物联网工程专业学生实践能力培养研究

何莉+张顺利

摘 要 物联网技术已广泛应用于多个行业。物联网人才需求量与日俱增。实践能力强的学生很受市场欢迎。现有应用型本科院校在培养物联网工程专业学生的实践能力存在多种问题。为解决这些问题，提出了三种行之有效的对策，旨在为社会培养优秀的物联网人才。

关键词 物联网 实践能力 就业

中图分类号：G642 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2016.12.020

Abstract The Internet of things （IOT） technology has been widely used in many industries. IoT talent demand is growing. Students with strong practice ability are very popular with the market. There are problems while cultivating the students' practical ability of IOT engineering program in application-oriented institutes. In order to deal with the problems and foster outstanding IoT talents for the society， three kinds of effective countermeasures are put forward.

Keywords the things of Internet； practical ability； careers

物联网、云计算、大数据作为当前信息技术领域的热点，吸引了行业和研究机构的关注。物联网已广泛应用于智能农业、智能家居、智能交通、智慧城市、智慧工业等多个领域，给人们的生活带来便利，改善了企业管理，提高了生产效益。随着物联网应用的蓬勃发展，对物联网人才的需求量剧增。社会对物联网人才的需求不再局限于懂得物联网理论知识，社会欢迎能够将理论应用于实践以及能够快速上手的人才。

物联网工程专业学生实践能力的培养依然处于探索阶段。①由于自身的特点，完全参照成熟的计算机科学与技术专业、软件工程专业的实践能力的培养方式并不可行。有必要根据专业自身特点形成有特色的实践能力培养方式。

下面我们先分析物联网工程专业对学生实践能力培养的不足之处，然后提出一些行之有效的对策。

1 学生实践能力培养存在的问题

物联网体系从技术角度可以划分为感知层、网络层、处理层和应用层。感知层应用传感器技术、RFID技术将物理世界和信息世界连通起来，侧重于信息的采集。网络层结合无线传感网技术、互联网技术、现代通信等技术，侧重于信息的传递。处理层负责信息的存储和聚合以及价值的挖掘，常用技术包括机器学习、数据库等。应用层面向用户，将数据以友好的方式呈现给用户。物联网从工程角度可划分为设计、研发、工程实施和管理。②可以看到，由于物联网工程涉及的技术比较多，需要培养学生的综合技术应用能力。

目前在实践能力培养方面，存在下面三个不足之处。

（1）学生接触实验设备的时间少。实验一般分为验证型、设计型和综合型，其中验证型实验要求学生按部就班重现实验现象，所花时间一般比较少，对学生能力培养的效果有限；设计型实验是围绕一个小目标进行设计，而综合型实验需要学生结合多种技术来完成一个应用。设计型和综合型实验能够很好地提高学生的实践能力，但需要学生花费较多的时间，在正常的课内时间很难完成。现有实验设备通常以实验箱的形式存在，一套设备2万以上，在正常实验也很难保证学生每人一套，多数情况下是以小组的方式提供。为了实验设备的安全，实验设备一般不允许学生带到实验室外面。由于在指定的时间很难完成设计型的实验，所以实验多数以验证型实验为主，限制了学生能力的发挥。

（2）学生没有全流程实验环境。通常物理网应用都涉及感知层、网络层、处理层和应用层。现有实验设备往往局限在某一层次，比如传感器实验侧重于数据采集；通信实验侧重于物体之间的自主连接；数据处理实验侧重于数据的分析与呈现。现有的实验呈现离散化的状态，缺乏将完整应用全流程实验环境，使得学生只能看到某一个方面。然而在实际环境中构建一个使用环境存在一定的困难，一是空间和费用问题，比如构建物流系统不仅需要大的实验室安装空间，同时需要很大的经费投入，在缺乏良好的产学研环境情况下，③很有可能造成资源的浪费；其次是物联网应用很多，要完成实际系统的改造往往比较困难。因此，有必要引入虚拟仿真环境，为学生提供全流程物联网应用实现环境。

（3）学生实践能力培养与社会需求脱节。学生的培养方案在学生入学前就已制定，而且方案在该年级学生整个学习过程一般不会变动。如果存在问题，一般会在下一次人才培养方案作出修正。所以经常有高年级学生羡慕低年级学生享受人才方案修改带来的便利。人才培养方案也考虑了学生实践能力的培养问题。现有的培养方式主要包括课后作业、课程论文、课内实验、专周课程设计。这些培养方式的共同特征是围绕着所讲授课程来设计的。一般教材上的内容都是比较成熟，意味着这些都是几年前的知识，在物联网技术日新月异的时代，教材所讲授知识往往存在一定的滞后性。这也是毕业生抱怨学校所学知识在工作后往往用不上的原因。企业为了生存和占领市场，往往想方设法用先进的技术去实现具有强大竞争力的产品。学生毕业后多数进入企业，所以有必要提前让学生了解企业现在需要什么样的人才，需要学生掌握什么样的技术。

2 实践能力培养的对策

物联网专业学生的实践能力培养方式需要改进。下面是四个行之有效的对策。

（1）实验设备化整为零。做化学和物理必须到专业实验室里面完成，因为化学实验帶有一定的危险性，物理实验需要借助于精密的仪器。然而物联网的实验并不需要一定在专业实验室完成。学生领取实验设备，可以在学校安排的上课时间在实验室接受实验课程教师的指导以及验收实验成果，上课时间结束后，可以将实验设备带离专业实验室，自主确定实验时间。这种方式结合了专业实验室的教师指导和课后时间的灵活性。为保障学生人手一套实验设备，需要实验设备小型化以及充足的数量，另外是单套价格不能太昂贵。比如采用树莓派或Arduino开发板进行实验，单块开发板价格200元左右，学生可以在上面自主完成多数物联网实验。

（2）引入云平台。由于物联网专业人才培养方案中总学时的限制，在正常的教学中只会安排几门很重要的基础课和专业课，但物联网整个体系涉及多个方面的内容，很难在正常的教学中都得到安排。因此，需要扩展学习的途径。通过慕课可以重要课程的理论知识，但慕课往往对实践内容讲得较少或者不方便安排实践内容。云平台是一个很好的学习平台。云平台可以提供物联网工程从传感层到应用层多门实验课程。实验主要以虚拟仿真的形式完成。④3D虚拟仿真提供很真实的场景，让学生能够直接对传感器、驱动器进行控制，形成感性认识。虚拟仿真不仅节省了成本，而且让学生可以在仿真环境下实现从数据采集到数据呈现的完整的应用，对于培养学生的系统观很有好处。

（3）参与竞赛提升能力。在没有外界压力时，学生往往会按部就班和夸大面临的困难，延误完成物联网产品或应用的时间。竞赛的鲜明特点是在指定的时间范围内完成具有一定功能的物联网应用。由于时间的原因，参加竞赛的学生需要在很短的时间确定自己的选题，避免在茫茫大海中漫无目的地寻找；确定选题后，需要集中精力去完善物联网应用的整体设计；设计完成后，需要编码实现设想的功能。竞赛期间，学生往往觉得很辛苦，但完成竞赛后，无论名次如何，学生往往会有很大收获。学生不仅可以培养团队合作精神，还可以培养决策能力，以及设计和编码实现能力。

（4）企业实习。社会上有很多优秀的物联网企业，向社会提供丰富的物联网应用。到企业实习直接接触原汁原味的物联网产品，能够触发学生动手实践和不断创新的欲望。学生到物联网企业实习主要包括两个时间点。⑤一是在入学第一年进行物联网专业认识实习教育的时候。学校一般会安排一到两周的时间。学生到达企业，通过参观企业展厅，动手安装APP，真实体验物联网的应用，应用包括智能家居、智能物流等多个方面。丰富的应用在学生脑袋里面形成感性的认识，引导学生对未来四年进行学习规划。二是在最后一年。学生主要任务是完成毕业设计。一般情况下学校都会允许和鼓励学生在企业中结合自身项目来完成。学生可以选择多个岗位进行实习。比如研发岗位，侧重于物联网软和硬件的研发；网络设计岗位，侧重于在特定的环境下合理选择物联网设备完成满足一定要求的物联网网络；工程实施岗位，侧重于根据设计图纸完成物联网设备的安装和调试。这些岗位都需要将理论知识应用于工程实践，能够极大地提高学生的动手实践能力。

3 结语

为社会培养实践能力强的学生有着重要的意义，也是国家对应用型本科院校的殷殷期待。现有物联网工程专业学生的实践培养方式主要参照计算机科学与技术、软件工程的实践方式，没有很好结合物联网工程专业自身的特点。在分析现有实践能力培養方式的不足后，提出了几种创新培养方式，旨在为社会输送高质量的物联网人才。

注释

① 张明华，董新龙，陈江瑛.工程材料实验教学中开展设计性实验的探索与实践[J].科教导刊（上旬刊），2016.1：104-105.

② 文毅，胡云峰.独立学院“集成电路工艺基础”实验教学研究[J].科教导刊（中旬刊），2016.1：99-100.

③ 王伟.职业院校搭建产学研平台实现协同创新研究[J].科教导刊（上旬刊），2016.1：5-6.

④ 刘宇，别海楠.加工过程仿真技术在本科教学中的思考与实践[J].科教导刊（中旬刊），2016.1：59-60.

⑤ 杨菊英.“三段式”CDIO教学模式在专业入门课程中的研究与实践[J].科教导刊（中旬刊），2016.1：115-116.