应用创新型物联网人才培养实践教学体系研究

余文森，郭磊

（武夷学院数学与计算机学院，福建武夷山354300）

应用创新型物联网人才培养实践教学体系研究

余文森，郭磊

（武夷学院数学与计算机学院，福建武夷山354300）

基于应用创新型人才内涵、地域特色以及学校专业优势，文章首先给出物联网工程专业应用创新型人才培养的目标定位，构建由课程实验、应用技能训练和创新实践三个部分组成的层次递进的物联网工程专业实践教学体系。然后，探索物联网工程专业实践教学模式改革，创建由一体化的实践课程体系、课堂教学与在线教学相结合的混合实践教学模式、多元化的创新实践平台构成的实践教学新模式。

应用型本科高校；应用创新型人才；物联网工程专业；实践教学体系

随着国民经济社会的快速发展和高等教育扩招，我国的高等教育已经逐步由精英教育步入大众化阶段。高等教育大众化以后，它的服务面扩大了，不仅要培养各种高尖端人才，也要培养各行各业的支撑人才。《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》指出，不仅要努力培养造就“一大批拔尖创新人才”，还需要培养造就“数以亿计的高素质劳动者、数以千万计的专门人才”。也就是说，高等教育人才培养目标和方向日趋多元化，因而从客观上要求高校实行分类发展。《国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》（以下简“十三五规划”）也明确提出“推进高等教育分类管理和高等学校综合改革，优化学科专业布局，改革人才培养机制，实行学术人才和应用人才分类、通识教育和专业教育相结合的培养制度”。地方性新建本科院校主要承担为地方经济社会发展培养人才以及提供服务的任务，是应用型人才培养的主力军。这类院校在我国高等教育大众化进程中起着不可替代的作用，是我国高等教育结构调整的生力军。当前，我国进入加快转变经济发展方式的关键时期，迫切需要大量应用技术人才。因此，党中央、国务院作出引导部分地方本科高校转型发展的重大决策。2014年召开的全国职业教育工作会议作出了引导一批普通本科高校向应用技术型高校转型发展的战略部署。2015年10月，教育部、国家发改委、财政部联合发布《关于引导部分地方普通本科高校向应用型转变的指导意见》，推动高校转型发展。武夷学院属于地方性新建本科院校，2007年经教育部批准为公办全日制普通本科院校，2013年通过教育部本科教学工作合格评估，同年启动向应用型高校转型工作，2014年入选全国应用技术大学联盟成员校。近年来，学校围绕闽北支柱产业的转型升级，瞄准区域战略新兴产业发展需求，构建了6大应用型专业群；紧扣应用型人才培养，整体构建了“应用驱动、职业引领、协同培养”的人才培养模式以及“与现代产业体系相适应，与职业标准相衔接”的能力矩阵与对应性课程体系。

武夷学院数学与计算机学院自2011年开始依托计算机科学与技术专业设置物联网技术方向，并于2015年3月获批物联网工程新专业。近年来，学院抓住学校整体转型的契机，在构建应用创新型人才培养为导向的物联网工程专业实践教学体系方面做了很多探索与实践，为培养物联网工程专业应用创新型人才奠定了基础。

1 物联网工程专业应用创新型人才培养目标

1.1 应用创新型人才内涵

“十三五规划”提出“产业迈向中高端水平，农业现代化进展明显、工业化和信息化融合发展水平进一步提高，先进制造业和战略性新兴产业加快发展”的发展目标。这就需要一大批面向各行各业生产一线的应用创新型人才，以满足产业发展的需要。然而目前，许多高校对应用创新型人才培养的认识与举措还不到位。为此，文章首先对“应用创新型人才”这一词语的内涵进行梳理和解析。理解这一词语的内涵应该把握“应用型人才”和“创新人才”两词。关于应用型人才，目前并无权威性界定，学者们对此进行了广泛的讨论。华小洋等[1]将本科高校培养的人才分为学术型人才和应用型人才两大类，认为“应用型人才主要致力于利用科学原理改造世界，通过社会实践创造性地解决现实问题，为人类社会提供物质和非物质财富”。宋克慧等[2]也将人才分为研究型人才和应用型人才，认为“应用型人才重在培养其应用专业知识到实际生产，特别是将高新科技知识转化为生产力（包括管理能力和服力能力），为社会创造直接利益的能力”。吴中江等[3]把人才分为研究型人才、应用型人才和技能型人才，认为“应用型人才就是与精于理论研究的学术型人才和擅长实际操作的技能型人才相对应的，既有足够的理论基础和专业素养，又能够理论联系实际将知识应用于实际的人才”。总之，应用型人才有别于传统本科高校培养的研究型人才和高职院校培养的技能型人才，是指具备一定的理论基础和专业素养，能将科学技术知识应用于人类社会生产实践，为人类社会创造直接利益的人才。

同样地，关于创新人才，国内外学者也从不同角度进行界定和探讨。冷余生[4]认为“创新人才是指具有创造精神和创造能力的人，它是相对于不思创造、缺乏创造能力的比较保守的人而言的，这同理论型、应用型、技艺型等人才类型的划分不仅不是并列的，而且要求不论是哪种类型的人才皆须具有创造性，也就是说，创造性是对各类人才的共同要求”。从这个表述，我们可以得出无论是研究型人才还是应用型人才都包含着创新人才，也就是说，创新人才是分类型的。刘宝存[5]认为“创新人才是具有创新意识、创新精神、创新能力并能够取得创新成果的人才”。邹绍清，罗洪铁[6]认为，创新人才是指“具备较高的专业素质和创新能力并能为社会和人类创造出较为丰硕或重大影响的成果的人”。在国外，虽然没有与“创新人才”对等的概念，但专家学者们也从人力资本、技术创新、成功学等领域对创新人才展开了研究与探讨，在创新人才培养方面，强调人的个性全面发展的同时突出对创新意识、创新能力的培养。因此，我们可以认为，创新人才是具有合理的知识结构，具备较高的专业素质和创新能力，能够为人类社会创造出丰硕成果的人才。

基于前面关于“应用型人才”和“创新人才”论述，采用逻辑学中的“种加属差”法解析应用创新型人才的内涵。应用创新型人才是指具有合理的知识结构，具备较高的专业素质和创新能力，能将科学技术知识创造性地用于人类社会生产实践，为人类社会创造出丰硕成果的人才。

1.2 物联网工程专业应用创新型人才培养的目标定位

物联网技术集成了计算机、通信、电子、控制、系统工程等方面的技术，属于典型的“集成创新型”技术。同时，物联网技术又是应用性非常强的技术，必须与具体的应用领域相结，目前重点应用领域主要包括智能工业、智能农业、智能物流、智能交通、智能电网、智能环保、智能安防、智能医疗、智能家居等。因此，物联网工程专业是由计算机、通信、电子等多个学科融合形成的、应用性非常强的工程应用学科，该专业的学生应该按工程应用型人才进行培养。用人单位考核一个物联网工程专业毕业生时，除了重视毕业生的物联网专业基础外，更看重他是否能够胜任物联网一个特定应用领域实际工作的能力[7]。在制定物联网工程专业人才培养目标时，应该充分利用发挥各高校自身以及所处地域的优势，形成自己的特色。武夷学院地处闽北山区，对接当地的主导产业升级以及小城镇、新农村建设的需要，学校组建了六大应用型专业群，物联网工程专业被纳入智慧城镇建设专业群。结合这些地域及专业优势，我们把物联网工程专业人才培养目标定位为，掌握物联网工程专业基本理论、知识和技能，能够胜任智慧农业或智慧城镇建设领域实际工作的应用创新型人才。

2 以应用创新型人才培养为导向的物联网工程专业实践教学体系构建

根据物联网工程专业应用创新型人才培养的目标定位，我们构建了以应用创新型人才培养为导向的物联网工程专业实践教学体系。基本思想是整合教学资源，优化课程结构，构建基础扎实、工程践性强的多层次递进式物联网工程专业实践教学体系。我们构建了三个层次递进的实践教学体系，包括：课程实验、应用技能训练和创新实践。

第一个层次是课程实验，以校内专业实验室为主，摒弃以验证性实验为主的传统实验教学模式，采用项目驱动的新教学模式，加大综合性、设计性实验的比重，重点强化学生对物联网专业基础理论知识的掌握，为应用创新能力的培养提供一个扎实的专业基础。主要课程包括：C语言程序设计实验，数据结构实验，面向对象程序设计实验，C#程序设计实验，移动终端应用开发实验，电路分析实验，电子技术基础（模、数）实验，单片机技术实验，RFID及传感器技术实验，数据通信与网络技术实验，无线传感器网络技术实验，Linux操作系统实验，嵌入式技术实验。

第二个层次是应用技能训练，以校内实训实验室、校外实训基地为主，在学生掌握了扎实的物联网专业基础知识后，重点培养和训练学生在某一特定应用领域实际工作能力。根据智慧农业或智慧城镇领域应用型创新人才的目标定位，设置智慧农业和智慧城镇两个方向的实训课程，培养和训练学生在这两个特定方向上设计和开发物联网软硬件系统的能力。另外，通过专业见习、实习，培养和训练学生实际工作能力。主要课程包括：智慧农业或智慧城镇感知与控制实训，智慧农业或智慧城镇物联网网关设计实训，智慧农业或智慧城镇物联网应用系统开发实训，专业见习、实习。

第三个层次是创新实践，以大学生创客空间、大学生创新创业基地、校企业合作创新实践平台、教师科研平台为主，在学生掌握了扎实的物联网专业基础知识和某一特定应用领域实际工作能力后，重点培养和训练学生的职业素质、创新意识、创新素质以及创新能力。主要包括：学科竞赛、创新创业大赛、大学生创新创业训练计划项目、校企业合作项目、教师科研项目、毕业设计等课外创新实践模式。

图1 物联网工程专业实践教学体系

3 物联网工程专业实践教学模式改革

3.1 加强顶层设计，构建一体化的实践课程体系

以智慧农业、智慧城镇领域实际工程项目为主线，打破过去“课程实验独立设置、各个课程联系不足”的弊端，构建一体化的实践课程体系。在顶层设计时，每门课程的实践内容不再是单纯为该门课程服务，而是要从整个工程项目的角度进行组织，重视各课程之间的贯通和隔合。首先，将知识和实践能力要素分散布置到C#程序设计实验、移动终端应用开发实验、单片机技术实验、RFID及传感器技术实验、无线传感器网络技术实验、嵌入式技术实验等第一层次的课程实验中，分散实施。然后，通过智慧农业或智慧城镇感知与控制实训、智慧农业或智慧城镇物联网网关设计实训、智慧农业或智慧城镇物联网应用系统开发实训等第二层次的实训课程综合汇总，实现综合应用能力的训练和培养。这样学生能够直接感受到所学的课程在实际项目中的地位和作用，从而激发其学习兴趣，同时也提高了学生综合应用所学知识解决实际问题的能力。

3.2 深化课内实践教学改革，提升学生的专业素质和工程实践能力

物联网工程专业是一个新兴专业，其实践教学受传统计算机科学与技术、电子信息工程等工科专业实践教学模式的影响，以教师为主，学生处于被动接受状态。课前，教师根据实验大纲确定实验项目，设计实验原理、实验内容和实验方案，编写实验指导书。课堂上，先由教师讲解实验原理和步骤，然后学生按照实验指导书上的详细步骤完成实验。课后，学生完成并提交实验报告。整个实验过程，学生按步就搬地完成实验，遇到问题直接求助教师，缺乏自主思考的空间和时间。在这种模式下，学生独立思考和解决工程实际问题的能力得不到锻炼，进而影响学生自主学习能力和创新能力的培养。此外，目前各高校物联网工程专业实践教学考核评价体系也比较单一，一般根据考勤、实验操作和实验报告来评定学生实验成绩。这种评价方式的主观性和随意性比较大，特别是实验操作没有一个具体的标准，其评价难以客观，因而不利于学生工程实践能力的培养。

为提升学生的专业素质和工程实践能力，近几年来，我们利用与企业合作开发的“潜能在线”教育平台，积极开展课内实践教学改革，设计了一个课堂教学与在线教学相结合的混合实践教学模式。该模式以专业素质和工程实践能力培养为主线，转变师生角色，以学生为中心，充分调动学生的主观能动性。模式包括课前自主实验、课堂演示与答辨、课后评价三个阶段。

课前自主实验阶段，首先，教师通过在线教育平台的在线导学模块，发布实验任务、教学PPT、教学讲解微视频以及其它学习资源。其次，学生根据教师发布的任务和提供的资源，自主完成实验原理、实验内容、实验方案的设计以及整个实验过程。学生在实验过程中遇到问题，可以通过在线教育平台的提问互动模块进行提问交流。为保证学生能够顺利完成自主实验，学院设立了开放实验室，学生可以通过实验室综合管理系统进行预约。在这一阶段，教师将实验任务与智慧农业或智慧城镇领域的工程实践项目相结合，学生通过自主实验、亲身经历工程实践项目，提高了自己的专业素质和工程实践能力。

课堂演示与答辨阶段，首先，学生根据课前自主实验，在课堂上汇报实验情况以及演示实验作品。其次，学生汇报完成之后进入答辨，由教师和其他同学提问，汇报学生回答。最后，教师根据学生汇报和答辨情况，对学生完成实验情况进行点评。这一阶段加强了师生之间、生生之间的互动交流，使学生的沟通交流能力得到锻炼，同时，也让教师了解到学生实验的真实情况。

课后评价段，首先，教师通过在线教育平台的在线评价模块，建立学生自评、学生互评、教师评价三位一体的评价体系，并给出评价标准。然后，学生和教师根据课堂演示和答辨的情况，通过在线评价模块，对每位同学的实验进行评价，包括学生自评、学生互评和教师评价三个部分。每个评价必须按照评价标准，写出评语并给出成绩。学生在给自己和别人写评语的时候，很容易看到自己的不足，并加以改正，同时也容易激发学习兴趣。

3.3 建立多元化的创新实践模式，强化学生的应用创新能力

依托大学生创客空间、大学生创新创业基地、校企业合作创新实践平台、教师科研平台，建立多元化的创新实践模式，强化应用创新型人才培养力度。首先，通过大学生创客空间、大学生创新创业基地，积极组织和引导学生参加学科竞赛、大学生创新创业大赛。目前，学科竞赛大都针对学科专业的热点问题自主选题，要求学生给出一个较为完整的解决方案。这些竞赛不仅能够激发学生的学习兴趣，还能锻炼学生的工程实践能力、培养学生创新意识和创新能力。其次，通过大学生创新创业基地、教师科研平台，组织学生参加大学生创新创业训练计划项目以及教师科研项目。学生在教师的指导下，独立完成项目的选题、设计和研发。通过项目，增强了学生应用所学知识解决实际问题的能力，从而培养了学生应用创新能力。最后，通过校企合作创新实践平台，引入企业实际工程项目，学生按照企业项目开发流程和模式，参与实际项目的研发。具体实施分为两种模式，一种模式是学生经培训后，直接进入企业参与实际工程项目的研发。这种模式主要是针对学校附近的企业，比如武夷山市东方潜能软件科技有限公司、福建省锦润计算机系统有限公司等，企业提供研发场地和设备，学生利用课余的时间到企业完成项目。另一种模式是针对外地企业，比如吉林省思密科技有限公司，企业提供研发设备，并派技术员到学校培训建立团队，学校提供场地给团队完成企业的项目。通过企业实际项目，不仅培养了学生的实战经验，还加强了学生的团队合作意识和协作精神。

4 结论

根据学校应用型人才培养的定位,我们结合地域及专业优势，制定了智慧农业或智慧城镇领域应用创新型人才培养的目标定位，构建了以应用创新型人才培养为导向的物联网工程专业实践教学体系。积极探索物联网工程专业实践教学模式改革，通过构建一体化的实践课程体系、设计课堂教学与在线教学相结合的混合实践教学模式、建立多元化的创新实践平台等措施，强化学生应用创新能力的培养，力求探索出一条适合应用型本科高校的物联网工程专业实践教学改革之路。

[1]华小洋,蒋胜永.应用型人才培养相关问题研究[J].高等工程教育研究,2012（1）:101-103.

[2]宋克慧,田圣会,彭庆文.应用型人才的知识、能力、素质结构及其培养[J].高等教育研究,2012,33(7):94-98.

[3]吴中江,黄成亮.应用型人才内涵及应用型本科人才培养[J].高等工程教育研究,2014（2）:66-70。

[4]冷余生.论创新人才养的意义与条件[J].高等教育研究,2000（1）:50-55.

[5]刘宝存.什么是创新人才，如何培养创新人才？[N].中国教育报,2006-10-09(007).

[6]邹绍清,罗洪铁.试论创新型人才价值[J].中国人才,2008（12）:12-14.

[7]吴功宜.对物联网工程专业教学体系建设的思考[J].计算机教育,2010（21）:26-29.

（责任编辑：叶丽娜）

Research on Practical Teaching System of Application-oriented and Innovative IOT Talents Cultivation

YUWensen，GUO Lei
(School of Mathematics and Computer Science，WuYi University，Wuyishan，Fujian 354300)

Based on the connotation of application-oriented and innovative talents,region characteristics,and school’s professional advantage,this paper first gives the orientation of talents cultivation of IOT engineering specialty,builds practical teaching system of IOT engineering specialty,which are three hierarchically related of such as course experiments,application skills training and innovation practice.And then,this paper further explores the reform of practical teaching mode of IOT engineering specialty,establishes the new mode of practical teaching composed of an integrated practical course system,a blended practical teaching model in which on line teaching and classroom teaching is combined,and multiple innovative practice platform.

application-oriented university;application-oriented and innovative talent;IOT engineering specialty;practical teaching system

G642

A

1674－2109(2016)09－0099－05

2016-07-05

福建省本科高校教育教学改革研究项目（JAS151342）；武夷学院转型发展教育教学改革与研究项目（xj2014004）。

余文森（1973-），男，汉族，副教授，主要从事数字图像处理、嵌入式系统及应用的研究。