物联网专业建设的研究与探索

摘要：物联网是国家战略性新兴产业，物联网工程专业是培养物联网高素质专门人才而设置的新专业。基于此，针对物联网工程专业的培养目标、人才培养模式、课程建设、师资队伍建设等方面，对实验实训教学基地的建设、教学手段、教学方法、考试改革等进行了研究与探讨，以期为社会培养出优秀合格的专业人才。

关键词：物联网工程；专业建设；课程体系；培养模式

中图分类号：TP393 文献标志码：A 文章编号：1001-7836（2014）08-0192-03

引言

物联网（Internet of Things）被称为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮。它是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。在未来几年内，物联网将会实现跨越式蓬勃发展[1]。更是一个涉及国民经济各行各业、社会与生活各个领域的无所不包的庞大产业链。目前，美国、欧盟、中国等都在投入巨资探索物联网。

2010年我国教育部开始进行物联网工程专业的申报和审批工作，物联网工程专业是一个新建专业，特别是一个围绕战略新兴产业设立的新专业，是一个与产业启动和发展不发同步建设的新专业，不同于计算机类其他专业少则近十年、多则几十年的专业建设历史，物联网工程在世界范围开始才有仅仅十年的时间，而且引起重视和获得发展是近些年的事情，国内高校开始建设物联网工程专业的时间还很短，没有成熟的，体系化的经验可以借鉴，专业建设具有探索性和不确定性[1]，因此，如何培养物联网工程专业的学生，满足国家物联网产业的人才需求，进行物联网工程专业建设的研究具有深远的意义。

2011年4月，黑龙江大学计算机学院申请物联网工程专业并正式获得国家教育部的批准，作为第二批获准的服务国家战略新兴产业而新办的专业正式进行招生，专业建设团队通过物联网工程专业建设的研究，总结了学院专业建设的基本思路和基本方法。

一、专业培养目标

黑龙江大学计算机科学技术学院制定的物联网工程专业培养目标：旨在培养适应物联网高速发展的需要，掌握物联网工程与技术基本理论、基本知识和基本技能，具有良好的计算机科学基础和工程素养，了解物联网技术发展的前沿动态，具备物联网系统分析、设计和应用开发能力的工程型、应用型专门人才。毕业生能到工程技术或管理部门从事物联网相关的应用研究、技术开发或管理工作。我们将在这个培养目标的基础上，完成物联网工程专业的进一步建设[2]。

二、物联网工程专业培养模式

（一）明确专业建设的指导思想和专业建设思路

物联网是国家战略性新兴产业，物联网工程专业是培养物联网高素质专门人才而设置的新专业。黑龙江大学计算机学院专业建设的指导思想主要是：以政府工作报告中加快物联网产业的关注和支持力度已提升到国家战略层面的讲话精神为指导，根据市场和社会需求建立培养方案，并不断完善，以“应用”为宗旨设置理论教学体系，以“技能培养”为中心建立实践教学体系，突出实践教学环节。使得学生掌握物联网工程与技术基本理论、基本知识和基本技能，具有良好的计算机科学基础和工程素养，了解物联网技术发展的前沿动态，具备物联网系统分析、设计和应用开发能力的工程型、应用型专门人才。

经过学院专业建设指导小组的研究，学院确定了专业建设的基本思路：立足东北老工业基地，以社会需求为导向，工程型、应用型人才培养为特色，将优化专业教学内容、课程体系改革和建设为重点，加强专业教材建设以及实践教学基地建设。通过校企合作，企业导师参与教学，理论与实践相结合等途径，培养物联网工程应用的专门人才，为龙江的物联网工业发展做贡献。

（二）注重学生工程实践能力和创新能力的培养

本专业以面向工程应用为主要培养目标，学生的实践动手能力的培养至关重要，物联网专业的学习若脱离了观察和实验[3]，就是纸上谈兵，实践过程不仅能很好的激发学生的学习兴趣、学习热情，而且在验证书本上的知识基础上，培养学生的创新能力起到了重要的作用。针对这一目标，学院采取了如下主要做法：

1基于案例驱动的课程教学和实践教学体系

在构建物联网工程专业的课程教学和实践教学体系时，将二者紧密结合，采用案例驱动的方式，将案例贯穿前驱和后继的每门课程教学中。以典型的智能家居系统为例，在RFID原理课程中介绍门禁的应用，在传感器原理中介绍温湿度等传感器的控制，在无线传感器网络中讲解无线传感器组网及远程信息控制的应用，每个案例贯穿于课程的课堂教学，课程的实验项目中，最后在综合实践类课程中学生对整个案例进行综合分析和总结，并在此基础上得以创新，从而更好地强化了学生编程调试能力和系统设计能力。

2学期分区排课授课的课程设置

为了保证前驱和后继课程之间的紧密联系，我们采取将同一学期分为两个阶段的方法，将联系非常紧密的课程安排在这两个时间段，如C/C++ 程序设计和VC.NET，物联网通信技术和计算机网络，传感器原理和无线传感器网络，嵌入式操作系统和嵌入式程序设计等课程，从而增加学生对课程内容的连续性理解，构建同一完整的课程体系。

3教学团队授课

结合我院教师队伍的教学科研情况，将具有教学和科研特色的如数据库原理（国家级精品课程）、无线传感器网络（学院学科重点研究方向）、软件工程（学院现有专业）等课程，采取教学团队授课，上“大”课，团队教师在研究方向上的多年研究成果，将更好地实现理论和实践相结合，及同学生之间进行充分沟通交流和讨论，从而大大增强教学效果，提高教学质量。

4实践类课程的学生分类培养模式

在实践类课程教学中，学院根据学生的掌握情况，采取学生分组学习，教师分组指导的方式，让学生学会在学习中思考和实践，实践中指导学习和思考，思考中不断应用和创新，充分发挥学生的主体作用，培养学生的自学能力、实践能力和创新能力。endprint

5学生实践创新及设计大赛

在注重学生实践创新能力培养过程中，积极开展创新实践活动，鼓励学生参加相关的国内外与本专业相关的大赛，如博创杯、ACM大赛等，努力提高人才培养质量。 同时，制定了系列的奖励政策，提高学生参与的积极性和荣誉感。

（三）教学方法和教学手段的改革

物联网工程专业主要以工程应用型人才为培养目标，其教学方法和教学手段也有待于进行新的研究和探索[4]。

1进行传统教学方法和手段的密切结合

物联网工程专业的课程的教学将紧密和传统的教学方法和教学手段密切结合，解决“填鸭式”教学问题，在课堂讲授上充分采用启发式、讨论式教学方式。

（1）课堂讲授：教师课前集体备课，力求对讲授内容准确熟练，能深入浅出地讲授，讲清讲透，引导学生理解了课程的重点和掌握了难点。

（2）作业练习：有针对性地布置一些思考题和练习题，要求学生通过认真阅读教材和参考书，或者到Internet查找，寻找问题的答案，锻炼了学生的自学能力。

（3）网络辅助教学：将教师的电子邮箱公布给学生，利用网络回答学生提出的问题。这样增多了师生之间交流的机会，学生可以随时把自己的问题反馈给教师。

（4）课外阅读指导：将相关的参考文献和论文及时介绍给学生，使学生进一步扩展了视野。

（5）案例讨论：在授课的过程中通过一些实际的案例，让学生分组讨论或课外思考，使学生更多地开动脑筋，灵活运用所学习过的知识。

2注重课程理论教学和实验教学紧密结合

物联网工程专业是对动手能力要求较强的专业，在进行理论课教学的同时要更加注重实验教学和实践教学的结合，在项目驱动教学的基础上，无论是课堂还是实验室，均以项目案例为教学背景，以实际应用为导向，培养学生的解决应用问题能力。

同时，加强同企业的联系和沟通，通过产学研合作关系，联合开展科研项目、教师和学生培训，了解企业物联网应用和企业的需求，将企业的实际应用项目引入到课程设计中，锻炼学生的项目分析、项目设计、项目实现的综合能力。

3加强考试考核方式的改革

由于物联网工程专业的工程应用的特点，既要加强学生专业基础理论知识的考核，又要加强学生动手实践能力的培养和考核，本专业计划对于专业基础理论课程考试，采用题库建设机制，教考分离的原则，每年由课程梯队教师命题，进行题库更新，最后由非任课教师组题，确定考试题目，同时探讨其他的专业理论课的考核方式。

对于学生动手实践能力的考核方式，主要依据实验教学大纲的基本要求，根据教学实验内容、分组团队的合作情况，进行分阶段的检查和考核，进行学生的学习能力、动手能力、团队合作精神的综合考察。

（四）加强师资队伍建设

物联网是典型的交叉学科，涉及到计算机专业、电子专业、通信专业等多方面的专业知识。随着高校物联网专业的开设，师资匮乏会成为各高校共同面对的问题[5]，师资队伍建设面临新的挑战。我院主要采用的解决问题的方法是，一方面积极引进国内外该领域的优秀人才，充实物联网教学队伍，另一方面大力坚强现有师资队伍的自身建设。

在加强现有师资队伍建设方面，学院的工作主要如下：

1积极组织派遣教师尤其是青年教师到企业去短期培训和实习，了解实际的物联网应用系统，同企业商讨制订合理的适合课程教学培训计划。

2聘请有实际经验、有一定教学能力的企业技术人员，从事一部分与实际应用结合比较密切的课程教学工作，探讨校企专业核心课程合作的机制，进行课程内容的结合方式、分配等内容的研究，同时教师在参与相关课程的进展中也得到了自身专业知识的提高。

3积极培养青年教师在课程中作用。本专业教学队伍积极开展教学讨论活动，关键的课程及技术，组织教师集体备课，集体“攻关”，互相讨论和研究，并坚持同行听课、提意见和教学公开课制度，弥补青年教师在教学经验上的不足。同时，青年教师在老教师的带领下积极投入教改和科研立项活动，及时掌握本学科最新科研成果和发展动态，并及时充实到教学中去。充分利用青年教师对新知识、新事物接受快的特点，定期派青年教师到外地进修访学，学习先进的技术和教学方法，积极同各高校联系，扩展思路，避免闭门造车。

（五）积极与企业合作，加强校内外实习实训基地的建设

物联网工程的专业性质决定了实验教学成为该专业教学体系中不可或缺的重要环节。对于物联网专业的学生或教师来说，物联网实验室正是紧密结合本专业教学与科研的核心实验室，必须能比较全面地满足学生或教师在学习和研究物联网技术方面的需求。

根据专业建设规划和应用人才培养需要，加大对实践教学的投入，不断更新教学设施和仪器设备，不断完善实验实训条件，努力提升实验室的现代化水平，满足学生的实习实训需求。 同时积极建立同物联网企业的校企合作，与企业之间建立了良好合作培养关系，学生实训可以到公司去参加实际项目的开发，或者把项目带到学校的实训中心解决，实现学校企业互利双赢。

三、重视实践教学建设

物联网是一个多种技术融合的网络，其中包含了无线射频技术、网络技术、通信技术、嵌入式技术等等。物联网所涉及的硬件、软件及网络大多是现代通信技术与网络技术及传感器技术的综合应用，学院根据物联网的这个特点，实验室的建设根据物联网的实际应用需求，计划采用案例驱动机制设定实验平台，实验内容主要包括五大实验平台：

（1）物流管理实验平台，应用于物流、资产、人员管理等，可满足仓库、港口等物流管理需求。

（2）环境监测实验平台，应用于环境监测、安全生产等，可满足工矿企业、重要场所等的需求。

（3）智能家居实验平台，应用于家电控制、家居环境监控、安保等，可满足家居智能管理需求。

（4）智能交通实验平台，应用于道路交通管理、行车与车辆安全等，可满足智能交通管理需求。

（5）农业信息化实验平台，应用于农业环境监测、精细农业管理等，可满足农业信息化的需求。

实验课程体系分三阶段：

（1）初期规划：以传感器控制实验、RFID原理实验为基础，验证各个部件功能模块为主导，完成基础实验阶段。

（2）中期阶段：基于教学与科研及面向实际需求，拓展和细化各项实验功能，搭建无线传感器网络架构，完成网络系统，完成综合实验。

（3）后期阶段：以实际需求为导向，形成系统化的物联网实验应用平台，完成学生的创新设计、实习实训、毕业设计。

结论

总之，随着感知中国战略的启动及逐步展开，中国物联网产业发展面临巨大机遇。以物联网为代表的新一代信息技术与节能环保、生物、高端装备制造产业成为国民经济的支柱产业。黑龙江大学计算机学院的物联网工程专业经过教学团队的不断努力，虽然取得了一定的阶段性成果，但是，如何根据就业市场的需求调整专业培养目标、专业培养方向，及如何加强师资队伍建设，为社会培养出优秀合格的专业人才，将是物联网工程专业建设和发展的长期的任务。

参考文献：

[1]吴功宜.对物联网技术发展与物联网工程专业建设的思考[J].计算机教育，2010，10（21）：63-64.

[2]谭龙.黑龙江大学计算机科学技术学院物联网工程专业培养方案（2011年版）[S].黑龙江大学，2011：102-103.

[3]教育部计算机专业教指委.高等学校物联网工程专业战略研究报告及专业规范[M].北京：机械工业出版社，2012：6-7.

[4]王浩，等.物联网工程专业人才培养模式探索[J].中国教育技术装备，2013，10（30）：63-64.

[5]王晓喃，钟珊，严海英.物联网工程专业人才培养的思考与探讨[J].常熟理工学院学报，2011，25（12）：16-18.endprint