設立物聯網專業所特有的內容，也兼顧參考其他系部所設立的實踐教學內容，從中發現與物聯網專業相關的實踐內容，添加到物聯網中來，擴大學生的視野；有時也把相關專業的老師引入到物聯網專業的教學中來，比如依據物聯網中的安全問題，我們把信息安全的專任老師，引入到物聯網的實踐教學中來，物聯網中也會產生大數據問題，我們在設立實踐教學的時候，把數據科學與工程中的老師引入進來，讓他們引導學生解決物聯網中遇到的大數據問題。

我校物聯網專業的實踐教學與其它專業的老師合作情況如圖3 所示。

圖3 物聯網專業實踐教學與其它專業老師合作情況

（五） 參與學科競賽

我校為了提高老師指導學生參加全國以及湖南省的物聯網比賽的積極性，設立了專門的資金進行激勵，物聯網系專門推薦老師每年都會組織學生參加全國的以及湖南省的大學生物聯網競賽，取得了不錯的成績。我校計算機學院為參加比賽的同學設立了依托微課基地的實驗室，為他們參加比賽提供了重要的實驗場所，大大提升了學生的實驗積極性，讓他們努力從書本轉變為理論結合實際，然后形成產品，積極參加大型的比賽，積極展示自己的研究成果，積極與兄弟院校進行交流，擴大學生的視野，學生參加比賽回來之后積極進行總結，做競賽報告，介紹兄弟院校的實踐成果。

四 湖南科技大學物聯網工程專業采用新的實踐教學模式取得的成績

我校物聯網專業的實踐教學模式取得成績如圖4 所示，下面分別詳細介紹。

圖4 物聯網專業的實踐教學模式取得成績

（一） 提高了物聯網專業人才培養質量

學科競賽效果明顯。2017 年到2018 年間，通過“三要素、四翼飛、一提煉”的項目引導式人才培養模式的實踐，在全系師生的不斷努力下，本專業共參加各級各類學科競賽30 余項。由于物聯網專業學生具有較強的實踐動手能力，本專業學生申報或者受邀參與了本校百分之四十的各類理工科學科競賽，并取得了顯著的成效。

創新項目申報成功率高。近兩年，通過“一提煉”創新力培育思想的指導，鼓勵學生在項目實踐中發現新問題，學會新方法，制定新方案，提升創新能力。本專業學生參與了校內外大多數創新創業項目，2017 年至2018 年間，學生申報各類創新創業項目高達60 余項，立項成功數為20 余項。

（二） 提升了教師教學與科研水平

教師教學方式的不斷更新。由原來的教師“填鴨式”，轉變為目前的案例教學法、實地考察法、項目訓練法等教學方式。近年來系部專業教師共承擔教研教改項目20 余項，發表教研教改論文10 余篇。

師資隊伍結構的不斷優化。一體化模式倒逼師資隊伍結構的不斷優化，老師進行自我更新。通過院系調整，專業教師隊伍逐漸以高學歷、高實踐力中青年教師為主，教師梯隊合理，多人進入“學科帶頭人”或“奮進學者”行列。

教師科研水平的不斷提升。該模式鍛煉了教師的科研能力。近幾年來，物聯網工程專業教師已主持43 個縱向或橫向項目，其中國家自然科學基金項目5 項，省部級項目16 項。專業教師參加教研、科研比例為92.3%，立項經費305.3 余萬元。近四年本系教師在各類SCI 期刊、CCF C 類以上會議發表論文40 余篇；獲國家發明專利2 項、軟件著作權16 項。

（三） 增強了師生服務社會的能力

在“三要素”模式下，師生提高了實際動手能力、拓寬了對知識運用領域的理解，開始嘗試用專業知識服務社會：輔助企業項目的實施，直接或間接為企業創造經濟效益數十萬元；利用專業的學科優勢和創新理念，促進企業多項發明專利的成功申報；為企業輸送了大量專業技能合格的人才，這其中不乏很多優秀的專業人才。

（四） 增強了學生創新創業的意識

在“一提煉”模式下，學生培養了較強的創新和創業意識，創新創業能力得到了展示。目前已有40%的專業學生入駐各類創新創業基地或空間，“智能家居”“智能蚊帳”“運動智能頭盔”等10 余項創新創業項目得到了校內外領導的一致好評，這些項目也成為學校微科基地向外展示學生作品的“標準化動作”。