物联网工程专业实践教学体系的构建与实施

摘 要：实践教学作为物联网工程专业人才培养的核心组成部分，其设计的合理性对达成培养目标有决定性影响。鉴于物联网工程涉及多学科的交融，众多高校在实践教学方面仍处于探索阶段，从实践教学模式、实验内容及建设途径等维度出发，提出了系统的构建策略。以湛江科技学院为例，设计并实施了一套实践教学体系：通过开设与学历层次相匹配的系列创新实验课程，利用云实践平台，推动以学生为主体的互动教学；采取多元化激励措施，鼓励学生参与各类赛事，实现赛教相长；同时，积极整合校内外资源，与企业建立深度合作，共同打造实践教学基地。自2019年实施以来，该体系在激发学生兴趣、培养自主创新能力及接轨行业前沿技术等方面均取得了显著成效。

关键词：物联网工程；实践教学；人才培养；校企合作；教学改革；教学设计

中图分类号：TP39；G64 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2025）01-0-04

0 引 言

随着物联网技术的迅猛发展和广泛应用，社会对物联网工程专业人才的需求也日益增加[1]。然而，传统的教育模式往往侧重于理论教学，忽视了实践教学的重要性，导致人才培养与实际需求脱节[2]。为了解决这一问题，产教融合的物联网工程专业实践教学体系应运而生。产教融合是指产业界与教育界深度融合，共同参与人才培养的过程[3]。在这一背景下，物联网工程专业实践教学体系的构建显得尤为重要。通过实践教学，学生可以更好地掌握物联网技术的核心知识和技能，培养解决实际问题的能力，提高创新意识和实践能力。同时，实践教学还有助于学生了解行业发展趋势和企业实际需求，增强就业竞争力[4]。

本文旨在探讨产教融合的物联网工程专业实践教学体系的构建方法、实施策略以及实践效果。通过深入分析现有实践教学体系中存在的问题和挑战，提出了一系列切实可行的改进措施和创新策略。这些策略包括：加强与企业的合作与交流、共同制定教学大纲与课程内容、建立校企共建实验室和实训基地、引进企业工程师参与实践教学等。通过这些措施的实施，期望构建一个科学、合理、高效的物联网工程专业实践教学体系，为培养高素质的物联网人才提供有力保障[5]。

1 物联网工程专业实践教学面临的问题

随着物联网技术的迅猛发展和行业应用的不断深化，物网工程专业人才培养迎来了前所未有的发展机遇，但同时也面临着巨大的挑战[6]。其中，实践教学作为人才培养的关键环节，其问题尤为突出。

1.1 实践教学资源严重匮乏

在物联网工程专业的实践教学过程中，资源的充足与否直接影响着教学的质量和效果[7]。然而，现实情况却是，众多高校的物联网实践教学资源严重不足。这主要表现在实验设备陈旧、数量不足、更新滞后，无法满足学生对新技术的学习和实验需求。同时，教学案例缺乏、过时，难以体现物联网技术的最新应用和发展趋势，导致学生无法接触到真实、前沿的项目案例。此外，实践平台的缺乏也制约了实践教学的开展，导致学生无法在实践中充分应用所学知识，不利于系统化物联网技术应用能力的培养。

1.2 教学内容与行业需求严重脱节

物联网行业对人才的需求具有鲜明的时代性和应用性特点，要求毕业生不仅具备扎实的理论知识，更要具备解决实际问题的能力[8]。然而，现有的物联网工程专业实践教学体系却往往不能紧跟行业发展的步伐，教学内容更新缓慢，与行业需求存在严重的脱节现象。这导致学生无法应用所学，难以满足企业对人才的实际需求，进而消弱了学生的就业竞争力。

1.3 师资力量严重薄弱

优秀的教师是实践教学质量的保障[9]。然而，在物联网工程专业中，具备丰富实践经验和行业背景的师资却严重缺乏。这主要是由于物联网技术更新换代快，教师需要不断学习和进修才能跟上技术的发展。但现实情况却是，许多教师由于种种原因无法及时更新自己的知识和技能，导致教学内容与行业发展脱节。同时，部分教师缺乏企业实践经验和行业经验，无法为学生提供有效的职业指导和建议。这些因素共同导致了物联网工程专业实践教学的师资力量薄弱问题。

2 物联网工程专业实践教学设计策略

在物联网工程专业的教学中，实践教学是提升学生实践能力和创新能力的重要环节。为构建高效、实用的实践教学体系，提出以下几点教学设计策略。

2.1 以学生为中心，整合资源，打造实践平台

学生是学习的主体，学生参与和实践是提升教学效果的关键[10]。通过积极与企业建立紧密的合作关系，引入先进技术和真实项目案例，为学生打造贴近产业实际的实践环境。通过与合作企业的深入交流，能够及时了解物联网领域的最新动态和技术趋势，确保实践教学内容的前沿性和实用性。鼓励学生积极参与各类竞赛和项目，通过实践锻炼自己的能力和技能。为学生提供必要的指导和支持，帮助学生组建团队、选定项目、制定计划，并督促学生按计划推进实践活动。这种以赛促学、以项目驱动实践的方式，能够激发学生的学习兴趣和主动性，提升实践能力和创新意识。对校内实践教学资源进行整合和优化，建立完善的实践教学平台，包括实验室、实践基地等，为学生提供充足的实践机会和资源。

2.2 实验课程与理论课程相互融合

物联网技术实验涵盖众多技术领域，其实验课程的设计必须以扎实的理论知识为基石[11]。学生在进行实验前需具备一定的理论基础，但实验课程的安排并不能等到所有相关理论知识点讲授完毕后再进行。这样的安排不仅时间上难以协调，而且会导致实验进度与国内相关竞赛的时间节点错位，进而挫伤学生的参与热情和实践积极性。经过对国内外著名大学在物联网工程专业发展轨迹的深入探究，揭示出两种具有代表性的交叉学科培养模式。其中之一便是通过汇聚多个学院的资源，设计跨学科的课程组合，同时将系统性的思维训练贯穿于整个教育过程之中。这种贯通式的培养模式在广东工业大学、中南大学等高校中得到了成功实践。另一种典型模式则是以特定优势学科为主导，围绕具体项目或问题集结相关学科的专业力量，共同推进跨学科的教学与研究活动。华南理工大学正是应用此类组合式培养模式的杰出代表。然而，无论采取哪种建设路径，设计并实施实践项目案例均须依托已有学科的坚实技术支持。只有充分利用并整合这些技术资源，才能打造出具有自身特色和优势的物联网工程专业。

2.3 深化校企合作，共促实践教学的发展

“校企合作，产教融合”的共同追求体现在：共享教育资源与企业实践平台、协同培育人才、共同推动物联网技术的创新与应用，以及加速科技成果的产业化进程[12]。物联网是当今技术革新的前沿领域，但高校在追踪其最新技术动态和实际应用方面往往稍显滞后，缺乏足够的产业实践经验[13]。同时，在以解决实际问题为核心的专业技能培养上，高校的需求又显得尤为迫切。不同于高校，企业拥有由实践经验丰富、对产业发展趋势有深入理解的工程师组成的专业团队。尽管他们在系统的学术理论方面可能不够全面，但非常希望将自身的技术专长和实践经验转化为教育资源，与高校建立紧密的合作关系。这种合作不仅能让企业提前发掘并吸引那些有潜力适应未来产业技术变革的优秀人才，还能为高校学生带来宝贵的实践机会和深入的行业见解，促进双方的共同发展。校企合作的内容有很多，包括实验教学大纲的制定、实验课程设计、实验平台构建、指导学生竞赛等多个重要层面。积极与物联网相关企业建立紧密联系，能够为高校带来实验室建设所需的宝贵资源。例如，企业可以为高校提供最新的教学案例、最新的实验方案、最新的实验装备等，并参与实践教学的规划与实施。

2.4 激励师生自研实验设备，创新实践教学

鼓励师生自行研制设备并应用于实验教学，是提升教学质量、培养学生创新能力的重要途径[14]。教师的科研成果和学生的毕业作品都可以成为宝贵的实验教学资源。教师可以将自己的科研成果转化为实验教学内容，让学生亲身参与到最新的科技研究与应用中，可以激发学生的学习兴趣，还能培养他们的科研素养和实践能力。同时，教师的科研成果在实验教学中的成功应用，也能进一步验证科研成果的实用性和创新性，促进科研与教学的良性互动。此外，学生的毕业作品也是实验教学的重要资源。学生可以将自己的毕业作品设计思路、制作过程以及遇到的问题等分享给其他同学，形成一种互动学习的氛围。通过这种方式，学生能够巩固所学知识，在交流中碰撞出新的思想火花，为实验教学注入新的活力。

3 物联网工程专业实践教学建设

以湛江科技学院物联网工程专业为例，根据其实践教学富有创新性、技术融合深入、与产业需求紧密相连的特色，以“创新为先导，教育与产业相融合”为核心理念，构建实践教学体系。该体系以物联网实验平台为基石，凭借学校在计算机技术与网络技术领域的学科优势，优化实验项目，形成了从技术基础到系统应用，再到创新实践的有序递进；同时，有效调动校内外资源，与产业界建立深度合作关系，在实践教学、科技竞赛以及企业实习等多个方面实现了横向的拓展与深化。在实验课程建设、教学方法创新以及实践平台打造等方面，湛江科技学院进行了深入细致的探索与实践。

3.1 物联网工程专业实验课程建设

实验课程被独立划分为基础技术实验、系统应用实验以及创新实践实验三大类别。如图1所示，一、二年级开设基础类别的实验课程，重点涵盖物联网感知、通信、计算机等基础技术的实验项目；系统应用类课程在中、高年级开设，结合具体应用领域，培养学生的系统设计和开发能力；创新实践类课程则贯穿整个学习过程，以实际问题和创新项目为载体，提升学生的创新意识和实践能力。构建“阶梯式”创新实践课程体系，开设“物联网系统设计与创新实践”系列课程，该课程分为初级、中级和高级三个阶段。初级阶段面向大一、大二学生，以物联网基础知识的学习和基本技能的培养为主，通过简单的物联网应用项目，引导学生掌握物联网系统的基本架构和开发流程。中级阶段面向大三学生，以提升系统设计和开发能力为目标，通过较为复杂的物联网应用项目，锻炼学生的团队协作和问题解决能力。高级阶段面向大四学生，以创新驱动和解决实际问题为导向，鼓励学生自主选择或提出创新性强的物联网应用项目，进行深入研究和实践。

3.2 物联网工程专业实验课程实施

在实践教学领域，传统的“讲授-听讲，演示-观看”范式正逐步被更具整合性与自由度的项目制学习所取代。这一转变标志着教育模式的创新，其中教师的角色发生了显著变化：教师不再是知识的单向传递者，而是转型为学生探索问题、寻求解答过程中的引导者与促进者。在这一新颖的教学框架下，标准答案的束缚被打破，学生被鼓励运用自身的想象力与创新力，勇敢地探索未知的学术与实践领域。以“物联网系统设计与应用实践”系列课程为例，这一创新教学方式得到生动体现。教师通过对物联网的基本概念、核心技术及应用场景进行全面且系统的介绍，为学生构建扎实的知识基础。学生可以根据自身兴趣与专长分组，深入实践涵盖智能家居、智能农业、环境监测等多个领域的项目。这些项目不仅紧密贴合现实应用需求，更充分展现了物联网技术的创新潜力。为进一步配合与支持实验教学，精心打造了线上辅助教学平台——“物联云学堂”。该平台汇聚了丰富的项目资源与学习资料，包括视频教程、PPT讲义、开发指南等多元化内容，为学生提供了在线讨论、作业提交及成果展示的综合空间。通过这一平台，学生可随时随地自主安排学习进度，与教师和同学进行实时互动与交流，从而极大地提升了教学的灵活性与便捷性，加强了师生间的沟通与互动。除此之外，还积极倡导并鼓励学生参与各类物联网相关的竞赛和创业活动。激发学生的竞争意识和探索兴趣，为学生提供将所学知识应用于实际场景的机会，有力地提升实践能力和创新思维。对于在竞赛中取得优异成绩的学生，给予相应的课程成绩折算和奖励，以此进一步激发学生的学习热情和创新动力，形成积极向上的学习氛围。

3.3 物联网工程专业实践平台建设

3.3.1 物联网工程专业实践平台架构

实践平台与实验室的构建是物联网工程专业创新教育的核心基础[15]。为有力地推动创新课程建设，紧密结合物联网领域的真实需求，同时考虑学生的创新科技项目以及各类竞赛的标准，精心策划并打造一系列实践平台。如图2所示，在选购平台设备时，特别强调设备的开放性、可扩展性以及二次开发的潜力，确保这些设备不仅能够满足基础物联网应用的开发需要，还能够为高级物联网系统的创新性研究和实验提供有力支持。

3.3.2 校企共建物联网育人机制

校企双方围绕创新实践项目建立了紧密的合作关系，共同构建了校企协同的育人机制，并携手开发了一系列创新实践课程。实验室建设中校企合作的具体细节见表1。内容涵盖课程开发、实验室建设、实践基地建设、课程大纲制定以及学生竞赛指导等多个方面。在校企双方精诚合作的基础上，产教融合的方式不仅能显著推动学校的全面发展，还能精准回应企业的实际需求，实现双方利益的高度契合与共赢。为进一步深化这一融合模式，学校主动整合多方资源，打造一个集高校、企业、政府及多元社会主体于一体的“产业—教育”创新联盟。该联盟作为一个开放、平等的协商平台，汇聚了各方的智慧与力量。凭借教育部协同育人项目的有力支撑，与企业建立稳固的合作伙伴关系，并充分利用新工科产学研联盟的优质资源，深入参与多样化的学习培训项目。同时，积极与兄弟院校开展广泛而深入的学术交流与合作，包括共同参与课内开放式项目、各类学生竞赛以及企业研究课题等多元化活动。通过这些努力，成功地构建了一个持久稳定的校企协同育人机制，为培养创新型人才注入了强大动力。

4 实践教学实施效果与反馈

自实践教学体系架构在物联网工程专业实施以来成效显著。首先，在各类实践活动和竞赛中，学生的参与热情高涨。75%的学生通过选拔进入学校物联网创新实验室和相关项目团队，积极参与全国物联网设计竞赛、全国大学生创新创业大赛、华为ICT大赛等高水平赛事。另外，还有87%的学生自主选择与物联网相关的“互联网+”大赛、挑战杯等赛事。这些实践活动不仅能够锻炼学生的实践能力，也能够提升他们的创新意识和团队协作能力。2022届物联网工程专业有83名毕业生，其中76名学生从事与物联网技术相关的工作，22名学生被企业在毕业前预聘用。高校通过与企业的紧密合作，共同开发了一系列具有实际应用价值的物联网实验平台和项目案例。成果已被应用于课堂教学中，有些还被推广到其他高校和企业中。例如，与企业共同开发的“基于物联网的智能家居控制系统”实验项目，已被兄弟院校引入作为物联网实验教学的教学案例。同时，还积极与企业合作开展了横向课题研究和技术开发合作项目，并将最新的物联网技术应用于实际生产环境中。对学生进行问卷调查和访谈的结果显示，92%的学生对实践课程表示满意或非常满意，认为通过实践活动，自己对物联网技术的理解更加深入，同时自己的动手能力和解决问题的能力也得到了提高。此外，学生们还积极提出了许多宝贵的改进建议，如增加实践项目的难度和挑战性、提供更多的实践资源和指导等。这些反馈意见为进一步完善实践教学体系提供了重要的参考依据。

5 结 语

本文深入探讨了物联网工程专业实践教学当前所面临的挑战与发展现状，从实践教学模式的革新、实验内容的丰富及实践教学建设途径的多元化等方面提出了系统性的发展思路。以湛江科技学院作为具体实践案例，成功构建了集创新性、系统性与实践性于一体的物联网工程专业实践教学体系。通过设计并开设系列创新实践课程，融合传统专业优势与现代物联网技术，将成果转化为课程资源。通过“云实践平台”，采用以“项目驱动、学生中心、教师指导”为特色的教学方法，以及鼓励学生参与赛事等方式，获得实质性的成绩激励。展望未来，该研究将坚定不移地以“创新培养”为核心目标，进一步优化整合不同学科优质实验项目与校内外多方资源，加强与企业的战略合作，共同致力于培养能够适应并引领社会需求的高水平物联网工程创新人才。

参考文献

[1] 张小庆.云环境下基于CDIO的物联网工程专业实践教学体系研究[J].武汉轻工大学学报，2016，35（1）：117-120.

[2] 林晓东.计算机专业教学中创新力培养的教改策略分析[J].信息系统工程，2024（3）：158-161.

[3] JIANG X H， CHEN P J. Thoughts on promoting the integration of industry and education in local universities against the background of new engineering [C]//Proceedings of 2018 2nd International Conference on Education Innovation and Social Science （ICEISS 2018）. Jinan， Shandong， China： Jinan Linfeng Culture Media Co.， Ltd， 2018.

[4] 安身健.大学生职业发展实践教学的问题探索[J].南阳师范学院学报，2009，8（10）：110-111.

[5] 黄建宁.物联网技术应用教学资源库校企共建共享的研究与实践[J].信息系统工程，2024（2）：104-107.

[6] 张琪.物联网在中国的探索与实践[M].北京：电子工业出版社，2021.

[7] 陈辉，蒋社想，周华平，等.新工科背景下工科大学生创新实践能力培养研究——以物联网工程专业为例[J].辽宁科技学院学报，2023，25（6）：39-42.

[8] WEN Z. Research on the framework of professional knowledge of Internet of Things application technology in higher vocational education [J]. Modern computer， 2012.

[9] 李晓燕. 高职院校优秀教学团队建设的研究与实践[J].科技风，2022（7）：20-22.

[10] KANE T J， TAYLOR E S， TYLER J H， et al. Identifying effective classroom practices ssing student achievement data [J]. Journal of human resources， 2011， 46（3）： 587-613.

[11]赵同刚，李甜洁，刘欣.物联网课程实验教学改革与探索[J].实验室科学，2015，18（5）：146-149.

[12]申妍瑞，胡纵宇.新质生产力与产教深度融合双向赋能：现实困境与实践路径[J].中国高校科技，2024（5）：89-93.

[13]李锟，付卓，张高峰，等.新工科背景下智能制造专业人才培养存在的问题及对策[J].西部素质教育，2024，10（3）：119-123.

[14]栗琳，郑莉芳，马飞，等.产教融合的机器人工程专业实践教学体系构建研究[J].高等工程教育研究，2021（4）：88-92.

[15]周春月，宋明月，陶丹，等.基于CDIO理念的物联网技术课程实验教学研究[J].实验科学与技术，2024，22（1）：52-56.