物聯網工程專業實踐教學體系的構建與實施

摘 要：實踐教學作為物聯網工程專業人才培養的核心組成部分，其設計的合理性對達成培養目標有決定性影響。鑒于物聯網工程涉及多學科的交融，眾多高校在實踐教學方面仍處于探索階段，從實踐教學模式、實驗內容及建設途徑等維度出發，提出了系統的構建策略。以湛江科技學院為例，設計并實施了一套實踐教學體系：通過開設與學歷層次相匹配的系列創新實驗課程，利用云實踐平臺，推動以學生為主體的互動教學；采取多元化激勵措施，鼓勵學生參與各類賽事，實現賽教相長；同時，積極整合校內外資源，與企業建立深度合作，共同打造實踐教學基地。自2019年實施以來，該體系在激發學生興趣、培養自主創新能力及接軌行業前沿技術等方面均取得了顯著成效。

關鍵詞：物聯網工程；實踐教學；人才培養；校企合作；教學改革；教學設計

中圖分類號：TP39；G64 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2025）01-0-04

0 引 言

隨著物聯網技術的迅猛發展和廣泛應用，社會對物聯網工程專業人才的需求也日益增加[1]。然而，傳統的教育模式往往側重于理論教學，忽視了實踐教學的重要性，導致人才培養與實際需求脫節[2]。為了解決這一問題，產教融合的物聯網工程專業實踐教學體系應運而生。產教融合是指產業界與教育界深度融合，共同參與人才培養的過程[3]。在這一背景下，物聯網工程專業實踐教學體系的構建顯得尤為重要。通過實踐教學，學生可以更好地掌握物聯網技術的核心知識和技能，培養解決實際問題的能力，提高創新意識和實踐能力。同時，實踐教學還有助于學生了解行業發展趨勢和企業實際需求，增強就業競爭力[4]。

本文旨在探討產教融合的物聯網工程專業實踐教學體系的構建方法、實施策略以及實踐效果。通過深入分析現有實踐教學體系中存在的問題和挑戰，提出了一系列切實可行的改進措施和創新策略。這些策略包括：加強與企業的合作與交流、共同制定教學大綱與課程內容、建立校企共建實驗室和實訓基地、引進企業工程師參與實踐教學等。通過這些措施的實施，期望構建一個科學、合理、高效的物聯網工程專業實踐教學體系，為培養高素質的物聯網人才提供有力保障[5]。

1 物聯網工程專業實踐教學面臨的問題

隨著物聯網技術的迅猛發展和行業應用的不斷深化，物網工程專業人才培養迎來了前所未有的發展機遇，但同時也面臨著巨大的挑戰[6]。其中，實踐教學作為人才培養的關鍵環節，其問題尤為突出。

1.1 實踐教學資源嚴重匱乏

在物聯網工程專業的實踐教學過程中，資源的充足與否直接影響著教學的質量和效果[7]。然而，現實情況卻是，眾多高校的物聯網實踐教學資源嚴重不足。這主要表現在實驗設備陳舊、數量不足、更新滯后，無法滿足學生對新技術的學習和實驗需求。同時，教學案例缺乏、過時，難以體現物聯網技術的最新應用和發展趨勢，導致學生無法接觸到真實、前沿的項目案例。此外，實踐平臺的缺乏也制約了實踐教學的開展，導致學生無法在實踐中充分應用所學知識，不利于系統化物聯網技術應用能力的培養。

1.2 教學內容與行業需求嚴重脫節

物聯網行業對人才的需求具有鮮明的時代性和應用性特點，要求畢業生不僅具備扎實的理論知識，更要具備解決實際問題的能力[8]。然而，現有的物聯網工程專業實踐教學體系卻往往不能緊跟行業發展的步伐，教學內容更新緩慢，與行業需求存在嚴重的脫節現象。這導致學生無法應用所學，難以滿足企業對人才的實際需求，進而消弱了學生的就業競爭力。

1.3 師資力量嚴重薄弱

優秀的教師是實踐教學質量的保障[9]。然而，在物聯網工程專業中，具備豐富實踐經驗和行業背景的師資卻嚴重缺乏。這主要是由于物聯網技術更新換代快，教師需要不斷學習和進修才能跟上技術的發展。但現實情況卻是，許多教師由于種種原因無法及時更新自己的知識和技能，導致教學內容與行業發展脫節。同時，部分教師缺乏企業實踐經驗和行業經驗，無法為學生提供有效的職業指導和建議。這些因素共同導致了物聯網工程專業實踐教學的師資力量薄弱問題。

2 物聯網工程專業實踐教學設計策略

在物聯網工程專業的教學中，實踐教學是提升學生實踐能力和創新能力的重要環節。為構建高效、實用的實踐教學體系，提出以下幾點教學設計策略。

2.1 以學生為中心，整合資源，打造實踐平臺

學生是學習的主體，學生參與和實踐是提升教學效果的關鍵[10]。通過積極與企業建立緊密的合作關系，引入先進技術和真實項目案例，為學生打造貼近產業實際的實踐環境。通過與合作企業的深入交流，能夠及時了解物聯網領域的最新動態和技術趨勢，確保實踐教學內容的前沿性和實用性。鼓勵學生積極參與各類競賽和項目，通過實踐鍛煉自己的能力和技能。為學生提供必要的指導和支持，幫助學生組建團隊、選定項目、制定計劃，并督促學生按計劃推進實踐活動。這種以賽促學、以項目驅動實踐的方式，能夠激發學生的學習興趣和主動性，提升實踐能力和創新意識。對校內實踐教學資源進行整合和優化，建立完善的實踐教學平臺，包括實驗室、實踐基地等，為學生提供充足的實踐機會和資源。

2.2 實驗課程與理論課程相互融合

物聯網技術實驗涵蓋眾多技術領域，其實驗課程的設計必須以扎實的理論知識為基石[11]。學生在進行實驗前需具備一定的理論基礎，但實驗課程的安排并不能等到所有相關理論知識點講授完畢后再進行。這樣的安排不僅時間上難以協調，而且會導致實驗進度與國內相關競賽的時間節點錯位，進而挫傷學生的參與熱情和實踐積極性。經過對國內外著名大學在物聯網工程專業發展軌跡的深入探究，揭示出兩種具有代表性的交叉學科培養模式。其中之一便是通過匯聚多個學院的資源，設計跨學科的課程組合，同時將系統性的思維訓練貫穿于整個教育過程之中。這種貫通式的培養模式在廣東工業大學、中南大學等高校中得到了成功實踐。另一種典型模式則是以特定優勢學科為主導，圍繞具體項目或問題集結相關學科的專業力量，共同推進跨學科的教學與研究活動。華南理工大學正是應用此類組合式培養模式的杰出代表。然而，無論采取哪種建設路徑，設計并實施實踐項目案例均須依托已有學科的堅實技術支持。只有充分利用并整合這些技術資源，才能打造出具有自身特色和優勢的物聯網工程專業。

2.3 深化校企合作，共促實踐教學的發展

“校企合作，產教融合”的共同追求體現在：共享教育資源與企業實踐平臺、協同培育人才、共同推動物聯網技術的創新與應用，以及加速科技成果的產業化進程[12]。物聯網是當今技術革新的前沿領域，但高校在追蹤其最新技術動態和實際應用方面往往稍顯滯后，缺乏足夠的產業實踐經驗[13]。同時，在以解決實際問題為核心的專業技能培養上，高校的需求又顯得尤為迫切。不同于高校，企業擁有由實踐經驗豐富、對產業發展趨勢有深入理解的工程師組成的專業團隊。盡管他們在系統的學術理論方面可能不夠全面，但非常希望將自身的技術專長和實踐經驗轉化為教育資源，與高校建立緊密的合作關系。這種合作不僅能讓企業提前發掘并吸引那些有潛力適應未來產業技術變革的優秀人才，還能為高校學生帶來寶貴的實踐機會和深入的行業見解，促進雙方的共同發展。校企合作的內容有很多，包括實驗教學大綱的制定、實驗課程設計、實驗平臺構建、指導學生競賽等多個重要層面。積極與物聯網相關企業建立緊密聯系，能夠為高校帶來實驗室建設所需的寶貴資源。例如，企業可以為高校提供最新的教學案例、最新的實驗方案、最新的實驗裝備等，并參與實踐教學的規劃與實施。

2.4 激勵師生自研實驗設備，創新實踐教學

鼓勵師生自行研制設備并應用于實驗教學，是提升教學質量、培養學生創新能力的重要途徑[14]。教師的科研成果和學生的畢業作品都可以成為寶貴的實驗教學資源。教師可以將自己的科研成果轉化為實驗教學內容，讓學生親身參與到最新的科技研究與應用中，可以激發學生的學習興趣，還能培養他們的科研素養和實踐能力。同時，教師的科研成果在實驗教學中的成功應用，也能進一步驗證科研成果的實用性和創新性，促進科研與教學的良性互動。此外，學生的畢業作品也是實驗教學的重要資源。學生可以將自己的畢業作品設計思路、制作過程以及遇到的問題等分享給其他同學，形成一種互動學習的氛圍。通過這種方式，學生能夠鞏固所學知識，在交流中碰撞出新的思想火花，為實驗教學注入新的活力。

3 物聯網工程專業實踐教學建設

以湛江科技學院物聯網工程專業為例，根據其實踐教學富有創新性、技術融合深入、與產業需求緊密相連的特色，以“創新為先導，教育與產業相融合”為核心理念，構建實踐教學體系。該體系以物聯網實驗平臺為基石，憑借學校在計算機技術與網絡技術領域的學科優勢，優化實驗項目，形成了從技術基礎到系統應用，再到創新實踐的有序遞進；同時，有效調動校內外資源，與產業界建立深度合作關系，在實踐教學、科技競賽以及企業實習等多個方面實現了橫向的拓展與深化。在實驗課程建設、教學方法創新以及實踐平臺打造等方面，湛江科技學院進行了深入細致的探索與實踐。

3.1 物聯網工程專業實驗課程建設

實驗課程被獨立劃分為基礎技術實驗、系統應用實驗以及創新實踐實驗三大類別。如圖1所示，一、二年級開設基礎類別的實驗課程，重點涵蓋物聯網感知、通信、計算機等基礎技術的實驗項目；系統應用類課程在中、高年級開設，結合具體應用領域，培養學生的系統設計和開發能力；創新實踐類課程則貫穿整個學習過程，以實際問題和創新項目為載體，提升學生的創新意識和實踐能力。構建“階梯式”創新實踐課程體系，開設“物聯網系統設計與創新實踐”系列課程，該課程分為初級、中級和高級三個階段。初級階段面向大一、大二學生，以物聯網基礎知識的學習和基本技能的培養為主，通過簡單的物聯網應用項目，引導學生掌握物聯網系統的基本架構和開發流程。中級階段面向大三學生，以提升系統設計和開發能力為目標，通過較為復雜的物聯網應用項目，鍛煉學生的團隊協作和問題解決能力。高級階段面向大四學生，以創新驅動和解決實際問題為導向，鼓勵學生自主選擇或提出創新性強的物聯網應用項目，進行深入研究和實踐。

3.2 物聯網工程專業實驗課程實施

在實踐教學領域，傳統的“講授-聽講，演示-觀看”范式正逐步被更具整合性與自由度的項目制學習所取代。這一轉變標志著教育模式的創新，其中教師的角色發生了顯著變化：教師不再是知識的單向傳遞者，而是轉型為學生探索問題、尋求解答過程中的引導者與促進者。在這一新穎的教學框架下，標準答案的束縛被打破，學生被鼓勵運用自身的想象力與創新力，勇敢地探索未知的學術與實踐領域。以“物聯網系統設計與應用實踐”系列課程為例，這一創新教學方式得到生動體現。教師通過對物聯網的基本概念、核心技術及應用場景進行全面且系統的介紹，為學生構建扎實的知識基礎。學生可以根據自身興趣與專長分組，深入實踐涵蓋智能家居、智能農業、環境監測等多個領域的項目。這些項目不僅緊密貼合現實應用需求，更充分展現了物聯網技術的創新潛力。為進一步配合與支持實驗教學，精心打造了線上輔助教學平臺——“物聯云學堂”。該平臺匯聚了豐富的項目資源與學習資料，包括視頻教程、PPT講義、開發指南等多元化內容，為學生提供了在線討論、作業提交及成果展示的綜合空間。通過這一平臺，學生可隨時隨地自主安排學習進度，與教師和同學進行實時互動與交流，從而極大地提升了教學的靈活性與便捷性，加強了師生間的溝通與互動。除此之外，還積極倡導并鼓勵學生參與各類物聯網相關的競賽和創業活動。激發學生的競爭意識和探索興趣，為學生提供將所學知識應用于實際場景的機會，有力地提升實踐能力和創新思維。對于在競賽中取得優異成績的學生，給予相應的課程成績折算和獎勵，以此進一步激發學生的學習熱情和創新動力，形成積極向上的學習氛圍。

3.3 物聯網工程專業實踐平臺建設

3.3.1 物聯網工程專業實踐平臺架構

實踐平臺與實驗室的構建是物聯網工程專業創新教育的核心基礎[15]。為有力地推動創新課程建設，緊密結合物聯網領域的真實需求，同時考慮學生的創新科技項目以及各類競賽的標準，精心策劃并打造一系列實踐平臺。如圖2所示，在選購平臺設備時，特別強調設備的開放性、可擴展性以及二次開發的潛力，確保這些設備不僅能夠滿足基礎物聯網應用的開發需要，還能夠為高級物聯網系統的創新性研究和實驗提供有力支持。

3.3.2 校企共建物聯網育人機制

校企雙方圍繞創新實踐項目建立了緊密的合作關系，共同構建了校企協同的育人機制，并攜手開發了一系列創新實踐課程。實驗室建設中校企合作的具體細節見表1。內容涵蓋課程開發、實驗室建設、實踐基地建設、課程大綱制定以及學生競賽指導等多個方面。在校企雙方精誠合作的基礎上，產教融合的方式不僅能顯著推動學校的全面發展，還能精準回應企業的實際需求，實現雙方利益的高度契合與共贏。為進一步深化這一融合模式，學校主動整合多方資源，打造一個集高校、企業、政府及多元社會主體于一體的“產業—教育”創新聯盟。該聯盟作為一個開放、平等的協商平臺，匯聚了各方的智慧與力量。憑借教育部協同育人項目的有力支撐，與企業建立穩固的合作伙伴關系，并充分利用新工科產學研聯盟的優質資源，深入參與多樣化的學習培訓項目。同時，積極與兄弟院校開展廣泛而深入的學術交流與合作，包括共同參與課內開放式項目、各類學生競賽以及企業研究課題等多元化活動。通過這些努力，成功地構建了一個持久穩定的校企協同育人機制，為培養創新型人才注入了強大動力。

4 實踐教學實施效果與反饋

自實踐教學體系架構在物聯網工程專業實施以來成效顯著。首先，在各類實踐活動和競賽中，學生的參與熱情高漲。75%的學生通過選拔進入學校物聯網創新實驗室和相關項目團隊，積極參與全國物聯網設計競賽、全國大學生創新創業大賽、華為ICT大賽等高水平賽事。另外，還有87%的學生自主選擇與物聯網相關的“互聯網+”大賽、挑戰杯等賽事。這些實踐活動不僅能夠鍛煉學生的實踐能力，也能夠提升他們的創新意識和團隊協作能力。2022屆物聯網工程專業有83名畢業生，其中76名學生從事與物聯網技術相關的工作，22名學生被企業在畢業前預聘用。高校通過與企業的緊密合作，共同開發了一系列具有實際應用價值的物聯網實驗平臺和項目案例。成果已被應用于課堂教學中，有些還被推廣到其他高校和企業中。例如，與企業共同開發的“基于物聯網的智能家居控制系統”實驗項目，已被兄弟院校引入作為物聯網實驗教學的教學案例。同時，還積極與企業合作開展了橫向課題研究和技術開發合作項目，并將最新的物聯網技術應用于實際生產環境中。對學生進行問卷調查和訪談的結果顯示，92%的學生對實踐課程表示滿意或非常滿意，認為通過實踐活動，自己對物聯網技術的理解更加深入，同時自己的動手能力和解決問題的能力也得到了提高。此外，學生們還積極提出了許多寶貴的改進建議，如增加實踐項目的難度和挑戰性、提供更多的實踐資源和指導等。這些反饋意見為進一步完善實踐教學體系提供了重要的參考依據。

5 結 語

本文深入探討了物聯網工程專業實踐教學當前所面臨的挑戰與發展現狀，從實踐教學模式的革新、實驗內容的豐富及實踐教學建設途徑的多元化等方面提出了系統性的發展思路。以湛江科技學院作為具體實踐案例，成功構建了集創新性、系統性與實踐性于一體的物聯網工程專業實踐教學體系。通過設計并開設系列創新實踐課程，融合傳統專業優勢與現代物聯網技術，將成果轉化為課程資源。通過“云實踐平臺”，采用以“項目驅動、學生中心、教師指導”為特色的教學方法，以及鼓勵學生參與賽事等方式，獲得實質性的成績激勵。展望未來，該研究將堅定不移地以“創新培養”為核心目標，進一步優化整合不同學科優質實驗項目與校內外多方資源，加強與企業的戰略合作，共同致力于培養能夠適應并引領社會需求的高水平物聯網工程創新人才。

參考文獻

[1] 張小慶.云環境下基于CDIO的物聯網工程專業實踐教學體系研究[J].武漢輕工大學學報，2016，35（1）：117-120.

[2] 林曉東.計算機專業教學中創新力培養的教改策略分析[J].信息系統工程，2024（3）：158-161.

[3] JIANG X H， CHEN P J. Thoughts on promoting the integration of industry and education in local universities against the background of new engineering [C]//Proceedings of 2018 2nd International Conference on Education Innovation and Social Science （ICEISS 2018）. Jinan， Shandong， China： Jinan Linfeng Culture Media Co.， Ltd， 2018.

[4] 安身健.大學生職業發展實踐教學的問題探索[J].南陽師范學院學報，2009，8（10）：110-111.

[5] 黃建寧.物聯網技術應用教學資源庫校企共建共享的研究與實踐[J].信息系統工程，2024（2）：104-107.

[6] 張琪.物聯網在中國的探索與實踐[M].北京：電子工業出版社，2021.

[7] 陳輝，蔣社想，周華平，等.新工科背景下工科大學生創新實踐能力培養研究——以物聯網工程專業為例[J].遼寧科技學院學報，2023，25（6）：39-42.

[8] WEN Z. Research on the framework of professional knowledge of Internet of Things application technology in higher vocational education [J]. Modern computer， 2012.

[9] 李曉燕. 高職院校優秀教學團隊建設的研究與實踐[J].科技風，2022（7）：20-22.

[10] KANE T J， TAYLOR E S， TYLER J H， et al. Identifying effective classroom practices ssing student achievement data [J]. Journal of human resources， 2011， 46（3）： 587-613.

[11]趙同剛，李甜潔，劉欣.物聯網課程實驗教學改革與探索[J].實驗室科學，2015，18（5）：146-149.

[12]申妍瑞，胡縱宇.新質生產力與產教深度融合雙向賦能：現實困境與實踐路徑[J].中國高校科技，2024（5）：89-93.

[13]李錕，付卓，張高峰，等.新工科背景下智能制造專業人才培養存在的問題及對策[J].西部素質教育，2024，10（3）：119-123.

[14]栗琳，鄭莉芳，馬飛，等.產教融合的機器人工程專業實踐教學體系構建研究[J].高等工程教育研究，2021（4）：88-92.

[15]周春月，宋明月，陶丹，等.基于CDIO理念的物聯網技術課程實驗教學研究[J].實驗科學與技術，2024，22（1）：52-56.