物聯(lián)網(wǎng)工程特色專業(yè)建設研究

引 言

國內高校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)自 2010 年設立以來，已經(jīng)歷了近 8 年的發(fā)展，各高校為物聯(lián)網(wǎng)相關領域培養(yǎng)了一大批專業(yè)人才，為物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的發(fā)展提供了較好的智力和人才支撐。物聯(lián)網(wǎng)工程是一個多學科交叉的專業(yè)，涉及傳感器技術、嵌入式技術、數(shù)據(jù)采集技術、無線通信技術、網(wǎng)絡技術、云存儲技術、大數(shù)據(jù)處理技術、自動控制技術和應用端開發(fā)技術等。因此，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)涉及的內容在技術層面上相對復雜，對開設該專業(yè)有著較高的要求。目前，大多數(shù)高校的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)都建立在電子信息類專業(yè)基礎上，同依托專業(yè)在人才培養(yǎng)和課程設置上非常接近，缺乏自身特點和特色， 專業(yè)邊界模糊 [1-2]，造成大多數(shù)高校培養(yǎng)的學生沒有明顯的專業(yè)優(yōu)勢和特色，差異性不大，缺乏就業(yè)競爭力。在當前形勢下，加強和突出物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的辦學特色受到越來越多高校和教育工作者的重視，并取得了一定的成效 [3-6]，但仍然需要進一步深入研究和探索物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的定位和建設內容。因此，根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)相關領域的市場需求，結合高校的自身特點和優(yōu)勢，探究具有行業(yè)或區(qū)域特色的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)建設至關重要。鑒于此，本文結合安徽理工大學省級質量工程項目物聯(lián)網(wǎng)工程特色專業(yè)建設項目實踐，闡述物聯(lián)網(wǎng)工程的專業(yè)目標定位和特色課程體系構建方式，探索了多維度人才培養(yǎng)質量保障體系，并給出具體的實施措施，為物聯(lián)網(wǎng)工程特色專業(yè)建設與人才培養(yǎng)提供參考和依據(jù)。

1 定位物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標

人才培養(yǎng)目標是高等教育人才培養(yǎng)的基礎和前提，關系到學科專業(yè)發(fā)展的方向和目標，是開展各項教育教學活動的出發(fā)點和歸宿 [7]。因此，專業(yè)培養(yǎng)目標和專業(yè)定位是辦學的指揮棒，目標和方向越準確，培養(yǎng)的人才和市場需求的吻合度越高，專業(yè)具有特色就會有更大的競爭優(yōu)勢。而目前大多數(shù)學校的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)在建設上與依托專業(yè)存在較大重疊，難免出現(xiàn)專業(yè)之間差異不明顯，專業(yè)優(yōu)勢不突出，沒有準確的專業(yè)方向等問題，進而導致各高校培養(yǎng)的學生在專業(yè)層面上大同小異。因此，在專業(yè)建設中首先需要明確該專業(yè)的培養(yǎng)目標和定位，這也是辦好物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的前提。

針對新形勢下物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才培養(yǎng)目標和專業(yè)定位問題，首先對國內物聯(lián)網(wǎng)領域相關企業(yè)進行深入調研，在初步明確企業(yè)對物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才需求的情況下，結合我校深厚的煤炭行業(yè)背景，同時考慮本地區(qū)及周邊地區(qū)當前以及未來一段時間物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展和應用需求，確定專業(yè)目標和定位。在充分分析現(xiàn)有計算機科學與技術、信息安全、軟件工程、電子信息工程、通信工程以及安全工程等校內優(yōu)勢專業(yè)的基礎上，確定總的培養(yǎng)目標為 ：培養(yǎng)的學生在煤炭行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)相關應用中具有較強的競爭優(yōu)勢，在非煤行業(yè)或其他領域具有一定的專業(yè)競爭優(yōu)勢。專業(yè)定位為 ：在人才培養(yǎng)中重點關注煤炭領域智能礦山建設以及當前具有代表性的物聯(lián)網(wǎng)應用（如智慧城市建設），其中智慧礦山包括礦山生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、礦山井下（瓦斯、水突出、礦壓、粉塵等）安全監(jiān)測、煤炭智能精準開采、礦山人員定位、礦山設備狀態(tài)健康監(jiān)測和診斷、礦山監(jiān)測數(shù)據(jù)智能處理和應用等 ；智慧城市包括智慧交通、車聯(lián)網(wǎng)、智慧醫(yī)療以及大數(shù)據(jù)分析處理平臺等領域和方向。目標定位突出了行業(yè)優(yōu)勢和專業(yè)特色，專業(yè)培養(yǎng)目標和專業(yè)定位為專業(yè)建設指明了方向。

2 構建具有行業(yè)特色的課程體系

通過深入了解物聯(lián)網(wǎng)相關企業(yè)的需求，結合我校辦學背景及專業(yè)定位，制定具有行業(yè)特色的人才培養(yǎng)方案。即在專業(yè)知識體系結構和教學環(huán)節(jié)融入行業(yè)背景知識，強化和突出行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用方面的教學內容，構建具有行業(yè)特色的課程體系。行業(yè)特色主要體現(xiàn)在如下方面 ：

（1）課程設置上開設與行業(yè)背景相關的課程（煤炭智能精準開采概論）；

（2）實踐教學環(huán)節(jié)精心選擇與行業(yè)相關的煤礦物聯(lián)網(wǎng)應用和設計（井下人員定位、井下瓦斯監(jiān)測、設備健康狀態(tài)監(jiān)測等）；

（3）實習環(huán)節(jié)至少有一段時間在行業(yè)相關企業(yè)或具有區(qū)域特點的企業(yè)實習，通過行業(yè)或區(qū)域特點的強化，使人才培養(yǎng)和專業(yè)建設特色更為鮮明。

經(jīng)過四年的培養(yǎng)，使學生具備物聯(lián)網(wǎng)基本理論知識和行業(yè)背景知識，在射頻識別、傳感技術、嵌入式技術、大數(shù)據(jù)處理、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設計與開發(fā)等方面接受專門知識與技術訓練，尤其對煤炭行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用和開發(fā)方面有較深入的了解， 具備良好的工程實踐和創(chuàng)新能力。

根據(jù)人才培養(yǎng)目標、專業(yè)定位及行業(yè)背景，構建物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的課程體系。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程體系包括通識教育課程平臺、學科基礎教育課程平臺、專業(yè)教育課程平臺和實踐教育課程平臺四大模塊，如圖 1 所示。

在課程體系結構上，以物聯(lián)網(wǎng)分層結構為基礎，建立以計算機科學與技術為依托的課程體系。課程體系劃分為感知層、傳輸層、數(shù)據(jù)處理層和應用層。

（1）感知層技術支撐課程主要包括傳感器技術、RFID技術、單片機技術、嵌入式系統(tǒng)等 ；

（2）數(shù)據(jù)傳輸層技術支撐課程主要包括計算機網(wǎng)絡、無線傳感器網(wǎng)絡、物聯(lián)網(wǎng)通信技術、移動互聯(lián)網(wǎng)等 ；

（3）數(shù)據(jù)處理層技術支撐課程主要包括數(shù)據(jù)庫原理、大數(shù)據(jù)與云計算、物聯(lián)網(wǎng)安全技術等 ；

（4）應用控制層技術支撐課程主要包括物聯(lián)網(wǎng)控制技術、Android 應用開發(fā)、J2EE 架構與程序設計等。

主要專業(yè)理論課程很難體現(xiàn)出行業(yè)特色和優(yōu)勢。因此， 通過開設指定選修課程《煤炭智能精準開采概論》來拓展有關的行業(yè)背景知識以及行業(yè)相關技術最新發(fā)展和需求。另外，在實踐教育課程平臺中的專業(yè)實習、綜合訓練等環(huán)節(jié)精選典型行業(yè)和領域的物聯(lián)網(wǎng)應用，進一步強化行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用。

3 建立多維度人才培養(yǎng)質量保障體系

在特色專業(yè)建設過程中，質量保障體系是其重要內容， 是培養(yǎng)目標得以實現(xiàn)的有力保障。因此，在物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)質量方面，探索以下方法和途徑。

3.1 動態(tài)更新教學內容

為了適應物聯(lián)網(wǎng)技術的快速發(fā)展和市場對人才需求的不斷變化，通過產(chǎn)學研深度融合，構建一種教學內容動態(tài)更新機制。具體實施方法 ：一方面與物聯(lián)網(wǎng)相關企業(yè)建立長期校企合作機制，多渠道、多途徑交流物聯(lián)網(wǎng)技術發(fā)展和需求， 如采用技術講座和報告、技術培訓、參與企業(yè)項目開發(fā)等方式 ；另一方面，任課教師在每學期教研活動后期階段結合自己的教學研究和科研成果，開展物聯(lián)網(wǎng)相關內容的最新成果和最新技術發(fā)展的討論與交流，及時總結和更新教學內容。

通過以上途徑可把最新知識融入到教學過程中，進而保證教學內容與企業(yè)需求的無縫對接和持續(xù)動態(tài)更新。

3.2 引入創(chuàng)新應用激勵機制

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的重點是工程應用，教學應由應用來驅動，物聯(lián)網(wǎng)應用創(chuàng)新是教學的重要動力。為了貫徹這一理念，在教學中以學科競賽為突破點，積極鼓勵、引導學生參加與物聯(lián)網(wǎng)相關各類學科競賽。通過學科競賽，激發(fā)了學生的學習熱情，同時培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新思維，提高了學生分析問題、解決問題和實踐動手能力。對于較為優(yōu)秀和具有一定創(chuàng)新意識的學生，鼓勵參加和申報創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，通過項目的執(zhí)行和實踐以及指導教師的指導，提高學生的科研能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。另外，根據(jù)學生基礎知識掌握程度和興趣特點，組建興趣學習小組，以小組為單位開展強化訓練，推動專長培養(yǎng)模式。為了進一步激發(fā)學生的參與熱情，對獲獎和取得科研成果的同學給予一定的精神和物質獎勵。通過實踐環(huán)節(jié)的激勵機制能夠較好地推動專業(yè)教學，提高學生的實踐和創(chuàng)新能力。

3.3 改革創(chuàng)新教學方法和教學模式

教學過程中，將理論知識融合到多種形式的實踐過程中，往往能夠取得較好的教學效果。實踐過程主要包括課程實驗、工程實踐和科學研究。利用好實驗教學環(huán)節(jié)可達到充分理解 和運用理論知識的目的，而結合企業(yè)的實際工程項目，可大 大提高學生分析問題和解決問題的能力，真正做到學以致用 ； 通過引入科學研究項目可以更深入地拓展理論知識的深度和 廣度，激發(fā)學生的學習興趣。因此，理論教學和不同層次的 多種實踐過程的滲透是一種有效的教學模式，可大大提高教 學效果。

創(chuàng)新教學方法也是提高教學效果的一種途徑。鼓勵專業(yè)教師積極嘗試采用適合專業(yè)和課程特點的新的教學方法。例如，改變傳統(tǒng)“以教師講授為中心”的教學模式，增加學生的課內體驗和主導因素，教學采用軟件演示與課后動手實踐相結合的方式，積極推動案例教學和教學案例庫建設，提高案例教學內容的豐富性、知識性和趣味性，培養(yǎng)學生深入思考問題的習慣，激發(fā)學生的學習熱情。

3.4 建設高質量的教學資源

師資隊伍是最重要的教學資源，也是專業(yè)發(fā)展和建設的前提。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是多學科交叉的專業(yè)，涉及的學科內容較多，因此也給專業(yè)課教師帶來了壓力，給授課教師提出了較大挑戰(zhàn)。要保證教師知識的全面性就需要不斷地學習， 而教師專業(yè)水平和業(yè)務能力的提高，又為提高教學質量和新課程的開設奠定了基礎。通過“走出去”和“請進來”的方式， 拓展渠道，積極推動“產(chǎn)學研”一體化。一方面選派教師到企業(yè)推廣成果轉化，學習現(xiàn)場實踐經(jīng)驗 ；另外一方面把企業(yè)相關專業(yè)經(jīng)驗豐富的技術人員請進學校兼任創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)輔導老師，指導學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)。同時利用假期培訓、短期學術交流、國內進修、攻讀學位和引進專業(yè)人才等方式建立高水平師資隊伍，為高水平教學提供保障。

課程資源是提高教學質量的重要支撐。利用計算機技術和互聯(lián)網(wǎng)技術優(yōu)勢，建設一批核心專業(yè)課程教學資源庫，與企業(yè)合作開發(fā)數(shù)字化教學資源，構建數(shù)字化學習平臺和互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新開發(fā)平臺。在現(xiàn)有網(wǎng)絡教學系統(tǒng)和資源的基礎上擴建物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程資源，突破傳統(tǒng)教學模式的時空限制， 豐富學生業(yè)余學習和課外學習的資料，增強師生間的交流。把課堂教學和網(wǎng)絡資源密切結合起來，大大提高學生學習效率和教學效果。

實驗室建設是實踐教學的重要保證。針對物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實踐環(huán)節(jié)薄弱的問題，通過利用學校的專業(yè)建設基金和實驗室建設專項基金，在全面研究和論證的基礎上建立物聯(lián)網(wǎng)綜合實驗室、大數(shù)據(jù)計算實驗室和智能家居實驗室，使專業(yè)課程實驗和綜合實訓條件大為改善，有力保障實踐教學的開展， 全面提高實踐教學質量。

3.5 提高教學管理和建立評估反饋機制

教學管理和評估是保證教學質量的重要環(huán)節(jié)。教學管理突出以學生為中心，貫徹“一切為了學生，服務學生”的宗旨， 把對學生的管理工作圍繞“服務學生”展開，突出學生在教 學中的中心地位。把教師和學生的單向評價改變?yōu)榛邮降? “教”與“學”雙向效果評價，形成“評價 - 反饋 - 改進”的良性循環(huán)。評價反饋環(huán)節(jié)主要包括以下幾方面 ：

（1）通過學生評教，獲取最直接的反饋意見和建議，即通過傾聽或問卷調查（網(wǎng)評）獲得學生對課程教學的評價， 以及對教師教學效果、課程設置、實踐環(huán)節(jié)的評價 ；

（2）教師對學生學習效果的評價 ；

（3）教學管理部門對整體教學效果的綜合評價 ；

（4）增加一些間接或長期的評價環(huán)節(jié)，如學生在企業(yè)實踐的能力和效果、參加學科競賽和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動的成績等。通過不斷改革完善教學的各個環(huán)節(jié)，建立一套較為完善的質量閉環(huán)監(jiān)控體系，能夠有效對專業(yè)培養(yǎng)質量進行動態(tài)監(jiān)測和評價，促進專業(yè)建設整體質量的提高。

4 結 語

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)在經(jīng)過幾年的快速發(fā)展后，大多數(shù)高校都面臨的一個重要現(xiàn)實問題是如何提高專業(yè)建設水平，突出專業(yè)優(yōu)勢和專長，提高畢業(yè)學生的競爭力。本文結合省級質量工程項目物聯(lián)網(wǎng)工程特色專業(yè)建設項目實踐，提出了明確的具有行業(yè)特色的人才培養(yǎng)目標和專業(yè)定位。通過特色專業(yè)建設，在很大程度上提高了人才培養(yǎng)質量和專業(yè)建設水平， 并在人才培養(yǎng)、課程體系建設、教學質量保障體系等方面進行了較為深入的探索和研究，特色專業(yè)建設實踐和成果對相關高校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)建設具有一定的參考和指導意義。