物聯網工程專業建設和人才培養模式探索

張敬偉 楊青 張會兵 林煜明

摘要：物聯網是國家重點發展的戰略性新興產業。物聯網工程專業肩負了高層次人才培養使命，但其高度綜合交叉的專業特征決定了專業人才培養具有挑戰性，專業建設需要綜合考慮IT技術發展、現實需求、已有基礎等多個因素，以建立清晰的預期目標。基于桂林電子科技大學物聯網工程專業建設和人才培養的實踐與經驗，從專業特色方向凝練、課程體系建設、創新實踐能力培養三個角度進行了闡述和討論，并給出實踐觀點。

關鍵詞：物聯網工程;課程體系建設;人才培養模式

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）32-0111-02

以互聯網技術為代表的信息世界不斷擴展，觸動了物理世界的互聯需求，從而推動了物聯網的產生與發展。作為國家重點發展戰略新興產業，物聯網需要大量相關專業人才推動其發展。物聯網雖然成為經濟和科技發展的制高點，但物聯網專業人才十分缺乏。[1]為了促進物聯網人才培養，2010年開始教育部開始陸續批準多所高校設立物聯網工程專業，并于2011年開始招收第一批物聯網工程專業學生。

物聯網工程專業致力于培養復合型工程人才，以推動物理世界的網絡化和信息化，進而實現離散的物理世界和信息世界整合互聯。同時，物聯網工程專業屬于典型的多領域交叉學科，其涵蓋了計算機技術、通信技術、電子技術等相關領域，在課程體系建設、專業人才培養模式等方面都需要不斷嘗試和探索。

一、現狀分析與建設目標[2]

對當前高校的專業建設情況進行了分析，指出高校專業建設的一個主要問題是：高校搶抓機遇，逐年申報新專業，專業數不斷攀升，專業內涵建設不充分，專業的“綜合性”特征越來越明顯，但專業特色不清晰，人才培養缺乏自身特點。物聯網工程作為一個新專業，各高校也積極申報建設，如何突出特色、避免重復成為當前物聯網工程專業建設的核心問題。

物聯網工程專業經過3年多的摸索實踐，在專業建設上獲得了一些經驗，當前的主要工作集中在實踐教學體系建設和實踐能力培養方面，例如[3，4]以CDIO（Conceive，Design，Implement，Operate）為指導理念，對物聯網工程專業的實踐教學體系進行了建設，[5，6]分別介紹了支持“產學研”的物聯網專業實驗教學中心和多層次實驗室的建設經驗。

但由于物聯網涉及領域的多樣性和復雜性，其專業建設仍有諸多問題需要探索解決，例如具有特色的課程體系、人才培養模式等軟環境建問題。具體而言，處于建設中的物聯網工程專業特色還不夠突出，培養的人才仍屬于廣而不專型，需要通過教學改革和不斷實踐改善這種局面。

桂林電子科技大學物聯網工程專業于2012年開始招生，一直基于學校現有優勢學科和地方經濟發展需求，探索具有特色的人才培養模式，致力于培養兼具工程能力和創新能力的高水平人才，力圖避免人才多而不精的境況。桂林電子科技大學具有計算機科學與技術、通信工程、電子科學與技術等特色優勢學科，如何基于已有優勢學科進行融合和拓展是建設好物聯網工程專業的核心所在。針對物聯網工程特色人才培養，始終踐行以優勢學科為基礎，以應用需求為導向，在寬泛的概念下找準路子，以重點建設的原則進行物聯網工程專業建設。

二、構建具有特色的人才培養模式

物聯網是個寬泛的概念，其專業建設過程中必須揚長避短、突出特色、重點建設。針對具有特色的物聯網工程人才培養模式建設需求，我校采用了四位一體的工作模式，即基于現有學科優勢和市場需求圍繞物聯網發展需求進行特色學科方向凝練，基于特色方向建設物聯網工程專業課程體系，并同步創新實踐能力培養建設。讓優勢學科、專業特色方向、課程體系、實踐體系統一為專業特色人才培養服務。

1.專業特色方向凝練

凝練專業方向是明確人才培養目標的根本。從工程應用視角看物聯網，網絡是基礎、數據是核心、應用彰顯價值。基于現有學科優勢，圍繞“物聯網及工程應用”這一核心，在物聯網工程專業中設置了三個發展方向：以物物互聯為目標的多樣性網絡架構方向、物聯網海量異構數據采集與管理方向、面向物聯網的嵌入式設備開發和應用系統開發方向。其中，多樣性網絡架構方向主要依托于已有的計算機、通信工程等學科;海聯異構數據采集與管理主要依托于計算機學科;嵌入式設備開發和應用系統開發則繼承了軟件工程、電子信息技術等學科的優勢并針對物聯網應用進行了拓展。上述三個方向的融合能充分彰顯物聯網的集成應用創新本質。

2.理論課程體系建設

以凝練的專業特色方向為導向，建設課程體系。從多樣性網絡架構與通信技術、海量數據管理技術、新興應用系統技術三方面建立課程群，并形成課程體系，幫助學生奠定堅實的理論基礎并掌握應用開發技能。圖1展示了課程體系基本架構圖。

在多樣性網絡互聯理論與技術層面，開設了物聯網通信基礎、物聯網工程導論、計算機網絡、無線傳感器網絡、RFID原理及應用、物聯網控制技術、無線通信與網絡等課程，以適應物聯網中多模態網絡共存互聯的技術需求。

在海量異構數據采集與管理層面開設了物聯網感知技術、物聯網數據處理、數據庫系統原理、數據結構與算法、物聯網信息安全等課程，以滿足數據獲取、數據處理、數據存儲和數據安全保護的技術需求。

在嵌入式系統開發和應用系統集成開發層面，開設了嵌入式系統原理及應用、嵌入式操作系統、數字邏輯、單片機原理與應用、電路分析基礎、模擬電子技術、信號與系統、計算機組成原理等課程，幫助學生奠定嵌入式系統開發和應用系統集成開發的理論基礎。

設置上述理論知識體系，一方面保證學生具有一個寬泛堅實的物聯網相關知識基礎，另一方面為學生將來在物聯網中不同領域進行精細化發展提供了保障。

3.實踐創新能力培養

物聯網工程專業涵蓋多個領域，需要堅持理論、實踐與應用并重，在注重理論知識體系建設的同時，必須加強學生實踐能力的培養。基于凝練的專業方向和設定的課程體系，以學生的實踐創新能力為導向，構建了兼顧理論知識運用和工程能力訓練的實踐課程體系，為培養具有工程能力和應用創新能力的物聯網專業人才服務。主要設計專業課程實驗提升學生的動手實踐能力，升華理論知識的理解，設置綜合課程設計進行學生的工程能力訓練。

根據理論課程體系架構，設計了三類實踐課程群，分別是多樣性網絡實踐課程群、數據管理實踐課程群和嵌入式系統與應用系統課程群。每一個課程群包含實驗課程和綜合設計類課程。圖2展示了物聯網工程專業實踐課程體系框架。這種實踐課程群的設計模式貫穿了網絡層、數據層到應用層的實踐技術環節，從單一知識點的實驗驗證、知識綜合應用能力驗證和工程設計能力等多層面提升學生的實踐能力和創新能力。

三、結語

本文從物聯網的發展需求和物聯網工程專業的人才培養使命角度出發，分析了當前物聯網工程專業建設中的不足，面向工科教育背景，提出了四位一體的物聯網工程特色人才培養模式方案，該方案基于已有優勢學科、凝練專業特色方向、充分論證和建設理論課程體系和實踐課程體系，將4個要素充分融合，給出了服務于物聯網工程專業建設和人才培養的探索實踐。物聯網產業在不斷發展，其概念也在不斷外延，物聯網工程專業的建設和人才培養模式仍需要堅持分析探索，以更好地讓學生受益，服務社會。

參考文獻：

[1]史根林，趙振杰.論物聯網技術對教育變革的機遇與挑戰[J].學術論壇，2012，（12）：206-210.

[2]陸麗.論地方綜合性大學本科專業結構調整[J].教育評論，2014，

（1）：30-32.

[3]秦磊華，石柯，甘早斌.基于CDIO的物聯網工程專業實踐教學體系[J].高等工程教育研究，2013，（5）：168-172.

[4]崔貫勛，王勇，王柯柯，等.基于CDIO的物聯網工程專業實踐教學體系的研究與實踐[J].實驗技術與管理，2013，30（5）：111-114.

[5]歐陽志友，孫知信，許建真，等.物聯網實驗教學中心建設與實踐.實驗室研究與探索，2013，32（11）：125-127.

[6]黃崢，古鵬.物聯網實驗室建設研究與探討[J].實驗技術與管理，2012，29（2）：191-195.

（責任編輯：王祝萍）