侯躍恩，陳廣明，鄧嘉明，鄭奕迅，鄧文鋒，高延增，王贏利

（1.嘉應學院 廣東省山區(qū)特色農業(yè)資源保護與精準利用重點實驗室，廣東 梅州 514015；2.嘉應學院 計算機學院，廣東 梅州 514015；3.嘉應學院 信息網絡中心，廣東 梅州 514015；4.嘉應學院 教學質量監(jiān)控與評估中心，廣東 梅州 514015）

0 引 言

隨著計算機、網絡、自動化、大數據、人工智能和電子電路等技術的發(fā)展，中華人民共和國教育部于2010年在計算機科學與技術學科下增設了物聯(lián)網工程專業(yè)[1]。隨著我國物聯(lián)網產業(yè)的蓬勃發(fā)展，物聯(lián)網產品已經滲入到各個領域，包括個人生活、工業(yè)、農業(yè)、交通、醫(yī)療等。《中國個人物聯(lián)網行業(yè)研究白皮書2021年》中指出，2020年我國物聯(lián)網的連接量為84億，隨著5G的大規(guī)模落地，預計在2023年連接量可達148億[2]。中華人民共和國人力資源和社會保障部的相關報告顯示，未來5年，物聯(lián)網行業(yè)人才缺口將超過1 600萬人[3]。與巨大的物聯(lián)網專業(yè)人才需求形成鮮明對比的是，我國每年的物聯(lián)網專業(yè)畢業(yè)生人數大約為10萬，人才供給和需求嚴重不平衡。此外，物聯(lián)網相關的用人單位普遍表示，物聯(lián)網專業(yè)畢業(yè)生在學校學習的內容大多與實際需求不符，存在物聯(lián)網思維欠缺、理論知識過時、動手能力弱、解決問題能力差等問題。

針對以上問題，各高校研究人員對物聯(lián)網人才培養(yǎng)模式進行了一系列的探索。孫澤宇等人[4]針對物聯(lián)網專業(yè)存在的專業(yè)知識多且雜和跨學科較多的問題，在新工科的背景下提出了一種借助多學科融通手段將理論知識融合于創(chuàng)新實踐中的方法，取得了較好的效果。劉博等人[5]從建設一流專業(yè)和工程教育認證的角度出發(fā)，提出了一種服務于“工程教育專業(yè)認證”的培養(yǎng)方案，從平臺構建、人才培養(yǎng)模式、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育、產學研合作教育等方面進行了一系列探討。周永[6]探討了物聯(lián)網工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案制定方面的若干問題，剖析了某大學物聯(lián)網工程專業(yè)2019年人才培養(yǎng)方案。王澤芳等人[7]提出了一種基于工匠精神和能力培養(yǎng)的物聯(lián)網專業(yè)群課程體系建設思路，提出了一種“2平臺+3模塊”的專業(yè)群課程體系，較好地實現了人才培養(yǎng)目標。侯躍恩等人[8]提出了一種面向企業(yè)需求的物聯(lián)網人才培養(yǎng)模式改革方法，在面對企業(yè)需求的基礎上研究了一種基于黃金圈思維發(fā)展的課程設置思想，在前期對試點對象的培養(yǎng)中，有效提高了教學質量。張軍國等人[9]結合百度在深度學習方面的教學資料，通過優(yōu)化教學內容、增加創(chuàng)新性實驗、引入項目驅動及翻轉課堂等手段，對物聯(lián)網技術及應用的研究生課程進行了改革，取得了一定的成效。鞠銘燁[10]對物聯(lián)網課程體系改革進行了探討，從教學形式多樣化、師資隊伍建設、改善實驗條件、多元化教學等方面提出了改革建議。

1 物聯(lián)網工程專業(yè)人才培養(yǎng)中存在的問題

物聯(lián)網技術旨在將不同環(huán)境中的物體相互連接，以實現特定的功能，是引領新一代信息技術的科技革命。作為一門新興的學科，物聯(lián)網技術所涉及的領域較廣，涵蓋的學科門類較多。隨著信息技術、電子技術、人工智能和大數據的快速發(fā)展，對物聯(lián)網工程專業(yè)的人才培養(yǎng)模式提出了較高的要求。目前，我國各高校對物聯(lián)網人才培養(yǎng)的模式仍處于探索階段，還存在許多的問題沒有得到解決。以A高校為例，主要存在問題如下：

（1）人才培養(yǎng)方案主線不清晰

物聯(lián)網技術集合了計算機、電子、自動化、網絡等內容，課程體系較為復雜，給人才培養(yǎng)方案的設置帶來了一定的困難。首先，培養(yǎng)方案沒有明確物聯(lián)網工程專業(yè)的人才培養(yǎng)目標，只是將物聯(lián)網所涉及的學科課程機械地融合到一起，學生在學習過程中不清楚自己要達成的目標，學習效果不理想。其次，在課程設置過程中，沒有以培養(yǎng)目標為主線考慮各課程的銜接關系，比如在《C語言程序設計》的教學內容中，沒有考慮后期硬件開發(fā)要使用的相關知識，導致軟件教學和硬件開發(fā)教學脫節(jié)；人才培養(yǎng)方案設置沒有考慮新理論、新技術的更新迭代。隨著技術的發(fā)展，物聯(lián)網的內涵和外延在不斷擴展，而大多老師由于不是物聯(lián)網專業(yè)出身，且存在惰性思想或習慣性思維，沒有很好地跟進物聯(lián)網技術的發(fā)展，導致掌握的知識陳舊，授課內容與社會需求脫節(jié)。

行業(yè)需求調研不夠深入，沒有很好地對標工程教育認證所提出的要求。人才培養(yǎng)方案除了需滿足物聯(lián)網行業(yè)對人才掌握技能的需求，還應該對標工程教育認證所提出的12點畢業(yè)要求。首先，由于對行業(yè)需求調研不夠深入，教師沒有很好地將行業(yè)需求轉化成教學目標，不能將企業(yè)項目所涉及的內容轉化成知識點，不能將收集到的項目信息轉化成教學材料，進而形成人才培養(yǎng)方案。其次，沒有從工程教育認證所提出的畢業(yè)要求出發(fā)，有機地梳理各門課程所對應的核心能力。比如，在工程教育認證的畢業(yè)要求中有一項關于溝通能力的要求，而在人才培養(yǎng)方案中卻沒有很好地體現對該畢業(yè)要求的培養(yǎng)，導致學生此方面能力有所欠缺。

（2）實驗室建設與人才培養(yǎng)方案脫節(jié)

實驗室建設沒有很好地從物聯(lián)網體系結構出發(fā)、從宏觀角度考慮。實驗室建設應該從實驗課程的需求出發(fā)，實驗課程建設應該從人才培養(yǎng)方案出發(fā)，而人才培養(yǎng)方案應該從物聯(lián)網所要求的體系結構出發(fā)。A高校前期在建設物聯(lián)網專業(yè)實驗室時，更多的是在調研其他高校實驗室建設的基礎上考慮硬件開發(fā)設備的購置，如單片機開發(fā)板、嵌入式開發(fā)板、傳感器實驗箱等，沒有從物聯(lián)網的內涵出發(fā)充分考慮物聯(lián)網體系所包含的內容，導致在人才培養(yǎng)過程中有所缺失。

實驗室建設時教師參與度不夠，與人才培養(yǎng)方案脫節(jié)。A高校前期在建設物聯(lián)網實驗室時，教師的參與度不夠，很多教師認為實驗室的建設是實驗室管理人員的工作，與自己關系不大，造成實驗室建設內容與人才培養(yǎng)方案脫節(jié)，導致有些設備的利用率不高，有些設備不能滿足教學的需要。

缺乏專業(yè)的項目實訓實驗室，學生缺乏創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)和項目訓練環(huán)境。由于物聯(lián)網工程所涉及的學科較多，應用面較廣，現有的專業(yè)課程實驗室不能滿足所有學生對實驗環(huán)境的要求，必須增加實驗環(huán)境給學生進行多元化實訓，比如各類科技制作、競賽、企業(yè)項目、創(chuàng)新實踐和教師科研項目等。A高校在實驗室建設過程中，沒有建設專業(yè)的項目實訓室，學生在課程學習之外沒有足夠的條件參加實踐活動，勢必會在人才培養(yǎng)過程中缺少綜合創(chuàng)新項目訓練，影響人才培養(yǎng)質量。

（3）實驗實訓環(huán)節(jié)與行業(yè)需求脫節(jié)，學生動手能力較弱

在設計實驗實訓教學方案時，沒有深入調研物聯(lián)網行業(yè)需求。實踐動手能力是企業(yè)要求畢業(yè)生具有的核心能力，也是工程教育認證的畢業(yè)要求之一，實驗實訓環(huán)節(jié)的教學方案設置對實踐動手能力的培養(yǎng)起著至關重要的作用。實踐實訓環(huán)節(jié)主要分為驗證性實驗、設計性實驗、綜合性實驗和創(chuàng)新性實踐等。A高校在設置實踐實訓教學方案時，沒有深入進行行業(yè)調研，各課程的實驗沒有以行業(yè)需求為主線進行設置，驗證性實驗比重過大，設計性實驗較少，大多在課程內開展實驗，缺乏能反映行業(yè)需求的跨課程綜合實訓，創(chuàng)新類實踐項目更加缺失，造成學生物聯(lián)網思維弱、綜合動手能力差。

沒有很好地利用教師的科研項目和引入企業(yè)項目開展實踐實訓和創(chuàng)新活動。教師的科研項目往往緊跟技術發(fā)展的前沿方向或工程關注的焦點，企業(yè)項目往往是市場經濟中的風口所在，將這些項目引入教學中形成教學材料，對學生的實踐實訓和創(chuàng)新活動的開展具有非常重要的意義。對于A高校來說，雖與物聯(lián)網企業(yè)有一些項目合作，但沒有很好地將教師科研和企業(yè)項目引入到教學過程中，在開展實踐實訓和創(chuàng)新活動過程中沒有很好地利用這些資源。

2 改革措施

（1）對標工程教育認證的畢業(yè)要求和物聯(lián)網行業(yè)的實際需求，理清人才培養(yǎng)方案的主線

組織物聯(lián)網專業(yè)教師深入學習工程教育認證的核心思想，修訂人才培養(yǎng)方案。項目組成立了工程教育認證工作小組，通過內部解讀工程認證核心思想、邀請專家進行指導、兄弟院校調研、行業(yè)調研、畢業(yè)生和校友問卷調查等手段，對人才培養(yǎng)方案進行修訂。重點突出應用型物聯(lián)網人才需求與培養(yǎng)方案的關系、各門課程核心能力與工程教育認證畢業(yè)要求的對標、人才培養(yǎng)方案的可持續(xù)改進。

組織教師與物聯(lián)網企業(yè)開展合作，使教師對物聯(lián)網教學的內涵有深入的認知，引入教學資源。項目組通過行業(yè)調研，與多家物聯(lián)網企業(yè)達成合作關系，這些物聯(lián)網企業(yè)包括物聯(lián)網設備制造企業(yè)、物聯(lián)網技術應用企業(yè)和物聯(lián)網技術培訓企業(yè)。通過與物聯(lián)網設備制造企業(yè)的項目合作，掌握物聯(lián)網底層技術的發(fā)展和應用情況，剖析項目所涉及的技術，將其融入到物聯(lián)網專業(yè)基礎課程的教學課程中。通過與物聯(lián)網技術應用企業(yè)的項目合作，深入了解物聯(lián)網技術的應用情況，形成教學文檔，將其引入到物聯(lián)網方向的專業(yè)課程和實踐課程中，提升學生的理論應用能力。通過與物聯(lián)網技術培訓企業(yè)合作，派遣教師到這些企業(yè)參加物聯(lián)網技術培訓，系統(tǒng)性地梳理物聯(lián)網所涉及的相關技術和方法。

（2）以物聯(lián)網體系結構為依據，開展實驗室建設

從物聯(lián)網體系結構出發(fā)宏觀把握物聯(lián)網實驗室的建設方向。項目組從物聯(lián)網體系結構出發(fā)，對物聯(lián)網工程各類實驗進行了梳理，進而總結實驗室建設的思路，如圖1所示。從圖中可以看出，物聯(lián)網體系結構由感知層、網絡層和應用層組成。其中，感知層通過終端獲取并處理傳感器數據，涉及的課程有《嵌入式系統(tǒng)開發(fā)》《傳感器原理及應用》《接口技術》《RFID原理及應用》等。針對這些課程，A高校建立了硬件開發(fā)實驗室，主要設備有傳感器實驗箱、嵌入式開發(fā)實驗箱、單片機開發(fā)實驗箱、移動開發(fā)實驗箱等，可以滿足物聯(lián)網感知層的所有開發(fā)及應用需求。網絡層包括接入層、匯聚層和核心交換層，主要開設的課程有《計算機網絡》《無線傳感網絡原理及應用》《物聯(lián)網網絡安全》《移動通信網絡》等。針對這些課程，A高校建立了網絡與安全實驗室，主要設備有無線傳感網絡實驗箱、交換機、路由器、防火墻、網絡安全攻防平臺等，可以滿足網絡層實驗教學的需求。應用層主要由管理服務層和行業(yè)應用層，主要開設《數據結構》《數據科學導論》《人工智能導論》《物聯(lián)網綜合實踐》等課程。針對這些課程，A高校建設了大數據實驗室、人工智能實驗室，主要設備包括云平臺、數據服務器陣列、GPU服務器平臺等。為了滿足學生項目、各類比賽和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的需求，A高校正在建設物聯(lián)網創(chuàng)新實訓室，進一步提高人才培養(yǎng)質量。

圖1 物聯(lián)網實驗室建設思路

（3）從企業(yè)需求出發(fā)，優(yōu)化課程內容，改進教學方法

結合物聯(lián)網企業(yè)需求，組織教師參加培訓和參與物聯(lián)網項目研究，將研究內容滲透到教學過程中。通過與物聯(lián)網企業(yè)開展項目合作，項目組獲取了大量的行業(yè)需求和開發(fā)案例。以智能家居的項目開發(fā)為例，該項目涉及到了物聯(lián)網體系結構中感知層、網絡層和應用層的內容，相關課程為《C語言程序設計》《傳感器原理及應用》《單片機原理》《嵌入式系統(tǒng)開發(fā)》《計算機網絡》《JAVA語言程序設計》《移動應用程序開發(fā)》《數據結構》《數據庫原理》《Web前端應用開發(fā)》《數據科學導論》《人工智能導論》等，如圖2所示。在課程教學大綱設計過程中，將課程內容與項目相關技術相結合，有針對性地設置相應的實驗內容，讓學生動手完成智能家居設計的某個環(huán)節(jié)，減少驗證性實驗，增加設計性實驗和綜合性實驗，使學生在課程學習過程中了解實際的項目開發(fā)中會用到的相關技術。在綜合實踐或創(chuàng)新實踐過程中，要求學生能夠熟悉整套系統(tǒng)的開發(fā)過程，并且能夠根據所學知識，創(chuàng)新性地設計物聯(lián)網系統(tǒng)。

引入企業(yè)資源參與教學改革，主要分為兩方面：一是高校與企業(yè)共同參與教學改革；二是派遣教師到企業(yè)參加培訓。在高校與企業(yè)共同參與教學改革方面，主要的舉措是根據行業(yè)需求與企業(yè)一起制定人才培養(yǎng)方案、企業(yè)派遣工程師參與部分實踐課程。在派遣教師到企業(yè)參加培訓方面，主要舉措是分批派遣教師到企業(yè)參加物聯(lián)網前沿技術培訓，使教師掌握物聯(lián)網的新技術、新方法和新應用，使教師隊伍的知識結構能夠得到有效的迭代和更新。近兩年，項目組派遣6名教師到粵嵌科技、飛瑞敖、東軟等企業(yè)參加技術培訓，有效提升了教學團隊的新技術迭代能力。

3 人才培養(yǎng)模式改革取得的成效

經過兩年的改革實踐，項目組取得了一定的成果。在教學方面，人才培養(yǎng)方案的質量得到了大幅度提升，課程設置較為合理，課程內容有較好的優(yōu)化，課程之間的關聯(lián)性得到了加強，課程主線較為清晰，學生的理論水平和實踐能力均有提高。在實驗室建設方面，項目組根據物聯(lián)網體系結構和人才培養(yǎng)方案的要求，先后建立了網絡與安全實驗室、物聯(lián)網綜合實訓實驗室、大數據實驗室和人工智能實驗室；與此同時，物聯(lián)網創(chuàng)新實訓室正在建設中。將實驗室的建設與課程要求有效結合，提高了學生的動手能力。在教學成果方面，A高校2017級物聯(lián)網畢業(yè)生的綜合素質有所提高，畢業(yè)生基本滿足工程教育認證的畢業(yè)要求，就業(yè)質量較高，包括入職于滴滴、小米、百度、騰訊、盛趣游戲等知名企業(yè)。此外，學生在專業(yè)競賽中也取得了一些成績，獲得省級以上獎項23項。

4 結 語

以A高校為例，針對物聯(lián)網工程人才培養(yǎng)模式存在的問題進行了研究。從人才培養(yǎng)方案、實驗室建設和引入企業(yè)資源三個方面闡述了改革的相關舉措。改革結果表明，本項目的改革方案可以有效提高畢業(yè)生的質量。