“新工科”背景下物聯網工程專業人才培養方案探索

陶銘，曲超，洪小宇

（東莞理工學院計算機與網絡安全學院，東莞523808）

“新工科”背景下物聯網工程專業人才培養方案探索

陶銘，曲超，洪小宇

（東莞理工學院計算機與網絡安全學院，東莞523808）

“新工科”建設背景下，對新興工科專業的建設，以及培養方案、培養模式改革創新提出新的需求。以東莞理工學院2017年獲教育部批準開設的物聯網工程專業為例，在闡述了人才培養方案制定及實施過程的基礎上，從培養目標、核心能力、課程結構與學分要求三個方面分析人才培養方案的實踐內容。

廣東省高等學校優秀青年教師培養計劃（No.YQ2015158）

0 引言

隨著教育部發布《教育部高等教育司關于開展新工科研究與實踐的通知》，啟動“新工科研究與實踐”項目，“新工科”這一概念，成為大家討論的中心議題。“新工科”產生的背景主要源于新經濟的發展對傳統工程專業人才培養提出的嚴峻挑戰。相對于傳統的工科人才，未來新興產業和新經濟對“新工科”人才的定義為工程實踐能力強、創新能力強、具備國際競爭力的高素質復合型人才[1]。“新工科”人才的培養離不開高等院校。高等院校一方面需要主動布局新興工科專業建設，提前布局培養引領未來技術和產業發展的人才，另一方面，還需加快傳統工科專業的轉型升級，對現有工科專業的培養方案、培養模式進行改革創新。而人才培養的規格、培養目標以及畢業生所需具備的知識和核心能力需要人才培養方案作為指導，在“新工科”背景下，在高等院校高等教育改革工作中應重點對人才培養做重新的定位。

本文以東莞理工學院2017年獲教育部批準開設的物聯網工程專業為例，基于上述對“新工科”建設背景的理解，結合IEET（中華工程教育學會）工程教育認證[2]，在闡述了人才培養方案制定及實施過程的基礎上，從培養目標、核心能力、課程結構與學分要求三個方面分析了人才培養方案的實踐內容。

1 物聯網工程及其特點

圖1 物聯網系統架構及關鍵技術

中國通信標準化協會對于物聯網的定義是：通過射頻識別（RFID）裝置、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物品與互聯網相連接，進行信息交換和通信，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。基于上述定義，對于一個物聯網應用而言，主要包括信息生成、傳輸、處理和應用四個要素，對應地，可將物聯網的系統架構劃分為感知識別層、網絡構建層、管理服務層和綜合應用層。自底向上，物聯網應用四要素，系統架構，各層所對應的關鍵技術如圖1所示[3]。隨著物聯網技術的發展以及在人們日常生活、生產中應用的廣泛深入，物聯網工程專業成為國內各高校新開熱門專業[4]。作為一門新設的專業，其知識面涵蓋了計算機技術、通信技術、自動控制技術、傳感信息處理技術等。正是由于其多學科交叉融合的特點，在制定物聯網工程專業人才培養方案時，需要對專業課程體系、知識體系及教學實踐等各方面進行合理性、有效性、適用性的探索，以制定并完善切實可行的教學方案、培養計劃等。另外，但從技術層面來看，物聯網工程技術正處于不斷發展的階段，所以在物聯網工程專業的教育教學過程中，還需不斷適應技術發展的腳步，隨時對課程體系、知識體系做出調整，對教學實踐環節進行改革，讓學生學習到前沿的、有助于學生發展的技術與技能。

2 物聯網工程專業人才培養方案的實踐

2.1 人才培養方案的制定和實施

基于上述分析及理解，我們對物聯網工程專業人才培養方案進行了制定。人才培養方案制定和實施的過程如下。

（1）通過調研招聘網站，如：前程無憂（www.51job. com）等，發布的計算機類崗位人才需求信息；對政府部門、行業企業、事業單位，如：廣東康寶電器股份有限公司、廣東順德凝卓智能科技有限公司、深圳和而泰智能控制股份有限公司等，所需的專業人才技能；以及校友（畢業生）提供的求職反饋信息，分析后獲知目前市場總體對物聯網專業人才主要需求為：電子產品生產技術員、物聯網軟件程序員、物聯網軟件測試員、物聯網工程項目技術員、網絡維護技術員、物聯網系統管理員、物聯網應用系統管理員、物聯網設備、軟件營銷與技術支持人員等，并且，相關人才缺口較大。

（2）通過對省內外高校，如：中山大學、華南理工大學、暨南大學、廣東工業大學、蘇州大學、西南交通大學等，以及境外（臺灣）高校計算機類人才培養方案的調研，獲知目前各高校主要還是以理論教學與實踐教學結合，注重學生創新意識和專業技能的培養，并結合自身的師資基礎、軟硬件條件以及教學、科研特色，開設有相應的專業方向，以凸顯專業培養特色。

（3）通過對本院、系師資隊伍基礎、軟硬件條件及教學、科研特色進行調研，結果顯示：①在師資隊伍基礎方面，本院、系師資隊伍在職稱結構、學歷結構、年齡結構、學緣結構等方面均具有合理的分布，具有數年的教學經歷及經驗，且有相當數量的教師具備企業工作經歷；②在軟硬件條件方面，有著良好的基礎，所建設的科研、教學平臺及購置的相關實驗、實訓設備可滿足開設專業相關課程的需要；③在教學、科研特色方面，近年來，學院獲得各類、各級教研、科研類成果多項。

（4）在上述調研的基礎上，參考IEET工程教育專業認證標準，以應用為本、學生為本、特色為本、課程為本為基本原則，以幫助學生打下扎實的專業基礎、提升專業能力、培養科學思維為根本目標，確定物聯網工程專業人才培養方案修訂的總體思路，如圖2所示。首先根據行業發展需求、人才技能需求、師資隊伍基礎及教學、科研特色的調研，以幫助學生提升專業技能及培養科學的思維為主要目標，確定物聯網工程專業的人才培養目標，具體地，是對該專業畢業生在畢業后5年左右能夠達到的職業和專業成就的總體描述。在此基礎上，對應培養目標，確定學生畢業時應該具備的核心能力。專業核心能力，乃至培養目標的達成，需要科學的、合理的課程體系作為支撐。物聯網工程專業課程體系制定的思路如下。

圖2 物聯網工程專業人才培養方案修訂的總體思路

①結合物聯網的分層系統架構，確定物聯網工程專業內的4個專業選修專題模塊，即：信息生成、傳輸、處理及應用，并設置專題負責人，由專題負責人召集骨干教師，確定各專題內的限選課。

②根據學生學習專題限選課應該掌握的基礎知識，各專題對學科基礎課和專業核心課的開設提出相應的建議。

③在總學分數（160學分）要求的限制條件下，在各專題所確定的限選課及對所需的學科基礎課和專業核心課建議的基礎上，專業負責人及4個專題負責人討論、協商，對學科基礎課和專業核心課進行交叉、整合，以幫助學生打下扎實的專業基礎及培養科學的思維為主要目標，確定最終的學科基礎課程及專業核心課程；

④最后，基于學校對通識課安排的指導，以及基于上述過程對專題限選課、學科基礎課以及專業核心課的設置，確定最終的人才培養方案及課程體系。

在確定最終的人才培養方案后，將從如下幾個方面對培養方案的順利實施予以保障。

①師資保障。本院、系師資隊伍在職稱結構、學歷結構、年齡結構、學緣結構等方面均具有合理的分布。一方面，還將加強師資培訓，以提升現有師資的教學能力，以及開設涉及專業內流行新技術的實踐性課程；另一方面，在學校人才引進總體規劃的前提下，將根據學科及專業發展的需要，面向海內外招聘科研教學人員，以對現有的師資隊伍進行補充，適應計算機行業發展及人才培養的需要。

②軟、硬件條件保障。目前已擁有各類、各級實驗、科研平臺，專業實驗室及校企聯合實驗室，擁有涵蓋了通信基礎、信號處理、網絡分析、應用分析、高性能計算、軟件測試等方面所需的儀器設備。這些良好軟、硬件基礎，可滿足開設專業相關課程的需要；另外學校每年還有專業建設專項經費，可對現有軟、硬件教學資源進行升級，以滿足新形勢下教學的需要。

③專業能力保障。近年來，學院教師承擔了各類、各級教學、科研項目，取得了一系列的教學、科研成果，如：教研、科研論文；發明專利；軟件著作權；出版教材；新編講義；教學成果獎；科技進步獎勵等；指導學生參加各類、各級競賽，并獲得國家級、省級各類獎項。這些在計算機相關領域內的教學、科研實踐可為物聯網工程專業課程教學的順利開展及實施提供一定的理論、知識積累和技術保障。

④校企合作。加強校企合作和校企聯合人才培養。學校與合作企業針對企業和市場需求，共同制定、修繕人才培養計劃，簽訂合作協議，并在師資、技術、辦學條件的方面進行合作，充分利用學校和企業的兩種不同環境及其教育資源，有計劃地采用校內課堂教學與校外參加實際工作的有機結合人才培養模式。

2.2 培養目標

物聯網工程專業在“新工科”背景下，結合IEET工程教育認證的要求，對專業人才培養目標進行了改革。物聯網工程專業，堅持知行合一、立德樹人，以物聯網系統知識體系和校企合作為依托，以軟、硬件并重和專業領域交叉為特色，著力培養適應物聯網技術發展需要、適應國家、廣東，特別是東莞市經濟建設、現代產業、社會發展需要的物聯網工程專業高素質應用型創新人才。具體地，

目標1：（專業基礎知識與創新能力）培養學生擁有扎實的專業基礎知識，具有運用所學到的專業知識與理論以科學的方法解決問題與創新，成為計算機及相關領域的專業人才；

目標2：（自我挑戰能力與終身學習）培養學生具有自我挑戰、獨立思考、思維創新、領導及組織團隊、有效溝通、終身學習的能力；

目標3：（社會人文素養與國際視野）培養學生具備服務社會的情操與人文素養，并具有國際觀，奉獻社會國家及人類。

2.3 核心能力

對應上述人才培養目標，要求畢業生必須具備以下幾個方面的知識和核心能力。

C1（交叉知識的運用能力）：具有運用數學、基礎科學及物聯網工程技術相關知識的能力。

C2（實驗與數據解讀）：具有設計與執行計算機軟、硬件實驗，以及分析與解釋數據的能力。

C3（技術工具的應用能力）：具有物聯網工程實踐中所需技術、技巧及使用計算機輔助工具的能力。

C4（專業能力）：在物聯網工程的許多領域中，具有至少某一項專業能力，例如：硬件、軟件、多媒體、系統、網絡、理論等，并具有編程能力，進一步地具備設計、開發軟、硬件模塊及系統的能力。

C5（項目管理與團隊合作）：具有項目管理、有效溝通、領域整合與團隊合作的能力。

C6（解決復雜問題的能力）：具有運用物聯網工程理論及應用知識，分析與解決相關問題的能力，亦可以將自己的專業知識創造性地應用于新的領域或跨多重領域，進行研發或創新的能力。

C7（終身學習的能力）：具有應對物聯網工程技術快速變遷的能力，培養自我持續學習的習慣及能力。

C8（工程倫理與社會責任）：具有工程倫理、社會責任、國際觀及前瞻視野。

專業培養目標與核心能力之間的映射關系如表1所示。

表1 專業培養目標與核心能力之間的映射關系

2.4 課程結構及學分要求

專業培養目標及核心能力需要有對應的課程體系予以支撐。物聯網工程專業的課程體系設置如圖3所示，課程結構及學分要求如表2所示，主要包括理論教學與實踐教學兩部分。其中，在理論教學內容與體系內，數學與自然科學類課程24.5學分，占總學分的16.12%；工程基礎類課程13學分，占總學分的8.55%；專業基礎類課程16學分，占總學分的12.5%；專業類課程14.5學分，占總學分的9.54%；專業選修課程12學分，占總學分的7.92%；人文社會科學類課程40學分，占總學分的26.32%。在實踐教學內容與體系內，主要包括軍訓及軍事理論、實驗（課內實踐）、“思政課”社會實踐、理論課程對應的實踐專題、專業技能實訓、畢業實習、畢業設計（論文）等。按照IEET工程教育認證規范4里對課程學分數的要求，在我們所制定的課程體系中，數學及基礎課程，工程專業課程的學分數及占總學分的比例都達到了要求，如表3所示。

表2 課程結構及學分要求

表3 課程比例對比結果

3 結語

在“新工科”建設背景下，結合IEET工程教育認證的要求，我們對物聯網工程專業的人才培養方案做了一定探索。雖然目前仍存在一定的不足和差距，但在今后的教育教學過程中，我們將繼續規范人才培養的過程，提升物聯網工程專業人才培養的水平，從而全面提高本專業畢業生的綜合能力和素質。

圖3 物聯網工程專業課程地圖

[1]何謂“新工科”？[OL].http://blog.sciencenet.cn/blog-2903646-1034565.html.

[2]陳國鐵,王健.臺灣地區IEET工程教育專業認證的現狀及啟示[J].中國建設教育,2014（1）.

[3]孫其博,劉杰,黎羴,等.物聯網:概念、架構與關鍵技術研究綜述[J].北京郵電大學學報,2010,33（3）:1-9.

[4]郎春玲.物聯網工程專業項目驅動教學改革的研究與探索[J].電子測試,2016（9）：80-80.

Exploring Training Programs for Internet of Things Engineering

TAO Ming,QU Chao,HONG Xiao-yu

（School of Computer Science and Network Security,Dongguan University of Technology，Dongguan 523808）

In the context of New Engineering,puts forward new demands for constructing emerging engineering specialties,reforming and innovating training plan,training mode.Takes the Internet of Things(IoT)engineering in Dongguan University of Technology that is approved by min?istry of education in 2017 as an example,the three aspects in the practice content of the training scheme,e.g.,training goal,core ability, curriculum structure and credit demand,analyzes the basis of describing the training plan formulation and implementation process.

1007-1423（2017）21-0039-05

10.3969/j.issn.1007-1423.2017.21.008

陶銘（1986-），男，安徽馬鞍山人，副研究員，博士，研究方向為移動互聯網、物聯網技術收款日期：2017-04-25

2017-06-28

新工科；物聯網工程；培養方案

New Engineering;IoT Engineering;Training Programs