物联网工程专业实践教学模式研究——以湖南科技大学为例

王晓亮，李雄，朱萍，刘玉珍，艾源源

（1.湖南科技大学 计算机科学与工程学院，湖南 湘潭；2.湖南科技大学 继续教育学院，湖南 湘潭）

一 引言

当前计算机类专业毕业生就业市场普遍火爆，但是物联网工程专业却处于尴尬地位。一方面是国家战略需要、社会、企业实际需要，物联网技术的开发利用已经提升到国家高度，这需要我国的物联网技术参与到全球竞争。在我国，物联网产业的发展已上升为国家战略层次，一方面相关政策不断出台，市场期待度火热，另一方面却是相关企业难以找到适合的物联网专业人才，大部分物联网工程专业的毕业生就业岗位最终仍局限于普通的软件开发、系统维护、售前与售后等传统计算机领域。这个现象的实质不是用人单位的选向问题，而是由于目前高校物联网工程专业人才培养不能很好地满足企业需要而导致的供需结构性失衡。具体表现为：传统工科教育的理论化、研究化人才培养模式在新工科上有所缺陷，与应用型、工程型的物联网工程专业人才的培养需求存在差异。在物联网工程专业上采用传统工科的教育模式容易导致教学内容滞后、教学方法不足、学生动手能力欠缺、理论与实践严重脱节的情况，使得物联网工程专业毕业生缺乏用人单位需要的应用技能，工程意识和工程实践能力达不到企业要求。

二 物联网工程专业实践教学现状分析

目前国内高校对物联网工程专业的实践教学还不够重视，对其实践教学体系的构建问题研究较少。何智勇等[1]从思政出发，提升学生的创新能力；陈芬等[2]从工程认证的角度对实践教学进行了构建；郭振军等[3]从“122”模式探究了物联网应用型人才培养模式；吕淑芳等[4]提出了“教考赛协”复合型培养模式；张绍兵等[5]等从“四创新、四加强”角度构建了新的物联网实践教学体系取得了不错的成绩；陈强等[6]设计了新工科背景下的物联网工程专业实践教学体系。

实践教学不仅仅能培养学生工程实践能力，还可以让学生具有一定的科研能力，这不仅仅是提高学生的综合素质的重要环节，而且可以培养学生创造性思维以及学生的创新能。加大实践教学环节不仅仅可以增强学生对客观事物的感性认识，而且可以增强学生对客观世界的观察、分析以及从实际工作中发现问题的能力，当然也可以增强学生了解和掌握与物联网专业相关专业知识的方法论。通过以上这些环节可以激发学生的创新意识，增强学生的科学素养的养成。教育部在本科教学评估中特别把实践教学质量作为重要内容列入其中，充分说明了实践教学在高等教育中不可替代的作用。但是，在与计算机相关的整个行业体系中，实践教学在本科院校计算机类相关的专业课程体系中，一直不占据主要的位置，虽然近年来随着各个高校开始陆续重视实践教学，原来存在的问题得以纠正，但依然不适应与高应用、高综合性的物联网专业。具体体现如图1 所示。下面分别进行介绍。

图1 物联网工程专业实验教学国内外现状分析

（一） 实践教学理念落后

一直以来，实践教学只是一种辅助，理论教学才是关键，这就造成在物联网的教学中，只是侧重于理论知识的教学，在实训或者是实验教学中培养中，仅仅考虑学生的思维能力的训练。这样的学习和训练方法就不可以避免的造成仅仅重实践结果，但是不看实践过程，极端注重理论知识的巩固，那就不可避免地造成工程实践能力培养严重不足。

（二） 实验教师队伍工程实践经验不足

实验室教师队伍结构配置不合理，高学历、高职称的实验人员较少，缺乏对实践动手能力强的双师型教师的培养。大部分老师是从高校到高校，缺乏在企业的工程实践经验。老师本身工程实践能力不足难以培养出企业所需求的工程实践能力强的毕业生。

（三） 与专业相关的实践、实训内容设置不合理

目前与物联网相关的实验、实训主要是以验证性为主，这就不可避免地导致学生的动手能力减弱以及不能很好地培养学生的创新、创造能力。实验、实训教学的安排相对有点不合理，主要体现在：（1）实验学时太少，理论学时太多；（2）实验学时基本被评分在每一门课，这就造成了学生的时效性不能得到体现。

（四） 实践方法和实践手段陈旧

由于老师的实践方法和实践手段的陈旧造成如下局面：（1）学生主动学习情况。学生只能被动地模仿老师在实训课堂的演示，不能有效地调动学生主观能动性。（2） 学生教学评价方面。目前我们的实践、实训方面基本都是依托在理论课后面，只是作为理论成绩的一个补充，不是单独评价，所以就不可避免地造成实践占比太少，或者不占成绩，不能让学生主动进行实践、实训的学习，失去了实践教学的意义。（3）不能体现老师和学生的能力。由于实践、实训主要是依附于理论教学，所以教师指导能力等不到体现，当然学生实践、实训能力也不能很好地表现，这就造成教师和学生不重视实践课、实训课的不正常现象。

（五） 建设常驻实践教学基地数量不足以开展正常的教学活动

学生外出进行认知实习走马观花，不能深入企业，根本得不到企业的实际项目的洗礼，这就不可避免地造就学生对物联网相关的企业文化缺失，当然这主要是很多高校的常驻教学基地数量少和基地的规模相对太少的原因，使得本来很重要的实习生活得不到落实。

三 湖南科技大学物联网工程专业实践教学模式

（一） 培养模式

近几年，我校在物联网工程系的人才培养模式上提出了以“三要素、四翼飞、一提炼”为主导思想的“我校产、学、研项目模式，用以引导物联网工程专业人才培养”。该模式下，“三要素、四翼飞、一提炼”中的“三要素”强调“学习型人才培养”为中心，以产、学、研为三个基本要素。“四翼飞”指的是“教学项目”、“科研项目”和“竞赛项目”和“企业项目”作为“学习型人才培养”的四个翅膀，带动人才的学习能力的全面提升（如图2 所示），形成“中心为本、四翼齐飞、相辅发展、提炼创新”的物联网专业人才发展模式，努力实现全面提升的人才培养目标：“产、学、研”。“一外延”指的是：通过“产、学、研”一体化，在学生中持续涌现和提炼出的创新创业思想。

图2 “三要素、四翼飞、一提炼”示意图

（二） 具体思想

人才培养过程中强调项目研究与育人的有机结合，课堂学习和课外实践的相辅相成，教学、科研与企业项目的齐同并进。在课堂教学中，有意将项目内容、思考方式、行业背景，实践技能渗透到专业教学之中，使学生在潜移默化中学会学习和思考；课外实践教学中，强调加强和学术界、教育界、企业界的交流，鼓励学生参与各类项目，在不同类型的项目中发现自己的长处和短板，从而更加努力地学习专业知识和技能，并在项目的参与过程中提炼出创新创业的思想，形成产学研一体化的学习与创新氛围。

（三） 设立本科生导师制，培养学生科研素养

针对我校物联网工程系学习成绩前25%的同学，实行本科生导师与学生双向选择，通过指导老师指导学生进行竞赛或者有科研潜力的同学进行从事科研工作，培养优秀学生的科研素养，为学生将来考研之后从事科研工作进行预演，即使不能考上研究生，也可以让学生了解物联网方向最新的研究动向，将来进入企业工作，可以为企业谏言献策。

（四） 与其它兄弟专业合作教学

我校计算机科学与工程学院设立了计算机科学技术、信息安全、数据科学与工程、软件工程以及物联网工程专业。物联网专业教学目前实践教学既设立物联网专业所特有的内容，也兼顾参考其他系部所设立的实践教学内容，从中发现与物联网专业相关的实践内容，添加到物联网中来，扩大学生的视野；有时也把相关专业的老师引入到物联网专业的教学中来，比如依据物联网中的安全问题，我们把信息安全的专任老师，引入到物联网的实践教学中来，物联网中也会产生大数据问题，我们在设立实践教学的时候，把数据科学与工程中的老师引入进来，让他们引导学生解决物联网中遇到的大数据问题。

我校物联网专业的实践教学与其它专业的老师合作情况如图3 所示。

图3 物联网专业实践教学与其它专业老师合作情况

（五） 参与学科竞赛

我校为了提高老师指导学生参加全国以及湖南省的物联网比赛的积极性，设立了专门的资金进行激励，物联网系专门推荐老师每年都会组织学生参加全国的以及湖南省的大学生物联网竞赛，取得了不错的成绩。我校计算机学院为参加比赛的同学设立了依托微课基地的实验室，为他们参加比赛提供了重要的实验场所，大大提升了学生的实验积极性，让他们努力从书本转变为理论结合实际，然后形成产品，积极参加大型的比赛，积极展示自己的研究成果，积极与兄弟院校进行交流，扩大学生的视野，学生参加比赛回来之后积极进行总结，做竞赛报告，介绍兄弟院校的实践成果。

四 湖南科技大学物联网工程专业采用新的实践教学模式取得的成绩

我校物联网专业的实践教学模式取得成绩如图4 所示，下面分别详细介绍。

图4 物联网专业的实践教学模式取得成绩

（一） 提高了物联网专业人才培养质量

学科竞赛效果明显。2017 年到2018 年间，通过“三要素、四翼飞、一提炼”的项目引导式人才培养模式的实践，在全系师生的不断努力下，本专业共参加各级各类学科竞赛30 余项。由于物联网专业学生具有较强的实践动手能力，本专业学生申报或者受邀参与了本校百分之四十的各类理工科学科竞赛，并取得了显著的成效。

创新项目申报成功率高。近两年，通过“一提炼”创新力培育思想的指导，鼓励学生在项目实践中发现新问题，学会新方法，制定新方案，提升创新能力。本专业学生参与了校内外大多数创新创业项目，2017 年至2018 年间，学生申报各类创新创业项目高达60 余项，立项成功数为20 余项。

（二） 提升了教师教学与科研水平

教师教学方式的不断更新。由原来的教师“填鸭式”，转变为目前的案例教学法、实地考察法、项目训练法等教学方式。近年来系部专业教师共承担教研教改项目20 余项，发表教研教改论文10 余篇。

师资队伍结构的不断优化。一体化模式倒逼师资队伍结构的不断优化，老师进行自我更新。通过院系调整，专业教师队伍逐渐以高学历、高实践力中青年教师为主，教师梯队合理，多人进入“学科带头人”或“奋进学者”行列。

教师科研水平的不断提升。该模式锻炼了教师的科研能力。近几年来，物联网工程专业教师已主持43 个纵向或横向项目，其中国家自然科学基金项目5 项，省部级项目16 项。专业教师参加教研、科研比例为92.3%，立项经费305.3 余万元。近四年本系教师在各类SCI 期刊、CCF C 类以上会议发表论文40 余篇；获国家发明专利2 项、软件著作权16 项。

（三） 增强了师生服务社会的能力

在“三要素”模式下，师生提高了实际动手能力、拓宽了对知识运用领域的理解，开始尝试用专业知识服务社会：辅助企业项目的实施，直接或间接为企业创造经济效益数十万元；利用专业的学科优势和创新理念，促进企业多项发明专利的成功申报；为企业输送了大量专业技能合格的人才，这其中不乏很多优秀的专业人才。

（四） 增强了学生创新创业的意识

在“一提炼”模式下，学生培养了较强的创新和创业意识，创新创业能力得到了展示。目前已有40%的专业学生入驻各类创新创业基地或空间，“智能家居”“智能蚊帐”“运动智能头盔”等10 余项创新创业项目得到了校内外领导的一致好评，这些项目也成为学校微科基地向外展示学生作品的“标准化动作”。