物聯網工程專業實踐教學體系設計

彭劍 戴經國 肖華茂 袁輝勇

摘 要：針對物聯網工程專業實踐教學體系的實際情況，分析專業核心技能的培養要求，設計專業實踐教學體系，并對核心課程實驗進行規劃，結合廣東韶關學院實施情況，介紹實踐教學平臺、校企合作共建、信息技術大賽在實踐能力培養過程中的有效路徑。

關鍵詞：物聯網；實踐教學；教學體系

引 言

教育部于2010年下發了《關于戰略性新興產業相關專業申報和審批工作的通知》，廣東省人民政府粵府辦（2012）15號文件印發了廣東省戰略性新興產業發展“十二五”規劃的通知，我們根據國家戰略性新興產業的發展需要，于2012年獲批“物聯網工程”專業，旨在培養物聯網產業急需的專業人才，滿足產業迫切需求。

物聯網以感知為目的，全面實現人與人、人與物、物與物互聯。物聯網技術結合了傳感技術、自動識別技術、網絡通信、移動計算、系統工程等方面技術，涉及網絡結構與通信協議、軟件體系結構與中間件、計算平臺、應用與服務的設計與開發，是集計算機專業、通信專業、自動化專業為一體的交叉學科，是一個典型的基于工程應用的學科。因此，專業實踐教學體系設計與實踐關乎能否培養產業需要的人才 。

1 物聯網工程專業實踐教學體系設計的原則

強調工程能力、注重實踐，是物聯網工程專業人才培養的特點。無論偏軟還是偏硬，都需要有支撐整個專業培養的實踐教學體系。在體系設計之前，需要了解物聯網工程專業人才的能力日標。物聯網工程專業人才應該從專業特色出發，深刻認識這些能力在本專業的特色需求。

1.1 物聯網工程專業計算思維能力

計算思維的核心是基于計算機考慮問題求解。物聯網的計算模式就是要實現物理空間和信空間的整合統一。因此，培養學生理解物理空間和信息空間，使其具有足夠的想象能力和實現能力。

1.2 物聯網工程專業算法設計分析能力

算法比感應器更加重要.現階段物聯網領域的焦點集中在感知技術。隨著RFID、傳感器技術不斷發展和成熟，商業應用的快速發展，大數據上的分析、處理、挖掘、決策、應用開發將成為物聯網系統發展的根本。因此，算法設計分析能力將是物聯網產業未來發展的關鍵。

1.3 物聯網工程專業程序設計與實現能力

系統設計是物聯網最終應用實現的重要手段，基于物聯網的計算模式將改變傳統的開發模式。傳統的C/S模式下的設計模式在互聯網時代被網絡瀏覽器架構所改變，物聯網時代的程序設計和實現模式也將發生改變。

1.4 物聯網工程專業系統能力

系統能力可以細化為認知、設計、開發與應用等方面的能力。物聯網工程專業要求學生具備物聯網應用系統設計與實施能力，能夠進行在物聯網商業模式基礎上的設計與實現。

1.5 物聯網工程專業就業能力

智慧城市、智能交通、智能醫療、智能家居等正在改變我們的生活，實現即時即地享受服務。技術的應用和發展需要一大批從事物聯網基礎裝備生產、系統支撐平臺與中間件開發、應用開發以及服務的企業，最終形成物聯網產業。學生具備有系統維護、工程設計、軟件開發、產業應用技能，都將進入物聯網產業領域。

2 物聯網工程專業實踐教學體系設計

圍繞專業能力的培養，設計物聯網工程專業實踐教學體系；根據專業規范和理論技術體系，引領實踐教學體系；利用校企協同合作、產學研用合作，共同研究實踐教學體系 。

物聯網工程專業實踐教學環節主要分成4個重要環節——核心課程實驗、綜合課程設計、專業實習、畢業設計。從培養學生創新意識、工程意識、工程興趣、工程能力出發，對各實踐環節進行整體設計和優化，物聯網工程專業實踐體系如圖1所示。

3 物聯網工程專業實驗教學實施途徑

設計好實踐教學體系，需要將各環節緊密結合，用傳感器、網絡、控制系統、應用系統模擬真實的物聯網應用環境，物聯網工程專業核心課程實驗詳見表1。在具體的實驗教學體系中，將課程實驗分層次教學，將實驗分成基本驗證型實驗、綜合型實驗、設計型實驗。從最基本的“感知”特征開始，加深對課堂知識點、概念的理解和掌握；通過綜合型實驗，要求學生運用多個知識點，加深對知識體系的理解；通過設計性實驗，要求學生對幾門相關課程的知識進行分析和設計實驗；通過研究創新性實驗，讓一部分優秀學生通過大學生創新實踐項目或教師研究課題，融會貫通各課程的知識，有創新研究性思維。

3.1 建立物聯網工程專業實踐教學平臺

重視實踐教學，面向學科競賽、面向科學研究，培養具有創新精神和實踐能力的物聯網專業人才，將基礎性實驗和工程性實踐相結合，推進實驗項目和實驗模式的變革和創新，組織學生積極申報大學生創新實驗項目、大學生創新研究項目，與企業、行業、社會共同建設專業實驗室、實踐教學基地，建立如圖2所示的物聯網實踐教學平臺。

3.2 校企協同共建專業實驗室

企業內部接近生產實際和市場。因此，應重視企業在校企協同合作中的作用，引導企業參與共建專業實驗室，共享實驗室，共享人才。我們通過校企合作，聘請企業高技能人才參與教學，聯合培養高技能講師，不斷提高師資隊伍技能層次，培養雙師型應用型教師隊伍。

通過和企業聯合共建專業實驗室，不斷滿足物聯網工程專業課程建設需要，比如物聯網感知技術基礎實驗、嵌入式系統原理實驗、無線自組織網絡實驗等，學生能更好地感知物聯網，增強學習興趣。與此同時，可以與相關行業以學科研究和行業背景為基礎，建設面向行業特色的綜合實驗平臺，具體包括面向以航天嵌入式技術為代表的可信物聯網節點技術綜合實驗平臺 。

3.3 與大學生信息技術競賽相結合

以信息技術大賽為抓手，引導學生積極參與專業課程實驗學習，不斷提高技能水平。我們通過全國大學生信息技術大賽、嵌入式系統開發大賽、物聯網技術大賽、ACM程序設計大賽等，使學生不斷地通過競賽，走進實驗室，組織創新團隊，整合技術資源，形成技能小組，不斷形成良好地學習氛圍。

4 結語

物聯網工程專業作為一個新專業，物聯網產業作為一個新興戰略產業，需要我們不斷地探究，不斷地實踐、總結、再實踐。因其技術涉及多個學科，偏向什么學科，以什么學科為主，這些問題還需要我們不斷總結，不斷從市場反饋的信息中更新我們的實踐體系。韶關學院計算機科學學院不斷探尋創新人才培養方案，通過加強企業、行業合作，為學生提供更好地訓練工程能力的機會，學生的動手能力穩步提升，不斷為市場所認可。我們將不斷總結積累經驗，發展和完善物聯網工程人才培養實踐教學體系，根據業界及時調整教學和實踐內容，爭取取得更多成果。