物联网工程专业实践教学体系设计

彭剑 戴经国 肖华茂 袁辉勇

摘 要：针对物联网工程专业实践教学体系的实际情况，分析专业核心技能的培养要求，设计专业实践教学体系，并对核心课程实验进行规划，结合广东韶关学院实施情况，介绍实践教学平台、校企合作共建、信息技术大赛在实践能力培养过程中的有效路径。

关键词：物联网；实践教学；教学体系

引 言

教育部于2010年下发了《关于战略性新兴产业相关专业申报和审批工作的通知》，广东省人民政府粤府办（2012）15号文件印发了广东省战略性新兴产业发展“十二五”规划的通知，我们根据国家战略性新兴产业的发展需要，于2012年获批“物联网工程”专业，旨在培养物联网产业急需的专业人才，满足产业迫切需求。

物联网以感知为目的，全面实现人与人、人与物、物与物互联。物联网技术结合了传感技术、自动识别技术、网络通信、移动计算、系统工程等方面技术，涉及网络结构与通信协议、软件体系结构与中间件、计算平台、应用与服务的设计与开发，是集计算机专业、通信专业、自动化专业为一体的交叉学科，是一个典型的基于工程应用的学科。因此，专业实践教学体系设计与实践关乎能否培养产业需要的人才 。

1 物联网工程专业实践教学体系设计的原则

强调工程能力、注重实践，是物联网工程专业人才培养的特点。无论偏软还是偏硬，都需要有支撑整个专业培养的实践教学体系。在体系设计之前，需要了解物联网工程专业人才的能力日标。物联网工程专业人才应该从专业特色出发，深刻认识这些能力在本专业的特色需求。

1.1 物联网工程专业计算思维能力

计算思维的核心是基于计算机考虑问题求解。物联网的计算模式就是要实现物理空间和信空间的整合统一。因此，培养学生理解物理空间和信息空间，使其具有足够的想象能力和实现能力。

1.2 物联网工程专业算法设计分析能力

算法比感应器更加重要.现阶段物联网领域的焦点集中在感知技术。随着RFID、传感器技术不断发展和成熟，商业应用的快速发展，大数据上的分析、处理、挖掘、决策、应用开发将成为物联网系统发展的根本。因此，算法设计分析能力将是物联网产业未来发展的关键。

1.3 物联网工程专业程序设计与实现能力

系统设计是物联网最终应用实现的重要手段，基于物联网的计算模式将改变传统的开发模式。传统的C/S模式下的设计模式在互联网时代被网络浏览器架构所改变，物联网时代的程序设计和实现模式也将发生改变。

1.4 物联网工程专业系统能力

系统能力可以细化为认知、设计、开发与应用等方面的能力。物联网工程专业要求学生具备物联网应用系统设计与实施能力，能够进行在物联网商业模式基础上的设计与实现。

1.5 物联网工程专业就业能力

智慧城市、智能交通、智能医疗、智能家居等正在改变我们的生活，实现即时即地享受服务。技术的应用和发展需要一大批从事物联网基础装备生产、系统支撑平台与中间件开发、应用开发以及服务的企业，最终形成物联网产业。学生具备有系统维护、工程设计、软件开发、产业应用技能，都将进入物联网产业领域。

2 物联网工程专业实践教学体系设计

围绕专业能力的培养，设计物联网工程专业实践教学体系；根据专业规范和理论技术体系，引领实践教学体系；利用校企协同合作、产学研用合作，共同研究实践教学体系 。

物联网工程专业实践教学环节主要分成4个重要环节——核心课程实验、综合课程设计、专业实习、毕业设计。从培养学生创新意识、工程意识、工程兴趣、工程能力出发，对各实践环节进行整体设计和优化，物联网工程专业实践体系如图1所示。

3 物联网工程专业实验教学实施途径

设计好实践教学体系，需要将各环节紧密结合，用传感器、网络、控制系统、应用系统模拟真实的物联网应用环境，物联网工程专业核心课程实验详见表1。在具体的实验教学体系中，将课程实验分层次教学，将实验分成基本验证型实验、综合型实验、设计型实验。从最基本的“感知”特征开始，加深对课堂知识点、概念的理解和掌握；通过综合型实验，要求学生运用多个知识点，加深对知识体系的理解；通过设计性实验，要求学生对几门相关课程的知识进行分析和设计实验；通过研究创新性实验，让一部分优秀学生通过大学生创新实践项目或教师研究课题，融会贯通各课程的知识，有创新研究性思维。

3.1 建立物联网工程专业实践教学平台

重视实践教学，面向学科竞赛、面向科学研究，培养具有创新精神和实践能力的物联网专业人才，将基础性实验和工程性实践相结合，推进实验项目和实验模式的变革和创新，组织学生积极申报大学生创新实验项目、大学生创新研究项目，与企业、行业、社会共同建设专业实验室、实践教学基地，建立如图2所示的物联网实践教学平台。

3.2 校企协同共建专业实验室

企业内部接近生产实际和市场。因此，应重视企业在校企协同合作中的作用，引导企业参与共建专业实验室，共享实验室，共享人才。我们通过校企合作，聘请企业高技能人才参与教学，联合培养高技能讲师，不断提高师资队伍技能层次，培养双师型应用型教师队伍。

通过和企业联合共建专业实验室，不断满足物联网工程专业课程建设需要，比如物联网感知技术基础实验、嵌入式系统原理实验、无线自组织网络实验等，学生能更好地感知物联网，增强学习兴趣。与此同时，可以与相关行业以学科研究和行业背景为基础，建设面向行业特色的综合实验平台，具体包括面向以航天嵌入式技术为代表的可信物联网节点技术综合实验平台 。

3.3 与大学生信息技术竞赛相结合

以信息技术大赛为抓手，引导学生积极参与专业课程实验学习，不断提高技能水平。我们通过全国大学生信息技术大赛、嵌入式系统开发大赛、物联网技术大赛、ACM程序设计大赛等，使学生不断地通过竞赛，走进实验室，组织创新团队，整合技术资源，形成技能小组，不断形成良好地学习氛围。

4 结语

物联网工程专业作为一个新专业，物联网产业作为一个新兴战略产业，需要我们不断地探究，不断地实践、总结、再实践。因其技术涉及多个学科，偏向什么学科，以什么学科为主，这些问题还需要我们不断总结，不断从市场反馈的信息中更新我们的实践体系。韶关学院计算机科学学院不断探寻创新人才培养方案，通过加强企业、行业合作，为学生提供更好地训练工程能力的机会，学生的动手能力稳步提升，不断为市场所认可。我们将不断总结积累经验，发展和完善物联网工程人才培养实践教学体系，根据业界及时调整教学和实践内容，争取取得更多成果。