物聯(lián)網(wǎng)工程特色專業(yè)建設(shè)研究

引 言

國內(nèi)高校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)自 2010 年設(shè)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(guān)領(lǐng)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(xué)科交叉的專業(yè)，涉及傳感器技術(shù)、嵌入式技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)、無線通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、云存儲技術(shù)、大數(shù)據(jù)處理技術(shù)、自動控制技術(shù)和應(yīng)用端開發(fā)技術(shù)等。因此，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)涉及的內(nèi)容在技術(shù)層面上相對復(fù)雜，對開設(shè)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(chǔ)上，同依托專業(yè)在人才培養(yǎng)和課程設(shè)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(xué)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(dāng)前形勢下，加強和突出物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的辦學(xué)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(shè)內(nèi)容。因此，根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)領(lǐng)域的市場需求，結(jié)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(shè)至關(guān)重要。鑒于此，本文結(jié)合安徽理工大學(xué)省級質(zhì)量工程項目物聯(lián)網(wǎng)工程特色專業(yè)建設(shè)項目實踐，闡述物聯(lián)網(wǎng)工程的專業(yè)目標(biāo)定位和特色課程體系構(gòu)建方式，探索了多維度人才培養(yǎng)質(zhì)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(shè)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(biāo)

人才培養(yǎng)目標(biāo)是高等教育人才培養(yǎng)的基礎(chǔ)和前提，關(guān)系到學(xué)科專業(yè)發(fā)展的方向和目標(biāo)，是開展各項教育教學(xué)活動的出發(fā)點和歸宿 [7]。因此，專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和專業(yè)定位是辦學(xué)的指揮棒，目標(biāo)和方向越準(zhǔn)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(xué)校的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)在建設(shè)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(zhǔn)確的專業(yè)方向等問題，進而導(dǎo)致各高校培養(yǎng)的學(xué)生在專業(yè)層面上大同小異。因此，在專業(yè)建設(shè)中首先需要明確該專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)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(biāo)和專業(yè)定位問題，首先對國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域相關(guān)企業(yè)進行深入調(diào)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(jié)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(dāng)前以及未來一段時間物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用需求，確定專業(yè)目標(biāo)和定位。在充分分析現(xiàn)有計算機科學(xué)與技術(shù)、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(nèi)優(yōu)勢專業(yè)的基礎(chǔ)上，確定總的培養(yǎng)目標(biāo)為 ：培養(yǎng)的學(xué)生在煤炭行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)應(yīng)用中具有較強的競爭優(yōu)勢，在非煤行業(yè)或其他領(lǐng)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(guān)注煤炭領(lǐng)域智能礦山建設(shè)以及當(dāng)前具有代表性的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用（如智慧城市建設(shè)），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(zhǔn)開采、礦山人員定位、礦山設(shè)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(yīng)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(lǐng)域和方向。目標(biāo)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(biāo)和專業(yè)定位為專業(yè)建設(shè)指明了方向。

2 構(gòu)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(guān)企業(yè)的需求，結(jié)合我校辦學(xué)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(jié)構(gòu)和教學(xué)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(yīng)用方面的教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)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(shè)置上開設(shè)與行業(yè)背景相關(guān)的課程（煤炭智能精準(zhǔn)開采概論）；

（2）實踐教學(xué)環(huán)節(jié)精心選擇與行業(yè)相關(guān)的煤礦物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和設(shè)計（井下人員定位、井下瓦斯監(jiān)測、設(shè)備健康狀態(tài)監(jiān)測等）；

（3）實習(xí)環(huán)節(jié)至少有一段時間在行業(yè)相關(guān)企業(yè)或具有區(qū)域特點的企業(yè)實習(xí)，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(shè)特色更為鮮明。

經(jīng)過四年的培養(yǎng)，使學(xué)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(shù)、嵌入式技術(shù)、大數(shù)據(jù)處理、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)等方面接受專門知識與技術(shù)訓(xùn)練，尤其對煤炭行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)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(biāo)、專業(yè)定位及行業(yè)背景，構(gòu)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(xué)科基礎(chǔ)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(jié)構(gòu)上，以物聯(lián)網(wǎng)分層結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，建立以計算機科學(xué)與技術(shù)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(yīng)用層。

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

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

（3）數(shù)據(jù)處理層技術(shù)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(shù)等 ；

（4）應(yīng)用控制層技術(shù)支撐課程主要包括物聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù)、Android 應(yīng)用開發(fā)、J2EE 架構(gòu)與程序設(shè)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(shè)指定選修課程《煤炭智能精準(zhǔn)開采概論》來拓展有關(guān)的行業(yè)背景知識以及行業(yè)相關(guān)技術(shù)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(xí)、綜合訓(xùn)練等環(huán)節(jié)精選典型行業(yè)和領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，進一步強化行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

3 建立多維度人才培養(yǎng)質(zhì)量保障體系

在特色專業(yè)建設(shè)過程中，質(zhì)量保障體系是其重要內(nèi)容， 是培養(yǎng)目標(biāo)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(zhì)量方面，探索以下方法和途徑。

3.1 動態(tài)更新教學(xué)內(nèi)容

為了適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展和市場對人才需求的不斷變化，通過產(chǎn)學(xué)研深度融合，構(gòu)建一種教學(xué)內(nèi)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(guān)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(shù)發(fā)展和需求， 如采用技術(shù)講座和報告、技術(shù)培訓(xùn)、參與企業(yè)項目開發(fā)等方式 ；另一方面，任課教師在每學(xué)期教研活動后期階段結(jié)合自己的教學(xué)研究和科研成果，開展物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)內(nèi)容的最新成果和最新技術(shù)發(fā)展的討論與交流，及時總結(jié)和更新教學(xué)內(nèi)容。

通過以上途徑可把最新知識融入到教學(xué)過程中，進而保證教學(xué)內(nèi)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(yīng)用激勵機制

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的重點是工程應(yīng)用，教學(xué)應(yīng)由應(yīng)用來驅(qū)動，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用創(chuàng)新是教學(xué)的重要動力。為了貫徹這一理念，在教學(xué)中以學(xué)科競賽為突破點，積極鼓勵、引導(dǎo)學(xué)生參加與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)各類學(xué)科競賽。通過學(xué)科競賽，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，同時培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維，提高了學(xué)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(xué)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(dǎo)教師的指導(dǎo)，提高學(xué)生的科研能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。另外，根據(jù)學(xué)生基礎(chǔ)知識掌握程度和興趣特點，組建興趣學(xué)習(xí)小組，以小組為單位開展強化訓(xùn)練，推動專長培養(yǎng)模式。為了進一步激發(fā)學(xué)生的參與熱情，對獲獎和取得科研成果的同學(xué)給予一定的精神和物質(zhì)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(xué)，提高學(xué)生的實踐和創(chuàng)新能力。

3.3 改革創(chuàng)新教學(xué)方法和教學(xué)模式

教學(xué)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(xué)效果。實踐過程主要包括課程實驗、工程實踐和科學(xué)研究。利用好實驗教學(xué)環(huán)節(jié)可達到充分理解 和運用理論知識的目的，而結(jié)合企業(yè)的實際工程項目，可大 大提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力，真正做到學(xué)以致用 ； 通過引入科學(xué)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(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。因此，理論教學(xué)和不同層次的 多種實踐過程的滲透是一種有效的教學(xué)模式，可大大提高教 學(xué)效果。

創(chuàng)新教學(xué)方法也是提高教學(xué)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(xué)方法。例如，改變傳統(tǒng)“以教師講授為中心”的教學(xué)模式，增加學(xué)生的課內(nèi)體驗和主導(dǎo)因素，教學(xué)采用軟件演示與課后動手實踐相結(jié)合的方式，積極推動案例教學(xué)和教學(xué)案例庫建設(shè)，提高案例教學(xué)內(nèi)容的豐富性、知識性和趣味性，培養(yǎng)學(xué)生深入思考問題的習(xí)慣，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

3.4 建設(shè)高質(zhì)量的教學(xué)資源

師資隊伍是最重要的教學(xué)資源，也是專業(yè)發(fā)展和建設(shè)的前提。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是多學(xué)科交叉的專業(yè)，涉及的學(xué)科內(nèi)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(xué)習(xí)， 而教師專業(yè)水平和業(yè)務(wù)能力的提高，又為提高教學(xué)質(zhì)量和新課程的開設(shè)奠定了基礎(chǔ)。通過“走出去”和“請進來”的方式， 拓展渠道，積極推動“產(chǎn)學(xué)研”一體化。一方面選派教師到企業(yè)推廣成果轉(zhuǎn)化，學(xué)習(xí)現(xiàn)場實踐經(jīng)驗 ；另外一方面把企業(yè)相關(guān)專業(yè)經(jīng)驗豐富的技術(shù)人員請進學(xué)校兼任創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)輔導(dǎo)老師，指導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)。同時利用假期培訓(xùn)、短期學(xué)術(shù)交流、國內(nèi)進修、攻讀學(xué)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(xué)提供保障。

課程資源是提高教學(xué)質(zhì)量的重要支撐。利用計算機技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)優(yōu)勢，建設(shè)一批核心專業(yè)課程教學(xué)資源庫，與企業(yè)合作開發(fā)數(shù)字化教學(xué)資源，構(gòu)建數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺和互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新開發(fā)平臺。在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)和資源的基礎(chǔ)上擴建物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程資源，突破傳統(tǒng)教學(xué)模式的時空限制， 豐富學(xué)生業(yè)余學(xué)習(xí)和課外學(xué)習(xí)的資料，增強師生間的交流。把課堂教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)資源密切結(jié)合起來，大大提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率和教學(xué)效果。

實驗室建設(shè)是實踐教學(xué)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(xué)校的專業(yè)建設(shè)基金和實驗室建設(shè)專項基金，在全面研究和論證的基礎(chǔ)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(xùn)條件大為改善，有力保障實踐教學(xué)的開展， 全面提高實踐教學(xué)質(zhì)量。

3.5 提高教學(xué)管理和建立評估反饋機制

教學(xué)管理和評估是保證教學(xué)質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。教學(xué)管理突出以學(xué)生為中心，貫徹“一切為了學(xué)生，服務(wù)學(xué)生”的宗旨， 把對學(xué)生的管理工作圍繞“服務(wù)學(xué)生”展開，突出學(xué)生在教 學(xué)中的中心地位。把教師和學(xué)生的單向評價改變?yōu)榛邮降? “教”與“學(xué)”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(xué)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(diào)查（網(wǎng)評）獲得學(xué)生對課程教學(xué)的評價， 以及對教師教學(xué)效果、課程設(shè)置、實踐環(huán)節(jié)的評價 ；

（2）教師對學(xué)生學(xué)習(xí)效果的評價 ；

（3）教學(xué)管理部門對整體教學(xué)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(xué)生在企業(yè)實踐的能力和效果、參加學(xué)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(xué)的各個環(huán)節(jié)，建立一套較為完善的質(zhì)量閉環(huán)監(jiān)控體系，能夠有效對專業(yè)培養(yǎng)質(zhì)量進行動態(tài)監(jiān)測和評價，促進專業(yè)建設(shè)整體質(zhì)量的提高。

4 結(jié) 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(shè)水平，突出專業(yè)優(yōu)勢和專長，提高畢業(yè)學(xué)生的競爭力。本文結(jié)合省級質(zhì)量工程項目物聯(lián)網(wǎng)工程特色專業(yè)建設(shè)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(biāo)和專業(yè)定位。通過特色專業(yè)建設(shè)，在很大程度上提高了人才培養(yǎng)質(zhì)量和專業(yè)建設(shè)水平， 并在人才培養(yǎng)、課程體系建設(shè)、教學(xué)質(zhì)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(shè)實踐和成果對相關(guān)高校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)建設(shè)具有一定的參考和指導(dǎo)意義。