物联网背景下的网络工程专业实践教学改革

肖德琴， 肖 磊， 潘春华， 杜治国

(华南农业大学 软件学院， 广州 510642)

物联网背景下的网络工程专业实践教学改革

肖德琴， 肖 磊， 潘春华， 杜治国

(华南农业大学 软件学院， 广州 510642)

物联网作为工业化和信息化的融合剂，应用领域十分广阔，涉及到社会各个行业，是一个极具潜力的产业，需要大量的高素质人才。结合物联网时代背景，根据网络工程特色专业培养目标，我校以突出农物联网为出发点，对网络工程专业的实践教学内容进行改革探索。本文重点阐述了我校的网络工程专业突出学生物联网工程素质和工程实践能力的人才培养目标，实践教学改革的具体做法、思路及保障措施。近3年的改革实践表明，毕业生在网络工程实践能力方面有了很大进步，获得多项比赛成果，就业竞争力明显增强，学生专业满意度逐年增高。

网络工程； 物联网； 教学改革； 实践教学

0 引 言

2011年11月国家发布了物联网十二五发展规划，2015年又发布了互联网+行动计划，将物联网产业上升为国家战略需求。2010年起一批高校相继开展了物联网工程专业的申报工作。物联网集合了信息学科的众多技术及理论，作为一门学科，不论从理论上，还是从技术上均处于发展期。物联网作为工业化和信息化的融合剂，应用领域十分广阔，涉及到社会各个行业，是一个极具潜力的产业，需要大量的高素质人才[1-2]。由于网络工程专业培养的是“工程应用型”人才，必须高度重视与理论教学相辅相成的实验教学环境的建设，结合物联网时代背景的需要，从2012年起，我校网络工程专业以物联网为特色，在网络工程专业基础上做出了大量调整，尤其在实践教学方面进行了大力的改革[3-4]。

本文结合当前物联网和互联网+时代背景，对我校网络工程专业人才培养的实践教学方案进行了较全面总结，下面将详细介绍我校近年了网络工程专业实践教学目标、具体做法、保障措施及成效总结。

1 构建突出物联网工程特色的实践教学目标

网络工程人才培养的基本目标使培养具有高度社会责任感，知识、能力、素质协调发展，具备计算机科学与技术基本理论与基本知识、网络工程专业知识与专业思想，掌握网络工程方法和技能，具有较强网络工程意识与工程能力、良好的工程师素养与职业发展潜力，可快速适应业界需求的网络工程应用型人才[5-6]。

针对物联网时代背景的需要[7]，我们提出了网络工程人才建设的改革目标：根据现代物联网产业对网络人才的要求，将知识结构、能力结构以及整体素质的培养有机结合，培养具备良好科学思维和综合素养，拥有物联网工程能力或创新能力的，能对复杂问题求解的，有理论、重技术和懂管理的，符合IT产业需求的高级网络工程人才和创新人才。

2 物联网特色的实践教学改革具体做法

物联网技术属于多学科交叉、融合的技术，如何能够根据社会企事业单位、工业界对物联网人才的需求、就业岗位的能力要求来设计当前的具体实践教学内容。通过对社会需求的分析，要在实验教学的环节上，提高对学生动手能力的培养，使之符合社会的需要。通常课堂理论教学侧重于知识点的传授，学生长期、持续的动手能力的培养，需要在培养内容的选择上充分考虑社会的需求。同时，学生是否可以完成物联网相关应用领域实际开发的能力是更重要的素质。具体措施包括如下3个方面。

2.1 实践教学课程体系构建

围绕物联网工程能力的培养目标，需要在现有教学内容的框架下，从实验的具体内容设置方面进行调整，从内容和考核要求的具体内容上，更贴近本专业的教学需求[8]。我们对课程实验内容进行整合，改革以往以课程开设实验项目的做法，改革到以知识点为基础的模块化实验项目的开设，有效地克服了实验内容重复、单调的弊端。将软件开发，硬件设计、学科交叉、校企联合、项目驱动、知识竞赛等多种创新活动有机融合、多元互动，在实践中构建了系统科学的创新实验方法体系。主要配套了如下系列理论与实践综合教学课程：嵌入式网络设计、网络安全与攻防、网络管理、网络程序设计、无线网络技术和物联网工程，以及数据通信实验、网络程序设计、网络协议分析与设计课程设计、网络安全与攻防实习、网络工程综合实习、物联网课程实习、毕业实习等专门实践课程[9-10]。

2.2 以专业竞赛为抓手，以各级创新项目为引擎，丰富实践教学内容

将学科竞赛模式引入实践教学环节，强化软硬件设计实现能力。竞赛的设置和评价标准强调知识面广、技术新颖，并强调实际的分析问题和解决问题的能力。在第二课堂活动，开展从院校、省、国家乃至国际级程序设计竞赛；开展计算机网络技术知识大赛，强化学生理论知识水平；开展嵌入式系统大赛、网络攻防竞赛、物联网作品赛等，造就学生从事物联网工程的建设能力[11]。

同时，把每年院级、校级、省级和国家级大学生创新项目的申报、检查和答辩工作纳入常规工作，在每一个环节广泛动员和要求学生们参与，抓住每个环节培养强化学生的创新实践能力。积极组织申报大学生创新项目，吸收有兴趣、有潜力的优秀学生参与进来。开展农业物联网相关的科学和工程实验，让他们在项目实施过程中培养一定科学思维及计算思维。从2014年以来，2013年级网络工程学生50%以上都有参与到各级创新项目中来；主持的各级项目也有20项左右。

此外，通过一系列的创新实践，使学生能了解本学科发展趋势和最新成就，具有较强的知识更新能力，有较强的工程能力或创新能力，有较强的运用知识的能力、动手能力、实践能力，培养学生的团队协作精神和自主创新意识，能有效地对复杂问题求解。

2.3 深入开展校企联合培养

广泛开展进行校企合作培养模式是一种较佳的选择，我们已经在2011级、2012级和2013级网络工程专业学生中实行了校企合作培养模式，学生利用生产实习的时间(4周)到实习基地(公司)参加面向企业级项目实训，企业将其丰富的项目开发经验传授给学生，使学生在校期间可接受到企业级项目开发的初步经验，为学生就业进军IT领域奠定良好的基础，增加项目实训内容与时间，为高薪就业奠定坚实的基础。同时，聘请企业的专业工程师来校指导课程设计，设计难度、层次、技巧有所区别的研究性和开发性课题，引导和鼓励学生进行自主开发。目前已经成功在2013届学生中开展《网络协议分析与设计》《网络工程综合实习》《网络攻防课程设计》《物联网课程实习》等企业实习课程，使学生的课程实践内容直接与企业需求挂钩，顺应时代背景的需要[12]。

3 运行保障措施

在教学实践中，我们主要采取了以下3方面的措施来保障改革方案的顺利进行。

3.1 建立基于物联网开发应用的创新实验室

进一步建立和完善创新试验平台，通过提供必要的农业物联网设备和实验场所，在创新实验场所方面，我们可根据创新实验的需求和实验室自身的条件建立各类物联网软件与硬件创新开放实验室，由院实验教学中心提供物联网实验平台、元器件、硬件组装平台、程序设计开发平台等。这些创新实验室可以是某个创新实验团队专用的，也可以是几个创新团队合用，部分创新团队还可以利用教学实验室的开放时间。

借助学生科技创新实验室，建立“教师、学生、项目”间的紧密联系。利用教师的所具备理论知识、科学思维、教学和科研经验等优势，定期主办、承办和参与学生科技创新活动；定期发布物联网相关的训练题目；通过讲座、辅导、讨论、专题训练、竞赛、自主设计实验项目、项目开发等多种方法，鼓励学生积极参加科技活动，培养学生的科技创新能力。

为了充分发挥创新实验室的使用率，让尽可能多的学生能从网络工程创新实验室得到收获，创新实验室实行开放式使用和管理，任何学生，只要有明确的课外创新训练目标或题目，可以由学生本人或指导老师想实验室提出申请，就可以免费使用实验室的设备与资源。在开放实验室，针对各个专题都有明确培养、训练计划，现场安排有丰富经验的老师进行专题指导、主持专题讨论。

3.2 组建物联网工程创新团队

结合卓越网络工程师的培养目标，对典型物联网工作岗位及其工作技能进行分析，组成由学生自主管理，专业教师和实验人员辅助管理和指导的“多元化、开放式”软件开发型、硬件设计型、校企联合型、知识竞赛型、学科交叉型、项目驱动型等创新团队。在创新实验团队的管理方面，主要采取导师制。在对学生创新实验团队的管理中主要采用如下几点做法：

(1)通过建立学生创新实验室、开放实验项目等方式鼓励优秀学生参与科研项目的研究。在教师的引导下，组建各类创新团队，让学生自愿加到所感兴趣的创新团队中来。鼓励学生互相学习、取长补短、重在参与，学习科学的研究方法，熟悉研究过程和体验取得成果的乐趣。介于我院老师们的大多数项目都是农业物联网相关的科研项目，这一举措也很好地带动了学生们物联网理论与实践能力方面的培养。

(2)理论联系实际，通过与企业合作，让学生到企业做项目,一方面让企业能正确地认识他们，另一方面，在工程师的指导下也提高了学生的动手能力。

(3)鼓励参加知识创新大赛。在进行知识创新教育和动手能力培养时，也进行创新和个性化培养教育，让学生在全省乃至全国进行竞赛挑战的能力。

(4)完善创新奖励机制。可按创新实验项目完成情况加以考核并按规定申请创新学分；对学生依托实验项目参加科技创新竞赛获奖，可给予创新学分奖励，以激励学生拓展学习与创新学习。

3.3 设立专项创新实验经费

在创新实验经费的筹措方面，除学校提供大学生创新项目经费的支持外，可在实验教学中心的实验教学经费中节余出一定的经费用于学生开展创新活动所需元器件、耗材等支出，学院还提供经费组织学生参加国际、国内及广东省各类大学生创新比赛。此外，校企联合的企业方也提供设备与资金的支持，一些参与科研项目创新团队还可获得科研项目的经费支持。

4 结 语

以互连网为核心、以物联网为新兴增长点的信息网络产业是我国经济发展的重要产业支柱与战略选择，国家领导人多次在公开场合表示出对网络产业发展与突破的关注与重视[13]。随着物联网和互联网+向各个领域的渗透，对物联网工程师人才的需求量相当大[14]。从教学的角度而言，满足时代背景和行业需求进行教学改革是大势所趋。

我校三年的教学实践表明，设计的实践内容使得学生在掌握基本知识和工程实践能力方面有了较大的进步，尤其在物联网设计能力、协议分析与设计方面有较大提高，具有了更强的就业竞争力，为其成长为卓越网络工程师奠定了坚实的基础[7]。从2014年以来，我校结合物联网工程特色的网络工程实践教学改革已经初见成效，毕业生中三分之一的学生在目前的企业学习期间被较大规模IT企业签约录用，2014年以来网络工程专业满意度调查均在70%以上；2016届专业毕业生对口就业率在80%以上；初次就业月薪在5 000元以上的比例在60%以上，其中有3名同学初次就业在阿里巴巴、腾讯、微软等大型IT企业，年薪超过20万元人民币。2015年和2016年应聘到物联网企业的同学每年均超过20人次，就业竞争力明显增强[15]。

物联网成为国家战略性新兴产业，急需大批具有较强理论知识和较高实践能力的专业人才，为满足新兴产业发展对高素质人才迫切需求及教学科研需要，开展基于物联网背景的网络工程人才培养方案探索具有重要的现实意义。

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Practice Teaching Reform of the Network Engineer Specialty under the IOT Era

XIAODe-qin,XIAOLei,PANChun-hua,DUZhi-guo

(College of Software, South China Agricultural University; Guangzhou 510642, China)

The Internet of things (IOT) industry is a highly potential industry with wide application prospect in all sectors of society, it needs a lot of high quality talents. Based on the background of the IOT and the training objectives of the network engineer specialty, South China Agricultural University carried out a reform of the practical teaching for network engineering specialty In order to highlight the agricultural Internet of things, this paper introduced the training objectives of the network engineer practice teaching, and the practical teaching reform methods, ideas and measures in our school. Teaching practice showed that students have been greatly improved in mastering basic knowledge and engineering practice ability, especially in design ability to IOT. The students have been with stronger employment competitiveness. Almost three years of reform practice showed that graduate students in the field of network engineering practice had made great progress in recent years, and their competitiveness of employment, professional satisfaction of students were increased year by year.

network engineering; the Internet of things; teaching reform; practical teaching

2016-02-14

广东省高等学校教学质量工程项目

肖德琴(1970-)，女，重庆人，博士，教授，主要研究领域为物联网、计算机网络。

Tel.:020-85280320;E-mail: deqinx@scau.edu.cn

G 64

A

1006-7167(2017)01-0201-03