基于卓越工程师培养的物联网实践教学体系

琚生根，周 刚，陈 润，王相国，陈祥东，连豫辉

(四川大学 计算机学院，成都 610065))

基于卓越工程师培养的物联网实践教学体系

琚生根，周 刚，陈 润，王相国，陈祥东，连豫辉

(四川大学 计算机学院，成都 610065))

从物联网工程专业特点和社会需求出发,探讨基于卓越工程师的物联网实践教学的体系结构,提出物联网实践教学体系的构建框架,包括规范和加强实践教学、重视学生课余校内实践活动的开展,结合专业特点开展多种形式的技能竞赛活动等。

卓越工程师; 物联网工程;实践教学体系;框架

物联网这一重要信息基础设施已经应用于社会各领域，对高层次物联网人才需求也在不断增加，物联网工程专业也是在为了满足社会对于物联网建设和应用人才的迫切需求而设置的，用人单位对于该专业毕业生的物联网工程实践能力有较高的要求。但目前高校毕业生的供应与企业的人才需存在着一定的脱节，企业对人才的需求远远得不到满足。提高高等教育人才的全面素质和创新精神，实践教学活动是非常重要的。因此，完善物联网工程专业实践教学体系，强化学生的实践能力和工程创新能力，培养高素质的物联网工程技术人才，已成为高等学校物联网工程专业发展中的重要工作。

教育部提出的“卓越工程师培养计划”是未来较长时期内我国高等工程教育改革的重大举措.根据物联网专业发展的现状,结合了“卓越计划”的内涵和要求,对四川大学计算机学院物联网专业如何实施卓越工程师培养计划进行了一定思考.

“卓越工程师教育培养计划”(以下简称“卓越计划”)由教育部发起,旨在为未来各行各业培养各种类型的、优秀的工程师后备军[2-3].作为首批卓越工程师培养院校,更要根据物联网工程专业的特点,探索具有自身特色的物联网工程专业“卓越工程师”培养规律和有效途径。

1 物联网工程专业实践教学现状分析

实践教学包括：实验教学、教学实习、毕业论文等多种形式。目前，各高校物联网工程专业的实践教学都存在一定问题。

1.1 人才培养目标定位模糊

物联网工程专业是一个工程应用性很强的专业，但各高校在实际教学中，由于教学学时和实验设备的限制,技术性、实践性和综合性的内容不断削弱,学术性和理论性的内容不断增强。人才培养模式与研究型、学术型的人才培养模式没有太大区别,人才培养定位模糊,导致培养的人才与社会需求脱节。

1.2 教学内容陈旧,考核方式单一

目前，大部分高等院校的物联网工程沿袭传统的封闭式办学,专业教学与市场相脱离,因此课程内容滞后于专业技术的更新和发展,教学中较少有反映新的应用技术的等内容[1]。此外,对学生的考核形式单一,考核的重点是学生掌握知识的多少,这在一定程度上教师的教学重点导向重书本知识传授而忽略能力培养。

1.3 实践性教学缺位,产学结合困难

许多高校教学实践环节非常薄弱,安排的实验多为演示性、验证性,学生真正意义上的动手较少。实践需要环境,而产学结合仍有困难。一方面,高校与企业联系不够紧密,企业不愿也没有义务提供实习和见习场所,导致没有实践基地；另一方面学校管理难到位,教师管理不到位,见习变成了参观,实习变成了见习,课程设计千篇一律,抄袭严重。实践的缺位,导致学生在实际工作中分析问题和解决问题的能力较弱。

1.4 缺乏有实践和工程经验的教师

高校教师的来源主要是高校毕业生,缺乏在企业工作和工程实践经历。而且现行高校教师的教学评价体系、职称晋升体系、科技成果奖励体系,多以科学家类型的人才为目标,以文章数量为标准,这种纯科学的导向扼杀了工程特色。很多教师缺乏动手实践能力及项目设计和组织管理的实际经验,高校严重缺乏“双师型”教师。

2 物联网工程专业实践教学体系的构建

2.1 物联网工程卓越工程师培养的总体思路

实践能力和创新能力培养的成功与否直接关系到卓越工程师人才培养的质量。物联网工程专业卓越工程师人才培养的总体思路是遵循“基础宽厚、专业扎实、强化实践、注重创新”，围绕学生实践能力和工程创新能力的培养，整合实验教学环节，改革人才培养体系，构建强基础、重工程实践的卓越工程师人才培养体系，提高学生的工程实践能力，使学生掌握融入行业和市场主流的实用技术。

2.2 物联网工程专业实践教学体系的构建

通过合理的课程设置和实验、课程设计、实习、毕业设计、科技创新、社会实践等实践环节来实施，形成符合理论教学内容的教学内容体系[4-7]。

依据物联网工程专业的培养要求，构建物联网工程本科专业的实践教学体系(认知实践教学-专业实践教学—综合创新实践教学等)[8]，在实践教学体系中各教学环节要体现实践教学与理论教学相结合，课程实验与技能训练相结合，校内实验与校外基地相结合；在物联网软件开发能力和物联网工程建设能力方面，着重加大实践课程的安排，如有条件可以每年组织学生到实践基地训练和学习。还可以结合学科的专业实践、毕业实习和毕业设计等。

其中：专业实践教学可以包括物联网传感技术、接入技术、网络技术、安全技术和应用技术等实践教学；综合创新实践教学可以结合竞赛、课程设计及毕业设计等来设计一些实用性的实践项目，例如，人体健康感知系统设计与实现、智能门禁系统设计与实现、家居环境参数采集系统的设计与实现、湖泊水水环境的检测等。

在物联网软件开发能力和物联网工程建设能力的培养过程中，实践环节主要体现在程序设计实验、数据结构实验、面向对象程序设计实验、JAVA程序设计实验、数据库原理及应用实验、物联网接口实验、物联网综合实验、物联网工程技术实践等课程中。

其中，学科专业课程实验又分为课内实验和开放实验。课内实验在课内学时完成，以加深对课程理论知识的理解；开放实验在课外时间完成，以进一步培养学生的科学实验研究能力和创新能力。

2.2.1 合理规划课程和教学进度

笔者认为要能真正地实现增强物联网工程专业学生的实践能力,对于学制为四年的物联网工程专业学生来说,课程设置尤为重要,特别需要课程设置能够和教学进度保持统一,课程设置与物联网工程专业人才的培养目标保持统一。从培养目标来看,物联网工程专业培养的人才,主要是面向物联网领域的应用型人才,在确定每门课程的实验项目和实验内容时,必须依据教学计划、相关课程内容及实验项目情况、实验条件和学生知识结构来设计。并且经过教研室组织教师集体讨论来确定,从而使得实验项目设置合理、规范。这既有利于学生能力提高又可防止相关课程的交叉,避免造成时间、资源和学生、教师的精力浪费。

2.2.2 规范和加强实验课和实践课

(1)基于任务驱动的实验课程。独立开设的主要课程：计算机物联网、物联网操作系统、物联网高级应用技术、物联网工程、互联网技术、信息系统安全等。实验内容包括基本验证型与综合设计型两种类型的实验；在核心技术课程，例如物联网高级应用技术、物联网管理等课程中设计了少量创新型实验。所有实验均以任务驱动形式开展，以提高学生的兴趣。

(2)基于工程思想的课程设计。对于主干的技术性课程，例如程序设计、物联网工程、物联网管理、物联网规划和设计等，增加课程设计环节。目的是从工程学的角度出发，培养学生具有应用相应课程的技术解决问题的基本能力，锻炼学生的工程意识和协作精神[9]。

(3)基于应用能力与创新精神培养的学年设计与实习。根据每一学年的课程计划，安排在实习基地进行的学年设计与实习。有时将课程设计与学年设计相结合。由实习指导教师根据实习基地的需要提出基本的任务需求，在实习过程中解决问题。

(4)以创新能力培养为导向的工程实践项目。为了培养学生的创新精神，为基础较好、学习积极性较高的学生提供更多的自主选择机会，设计工程实践和创新项目，将项目与课外学习兴趣小组结合起来[10]。具体做法是根据学生兴趣分成多个方向，例如物联网应用开发、物联网设计与规划等，每个方向安排2～3位指导教师，由指导老师提出任务(项目)，学生自主学习，设计解决问题的方案并提交报告或者程序清单。

(5)毕业实训与设计。根据学生的特点，安排最后一个半学期时间，将毕业设计与毕业实习结合起来。根据实习基地的实际需求确定设计与实习内容，在指导教师的指导下完成实习与设计任务。

2.2.3 依托学科竞赛，培养学生实践和创新能力

全国大学生物联网、信息安全、ACM等竞赛具有良好的导向性，注意基础理论知识与综合能力的结合、设计计算与制作测试的结合、物联网技术基础与多专业内容的结合和工程能力与协作精神的结合。学院要重视各种竞赛的组织活动，积极开展各种形式的培训、宣讲会和经验交流会。系主任、专职教师和实验人员和学生一起，利用实践周和暑假时间进行竞赛前的培训，使学生在动手实践能力和分析、解决问题的能力以及工程经验都有长足的进步，也使具有不同特长的学生脱颖而出，并在竞赛中获得了优异的成绩。

在各种实践活动中，教师通过与学生的沟通交流，对学生的学习兴趣、知识水平有了更全面的了解，从而能够结合实际改进实践环节的教学[11]。学生也可以在这些实践中完善知识结构，进一步锻炼发现问题、思考问题、解决问题的能力，形成自己的创新思想。

2.2.4 充分利用校内，最大化利用校外资源

在实践教学中要充分发挥校内实验设备、实验室的潜能，选取尽可能多的课程在实验室教学，和成都市物联网中心合作，以物联网中心为实习基地，开展物联网的认识、推广和应用开发工作。与成都市及国内知名的物联网公司联合，实现基础知识与工程实践应用密切结合。

3 结束语

本文对基于于卓越工程师的物联网工程专业人才的实践教学的探讨与实践，立足于在为高校能够使物联网工程专业培养出掌握物联网理论、物联网工程实用技术,能过了解物联网协议体系、物联网互联技术、组网工程、物联网性能评估、物联网管理、物联网安全等相关知识,且具有基础扎实、素质全面、实践能力、分析问题、处理问题和创新能力的,能在各行业领域从事计算机通信物联网的研究设计生产、物联网规划与组网设计、物联网工程设计及建设、物联网运行维护及管理、物联网安全防护与性能分析等工作的现代社会需求的高级物联网工程技术人才工作而进行的，在今后的教学实践中仍会继续总结经验，以求得更好的教学方法、教学方案、教学实施等。

[1]郭迎九,刘雪梅,邵秀风.物联网专业传感器教学实验装置的设计[J]实验科学与技术,2013,11(4)：323-326.

[2] 李建兵，党力明，潘向峰. 物联网实训系统建设探析[J]实验科学与技术,2014,12(2)：185-188.

[3] 崔贯勋，王勇，王柯柯，等. 基于CDIO的物联网工程专业实践教学体系的研究与实践[J].实验技术与管理, 2013, 30(5) 111-114.

[4] 王春枝,宗欣露.面向物联网的创新性层次化分级实验教学体系研究[J].信息技术,2012(5):246-247.

[5] 吴军,李桃红,景朋森. 计算机专业实践教学改革的实践[J] 实验室研究与探索,2004,23(8):76-79.

[6] 谢秋丽,黄刚.基于物联网人才培养与教学实践的研究[J].软件导刊,2011(3):44-46.

[7] 马忠梅,孙娟,李奇.物联网工程专业课程体系与实践探讨[J].单片机与嵌入式系统用,2011(10):1-5.

[8] 黄峥,古鹏.物联网实验室建设研究与探讨[J].实验技术与管理,2012,29(2):191-195.

[9]张文生,宋克茹.“回归工程”教育理念下实施“卓越工程师教育培养计划”的思考[J].西北工业大学学报：社会科学版,2011,31(1):77-92.

[10]汪泓.更新人才培养观念,创新人才培养模式——卓越工程师教育培养的理论与实践创新[J].上海工程技术大学教育研究,2010(3):1-5.

[11]林健.“卓越工程师教育培养计划”专业培养方案研究[J].清华大学教育研究,2011,32(2):47-55.

Practice Teaching System of the Internet of ThingsBased on the Outsanding Engineers

JU Shenggen, ZHOU Gang, CHEN Run, WANG Xiangguo, CHEN Xiangdong, LIAN Yuhui

(School of Computer Science, Sichuan University, Chengdu 610065, China)

According to the characteristics of the Internet of Things and social demand, this paper discussed the architecture of the Internet of Things practice teaching, which is based on outsanding engineers.This paper also proposed a framework for building the practice teaching system of the Internet of Things, including regulating and strengthening practice teaching, valueing the practical activities of students after school conduct and carrying out the activities of skills competitions, which combined with professional features.

outsanding engineers; internet of things; practice teaching system; framework

2015-01-14；修改日期: 2015-01-29

四川大学实验技术立项基金资助项目(2013-79)；四川大学教改立项基金资助项目(SCUY101)。

琚生根(1970-)，男，博士，副教授，研究方向：智能信息处理，高校实验室建设及实验教学研究。

TP399；G424.4

doi:10.3969/j.issn.1672-4550.2015.02.008