医学院校物联网工程专业应用型人才的培养

1 物联网工程专业应用型人才培养的相关概念

1.1 物联网

物联网(Internet of Things，简称IOT)技术被称为是继计算机与互联网之后信息产业的第三次浪潮[1]，代表了今后信息技术发展的重要方向。国际电信联盟认为[2]，世界上所有物体都可以通过互联网主动进行交流，无需人的干预，即物联网遵循相关协议，可以借助各类信息传感设备，通过互联网实现物品的自动识别、定位、追踪、监控以及信息的互联与共享。

1.2 物联网工程专业

2009年伴随“感知中国”概念的提出，无锡等城市相继建立了物联网实验区。物联网工程是国家战略性新兴产业，2010年7月教育部批准30多所高校设立该专业，2012年物联网工程出现在教育部新修订的本科专业目录中。2013年教育部同意备案并招生的高校多达126所，物联网工程专业如雨后春笋般蓬勃发展。

2011年，笔者所在的济宁医学院医学信息工程学院(以下简称“我校”)通过校企合作的方式，在计算机科学与技术专业下增设了物联网工程专业方向，并于当年招生。根据教育部2012年颁布的本科专业目录，物联网工程专业属于计算机类[3]，专业编号是080905。

1.3 应用型人才培养

教育部高等教育司司长张大良说，“培养应用型人才是地方高校办学的首要使命和根本任务”[4]。应用型人才的培养以利用知识解决现实问题为目的，更注重知识的有用性、创新精神和综合运用知识的能力，是社会发展和高等教育发展的必然要求。

根据《山东省中长期教育改革和发展规划纲要(2011-2020年)》，山东省决定实施普通本科高校应用型人才培养专业发展支持计划(鲁教高字〔2014〕14号)试点工作。其重点就是用3年左右的时间，完成优化人才培养方案、改革课程体系、创新教育教学方法、加强教师队伍建设、完善实验实践教学体系等5个方面的任务。

2 物联网工程专业应用型人才的培养方案

制定培养方案是一个系统工程。作为地方高校，我校在制定过程中首先考虑的是服务地方经济建设，其次是考虑地方与院校实际情况，适当兼顾学生多层次发展需求[5]。笔者以四年物联网工程专业方向的教学实践为基础，从以下3个方面探索了医学院校物联网工程专业培养应用型人才的方案。

2.1 以培养卓越工程师为目标

教育部在2010年制定了卓越工程师教育培养计划(简称“卓越计划”)，并出台了实施这一计划的若干意见(教高[2011]1号)，将以实施“卓越计划”为突破口，促进工程教育改革和创新，面向工业界、面向世界，培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才，促进我国从工程教育大国走向工程教育强国[6]。山东省也积极推进并实施“卓越计划”，2013年确定了《山东省卓越工程师培养计划项目》，我校计算机科学与技术专业荣列其中。

2014年5月我校正式启动“卓越计划”，并将物联网工程专业方向纳入其中。根据山东省“卓越计划”的要求，通过调研分析，我校将培养目标修订为培养具有良好的科学素养、职业道德，熟悉物联网产业链中标识、感知、处理和信息传送四个环节，具备相当的计算机网络专业知识，掌握电子、射频、无线通信相关技术，同时精通无线传感器网络技术，既具有较强的实践工作能力又具有创新能力的高层次应用型专业人才。

2.2 以服务智慧医疗为特色

现在物联网技术已在物流、交通运输、办公、家居、环境监测等领域成功应用，为行业发展带来巨大变化。目前国内公共医疗体系医疗成本高、覆盖面低，大医院人山人海，社区医院人烟稀少，普通老百姓看病难、看病贵依然是社会关注的焦点，因此建设一套智慧医疗信息网络平台体系很有必要。

智慧医疗作为一个新兴的、应用越来越广泛的大系统，正在引起医疗卫生系统、信息技术系统等高度关注。该系统主要由两个系统和两个平台组成，两个系统是智慧医院系统和远程医疗系统，两个平台是区域卫生信息平台和家庭健康平台。

智慧医院系统将主要实现对人(医护、病患、管理人员)的智能化医疗与对物的智能化管理。其中对人的智能化信息管理，是通过物联网将医护病患信息、医疗信息、血液信息等收集汇总，实现信息共享互联；对物的智能化管理，主要包括医疗设备与药品防伪、全程实时监控、医疗垃圾信息管理，药品存储、医疗器械与药品追溯，药品制剂防误，新生儿防盗等。远程医疗系统主要是依靠高精密的传感器在体域范围内通过信息同步，构建以患者为中心的集远程医疗与持续监护服务于一体的系统。区域卫生信息平台[7]则是收集、处理、传输社区、医院、医疗科研机构、卫生监管部门记录的所有信息的平台，主要包括电子健康档案(Electronic Health Record，HER)、转诊和接收的社区医疗服务系统等。而家庭健康平台[8]将做到对行动不便不能送往医院进行救治病患的视频医疗，对慢性病以及老幼病患远程照护，对智障、残疾、传染病等特殊人群的健康监测，还包括自动提示用药时间、服用禁忌、剩余药量等的智能服药系统等。

医学院校的物联网工程专业学生很有必要了解物联网技术在医疗卫生行业的应用，即要了解以智慧医疗[9]为代表的智能化发展方向。

2.3 以“211质量工程”促进互联互通为手段

物联网技术主要是信息获取、传输、处理技术，因此电子信息科学、计算机科学与技术、通信工程都是物联网工程专业的相关专业[10]。

为了保证人才培养质量，我们从2012年开始实施“211质量工程”，促进“三个互联互通”，即相近专业之间的互联互通、课程之间的互联互通、高校与企业间的互联互通。具体来说就是，第一、二学年搭建一个通识课与基础课教学平台，不同专业间、课程间实现互联互通，同一门课程做到3个同一，即同一学时、同一开课学期、同一教学内容；第三学年主要是专业课教学，加强课程之间的优化与衔接，专业课和基础课之间实现互联互通；第四学年，学生到合作企业进行顶岗实训，校企之间互联互通，培养学生的动手与实践能力，真正达到培养应用型卓越人才的目的。

3 物联网工程专业知识与能力要求

3.1 知识要求

物联网工程专业涉及到计算机、控制、通信技术、电子技术、信息安全、系统工程等多个领域[5]，学生应当掌握计算机应用技术、计算机网络技术、数据分析与处理技术、物联网技术等基础理论，具备通信技术、网络技术、传感技术、信息技术等领域的专业知识，成为具有独立工程实践能力的卓越工程师，服务于地方经济建设。

3.2 能力要求

物联网工程专业学生首先应具备学习能力、观察能力、思维能力、记忆能力、交流能力、管理能力等本科生须具备的能力。但是作为工程教育“卓越计划”培养的工程师，还应该具备3个特殊的能力：工程能力，包括工程实践能力、工程设计能力、工程创新能力；组织协调能力，物联网工程涉及面广，为保证工作的顺利开展，有效的积极的沟通协调是很关键的；分析判断能力，在构建、测试、管理等一系列过程中，要有敏锐的分析、判断问题的能力，及时发现问题并在工程能力的支撑下解决问题。

3.3 骨干课程

物联网工程专业学生不仅要和其他专业学生一样学习通识课程，还要兼顾工程能力培养、医学信息特色与考研深造，因此笔者认为该专业骨干课程应由专业基础课、专业核心课和特色课程组成。

专业基础课主要有电磁学、电路分析、模拟电子技术、数字逻辑、数据库原理、高级程序设计、数据结构、计算机组成原理、计算机网络原理、操作系统等；专业核心课主要有物联网导论、通信原理、传感器原理与应用、RFID技术、无线传感网技术原理与应用、ARM体系结构与程序设计、嵌入式Linux程序设计、Zigbee技术及应用、物联网信息安全等，特色课程主要有医院管理学、医学信息分析与研究、医学数据挖掘、临床医学讲座等。

4 培养物联网工程专业应用型人才的探索实践

4.1 更新教育观念

2014年是国家全面深化改革年，也是教育行业全面深化改革的起始年。教育改革最重要的是观念的更新，物联网工程专业的培养目标是卓越工程师，因此要突破传统的思维定势，从3个方面更新观念。一是树立工程教育观，以CDIO(Conceive Design Implement Operate)理念为基础，以培养工程能力为特色，确立真正体现面向工程的新教育理念，使工程教育的任务由培养工程科学家向培养企业工程师转变，要让学生从一开始就能从工程观点出发学习知识、研究问题、思考问题、处理问题和解决问题；二是树立以学生为中心的理念，推广主动学习、合作学习、基于问题的探究式学习、基于案例的讨论式学习、基于项目的参与式学习和探索性实验等教学方法，培养学生的能力；三是加强素质教育，凸显工程理念、伦理、文化和工程安全及环境保护等方面的内容，促进专业教育向工程素质教育转变。

4.2 改革课堂教学模式，促进学生自主学习

从教育观念上讲要以学生为中心，但是在教学中真正实现从以教师为中心到以学生为中心的转变并不容易，笔者认为这也是深化教育教学改革的重点与难点。我们的做法主要有两个方面，一是改变目前传统的课堂讲授方法，尽可能适当采用已比较成熟的合作学习、协作学习、探究学习、PBL(Problem-Based Learning)、“三明治”等教学方法，充分发挥学生的主观能动性，让学生积极主动地参与到教学中来，体现学生的中心地位；二是充分利用网络资源实现课堂翻转，要做到“三加强”，即加强网络课程建设、加强教学资源与平台建设、加强MOOC教学，在课前让学生通过观看视频进行针对性的学习，课堂教学时以问题为导向促进学生知识内化和实现课堂上从教师为主到学生为主的翻转。

4.3 强化实践教学环节，提高学生工程实践能力

实践教学环节不仅包括实验课教学，还包含实习与实训环节，主要目的就是通过培养动手解决实际问题的能力来培养学生的工程实践能力。

4.3.1 改革实验课教学

在专业基础课与核心课程中，我们对实验课进行了3项改革：一是电子技术、计算机网络、传感器、物联网等课程实验教学中，强化了项目驱动教学[11]，并以项目为体系编著出版了《实战计算机网络》；二是与校企合作公司一起开发了物联网实验箱，针对实际需要设计实验，既能满足教学需要，又能培养学生进行整体设计与技术开发的能力；三是增加设计性试验，现在已有6门课程采用设计性实验的方式，即教师提出要求，学生根据要求设计完成。

4.3.2 虚拟仿真实验

为使学生高效地利用网络仿真实验，在《通信原理》等实验课程中，配套开发了可在网上开展的虚拟实验，系统模拟实验中用到的器材和设备，提供与真实实验相似的实验环境，提供网上实验教学过程管理功能，包括典型实验库的维护、实验安排、提交实验报告、实验批改、成绩统计、实验答疑等功能模块。

4.3.3 强化实训环节

我校物联网工程专业是与企业合作共建的实施“211质量工程”项目，第四学年安排学生到公司顶岗实训。实训期间，按照人才培养目标、企业需求和实施“卓越计划”的培养要求，确定学生在企业实习阶段的培养目标和标准，让学生分阶段、分层次到不同企业进行专业实习和工程实践，并在企业培养过程中实行双导师制，充分发挥学校导师和企业导师的各自优势，共同确定学生的研发方向和工程课题，指导学生在企业生产实践中完成课程设计和毕业设计。

4.4 通过科技创新活动培养学生的工程设计能力与创新能力

通过参加综合性竞赛和各类专业培训，培养学生的专业应用能力、工程设计能力与创新能力。我们2013年创建了电子系统设计与开发创新平台，全天候对学生开放。目前学生已设计开发出很多作品，其中两件作品在2013年第八届全国信息技术应用大赛中获得2等奖，2014年有一件作品获得第九届大赛的3等奖，一件获得山东省信息安全大赛3等奖1项。2014年，依托省自然科学基金“基于无线传感器的医疗物联网架构与安全认证机制的研究”项目，联合医院、公司和兄弟高校，创建了智慧医疗协同创新平台，并开展了一系列工作。如在教师的指导下，学生共同完成的“病房保姆”作品就很好地利用了物联网技术解决医院护理中一些难题。

5 结语

物联网工程专业是新专业，相应的研究与探讨也是新的。一方面，培养的学生是否真正学到各种知识和掌握了基本技能，有没有达到培养卓越应用型人才的目标和学校的标准，都还需要进行效果考核和成绩评价；另一方面，教师如何加强与提高工程能力，学校与企业如何更好的互通互联，也有待于我们进一步深入研究。