物聯網背景下的網絡工程專業實踐教學改革

肖德琴， 肖 磊， 潘春華， 杜治國

(華南農業大學 軟件學院， 廣州 510642)

物聯網背景下的網絡工程專業實踐教學改革

肖德琴， 肖 磊， 潘春華， 杜治國

(華南農業大學 軟件學院， 廣州 510642)

物聯網作為工業化和信息化的融合劑，應用領域十分廣闊，涉及到社會各個行業，是一個極具潛力的產業，需要大量的高素質人才。結合物聯網時代背景，根據網絡工程特色專業培養目標，我校以突出農物聯網為出發點，對網絡工程專業的實踐教學內容進行改革探索。本文重點闡述了我校的網絡工程專業突出學生物聯網工程素質和工程實踐能力的人才培養目標，實踐教學改革的具體做法、思路及保障措施。近3年的改革實踐表明，畢業生在網絡工程實踐能力方面有了很大進步，獲得多項比賽成果，就業競爭力明顯增強，學生專業滿意度逐年增高。

網絡工程； 物聯網； 教學改革； 實踐教學

0 引 言

2011年11月國家發布了物聯網十二五發展規劃，2015年又發布了互聯網+行動計劃，將物聯網產業上升為國家戰略需求。2010年起一批高校相繼開展了物聯網工程專業的申報工作。物聯網集合了信息學科的眾多技術及理論，作為一門學科，不論從理論上，還是從技術上均處于發展期。物聯網作為工業化和信息化的融合劑，應用領域十分廣闊，涉及到社會各個行業，是一個極具潛力的產業，需要大量的高素質人才[1-2]。由于網絡工程專業培養的是“工程應用型”人才，必須高度重視與理論教學相輔相成的實驗教學環境的建設，結合物聯網時代背景的需要，從2012年起，我校網絡工程專業以物聯網為特色，在網絡工程專業基礎上做出了大量調整，尤其在實踐教學方面進行了大力的改革[3-4]。

本文結合當前物聯網和互聯網+時代背景，對我校網絡工程專業人才培養的實踐教學方案進行了較全面總結，下面將詳細介紹我校近年了網絡工程專業實踐教學目標、具體做法、保障措施及成效總結。

1 構建突出物聯網工程特色的實踐教學目標

網絡工程人才培養的基本目標使培養具有高度社會責任感，知識、能力、素質協調發展，具備計算機科學與技術基本理論與基本知識、網絡工程專業知識與專業思想，掌握網絡工程方法和技能，具有較強網絡工程意識與工程能力、良好的工程師素養與職業發展潛力，可快速適應業界需求的網絡工程應用型人才[5-6]。

針對物聯網時代背景的需要[7]，我們提出了網絡工程人才建設的改革目標：根據現代物聯網產業對網絡人才的要求，將知識結構、能力結構以及整體素質的培養有機結合，培養具備良好科學思維和綜合素養，擁有物聯網工程能力或創新能力的，能對復雜問題求解的，有理論、重技術和懂管理的，符合IT產業需求的高級網絡工程人才和創新人才。

2 物聯網特色的實踐教學改革具體做法

物聯網技術屬于多學科交叉、融合的技術，如何能夠根據社會企事業單位、工業界對物聯網人才的需求、就業崗位的能力要求來設計當前的具體實踐教學內容。通過對社會需求的分析，要在實驗教學的環節上，提高對學生動手能力的培養，使之符合社會的需要。通常課堂理論教學側重于知識點的傳授，學生長期、持續的動手能力的培養，需要在培養內容的選擇上充分考慮社會的需求。同時，學生是否可以完成物聯網相關應用領域實際開發的能力是更重要的素質。具體措施包括如下3個方面。

2.1 實踐教學課程體系構建

圍繞物聯網工程能力的培養目標，需要在現有教學內容的框架下，從實驗的具體內容設置方面進行調整，從內容和考核要求的具體內容上，更貼近本專業的教學需求[8]。我們對課程實驗內容進行整合，改革以往以課程開設實驗項目的做法，改革到以知識點為基礎的模塊化實驗項目的開設，有效地克服了實驗內容重復、單調的弊端。將軟件開發，硬件設計、學科交叉、校企聯合、項目驅動、知識競賽等多種創新活動有機融合、多元互動，在實踐中構建了系統科學的創新實驗方法體系。主要配套了如下系列理論與實踐綜合教學課程：嵌入式網絡設計、網絡安全與攻防、網絡管理、網絡程序設計、無線網絡技術和物聯網工程，以及數據通信實驗、網絡程序設計、網絡協議分析與設計課程設計、網絡安全與攻防實習、網絡工程綜合實習、物聯網課程實習、畢業實習等專門實踐課程[9-10]。

2.2 以專業競賽為抓手，以各級創新項目為引擎，豐富實踐教學內容

將學科競賽模式引入實踐教學環節，強化軟硬件設計實現能力。競賽的設置和評價標準強調知識面廣、技術新穎，并強調實際的分析問題和解決問題的能力。在第二課堂活動，開展從院校、省、國家乃至國際級程序設計競賽；開展計算機網絡技術知識大賽，強化學生理論知識水平；開展嵌入式系統大賽、網絡攻防競賽、物聯網作品賽等，造就學生從事物聯網工程的建設能力[11]。

同時，把每年院級、校級、省級和國家級大學生創新項目的申報、檢查和答辯工作納入常規工作，在每一個環節廣泛動員和要求學生們參與，抓住每個環節培養強化學生的創新實踐能力。積極組織申報大學生創新項目，吸收有興趣、有潛力的優秀學生參與進來。開展農業物聯網相關的科學和工程實驗，讓他們在項目實施過程中培養一定科學思維及計算思維。從2014年以來，2013年級網絡工程學生50%以上都有參與到各級創新項目中來；主持的各級項目也有20項左右。

此外，通過一系列的創新實踐，使學生能了解本學科發展趨勢和最新成就，具有較強的知識更新能力，有較強的工程能力或創新能力，有較強的運用知識的能力、動手能力、實踐能力，培養學生的團隊協作精神和自主創新意識，能有效地對復雜問題求解。

2.3 深入開展校企聯合培養

廣泛開展進行校企合作培養模式是一種較佳的選擇，我們已經在2011級、2012級和2013級網絡工程專業學生中實行了校企合作培養模式，學生利用生產實習的時間(4周)到實習基地(公司)參加面向企業級項目實訓，企業將其豐富的項目開發經驗傳授給學生，使學生在校期間可接受到企業級項目開發的初步經驗，為學生就業進軍IT領域奠定良好的基礎，增加項目實訓內容與時間，為高薪就業奠定堅實的基礎。同時，聘請企業的專業工程師來校指導課程設計，設計難度、層次、技巧有所區別的研究性和開發性課題，引導和鼓勵學生進行自主開發。目前已經成功在2013屆學生中開展《網絡協議分析與設計》《網絡工程綜合實習》《網絡攻防課程設計》《物聯網課程實習》等企業實習課程，使學生的課程實踐內容直接與企業需求掛鉤，順應時代背景的需要[12]。

3 運行保障措施

在教學實踐中，我們主要采取了以下3方面的措施來保障改革方案的順利進行。

3.1 建立基于物聯網開發應用的創新實驗室

進一步建立和完善創新試驗平臺，通過提供必要的農業物聯網設備和實驗場所，在創新實驗場所方面，我們可根據創新實驗的需求和實驗室自身的條件建立各類物聯網軟件與硬件創新開放實驗室，由院實驗教學中心提供物聯網實驗平臺、元器件、硬件組裝平臺、程序設計開發平臺等。這些創新實驗室可以是某個創新實驗團隊專用的，也可以是幾個創新團隊合用，部分創新團隊還可以利用教學實驗室的開放時間。

借助學生科技創新實驗室，建立“教師、學生、項目”間的緊密聯系。利用教師的所具備理論知識、科學思維、教學和科研經驗等優勢，定期主辦、承辦和參與學生科技創新活動；定期發布物聯網相關的訓練題目；通過講座、輔導、討論、專題訓練、競賽、自主設計實驗項目、項目開發等多種方法，鼓勵學生積極參加科技活動，培養學生的科技創新能力。

為了充分發揮創新實驗室的使用率，讓盡可能多的學生能從網絡工程創新實驗室得到收獲，創新實驗室實行開放式使用和管理，任何學生，只要有明確的課外創新訓練目標或題目，可以由學生本人或指導老師想實驗室提出申請，就可以免費使用實驗室的設備與資源。在開放實驗室，針對各個專題都有明確培養、訓練計劃，現場安排有豐富經驗的老師進行專題指導、主持專題討論。

3.2 組建物聯網工程創新團隊

結合卓越網絡工程師的培養目標，對典型物聯網工作崗位及其工作技能進行分析，組成由學生自主管理，專業教師和實驗人員輔助管理和指導的“多元化、開放式”軟件開發型、硬件設計型、校企聯合型、知識競賽型、學科交叉型、項目驅動型等創新團隊。在創新實驗團隊的管理方面，主要采取導師制。在對學生創新實驗團隊的管理中主要采用如下幾點做法：

(1)通過建立學生創新實驗室、開放實驗項目等方式鼓勵優秀學生參與科研項目的研究。在教師的引導下，組建各類創新團隊，讓學生自愿加到所感興趣的創新團隊中來。鼓勵學生互相學習、取長補短、重在參與，學習科學的研究方法，熟悉研究過程和體驗取得成果的樂趣。介于我院老師們的大多數項目都是農業物聯網相關的科研項目，這一舉措也很好地帶動了學生們物聯網理論與實踐能力方面的培養。

(2)理論聯系實際，通過與企業合作，讓學生到企業做項目,一方面讓企業能正確地認識他們，另一方面，在工程師的指導下也提高了學生的動手能力。

(3)鼓勵參加知識創新大賽。在進行知識創新教育和動手能力培養時，也進行創新和個性化培養教育，讓學生在全省乃至全國進行競賽挑戰的能力。

(4)完善創新獎勵機制。可按創新實驗項目完成情況加以考核并按規定申請創新學分；對學生依托實驗項目參加科技創新競賽獲獎，可給予創新學分獎勵，以激勵學生拓展學習與創新學習。

3.3 設立專項創新實驗經費

在創新實驗經費的籌措方面，除學校提供大學生創新項目經費的支持外，可在實驗教學中心的實驗教學經費中節余出一定的經費用于學生開展創新活動所需元器件、耗材等支出，學院還提供經費組織學生參加國際、國內及廣東省各類大學生創新比賽。此外，校企聯合的企業方也提供設備與資金的支持，一些參與科研項目創新團隊還可獲得科研項目的經費支持。

4 結 語

以互連網為核心、以物聯網為新興增長點的信息網絡產業是我國經濟發展的重要產業支柱與戰略選擇，國家領導人多次在公開場合表示出對網絡產業發展與突破的關注與重視[13]。隨著物聯網和互聯網+向各個領域的滲透，對物聯網工程師人才的需求量相當大[14]。從教學的角度而言，滿足時代背景和行業需求進行教學改革是大勢所趨。

我校三年的教學實踐表明，設計的實踐內容使得學生在掌握基本知識和工程實踐能力方面有了較大的進步，尤其在物聯網設計能力、協議分析與設計方面有較大提高，具有了更強的就業競爭力，為其成長為卓越網絡工程師奠定了堅實的基礎[7]。從2014年以來，我校結合物聯網工程特色的網絡工程實踐教學改革已經初見成效，畢業生中三分之一的學生在目前的企業學習期間被較大規模IT企業簽約錄用，2014年以來網絡工程專業滿意度調查均在70%以上；2016屆專業畢業生對口就業率在80%以上；初次就業月薪在5 000元以上的比例在60%以上，其中有3名同學初次就業在阿里巴巴、騰訊、微軟等大型IT企業，年薪超過20萬元人民幣。2015年和2016年應聘到物聯網企業的同學每年均超過20人次，就業競爭力明顯增強[15]。

物聯網成為國家戰略性新興產業，急需大批具有較強理論知識和較高實踐能力的專業人才，為滿足新興產業發展對高素質人才迫切需求及教學科研需要，開展基于物聯網背景的網絡工程人才培養方案探索具有重要的現實意義。

[1] 王俊波. 物聯網專業應用型人才培養研究與改革[J]. 物聯網技術,2015(5):106-108.

[2] 陳清利. 物聯網時代的高等教育現狀與對策分析[J]. 太原師范學院學報(社會科學版),2012(4):149-152.

[3] 鄧春暉,余小華,蔡 沂,等. 網絡工程專業下物聯網技術及應用方向課程設置研究[J]. 物聯網技術,2013(10):87-90.

[4] 姜臘林,王 靜,徐蔚鴻. 網絡工程專業物聯網方向課程改革研究[J]. 計算機教育,2011(19):48-50.

[5] 李 平,熊 兵,吳佳英. 網絡工程專業多層次實踐教學體系研究[J]. 當代教育論壇,2013(4):113-117.

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[7] 楊 浩,朱立才,蔡長安,等. 計算機網絡在物聯網工程專業中的教學改革與教學資源平臺建設[J]. 計算機教育,2015(2):56-59.

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[9] 路 瑩,唐曉君,肖 鵬,等. “新互聯網”時代背景下高校網絡工程專業建設的探索與研究[J]. 教學研究,2014(4):80-83.

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[11] 孫士明,劉新平,張曉東. 競賽驅動的物聯網工程專業實踐教學體系[J]. 計算機教育,2016(1):153-156.

[12] 王 鑫,張 鈺,唐成華,等. 物聯網工程專業硬件課程體系建設的研究[J]. 中國教育技術裝備,2014(12):7-10.

[13] 車 巍. 關于對物聯網產業現狀的研究[J]. 電子技術與軟件工程,2015(19):38.

[14] 戴涵斐,胥 琳. 物聯網產業應用及發展對策研究[J]. 現代營銷(學苑版),2015(3):5.

[15] 肖德琴,潘春華,殷建軍. 以就業為導向的地方高校網絡工程專業教學研究[J]. 計算機教育,2014(20):27-30.

Practice Teaching Reform of the Network Engineer Specialty under the IOT Era

XIAODe-qin,XIAOLei,PANChun-hua,DUZhi-guo

(College of Software, South China Agricultural University; Guangzhou 510642, China)

The Internet of things (IOT) industry is a highly potential industry with wide application prospect in all sectors of society, it needs a lot of high quality talents. Based on the background of the IOT and the training objectives of the network engineer specialty, South China Agricultural University carried out a reform of the practical teaching for network engineering specialty In order to highlight the agricultural Internet of things, this paper introduced the training objectives of the network engineer practice teaching, and the practical teaching reform methods, ideas and measures in our school. Teaching practice showed that students have been greatly improved in mastering basic knowledge and engineering practice ability, especially in design ability to IOT. The students have been with stronger employment competitiveness. Almost three years of reform practice showed that graduate students in the field of network engineering practice had made great progress in recent years, and their competitiveness of employment, professional satisfaction of students were increased year by year.

network engineering; the Internet of things; teaching reform; practical teaching

2016-02-14

廣東省高等學校教學質量工程項目

肖德琴(1970-)，女，重慶人，博士，教授，主要研究領域為物聯網、計算機網絡。

Tel.:020-85280320;E-mail: deqinx@scau.edu.cn

G 64

A

1006-7167(2017)01-0201-03