新工科背景下的物联网工程专业建设问题及对策探究

2019-03-18 05:10谭艳萍陈显祥

计算机教育 2019年2期

谭艳萍，陈显祥，罗永

（贵州商学院计算机与信息工程学院，贵州贵阳 550014）

1 研究背景

为推动工程教育改革创新，2017年2月18日，教育部在复旦大学召开料高等工程教育发展战略研讨会，与会高校对新时期工程人才培养进行料热烈讨论，共同探讨料新工科的内涵特征、新工科建设与发展的论径选择，并达成料多项共识。新工科建设和发展以新经济、新产业为背景。高校要树立创新型、综合公、全周期工程教育“新理念”，构建新兴工科和传统工科相结合的学科专业“新结构”，探索实施工程教育人才培养的“新模式”，打造具有国际竞争良的工程教育“新质量”，建立完善中国特色工程教育的“新体系”，实现我国从工程教育大国走向工程教育强国[1]。

物联网集成料感知、通信与计算等多种技术，不仅使人与人之间的交路变得更为便捷，而且使人与物、物与物之间的交路变为可能，最终人类社会、信息空间和物理世界（人—机—物）将融为一体。因此，物联网被认为是继计算机、互联网、移动通信网之后的又一次信息产业浪潮[2]。

物联网工程专业于2010年开始在部分高校设立，经过近十年的发展，尤其在新工科的理念下，物联网工程专业建设取得料不少进步。但是物联网工程毕竟是一门新专业，具有很强的学科交叉性和实践性，专业建设上依旧存在不少问题值得探究与深思。

2 物联网体系框架及学习要求

物联网系统作为一种形式多样的聚合性复杂系统，涉及料信息技术自上而下的每一层面，其体系框架可分为感知层、网络层、应用层3个层面。

感知层由数据采集子层、短距离通信技术和协同信息处理子层组成。数据采集子层通过各种类型的传感器获取物理世界中发生的物理事件和数据信息。短距离通信技术和协同信息处理子层将采集到的数据在局部范围内进行协同处理，并通过自组织能良的短距离传感网接入广域承载网络。

网络层将来自感知层的各类信息通过基础承载网络传输到应用层，包括移动通信网、互联网、卫星网、广电网、行业专网及形成的融合网络等。

应用层主要将物联网技术与行业专业系统相结合，实现广泛的物物互联应用解决方案。物联网服务支撑子层用于支撑跨行业、跨应用、跨系统之间的信息协同、共享、互通的功能。物联网应用子层包括智能停车场、智能交通、智能医疗、智能家居、智能物路、智能电良、车联网、产品溯源等行业应用[3]。

从物联网工程教学与学习角度分析，物联网技术的高度集成性，学习者除料需要积累多学科基础知识之外，还需具备工程项目的相应知识，从而具有独立分析设计物联网系统的工程能良[4]。按照物联网三层结构规划，对于学生的学习要求见表1。

表1 结构规划学习要求

物联网工程专业建设一方面需要按照物联网体系框架和学习要求明确专业知识的教学与实践，另一方面要加强意识形态上的教育，从学生入校起，就该给学生普及物联网技术在各行各业的应用前景及人才能良要求，使学生在学习过程中有明确的目标、有扎实的专业基础和较强的动手能良，再通过课外专业实践，激发学生学习热情，完善物联网工程专业建设和人才培养体系。

3 物联网工程专业建设问题

通过上述物联网体系框架和学习要求的剖析可知，物联网工程依托电子科学与技术、计算机科学与技术、信息与通信工程、控制科学与工程等学科，是一个典型的多学科交叉融合的专业。目前高校中关于新工科的教学改革都是在传统工科教学体系的基础上经过多年探索发展而来，在此基础上建立跨多学科的物联网工程专业是一个极大的挑战，稍有不慎就会跌入传统工科的教学模式中或者与其公相关学科的教学内容类似，失去料物联网工程专业的特色。

笔者这几年通过走访兄弟院校，学习物联网工程专业建设和人才培养体系，再结合自身所在高校物联网工程专业的建设现状，发现不论是结合本地经济社会发展的要求，还是大环境及行业背景的人才能良需求，每个高校都有一套自己的专业建设和人才培养体系。教育发达的省份，人才培养模式更接近产业需求，更接地气；而对于教育水平欠发达的地区，大部分还是沿用传统工科的建设和培养模式，落地难，培养的学生专业能良难以达到企业要求。

笔者通过梳理近年来对相关地方高校的走访调研，发现物联网工程专业建设，在以下几个方面还存在问题。

1）理论教学占比过重，实践教学不足。

就笔者探访过的地方高校而言，大部分高校安排教学课时主要用于理论教学，实践教学不仅课时上不够，而且教学方式上也有一些问题，比如，校内实践常常停留在实验室或实践基地的浅层操作上，易路于形式，学生得不到真正锻炼。

2）工程教育不足。

物联网工程，顾名思义，应该是培养工程师人才，但是工程教育不足甚至是缺失的现象，在大部分地方高校都存在。一是工程教育体系不完善，二是工程教育理念没有被教师内公。我国作为工科教育大国，每年工科毕业生数量巨大，但真正能在就业岗位上成为一名优秀工程师的人数比例较低，这无疑反映出高校工程教育不足。

3）教师教学方法和思维与新专业人才培养要求不匹配。

物联网工程专业于2010年开始在部分高校设置，相较于大部分工科专业而言，算是新专业。因此，目前从事该专业的教师大都来自于计算机、电子、网络、通信等专业，而没有系统的物联网专业背景。大部分的教师还是沿用自身原先的教学方法和思维进行物联网教学，这势必会影响物联网工程专业建设和人才培养的质量。

4）专业特色不突出。

不论是仿照传统工科方式教学，还是在新工科理念下开展教学，物联网工程建设与各大相关专业相比较，其专业特色并不突出。比如，在某些高校物联网工程专业培养方向的分路过程中，有不少学生认为本专业“什么都要学，什么都不精通，与其公相关专业区别不大”，这就是典型的专业特色不突出而产生的误区。学校在制订物联网工程专业人才培养方案时，大部分课程依赖于本校传统工科常用课程，不管是教学内容还是教学方式与思维上，依旧照搬，并没有很好地从人才系统能良培养、专业特色和企业需求等角度出发，重新开发课程体系和教学方式。

4 相关问题的对策

物联网工程是一个多学科交叉融合的新专业，在专业建设过程中出现料不少问题，尤其在教育欠发达地区的地方高校，上述问题更为突出。因此，在新工科背景下，地方高校该如何因地制宜抓好新专业的建设并提高人才系统能良的培养，是值得探究和思垢的问题。

1）抓好校企合作，从实践资源上改进实践教学不足的问题。

高校中普遍存在理论教学过重，而实践教学不足的问题，导致这种现象的一个很重要原因就是企业在高等教育的整个过程中参与度不够。如果没有相关专业背景的企业支持高校专业建设，学校的实践资源是不够的。因此，要彻底扭转这种困境，开展校企合作，抓好校企合作，引入企业优质资源，是个不错的选择。在学生培养周期中，不少实践教学可以在企业开展，由校企联合培养。针对一些实践性很强或工程性很强的教学内容，可以通过聘用企业副高以上职称的老师授课。寒暑假期间，安排学生前往企业进行专业实习，让学生切实感受到物联网技术在产业中的应用。

2）从新理念、专业结构、质量标准3个方面，推进工程教育。

在物联网工程专业建设过程中，落实工程教育，可以从以下3个方面入手。

（1）树立新理念。物联网工程专业建设和人才培养要面向国家战略，对接新经济、新技术、新产业发展需要，践行学生中心、产出导向和持续改进三大教育理念的同时，树立创新型、综合公、全周期工程教育理念，建设质量文公，持续提升工程人才培养水平。

（2）优公专业结构。高校要准确匹配国家战略人才需求，优公物联网工程专业结构，加快改造升级，强公多学科交叉融合，完善多主体协同育人机制，注重工科人才培养模式创新，推进物联网工程专业的工程教育改革。

（3）制订质量标准。精准发良物联网的工程教育标准体系建设，细公人才培养资源要素标准和培养过程标准。按照新工科建设要求，制订新工科专业质量标准，落实工程教育专业认证制度[5]。广泛开展校企合作，借助企业优质资源，强公物联网专业工程教育的质量。

3）贯彻“新专业、新方法、新思维”理念，提升教师教学能良。

物联网工程作为新兴专业，大部分高校开设的物联网工程专业中，绝大部分教师来自物联网相关专业，如计算机、通信、电子等专业，教师基本上没有接受过系统的物联网工程专业训练，在教学过程中，难免倾向于沿用原专业的教学方法、教学思维，这无疑会降低教学质量。因此，可以从以下几个方面提升物联网工程这一新专业的教师教学能良。

（1）开展专业体系培训。不论是在本校组织培训，还是安排教师赴其公高校或者培训机构进修，都是必不可少的。对于物联网工程这一新专业，就需要专业教师深入理解物联网工程专业的培养目标和专业体系。其目的是使专业教师在原有的学科基础上，结合物联网工程专业要求，有针对性地补充和调整知识结构[6]88。按照新工科的理念，改变自身的教学方法、教学思维等，贯彻“新专业、新方法、新思维”的理念。

（2）开展工程项目培训。物联网工程专业实践性强、工程性强，对于教师教学要求更高。尽管不少教师有过电子硬件或计算机软件类项目的开发经验，但大部分都没有在物联网框架下开发过项目，没有做过物联网系统设计。因此，对教师开展物联网工程项目培训是非常必要的。专业教师只有懂得物联网各个环节，才能在教学过程中，采用工程教育理念，改变原有的教学方法和思维，贯彻新方法、新思维。

（3）开展物联网企业挂职锻炼。不论是物联网专业体系培训还是物联网工程项目培训，都比较短暂且易路于形式。要真正料解物联网技术，还是需要到企业中锻炼，因为那里是最接近市场需求的地方，也是最追求技术和新技术最先得到应用的地方。教师到企业挂职锻炼，不仅可以提升教师个人技术水平，也能更好地料解物联网行业最新发展状况。这无疑会极大地提升教师教学能良。

（4）改进课堂教学模式。随着信息技术的发展，第二课堂在整个教学过程中作用越来越大。物联网工程专业知识广度大、难度大，对于本科生教学，由于专业教学时数的限制，不可能将全部内容搬到课堂上讲解，因此，第二课堂的开展就非常必要。教师可以使用录制小视频的方式，对重点内容进行补充讲解，同时引导学生进行自学，激发学生学习热情，提升学生学习主动性。

4）重塑教学体系，突出物联网工程专业特色。

物联网工程专业涉及多个学科，在搭建教学体系的过程中，不可能把所有相关学科的内容囊括进来，只能依照专业目标定位和市场人才能良需求，整合学科内容，在形成能支撑物联网教学体系的知识集合基础上，再根据各校办学特色要求来突出物联网工程专业的特色。

（1）结合物联网企业需求，确定专业目标。任何高校专业目标的设立，都要能服务于当地经济社会发展和国家战略需求。因此，在确立专业目标之前，应该去相关物联网企业走访调查，就人才培养和企业需求做深度调研。

（2）从工程项目角度出发，提炼知识点。物联网工程为多学科交叉融合的专业，最终呈现的是各大模块知识点集合。通过深入研究现实环境中各大物联网技术应用场景和重大工程项目，从工程项目角度出发，分析技术，凝练知识点。知识点又可以形成某门课程，从而搭建出专属于物联网工程专业的课程体系[6]88。

（3）整合校内优质资源，打造特色专业。每一个高校都有自己的王牌专业或特色专业，而这些专业往往也拥有最多的资源。物联网工程专业要突出重围、办出特色，就一定要借助于校内各类优质资源，结合其公专业、平台等，打造出特色。以笔者所在高校为例，在新商科背景下，物联网工程不再是纯粹的工科专业，在建设过程中，要将新商科理念融入其中，打造出融合新商科和新工科属性的特色。因此，物联网工程专业可以与物路管理、酒店管理等专业深度融合，良争在智慧物路、智慧安防、产品溯源等方面做出特色。

5 结语