物联网工程专业人才培养方案和教学改革探索

张健 何京璇 苏畅

摘要：在“新工科”背景下，传统的人才培养方式不能很好地满足社会需求。结合海南大学物联网工程专业的实际情况，本文结合市场需求、既有经验和专业实际探索物联网工程专业人才培养方案。针对方案实施中存在的问题，通过以项目驱动教学、知识体系融合、增强实践教学、突出应用、加强校企合作、充分利用网络资源等教学改革措施，不断提高专业人才培养质量，使之满足社会对物联网人才的需求，促进应用型本科建设。

关键词：新工科;应用型本科;物联网工程;培养方案;教学改革

0引言

由于我国经济持续的发展，传统的人才培养方式已经远远不能满足社会需求。随着教育部发布了《教育部高等教育司关于开展新工科研究与实践的通知》，“新工科研究与时间”项目随之启动[1]。与传统的人才培养模式下培养的人才不同，未来新兴产业和新经济对“新工科”人才的定义为工程实践能力强、创新能力强、具备国际竞争力的高素质复合型人才[2]。高等院校是“新工科”人才培养的主力，一方面要主动规划对新工科专业的建设，提前布局培养引领未来技术和产业发展的人才。另一方面，还要加快传统工科专业的转型升级，读对传统工科专业的培养方案、培养模式进行改革创新，以应对“新工科”人才培养的需要。而人才培养方案决定了高校的人才培养规格、培养目标以及毕业生所具备的专业知识和核心能力。毫无疑问，在新工科背景下，高等学校应该将人才培养的重定位作为高等教育改革工作的重中之重。

本文以海南大学应用科技学院以2013年获批开设的物联网工程专业为例，基于对“新工科”建设背景的理解，探讨人才培养方案的制定以及教学改革过程。

1.专业介绍

自2010年第一批招生以来，物联网工程专业已经经历了近10年的发展，也培养了一大批相关领域急需的专业技术人才。物联网工程专业是一个多学科交叉融合的专业，涵盖电子、计算机、自动化、通信等专业的知识，涉及传感器技术、嵌入式技术、数据采集技术、无线通信技术、网络技术、云存储技术、大数据处理技术、自动控制技术和应用程序开发技术[3]。这决定了在制定和实施人才培养方案时，有着与其他学科不同的特点，需要对专业课程体系、知识体系以及教学实践等各方面进行探索，制定合理有效、切实可行的教学方案和培养计划。同时，物联网工程技术处于不断发展的过程之中，在相关专业的教育教学中，不能固步自封，要不断适应新技术、新方法发展的步伐，定期对课程体系、知识体系做出调整，对实践教学环节适当进行改革，使得人才培养与现代新技术相互促进，共同发展。

2.人才培养方案探索与实践

2.1人才培养方案的制定

针对“新工科”背景下对人才培养的要求，首先对国内外相关领域的企业进行调研，明确企业对于物联网人才的需求。然后，借鉴国内一些高等院校的先进经验并结合自身的专业实际制订适合的人才培养方案。[4][5][6]

（1）了解市场需求。

通过调查了解前程无忧、智联招聘、百度招聘等招聘网站发布的计算机类人才需求信息及职业要求，对政府、事业、企业单位需求的专业人才，以及对人才技能的要求進行分析。分析获知，目前市场对于物联网专业人才的需求主要是：感知层技术人员，包括软、硬件开发人员;应用层技术人员，如系统管理员、网络维护人员等。相关人才缺口大，待遇高。

（2）借鉴其他院校经验。

对国内部分高校，如：华中科技大学、华南理工大学、北京交通大学等高校的物联网工程专业的人才培养方案进行研究分析。目前各高校仍然是以理论教学结合实践教学，以培养学生的创新意识和专业技能为目标，结合自身的师资力量、软硬件条件、学科专长，开设相应的专业方向，以凸显专业培养特色。

（3）结合专业实际。

对本学院和本专业的师资队伍和软硬件条件以及教学、科研特色进行调研。本院、本专业基本能满足基础教学需求，学历结构与学缘结构也比较合理，有相当数量的教师具有企业工作经验，但是年龄结构偏年轻、整体职称结构较低。[7][8]在教学条件方面，从专业成立以来，经过多年的资金投入，有着良好的软硬件基础，科研、教学平台及相关实验、实训设备能充分满足目前开设的专业相关课程的需求。专业教师围绕着大物联网方向开展了一系列的教研和科研活动，获得多项了各类、各级教研、科研成果。

2.2课程结构及学分要求

通过深入了解相关企业的需求和充分考虑专业的现状，制定了具有自己特色人才培养方案。即在专业知识体系和教学环节中融入行业背景，强化突出行业应用方面的内容，深入结合海南省重点建设产业的人才需求。主要体现如下：

（1）课程设置上开设具有地方特色和行业背景的相关课程（如人工智能与大数据）。

（2）精心选择符合地方需求的实践教学环节（如：物联网与智能农业应用课程设计）。

（3）在实践环节采取学生走出去和企业引进来的方式，使人才培养更具应用型的特点。

根据上述思路，制定了如图1所示的物联网工程专业课程体系。

课程结构与学分要求如表1所示。主要包括理论教学和实践教学两个部分，在制定培养方案时，我们加大了实践教学的力度，主要核心课程设置了课程设计，增加了实验教学课时，并且还将部分主要的课内实验改为单独设课。充分锻炼学生的实践动手能力。

3培养方案实施

在“新工科”提出的背景下，我们对物联网工程专业的人才培养方案做了一些探索。但是，物联网技术是一个综合性很强的专业[9]，其课程复杂、专业性强，培养方案在实施中仍然遇到了不少的问题和不足。

3.1课程内容多且杂

物联网涵盖了电子、通信、自动化、计算机等学科专业的知识，是一门多学科交叉融合的专业，涉及到的课程多、内容杂，知识面广，学生在学习的时候很容易顾此失彼，难以融会贯通。总的来说，物联网工程专业学生需要掌握软硬件两个方面的专业知识。

（3）积极参与课外实践活动。将鼓励学生参加课外实践提升为规模化组织，并且进行相关的梯队训练。围绕与专业相关的研究热点和前沿技术组织学生参加各类学科竞赛，培养学生学习兴趣，提高其创新能力和团队合作意识。从刚入学的新生到大四毕业班的学生，组建了高级组、中级组、初级组三个梯队，分层次进行训练。以高级组领军，中级组为主力，初级组为后备参与了多类学科竞赛。实践证明，系统化的训练能够激发学生的学习兴趣，提高学习积极性，从而促进专业课程的学习，提高了学生的专业技能，进而提升了学生的综合素质。图2为学生参与学科竞赛的部分奖项。

图2 参与学科竞赛

4.4 改革教学方式，突出应用

在教学方式上，打破章节界限，根据知识点之间的逻辑关系重新整理、组合，理顺物联网系统开发和应用中的关键技术。

4.5产教融合、校企合作

建立校企合作机制，邀请企业专家参与制定培养计划，与企业联合开设应用型课程，教学中特别注重理论与实践相结合。一方面邀请企业专家和高级工程师来学校授课，指导学生进行实践操作，避免填鸭式的理论灌输教育，重点培养学生的工程应用能力。另一方面，派出专业教师到企业培训、轮岗、参与科研，使教师能够切身体会到当前真实生产环境对人才的需求。

4.6多种方式加强师资队伍

针对师资队伍存在的问题，我们采取了以下措施：（1）每位教师专攻1-2门专业课程;（2）定期召开教研会议，分享教学经验;（3）选派教师深入企业，提高教师的实践能力;（4）邀请企业专家或高级工程师来学校授课或者开展学术交流;（5）鼓励教师进修提升专业素质。

4.7充分利用各种资源缓解师资力量缺乏

为了解决师资匮乏的问题，我们充分利用了网络资源。首先利用MOOC网络学习平台，引入国内外知名高校的物联网相关课程资源，使学生可以足不出户地了解专业前沿知识和发展方向。其次建立了翻转课堂学习平台，让学生可以通过平台学习知识、探讨问题、研究方案直至开发实际项目。两个平台的引入，增进了教师和学生之间的互动性，加快了师生之间的信息交流，提高了课程学习效果。

5.结束语

物联网技术快速发展必然导致在教学中会出现各种各样的问题，通过分析、研究问题的本质，持续修改培养方案，以项目驱动、强化实践等方式进行物联网工程课程体系和教学方法进行改进。以“新工科”建设为目标，不断提高专业人才培养质量，使之极大满足社会对物联网人才的需求，促进应用型本科建设。

参考文献：

[1]何叶.结合新工科理念对力学课程教学改革的思考[J].科学咨询（科技·管理），2017 （09）：155-156.

[2]赵晶.自动化专业能力递进、协同创新人才培养与实践[J].教育教学论坛，2018 （40）：173-175.

[3]陈辉，廖涛，蒋社想，任萍，陆奎.物联网工程特色专业建设研究[J].物联网技术，2019，9 （01）：108-110.

[4]谭艳萍，罗永，熊琰.“新工科”背景下的物联网控制课程教学改革研究[J].信息系统工程，2019 （12）：166-167.

[5]陈强，祁鑫，崔浩.新工科背景下物联网工程专业实践教学体系的构建与实践[J].中国石油大学胜利学院学报，2019，33 （04）：84-87.

[6]王永强.物联网工程导论课程改革研究[J].科技视界，2018 （32）：151-152.

[7]赵素芬，王赛.新人工智能环境下对大学计算机基础课程的教学改革方案[J].计算机时代，2020 （01）：76-79.

[8]周鹏，张传琪，苏继斌，赵青.物联网工程省级一流本科专业建设探索与实践[J].西部素质教育，2020，6 （01）：170-171+174.

[9]赵翠芹，韦丽娟，冯太琴，覃立福.应用型人才培养的物联网工程专业课程体系改革[J].物联网技术，2019，9 （08）：103-105+108.

[10]晏细兰.物联网技术及应用课程教学改革研究与实践[J].教育现代化，2018，5 （52）：92-93.

[11]张奕，程小辉，金红，刘亚荣.“三位一体”的物联网工程专业进阶式实践教学改革研究[J].物聯网技术，2018，8 （12）：110-112.

基金项目：海南大学教育教学改革研究课题“应用型转型发展下物联网工程专业课程体系建设”（hdjy1730），海南省自然科学基金项目（618MS027）。

作者简介：通信作者，张健（1974-）男，湖南长沙，博士研究生，讲师，主要研究方向：嵌入式智能系统，深度学习。

何京璇（1997-）女，大学本科，广西南宁人。

苏畅（2000-）女，大学本科，河南开封人。