基于实训的物联网工程专业创新人才培养模式.doc

基于实训的物联网工程专业创新人才培养模式 田卫新，周学君 （三峡大学计算机与信息学院，湖北宜昌443000） 摘要：根据当前物联网产业人才的需求情况，分析地方本科院校物联网工程专业人才的培养目标，提出一种面向创新的人才培养模式，即通过系统化的实训提高人才培养质量。 关键词：物联网；实训；创新；人才培养模式 基金项目：湖北省教研项目“地方高校IT类专业创新性人才培养实训教学体系的建立与实践”；三峡大学教研项目“基于项目驱动的物联网实训教学模式研究与实践”。 第一作者简介：田卫新，男，副教授，研究方向为物联网应用与大数据挖掘，t_wxin126.。 1背景 物联网工程是一门典型的交叉学科，涉及计算机科学、电子信息工程、通信工程等多门专业的核心知识。物联网技术以传感器、射频识别、嵌入式系统、计算机网络、无线通信技术、分布式系统及大数据处理等技术为基础，对监控对象实现声音、图像、环境、位置等信号的采集，进行各种距离上的信息传输，对信息进行处理、实时控制以及对过程中积累的海量数据进行分析挖掘，最终实现对各种受控对象的智能感知和管理。物联网技术是实现智慧地球的基础，和云计算技术一起被认为是未来IT技术的两大发展方向，蕴含着巨大的产业价值。当前，世界上主要发达国家和经济体都制定了物联网发展计划：美国提出了“智慧地球”的概念，奥巴马政府将物联网列为振兴经济的两大重点产业之一，计划投资新一代的智慧型基础设施；欧盟发布了欧洲物联网行动计划，提出欧盟政府要加强物联网管理，促进物联网发展；日本、韩国分别提出了各自的物联网发展计划U-Japan和U-Korea，建设本国的物联网基础设施，发展物联网产业。中国的物联网经过几年的发展，产业布局已经走在世界前列，物联网被列为国家五大战略新兴产业之一，建立了以“感知中国”为核心的物联网技术研究和应用开发产业链，信息产业科技发展“十一五”规划和2020年中长期规划纲要将物物通信（Machine-to-Machine，M2M）相关产业纳入国家重点扶持项目，国家中长期科学与技术发展规划（xx2020年）和“新一代宽带移动无线通信网”重大专项中均将“传感网”列入重点研究项目。据xx2018年中国物联网行业应用领域市场需求与投资预测分析报告数据表明，xx年物联网在安防、交通、电力和物流领域的市场规模分别为600亿元、300亿元、280亿元和150亿元，xx年中国物联网产业市场规模达到4000多亿元，而且预计今后几年内每年都会以二位数的百分比增长。 为了适应物联网战略新型产业快速发展的需求，避免形成物联网产业人才瓶颈，国家在xx年批准设立物联网工程专业，至今已有千余所高校开设了该专业。在规模增大的情况下，如何提高物联网专业人才培养质量成为一个迫切问题。由于开设时间较短，当前物联网工程在专业建设方面尚处于探索阶段，教学内容主要由各开设高校根据教育部制定的培养目标自行设计，没有形成统一的标准，在培养模式上没有成熟的经验。 2物联网工程产业人才需求分析 物联网是随着IT技术逐渐发展成熟而出现的继互联网之后又一具有巨大影响的新事物。在各国政府的重视和大力投入下，物联网产业在最近几年得到蓬勃发展。当前国内物联网产业规模已达到数千亿元，相关产业链基本形成，涉及的行业门类日趋广泛，物联网专业的人才需求也随之增大。据统计，全国物联网产业人才需求每年约20万左右，物联网产业发达地区，物联网专业人才需求已经超过传统用人大户。从行业来看，当前物联网人才需求集中在智能交通、环境监测、远程医疗、公共安全、智能家居以及智能农业等方面。从人才需求类型来看，主要分为研究型人才、技术应用型人才以及服务辅助型人才。具体技能要求为：对研究型人才，要求其了解物联网相关政策，有能力制定行业标准、产品规划、系统评测等工作；对技术应用型人才，要求其具备物联网技术设计、产品研发维护等技能；对服务辅助型人才，要求其具备物联网相关产品销售、推广普及、专题讲座以及技术培训等方面的技能。技术应用型人才根据其所处产业链位置不同，在技能要求上又可细分为3类：感知技术，通过多种传感器、RFID、二维码、定位、地理识别系统、多媒体信息等数据采集技术，实现外部世界信息的感知和识别；网络技术，通过广泛的互联技术，实现感知信息高可靠性、高安全性传送，要求掌握各种传输技术、交换技术、组网技术、网关技术等；应用技术，通过应用中间件提供跨行业、跨应用、跨系统之间的信息协同及共享功能，要求掌握数据存储、并行计算、数据挖掘、平台服务、信息呈现、服务体系架构、软件和算法技术等。以上分析可以看出，物联网工程专业人才要求具有知识面广、综合性能力强、创新能力强等特点，高校只有对物联网工程专业人才培养目标有明确的定位，才能更好地为物联网产业发展提供人才保障。 3物联网工程专业平台建设 地方性本科院校由于在教学资源、影响力等方面同985、211高校具有一定的差距，在物联网专业人才培养目标上不能片面追求同国内一流高校看齐，应该结合高校自身在地方和行业领域方面的特色，强化优势，提高人才在专业知识和技能方面同国内一流高校之间的互补性。 基于上述考虑，三峡大学在建设物联网工程专业时将目标定位为培养技术应用型人才，专业建设原则是充分利用原有计算机专业，发挥自身教学积累和师资优势，具有比较鲜明的计算机特色。人才培养知识结构定位以掌握物联网应用层和网络层相关工程技术为重点，面向物联网产业链中的物联网需求分析、网络规划、系统集成以及应用开发等领域，培养掌握各类传感器接口技术、嵌入式系统、数据传输网络原理及组网技术、信息系统分析设计、移动终端程序设计、Web程序设计等物联网工程核心知识的、具有一定创新能力的复合型人才。 3.1课程体系 围绕物联网工程专业人才培养导向及目标，按照本科课程类别，建立功能明确、主次分明的课程体系是人才培养质量的重要保障。课程按照关联性纵向划分成群，一个课程群一般由12门核心课程及多门支撑课程组成，对应物联网工程中一项具体应用技术。同一课程群内的课程分属专业基础课、学位课、选修课等不同类别，根据教学计划，按课程内容的依赖关系安排在不同学年。目前设置的主要课程群有嵌入式技术、传感器及传感网络、物联网应用开发技术等。 3.2一个平台两个培养方向 专业平台开设除大学公共课以外的专业基础课以及相关的必修课程，如计算机网络、操作系统、数据库系统、微机原理等平台必修课。在课程平台上，分设物联网终端技术和物联网信息系统两个专业方向。物联网终端技术方向学习终端设备数据采集、数据传输相关技术，设置的主要平台选修课程有传感器原理及应用、RFID技术、微机接口技术、嵌入式系统设计等。物联网信息系统方向学习物联网规划及组网技术、物联网应用开发相关技术，设置的主要平台选修课程有物联网组网技术、信息系统分析与设计、Windows程序设计、Web程序设计、智能终端程序设计等，具体设计如图1所示。 3.3兴趣驱动的分流模式 平台必修课结束后，学生将转入两个不同的专业方向进行后续学习。选择物联网终端技术方向还是物联网信息系统方向，主要考虑学生自身兴趣，并参考已修相关方向支撑课程的成绩进行引导分流。 3.4实践能力培养 实践能力是创新能力的基础，大学期间提供足够的实践训练有助于学生提高综合素质，毕业后能快速适应工作环境。我们主要从两方面加强物联网工程专业实践能力培养环节，一是实践课时的保障，使专业课程配套实验率达到100%，对于理论性课程，通过针对核心原理设计验证性的实验，加深学生对原理的认识；对于应用技术类课程，按照理论与实验比例1：1以上配设实验，改变以往被动式的学习模式，通过大量实验培养学生积极思考、主动学习，真正将教材的知识消化为自己的知识。二是加强实践条件建设，在条件建设方面采用“硬软”二手同时抓的策略，一手抓实验室硬件条件建设，一手抓以丰富实验内容、提高实验质量为目标的软件建设。我们紧跟当前物联网进展情况，引进较为先进的物联网相关教学设备和模拟系统，以提高课堂实验质量；着力改进实验内容，增大设计性实验比例，引入问题来激发学生的学习兴趣和探索热情；关联课程群结课后，进行集中综合性实验，提高对所学知识的综合运用能力；积极开展同企业合作，通过“引智工程”，让企业骨干工程师到课堂讲授部分综合实训课程，同时通过院级联创平台，让学生有机会参与企业项目。三是采用“3+1”培养模式，大幅提高实训比重，即3年课堂内教学，1年课外实训，将主要课堂教学任务安排在前六个学期完成，后面两个学期除了完成毕业设计外，到企业进行实习。 4实训体系建设 实训体系建设以创新能力培养为目标。创新是企业在市场竞争中的生存基础，科学技术人才是企业开展创新活动的主体。物联网工程作为一个新兴产业，面临专业知识门槛高、行业标准缺乏、市场不成熟等诸多困难因素，更是迫切需要具有创新能力的产业人才。首先，要加强专业基础课程教学，扎实的专业理论是科技人才创新能力的基础，物联网工程专业人才培养，要重视专业基础理论教学质量，抓关键知识点的教学过程管理。我们根据物联网工程专业基础课程特点，采取针对性的教学模式，积极吸收借鉴精品课程、网络公开课等优秀教学资源，探索新的教学手段和方法，让专业基础理论在教学过程中具体化、应用化。其次，要提高学生专业实践能力训练水平，逐步加大应用性课程配套的实验比重，加大设计型实验在配套实验中的比重，合理设计课程实验体系，建立设计驱动型的教学实验模式。第三，建立创新激励机制，鼓励学生组建创新团队，参与本专业全国范围的学科竞赛，同时积极组织相应的校级、院级层次的创新设计比赛，激发学生的学习热情和创新思维。 系统化设计实训内容。围绕专业培养目标，合理规划实训内容，自上而下建立知识结构完整、过程安排合理、层次清晰的实训内容体系。在指导思想上，将原来以理论教学为本，实验服务于理论教学的做法，变为以设计能力为本，理论为设计服务。打破原有按照单一课程安排实验时间、内容的方法，在体系设计时对实训内容统一规划，注重内容的衔接，消除不同课程之间的重复实验，建立以课程实验、课程设计、综合设计、创新设计竞赛、企业合作项目以及校外实习为一体，以设计、实践能力驱动的人才实训培养模式。 完善质量评估标准。为切实保证人才培养质量，必须进一步加强人才培养质量监控和评价体系建设。首先我们积极探索同人才培养要求相适应的评价方法，根据物联网工程专业技术应用型人才的培养特点，开设课程中实训内容占有较大比例，课程要求除了掌握基本理论外，更要求具备实际动手设计能力，因而在评价中需要引入“硬”“软”结合的评价方式，除采用卷考等“硬”指标外，积极引入答辩、设计论文等“软”指标进行综合成绩评价。其次加强教学过程监控，加强教学过程管理，落实平时成绩评定，将课程成绩评定分解到各教学环节中，提高教学质量和教学效果的可预见性。最后积极探索推进学分改革，针对性地增加创新设计学分，从评价机制上鼓励参与实践设计项目以激励创新。 5结语 如何提高物联网工程专业人才培养质量，培养物联网产业需要的人才，是当前高校面临的一个亟待解决的问题。将目标定位为培养技术应用型人才，通过较大幅度提高课程实训比重，将创新意识培养贯穿到整个培养环节，系统地建立实训模式，使人才培养过程具有明确的目标导向，可作为地方性本科院校物联网工程专业建设的参考。 参考文献： 1吴韶波.李振华.物联网工程专业教学体系建设探讨J.中国电力教育，xx（31）：51-53. 2彭力，谢林柏，吴治海，等.物联网工程新专业本科人才培养方案研讨J.计算机教育，xx（15）：77-81. 3徐小龙，鲁蔚锋，杨庚