物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實踐教學體系設計

彭劍 戴經(jīng)國 肖華茂 袁輝勇

摘 要：針對物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實踐教學體系的實際情況，分析專業(yè)核心技能的培養(yǎng)要求，設計專業(yè)實踐教學體系，并對核心課程實驗進行規(guī)劃，結(jié)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(yǎng)過程中的有效路徑。

關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；實踐教學；教學體系

引 言

教育部于2010年下發(fā)了《關于戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)相關專業(yè)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(fā)了廣東省戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃的通知，我們根據(jù)國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要，于2012年獲批“物聯(lián)網(wǎng)工程”專業(yè)，旨在培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)急需的專業(yè)人才，滿足產(chǎn)業(yè)迫切需求。

物聯(lián)網(wǎng)以感知為目的，全面實現(xiàn)人與人、人與物、物與物互聯(lián)。物聯(lián)網(wǎng)技術結(jié)合了傳感技術、自動識別技術、網(wǎng)絡通信、移動計算、系統(tǒng)工程等方面技術，涉及網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)與通信協(xié)議、軟件體系結(jié)構(gòu)與中間件、計算平臺、應用與服務的設計與開發(fā)，是集計算機專業(yè)、通信專業(yè)、自動化專業(yè)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(yè)實踐教學體系設計與實踐關乎能否培養(yǎng)產(chǎn)業(yè)需要的人才 。

1 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實踐教學體系設計的原則

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

1.1 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)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(lián)網(wǎng)的計算模式就是要實現(xiàn)物理空間和信空間的整合統(tǒng)一。因此，培養(yǎng)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(xiàn)能力。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)算法設計分析能力

算法比感應器更加重要.現(xiàn)階段物聯(lián)網(wǎng)領域的焦點集中在感知技術。隨著RFID、傳感器技術不斷發(fā)展和成熟，商業(yè)應用的快速發(fā)展，大數(shù)據(jù)上的分析、處理、挖掘、決策、應用開發(fā)將成為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展的根本。因此，算法設計分析能力將是物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的關鍵。

1.3 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)程序設計與實現(xiàn)能力

系統(tǒng)設計是物聯(lián)網(wǎng)最終應用實現(xiàn)的重要手段，基于物聯(lián)網(wǎng)的計算模式將改變傳統(tǒng)的開發(fā)模式。傳統(tǒng)的C/S模式下的設計模式在互聯(lián)網(wǎng)時代被網(wǎng)絡瀏覽器架構(gòu)所改變，物聯(lián)網(wǎng)時代的程序設計和實現(xiàn)模式也將發(fā)生改變。

1.4 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)系統(tǒng)能力

系統(tǒng)能力可以細化為認知、設計、開發(fā)與應用等方面的能力。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)要求學生具備物聯(lián)網(wǎng)應用系統(tǒng)設計與實施能力，能夠進行在物聯(lián)網(wǎng)商業(yè)模式基礎上的設計與實現(xiàn)。

1.5 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)就業(yè)能力

智慧城市、智能交通、智能醫(yī)療、智能家居等正在改變我們的生活，實現(xiàn)即時即地享受服務。技術的應用和發(fā)展需要一大批從事物聯(lián)網(wǎng)基礎裝備生產(chǎn)、系統(tǒng)支撐平臺與中間件開發(fā)、應用開發(fā)以及服務的企業(yè)，最終形成物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)。學生具備有系統(tǒng)維護、工程設計、軟件開發(fā)、產(chǎn)業(yè)應用技能，都將進入物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)領域。

2 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實踐教學體系設計

圍繞專業(yè)能力的培養(yǎng)，設計物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實踐教學體系；根據(jù)專業(yè)規(guī)范和理論技術體系，引領實踐教學體系；利用校企協(xié)同合作、產(chǎn)學研用合作，共同研究實踐教學體系 。

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實踐教學環(huán)節(jié)主要分成4個重要環(huán)節(jié)——核心課程實驗、綜合課程設計、專業(yè)實習、畢業(yè)設計。從培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識、工程意識、工程興趣、工程能力出發(fā)，對各實踐環(huán)節(jié)進行整體設計和優(yōu)化，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實踐體系如圖1所示。

3 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實驗教學實施途徑

設計好實踐教學體系，需要將各環(huán)節(jié)緊密結(jié)合，用傳感器、網(wǎng)絡、控制系統(tǒng)、應用系統(tǒng)模擬真實的物聯(lián)網(wǎng)應用環(huán)境，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)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(chuàng)新性實驗，讓一部分優(yōu)秀學生通過大學生創(chuàng)新實踐項目或教師研究課題，融會貫通各課程的知識，有創(chuàng)新研究性思維。

3.1 建立物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實踐教學平臺

重視實踐教學，面向?qū)W科競賽、面向科學研究，培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才，將基礎性實驗和工程性實踐相結(jié)合，推進實驗項目和實驗模式的變革和創(chuàng)新，組織學生積極申報大學生創(chuàng)新實驗項目、大學生創(chuàng)新研究項目，與企業(yè)、行業(yè)、社會共同建設專業(yè)實驗室、實踐教學基地，建立如圖2所示的物聯(lián)網(wǎng)實踐教學平臺。

3.2 校企協(xié)同共建專業(yè)實驗室

企業(yè)內(nèi)部接近生產(chǎn)實際和市場。因此，應重視企業(yè)在校企協(xié)同合作中的作用，引導企業(yè)參與共建專業(yè)實驗室，共享實驗室，共享人才。我們通過校企合作，聘請企業(yè)高技能人才參與教學，聯(lián)合培養(yǎng)高技能講師，不斷提高師資隊伍技能層次，培養(yǎng)雙師型應用型教師隊伍。

通過和企業(yè)聯(lián)合共建專業(yè)實驗室，不斷滿足物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程建設需要，比如物聯(lián)網(wǎng)感知技術基礎實驗、嵌入式系統(tǒng)原理實驗、無線自組織網(wǎng)絡實驗等，學生能更好地感知物聯(lián)網(wǎng)，增強學習興趣。與此同時，可以與相關行業(yè)以學科研究和行業(yè)背景為基礎，建設面向行業(yè)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(lián)網(wǎng)節(jié)點技術綜合實驗平臺 。

3.3 與大學生信息技術競賽相結(jié)合

以信息技術大賽為抓手，引導學生積極參與專業(yè)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(tǒng)開發(fā)大賽、物聯(lián)網(wǎng)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(chuàng)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(jié)語

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)作為一個新專業(yè)，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)作為一個新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，需要我們不斷地探究，不斷地實踐、總結(jié)、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(jié)，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(chuàng)新人才培養(yǎng)方案，通過加強企業(yè)、行業(yè)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(wěn)步提升，不斷為市場所認可。我們將不斷總結(jié)積累經(jīng)驗，發(fā)展和完善物聯(lián)網(wǎng)工程人才培養(yǎng)實踐教學體系，根據(jù)業(yè)界及時調(diào)整教學和實踐內(nèi)容，爭取取得更多成果。