“新工科”背景下物联网工程专业人才培养方案探索

陶铭，曲超，洪小宇

（东莞理工学院计算机与网络安全学院，东莞523808）

“新工科”背景下物联网工程专业人才培养方案探索

陶铭，曲超，洪小宇

（东莞理工学院计算机与网络安全学院，东莞523808）

“新工科”建设背景下，对新兴工科专业的建设，以及培养方案、培养模式改革创新提出新的需求。以东莞理工学院2017年获教育部批准开设的物联网工程专业为例，在阐述了人才培养方案制定及实施过程的基础上，从培养目标、核心能力、课程结构与学分要求三个方面分析人才培养方案的实践内容。

广东省高等学校优秀青年教师培养计划（No.YQ2015158）

0 引言

随着教育部发布《教育部高等教育司关于开展新工科研究与实践的通知》，启动“新工科研究与实践”项目，“新工科”这一概念，成为大家讨论的中心议题。“新工科”产生的背景主要源于新经济的发展对传统工程专业人才培养提出的严峻挑战。相对于传统的工科人才，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[1]。“新工科”人才的培养离不开高等院校。高等院校一方面需要主动布局新兴工科专业建设，提前布局培养引领未来技术和产业发展的人才，另一方面，还需加快传统工科专业的转型升级，对现有工科专业的培养方案、培养模式进行改革创新。而人才培养的规格、培养目标以及毕业生所需具备的知识和核心能力需要人才培养方案作为指导，在“新工科”背景下，在高等院校高等教育改革工作中应重点对人才培养做重新的定位。

本文以东莞理工学院2017年获教育部批准开设的物联网工程专业为例，基于上述对“新工科”建设背景的理解，结合IEET（中华工程教育学会）工程教育认证[2]，在阐述了人才培养方案制定及实施过程的基础上，从培养目标、核心能力、课程结构与学分要求三个方面分析了人才培养方案的实践内容。

1 物联网工程及其特点

图1 物联网系统架构及关键技术

中国通信标准化协会对于物联网的定义是：通过射频识别（RFID）装置、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相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。基于上述定义，对于一个物联网应用而言，主要包括信息生成、传输、处理和应用四个要素，对应地，可将物联网的系统架构划分为感知识别层、网络构建层、管理服务层和综合应用层。自底向上，物联网应用四要素，系统架构，各层所对应的关键技术如图1所示[3]。随着物联网技术的发展以及在人们日常生活、生产中应用的广泛深入，物联网工程专业成为国内各高校新开热门专业[4]。作为一门新设的专业，其知识面涵盖了计算机技术、通信技术、自动控制技术、传感信息处理技术等。正是由于其多学科交叉融合的特点，在制定物联网工程专业人才培养方案时，需要对专业课程体系、知识体系及教学实践等各方面进行合理性、有效性、适用性的探索，以制定并完善切实可行的教学方案、培养计划等。另外，但从技术层面来看，物联网工程技术正处于不断发展的阶段，所以在物联网工程专业的教育教学过程中，还需不断适应技术发展的脚步，随时对课程体系、知识体系做出调整，对教学实践环节进行改革，让学生学习到前沿的、有助于学生发展的技术与技能。

2 物联网工程专业人才培养方案的实践

2.1 人才培养方案的制定和实施

基于上述分析及理解，我们对物联网工程专业人才培养方案进行了制定。人才培养方案制定和实施的过程如下。

（1）通过调研招聘网站，如：前程无忧（www.51job. com）等，发布的计算机类岗位人才需求信息；对政府部门、行业企业、事业单位，如：广东康宝电器股份有限公司、广东顺德凝卓智能科技有限公司、深圳和而泰智能控制股份有限公司等，所需的专业人才技能；以及校友（毕业生）提供的求职反馈信息，分析后获知目前市场总体对物联网专业人才主要需求为：电子产品生产技术员、物联网软件程序员、物联网软件测试员、物联网工程项目技术员、网络维护技术员、物联网系统管理员、物联网应用系统管理员、物联网设备、软件营销与技术支持人员等，并且，相关人才缺口较大。

（2）通过对省内外高校，如：中山大学、华南理工大学、暨南大学、广东工业大学、苏州大学、西南交通大学等，以及境外（台湾）高校计算机类人才培养方案的调研，获知目前各高校主要还是以理论教学与实践教学结合，注重学生创新意识和专业技能的培养，并结合自身的师资基础、软硬件条件以及教学、科研特色，开设有相应的专业方向，以凸显专业培养特色。

（3）通过对本院、系师资队伍基础、软硬件条件及教学、科研特色进行调研，结果显示：①在师资队伍基础方面，本院、系师资队伍在职称结构、学历结构、年龄结构、学缘结构等方面均具有合理的分布，具有数年的教学经历及经验，且有相当数量的教师具备企业工作经历；②在软硬件条件方面，有着良好的基础，所建设的科研、教学平台及购置的相关实验、实训设备可满足开设专业相关课程的需要；③在教学、科研特色方面，近年来，学院获得各类、各级教研、科研类成果多项。

（4）在上述调研的基础上，参考IEET工程教育专业认证标准，以应用为本、学生为本、特色为本、课程为本为基本原则，以帮助学生打下扎实的专业基础、提升专业能力、培养科学思维为根本目标，确定物联网工程专业人才培养方案修订的总体思路，如图2所示。首先根据行业发展需求、人才技能需求、师资队伍基础及教学、科研特色的调研，以帮助学生提升专业技能及培养科学的思维为主要目标，确定物联网工程专业的人才培养目标，具体地，是对该专业毕业生在毕业后5年左右能够达到的职业和专业成就的总体描述。在此基础上，对应培养目标，确定学生毕业时应该具备的核心能力。专业核心能力，乃至培养目标的达成，需要科学的、合理的课程体系作为支撑。物联网工程专业课程体系制定的思路如下。

图2 物联网工程专业人才培养方案修订的总体思路

①结合物联网的分层系统架构，确定物联网工程专业内的4个专业选修专题模块，即：信息生成、传输、处理及应用，并设置专题负责人，由专题负责人召集骨干教师，确定各专题内的限选课。

②根据学生学习专题限选课应该掌握的基础知识，各专题对学科基础课和专业核心课的开设提出相应的建议。

③在总学分数（160学分）要求的限制条件下，在各专题所确定的限选课及对所需的学科基础课和专业核心课建议的基础上，专业负责人及4个专题负责人讨论、协商，对学科基础课和专业核心课进行交叉、整合，以帮助学生打下扎实的专业基础及培养科学的思维为主要目标，确定最终的学科基础课程及专业核心课程；

④最后，基于学校对通识课安排的指导，以及基于上述过程对专题限选课、学科基础课以及专业核心课的设置，确定最终的人才培养方案及课程体系。

在确定最终的人才培养方案后，将从如下几个方面对培养方案的顺利实施予以保障。

①师资保障。本院、系师资队伍在职称结构、学历结构、年龄结构、学缘结构等方面均具有合理的分布。一方面，还将加强师资培训，以提升现有师资的教学能力，以及开设涉及专业内流行新技术的实践性课程；另一方面，在学校人才引进总体规划的前提下，将根据学科及专业发展的需要，面向海内外招聘科研教学人员，以对现有的师资队伍进行补充，适应计算机行业发展及人才培养的需要。

②软、硬件条件保障。目前已拥有各类、各级实验、科研平台，专业实验室及校企联合实验室，拥有涵盖了通信基础、信号处理、网络分析、应用分析、高性能计算、软件测试等方面所需的仪器设备。这些良好软、硬件基础，可满足开设专业相关课程的需要；另外学校每年还有专业建设专项经费，可对现有软、硬件教学资源进行升级，以满足新形势下教学的需要。

③专业能力保障。近年来，学院教师承担了各类、各级教学、科研项目，取得了一系列的教学、科研成果，如：教研、科研论文；发明专利；软件著作权；出版教材；新编讲义；教学成果奖；科技进步奖励等；指导学生参加各类、各级竞赛，并获得国家级、省级各类奖项。这些在计算机相关领域内的教学、科研实践可为物联网工程专业课程教学的顺利开展及实施提供一定的理论、知识积累和技术保障。

④校企合作。加强校企合作和校企联合人才培养。学校与合作企业针对企业和市场需求，共同制定、修缮人才培养计划，签订合作协议，并在师资、技术、办学条件的方面进行合作，充分利用学校和企业的两种不同环境及其教育资源，有计划地采用校内课堂教学与校外参加实际工作的有机结合人才培养模式。

2.2 培养目标

物联网工程专业在“新工科”背景下，结合IEET工程教育认证的要求，对专业人才培养目标进行了改革。物联网工程专业，坚持知行合一、立德树人，以物联网系统知识体系和校企合作为依托，以软、硬件并重和专业领域交叉为特色，着力培养适应物联网技术发展需要、适应国家、广东，特别是东莞市经济建设、现代产业、社会发展需要的物联网工程专业高素质应用型创新人才。具体地，

目标1：（专业基础知识与创新能力）培养学生拥有扎实的专业基础知识，具有运用所学到的专业知识与理论以科学的方法解决问题与创新，成为计算机及相关领域的专业人才；

目标2：（自我挑战能力与终身学习）培养学生具有自我挑战、独立思考、思维创新、领导及组织团队、有效沟通、终身学习的能力；

目标3：（社会人文素养与国际视野）培养学生具备服务社会的情操与人文素养，并具有国际观，奉献社会国家及人类。

2.3 核心能力

对应上述人才培养目标，要求毕业生必须具备以下几个方面的知识和核心能力。

C1（交叉知识的运用能力）：具有运用数学、基础科学及物联网工程技术相关知识的能力。

C2（实验与数据解读）：具有设计与执行计算机软、硬件实验，以及分析与解释数据的能力。

C3（技术工具的应用能力）：具有物联网工程实践中所需技术、技巧及使用计算机辅助工具的能力。

C4（专业能力）：在物联网工程的许多领域中，具有至少某一项专业能力，例如：硬件、软件、多媒体、系统、网络、理论等，并具有编程能力，进一步地具备设计、开发软、硬件模块及系统的能力。

C5（项目管理与团队合作）：具有项目管理、有效沟通、领域整合与团队合作的能力。

C6（解决复杂问题的能力）：具有运用物联网工程理论及应用知识，分析与解决相关问题的能力，亦可以将自己的专业知识创造性地应用于新的领域或跨多重领域，进行研发或创新的能力。

C7（终身学习的能力）：具有应对物联网工程技术快速变迁的能力，培养自我持续学习的习惯及能力。

C8（工程伦理与社会责任）：具有工程伦理、社会责任、国际观及前瞻视野。

专业培养目标与核心能力之间的映射关系如表1所示。

表1 专业培养目标与核心能力之间的映射关系

2.4 课程结构及学分要求

专业培养目标及核心能力需要有对应的课程体系予以支撑。物联网工程专业的课程体系设置如图3所示，课程结构及学分要求如表2所示，主要包括理论教学与实践教学两部分。其中，在理论教学内容与体系内，数学与自然科学类课程24.5学分，占总学分的16.12%；工程基础类课程13学分，占总学分的8.55%；专业基础类课程16学分，占总学分的12.5%；专业类课程14.5学分，占总学分的9.54%；专业选修课程12学分，占总学分的7.92%；人文社会科学类课程40学分，占总学分的26.32%。在实践教学内容与体系内，主要包括军训及军事理论、实验（课内实践）、“思政课”社会实践、理论课程对应的实践专题、专业技能实训、毕业实习、毕业设计（论文）等。按照IEET工程教育认证规范4里对课程学分数的要求，在我们所制定的课程体系中，数学及基础课程，工程专业课程的学分数及占总学分的比例都达到了要求，如表3所示。

表2 课程结构及学分要求

表3 课程比例对比结果

3 结语

在“新工科”建设背景下，结合IEET工程教育认证的要求，我们对物联网工程专业的人才培养方案做了一定探索。虽然目前仍存在一定的不足和差距，但在今后的教育教学过程中，我们将继续规范人才培养的过程，提升物联网工程专业人才培养的水平，从而全面提高本专业毕业生的综合能力和素质。

图3 物联网工程专业课程地图

[1]何谓“新工科”？[OL].http://blog.sciencenet.cn/blog-2903646-1034565.html.

[2]陈国铁,王健.台湾地区IEET工程教育专业认证的现状及启示[J].中国建设教育,2014（1）.

[3]孙其博,刘杰,黎羴,等.物联网:概念、架构与关键技术研究综述[J].北京邮电大学学报,2010,33（3）:1-9.

[4]郎春玲.物联网工程专业项目驱动教学改革的研究与探索[J].电子测试,2016（9）：80-80.

Exploring Training Programs for Internet of Things Engineering

TAO Ming,QU Chao,HONG Xiao-yu

（School of Computer Science and Network Security,Dongguan University of Technology，Dongguan 523808）

In the context of New Engineering,puts forward new demands for constructing emerging engineering specialties,reforming and innovating training plan,training mode.Takes the Internet of Things(IoT)engineering in Dongguan University of Technology that is approved by min⁃istry of education in 2017 as an example,the three aspects in the practice content of the training scheme,e.g.,training goal,core ability, curriculum structure and credit demand,analyzes the basis of describing the training plan formulation and implementation process.

1007-1423（2017）21-0039-05

10.3969/j.issn.1007-1423.2017.21.008

陶铭（1986-），男，安徽马鞍山人，副研究员，博士，研究方向为移动互联网、物联网技术收款日期：2017-04-25

2017-06-28

新工科；物联网工程；培养方案

New Engineering;IoT Engineering;Training Programs