物联网工程专业建设和人才培养模式探索

张敬伟 杨青 张会兵 林煜明

摘要：物联网是国家重点发展的战略性新兴产业。物联网工程专业肩负了高层次人才培养使命，但其高度综合交叉的专业特征决定了专业人才培养具有挑战性，专业建设需要综合考虑IT技术发展、现实需求、已有基础等多个因素，以建立清晰的预期目标。基于桂林电子科技大学物联网工程专业建设和人才培养的实践与经验，从专业特色方向凝练、课程体系建设、创新实践能力培养三个角度进行了阐述和讨论，并给出实践观点。

关键词：物联网工程;课程体系建设;人才培养模式

中圖分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）32-0111-02

以互联网技术为代表的信息世界不断扩展，触动了物理世界的互联需求，从而推动了物联网的产生与发展。作为国家重点发展战略新兴产业，物联网需要大量相关专业人才推动其发展。物联网虽然成为经济和科技发展的制高点，但物联网专业人才十分缺乏。[1]为了促进物联网人才培养，2010年开始教育部开始陆续批准多所高校设立物联网工程专业，并于2011年开始招收第一批物联网工程专业学生。

物联网工程专业致力于培养复合型工程人才，以推动物理世界的网络化和信息化，进而实现离散的物理世界和信息世界整合互联。同时，物联网工程专业属于典型的多领域交叉学科，其涵盖了计算机技术、通信技术、电子技术等相关领域，在课程体系建设、专业人才培养模式等方面都需要不断尝试和探索。

一、现状分析与建设目标[2]

对当前高校的专业建设情况进行了分析，指出高校专业建设的一个主要问题是：高校抢抓机遇，逐年申报新专业，专业数不断攀升，专业内涵建设不充分，专业的“综合性”特征越来越明显，但专业特色不清晰，人才培养缺乏自身特点。物联网工程作为一个新专业，各高校也积极申报建设，如何突出特色、避免重复成为当前物联网工程专业建设的核心问题。

物联网工程专业经过3年多的摸索实践，在专业建设上获得了一些经验，当前的主要工作集中在实践教学体系建设和实践能力培养方面，例如[3，4]以CDIO（Conceive，Design，Implement，Operate）为指导理念，对物联网工程专业的实践教学体系进行了建设，[5，6]分别介绍了支持“产学研”的物联网专业实验教学中心和多层次实验室的建设经验。

但由于物联网涉及领域的多样性和复杂性，其专业建设仍有诸多问题需要探索解决，例如具有特色的课程体系、人才培养模式等软环境建问题。具体而言，处于建设中的物联网工程专业特色还不够突出，培养的人才仍属于广而不专型，需要通过教学改革和不断实践改善这种局面。

桂林电子科技大学物联网工程专业于2012年开始招生，一直基于学校现有优势学科和地方经济发展需求，探索具有特色的人才培养模式，致力于培养兼具工程能力和创新能力的高水平人才，力图避免人才多而不精的境况。桂林电子科技大学具有计算机科学与技术、通信工程、电子科学与技术等特色优势学科，如何基于已有优势学科进行融合和拓展是建设好物联网工程专业的核心所在。针对物联网工程特色人才培养，始终践行以优势学科为基础，以应用需求为导向，在宽泛的概念下找准路子，以重点建设的原则进行物联网工程专业建设。

二、构建具有特色的人才培养模式

物联网是个宽泛的概念，其专业建设过程中必须扬长避短、突出特色、重点建设。针对具有特色的物联网工程人才培养模式建设需求，我校采用了四位一体的工作模式，即基于现有学科优势和市场需求围绕物联网发展需求进行特色学科方向凝练，基于特色方向建设物联网工程专业课程体系，并同步创新实践能力培养建设。让优势学科、专业特色方向、课程体系、实践体系统一为专业特色人才培养服务。

1.专业特色方向凝练

凝练专业方向是明确人才培养目标的根本。从工程应用视角看物联网，网络是基础、数据是核心、应用彰显价值。基于现有学科优势，围绕“物联网及工程应用”这一核心，在物联网工程专业中设置了三个发展方向：以物物互联为目标的多样性网络架构方向、物联网海量异构数据采集与管理方向、面向物联网的嵌入式设备开发和应用系统开发方向。其中，多样性网络架构方向主要依托于已有的计算机、通信工程等学科;海联异构数据采集与管理主要依托于计算机学科;嵌入式设备开发和应用系统开发则继承了软件工程、电子信息技术等学科的优势并针对物联网应用进行了拓展。上述三个方向的融合能充分彰显物联网的集成应用创新本质。

2.理论课程体系建设

以凝练的专业特色方向为导向，建设课程体系。从多样性网络架构与通信技术、海量数据管理技术、新兴应用系统技术三方面建立课程群，并形成课程体系，帮助学生奠定坚实的理论基础并掌握应用开发技能。图1展示了课程体系基本架构图。

在多样性网络互联理论与技术层面，开设了物联网通信基础、物联网工程导论、计算机网络、无线传感器网络、RFID原理及应用、物联网控制技术、无线通信与网络等课程，以适应物联网中多模态网络共存互联的技术需求。

在海量异构数据采集与管理层面开设了物联网感知技术、物联网数据处理、数据库系统原理、数据结构与算法、物联网信息安全等课程，以满足数据获取、数据处理、数据存储和数据安全保护的技术需求。

在嵌入式系统开发和应用系统集成开发层面，开设了嵌入式系统原理及应用、嵌入式操作系统、数字逻辑、单片机原理与应用、电路分析基础、模拟电子技术、信号与系统、计算机组成原理等课程，帮助学生奠定嵌入式系统开发和应用系统集成开发的理论基础。

设置上述理论知识体系，一方面保证学生具有一个宽泛坚实的物联网相关知识基础，另一方面为学生将来在物联网中不同领域进行精细化发展提供了保障。

3.实践创新能力培养

物联网工程专业涵盖多个领域，需要坚持理论、实践与应用并重，在注重理论知识体系建设的同时，必须加强学生实践能力的培养。基于凝练的专业方向和设定的课程体系，以学生的实践创新能力为导向，构建了兼顾理论知识运用和工程能力训练的实践课程体系，为培养具有工程能力和应用创新能力的物联网专业人才服务。主要设计专业课程实验提升学生的动手实践能力，升华理论知识的理解，设置综合课程设计进行学生的工程能力训练。

根据理论课程体系架构，设计了三类实践课程群，分别是多样性网络实践课程群、数据管理实践课程群和嵌入式系统与应用系统课程群。每一个课程群包含实验课程和综合设计类课程。图2展示了物联网工程专业实践课程体系框架。这种实践课程群的设计模式贯穿了网络层、数据层到应用层的实践技术环节，从单一知识点的实验验证、知识综合应用能力验证和工程设计能力等多层面提升学生的实践能力和创新能力。

三、结语

本文从物联网的发展需求和物联网工程专业的人才培养使命角度出发，分析了当前物联网工程专业建设中的不足，面向工科教育背景，提出了四位一体的物联网工程特色人才培养模式方案，该方案基于已有优势学科、凝练专业特色方向、充分论证和建设理论课程体系和实践课程体系，将4个要素充分融合，给出了服务于物联网工程专业建设和人才培养的探索实践。物联网产业在不断发展，其概念也在不断外延，物联网工程专业的建设和人才培养模式仍需要坚持分析探索，以更好地让学生受益，服务社会。

参考文献：

[1]史根林，赵振杰.论物联网技术对教育变革的机遇与挑战[J].学术论坛，2012，（12）：206-210.

[2]陆丽.论地方综合性大学本科专业结构调整[J].教育评论，2014，

（1）：30-32.

[3]秦磊华，石柯，甘早斌.基于CDIO的物联网工程专业实践教学体系[J].高等工程教育研究，2013，（5）：168-172.

[4]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.

[5]欧阳志友，孙知信，许建真，等.物联网实验教学中心建设与实践.实验室研究与探索，2013，32（11）：125-127.

[6]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.

（责任编辑：王祝萍）