新工科教育背景下物联网工程专业本科课程体系优化建设

王建新，谢 勇，杨 蕊

（1.西安外事学院 工学院，陕西 西安 710077；2.西安科技大学 通信与信息工程学院，陕西 西安 710054）

0 引 言

物联网是继计算机、互联网和移动通信之后的又一次信息产业的革命性发展，被正式列为国家重点发展的战略性新兴产业之一[1]。物联网工程专业是一门交叉性学科，涉及计算机、通信技术、电子技术、测控技术等专业基础知识，以及管理学、软件开发等知识，其应用范围几乎覆盖了各行各业。但目前我国物联网产业尚处于新兴阶段，虽然应用前景十分广阔，但其标准、技术、商业模式以及相应的配套政策等条件还未成熟。迄今为止，对于物联网的应用大多还是星星之火，真正的物联网从业者数量不多，高校师资力量不均衡，各高校从电子、计算机、通信等相关专业“借调”老师的现象较为常见，部分高校开设物联网工程专业的硬件实力也相对薄弱。

随着新技术、新产业、新模式的不断出现，新工科理念亦呼之欲出。新工科以立德树人为引领，以应对变化、塑造未来为建设理念，以继承与创新、交叉与融合、协调与共享为主要途径，培养未来多元化、创新型卓越工程人才[2]。教育作为新技术发展的重要环节，是搭建好物联网生态圈的重要保障，教育同时还应做好物联网工程专业标准建设，工程教育认证毕业要以学生为中心，产出为导向。然而目前物联网工程专业高校毕业生难以很好地满足就业要求，与新时代的发展节奏相比存在一定的滞后。课程作为教育最直接的表现形式，高校应从人才培育计划着手，积极响应第十一届“中国大学教学论坛”理念—以本为本，植根课程。课程是人才培养的核心要素，学生从大学里受益的最直接、最核心、最显效的是课程。

2018年8月，教育部印发《教育部关于狠抓新时代全国高等学校本科教育工作会议精神落实的通知》文件，第一次提出“金课”的概念。该文件要求各高校要全面梳理各门课程的教学内容，淘汰“水课”、打造“金课”，合理提升学业挑战度，增加课程难度，拓展课程深度，切实提高课程教学质量[3]。课程是教育最微观、最普通的问题，也是人才培养环节最为关键的一环，而在绝大多数高校中，课程设置以及课程教学都存在不同程度的问题。因此，想要培育出适应新时代物联网发展的人才，必须对其现有课程体系进行优化，对物联网工程专业课程体系进行改革与创新，培育出符合社会物联网企业的应用型高质量人才，提升物联网工程专业本科毕业生的就业质量。

1 物联网工程专业本科课程体系建设现状

物联网工程专业涉及通信技术、传感技术、网络技术、RFID技术、嵌入式系统技术等多项知识，是一门综合性很强的学科专业，而本科阶段深入贯彻这类技术课程的精髓具有一定的难度。为了增强本科毕业生的就业竞争实力以及推动物联网技术行业的发展，应从当前本科物联网专业课程体系情况着眼，在此基础上进行优化与创新。物联网工程专业属于工学门类专业，学制一般为4年，培养德、智、体全面发展的综合性人才。物联网工程专业人才要求掌握数学与自然科学相关基础知识以及和物联网相关的计算机、通信和传感的基本理论与技能，能胜任物联网相关技术的研发及物联网应用系统规划、分析、设计、开发、部署、运行维护等工作，并在智能终端技术或射频技术方面有专业特长的应用型工程技术人才[4]。

物联网工程专业开设的课程一般可分为基础课程和专业核心课程两大类，同时在实际的教学过程中还会涉及一定量的数学知识和物理知识[5]。物联网工程专业的基础课程包括计算机相关课程、模拟电子技术、移动通信技术、数字信号处理、通信原理、操作系统原理、嵌入式系统与单片机、短距离无线通信基础和原理、ZigBee无线传感器网络技术等课程；专业课程主要包括物联网工程导论、云计算与物联网、RFID原理与技术、物联网安全、物联网技术及应用、物联网体系结构及综合实训等。物联网工程专业的主干学科为计算机科学与技术、电子科学与技术、通信工程等，涉及电子、计算机、测控、通信、软件等多个专业的知识。因此，部分高校对于物联网工程专业的归属院系并未明确，同时有些高校的物联网工程专业是由几个院系合作共同规划建设发展。

物联网工程专业课程众多，知识涉猎甚广且学科跨度较为其他学科大，学生对于知识体系的理解以及每个课程之间的关联性较难把握，加之许多高校对于该专业的方向把握经验欠缺，导致课程设计以及课程主次安排、学期安排不能较好地贴合学生的理解接受能力，使学生稳固基础，循序渐进，升华知识，综合创新的教学培养计划不能达到预期效果。物联网专业为新工科新兴专业，师资力量无论从数量到质量都有所欠缺，不能很好地满足教学需求。许多高校中，该专业知识在进入社会工作之前也很少将其转化为实践经验，与实际就业工作能力要求有一定差距，延缓了物联网技术的发展。因此，应从高校课程做起，优化课程方案，培育创新人才，推动物联网专业和技术的发展。

2 普通高校本科物联网工程专业课程体系优化思想

基于对物联网工程专业课程体系现状的分析，以及社会物联网的迅猛发展对该专业的冲击，高校作为培育社会人才的摇篮，进行课程体系优化不仅可以增强高校毕业生人才的专业素质，增强物联网专业毕业生的就业竞争力，并且可以推动物联网专业在我国的发展，进一步推动2025年迈入制造强国行列的发展战略目标。本文物联网工程专业人才培养优化思想方案从优化课程体系、提高师资队伍素质建设以及增强实验室实践学习建设等三方面来展开，阐述在新工科背景理念支持下的物联网工程专业的课程体系优化建设的具体方案。

2.1 以培养实践型人才为目的的理论课程优化设置

物联网专业是一个交叉性学科，涉及学科广泛，课程复杂。当今高校按照现有人才培育计划，教学计划任务重，学生接受消化课程亦较为困难，对于知识的转化与应用不够深刻。根据前文对当今高校在物联网课堂教学与课程设置上的分析可知，为了培育适应社会发展，满足物联网行业就业需求的实践型人才，首先应从培养人才的源头做起，优化课程设置。

物联网工程专业课程在部分高校被细分为基础类课程、感知层课程、通信网络课程和系统应用课程，但从整体来看可以把物联网工程专业课程分为基础类课程和专业类课程。

基础类课程就是通信类、计算机类、信息类的基础课程，目的就是对该专业所牵涉的领域知识有基本浅显而广泛的了解，勾勒出物联网专业的基本框架；另外基础课程对于学生兴趣方向的培养也应起到重要的引导作用。专业类课程设置不应像基础课设置那样一拥而上，过分宽泛，应当根据学生的兴趣方向、学生对于某个方向课程掌握能力以及社会需求来自主选择专业课程的学习。

为了使物联网工程专业的本科生知识体系在全面的基础上更加精准，应当关注学生群体的差异性与特殊性，因材施教，因此可以尝试将本科生的培养方式向研究生的培养方式靠齐，采取导师制。

在完成基础课程的学习研究后，学生对于自身在物联网工程专业的优劣方向有一定的把握与自我认知，相应的学科教育教师应当做好充分的学生学习情况等相关资料的整合，帮助学生做好最后的定位，找到适合学生的学科发展方向，选取相关方向的导师进行后续更加深入的、精准的、有侧重点的专业课程学习。与研究生不同的是，本科生对于物联网工程专业方向的选取不是一成不变的，高校本科教育不能完全像研究生培养一样对课程和方向分而治之。本科生相对于研究生来说对于物联网工程领域接触时间较少，深度尚浅，对于自身的认知可能更多的是动态变化的过程，因此本科阶段导师制的意义更多的是在于对学生思维能力的引导、学习习惯的规范、学科理解的支撑以及学习结果的反馈。将学生按照一定的学科方向划分导师，也在一定程度上达到了学习监督以及督促的作用，在课程学习过程中的困惑可以得到及时且精准的解决，为之后的课程学习以及实践学习打下良好的基础。

2.2 增强实践课程学习建设

新工科理念与精神要求培养具有创新性、多元化的能够满足社会发展就业需求、与时俱进的实践型人才。物联网工程专业不仅要对理论课程进行优化与变革，实验教学体系也应该契合新工科理念要求，改善高校本科生实验教学环境，提高实验教学师资力量，使得理论教学与实践教学相结合，相得益彰，共同发展，促进物联网专业实践型人才的培养。

在开设物联网工程专业的高校中，物联网专业实验室建设大多存在相同的问题。首先，在一些传统的实验教学体系中，实验课程只是被用于理论教学的补充和原理验证，并未得到足够的重视，传统的实验教学体系大都侧重验证性实验教学，缺乏足够的综合性实验和设计性实验[6]；其次，实验室师资队伍建设相对理论建设较为薄弱，高校对于实验教师的培养，对于实验教学计划的制定与理论教学教师相比较为单薄；最后，受到高校实验室硬件设施限制以及实验管理人员对实验室开放时间限制，也制约着物联网专业实践人才的培养。这三个问题并不是孤立存在的，它们之间是环环相扣，相互联系，相互制约。实验教育过多地侧重于验证性实验，较为忽视设计性、综合性的实验，而设计性实验对于学生创新能力的培养起着非常重要的作用。大多高校忽视设计性、综合性实验并不是简单的忽视，而是受着高校自身教育条件的制约。由于缺乏对实验教育教师队伍的人才引进与培养，缺乏具有实践性、工程型的教师人才队伍，以及实验室硬件条件与开放度的制约，导致设计性、创新型实验受到忽视与制约。

优化物联网实验课程体系首先应该从态度上注重对实验教学教师队伍的培养，将实验教师的薪资与职称评定标准以理论教学教师为准，充实实验教师队伍力量，激发教师队伍潜能。高校应结合自身实力与自身特色引进企业中工程型实践人才与教师队伍结合共同培养，并依据该专业不同类型实验课的具体要求， 采用理论课教师和实验教师共同培养、指导实验课程。其次从实验课程培养计划着手，应该分层次进行实验教育，从单科基础性实验应逐步上升至多科融合的综合性实验，逐步培养创新型、实践型人才。最后实验室硬件实力根据高校实际情况与科研情况进行相应提高。普通高校该专业实验仍然局限于实验箱，操作空间小，学生自我创新的实验环境不佳，各高校应根据学校自身条件加以改进。在实验室使用时间与人员的控制管理问题上，应该增强其开放性。

物联网是一个创新性强、应用范围较广的学科， 实验室建设不仅服务于有课程要求的物联网专业的学生， 课下也要服务于用于实验研究创新等目的的学生。实验平台不仅为学生提供实验环境， 也是教师及科研人员的研究开发平台， 同时可作为企业合作研究平台[7]。

2.3 优化课程考核方式

在优化了理论教学体系与实践教学体系，增强了师资队伍力量之后，高校对本科学生考核方式与考核要求也应响应新工科理念。考核方式、考核要求的制定是为了反映学生对课程的掌握程度与理解能力。此外，教师可以通过分析考核结果， 作为反馈与参考，对教学内容、教学手段以及教学方法等做出相应的调整， 以提高教学效果[8]。因此，考核标准不应像传统考核方式一样，单纯地分为考查课和考试课，再以平时考勤为基准得出最后的考核成绩；而是应当在考核标准、考核要求中突出强调学生的创新能力以及各个课程之间的融合能力。

高校本科考核方式一般是由期末闭卷考试以及平时成绩组成，可以改善这两部分的考核内容来使考核方式体现学生知识的融合能力、创新能力与应用能力。首先优化课程试卷的结构，改善课程内容设置。试卷结构要体现区分度，能够通过这张试卷大致区分出学生所处档位，不应该过分拘泥于挂科率要求等限制而失去了考试的最初目的。只有区分出考生的层次，教师才能够根据所反馈的信息反思优化自己课程讲授过程。

考试内容不应该以考察记忆力为主，理工科学生应该注重思辨能力、创新能力的培养。所以考试内容应注重课程与课程之间的联系，一门课程应该注重章节之间的关联，交叉融合，考察学生的综合能力。平时成绩的评定应该由自学科研论文、平时出勤率、上课主动与老师互动情况[9]、结课小论文等组成，考察学生的理解能力，培养学生的创新能力。

3 结 语

本文在“新工科”理念精神的指导下，在实际的物联网工程专业的教学实践中，对高校物联网工程专业的课程体系优化建设从课程设置、实验室建设以及考核方式优化等三个方面给出建议。

（1）课程设置方面受研究生培养方式的启迪，解决知识广泛却有失精准的问题，初步提出本科生物联网工程专业“导师制”的培养理念，拟在为物联网工程专业的学习创造一个良好的开端；

（2）实验室建设主要强调应从思想上重视实验课程，重视实验课程教师队伍培养，突出创新设计型实验而非验证性实验；

（3）考核方式不能单纯只作为考察学生的标准，更为重要的是考核方式也应能体现教师的授课反馈情况，真正能区分出学生的学习能力以及教师的授课能力。

物联网工程专业作为一个交叉融合性专业，对该专业的探究过程应处于动态发展过程，所以对该专业的探索理应定期思考，进行优化，以完善现有的物联网工程专业课程体系方案。在之后的探索过程中，高校对于物联网人才的培养应立足于国家发展、社会需求和高校自身特色与优势，推陈出新，革故鼎新，增强物联网本科毕业生的就业竞争实力，提高高校的竞争优势，推动国家社会物联网的发展。