物联网专业应用型人才培养方案的研究

万杰

摘 要 针对当前物联网专业人才培养方案中存在的诸多问题和面对的困境，结合人才培养的实际情况和市场对物联网人才的需求，分析了应用型人才培养的标准，根据物联网工程应用型人才培养的目标和教学过程中的实际情况，提出了可行性的人才培养方案和具体实施方法。

关键词 物联网工程 应用型人才培养 虚拟仿真教学

中图分类号：G642 文献标识码：A

0引言

随着温家宝总理在2009年提出的感知中国理念，并将物联网发展正式写入“政府工作报告”，物联网技术在中国掀起信息产业的第三次革命。随后，物联网工程专业被列入了普通高等学校本科专业目录计算机大类下。时至2018年，全国已有460所高等院校开设了 物联网工程专业。然而大部分院校在物联网教学方案以及课程设置方面还存在着诸多问题，文章结合物联网关键技术，分析目前高校中存在的问题，提出合理的建议，为社会发展提供优质人才。

1物联网工程课程特点

物联网技术强调的关键是在互联网的基础上实现任何时间，任何地点，任何物与物之间的互联互通。因而物联网实际是一个综合交叉性的学科，物联网技术涵盖了计算机科学与技术，嵌入式技术，传感器技术，通信技术，数据处理技术等多个学科。物联网技术体系结构可以分为4层，第一层感知识别层，主要包括RFID识别技术，传感器技术，定位技术和智能设备技术；第二层是网络通信层，主要包括互联网技术，计算机网络技术，无线接入技术，物联网通信技术等；第三层是管理层或着数据处理技术，主要包括大数据技术，海量数据存储技术，数据挖掘等技术；第四层是综合应用层，主要包括智能交通，智能农业，智能健康，智慧城市等多个方面。因而，物联网工程专业的课程设置需要依据物联网技术的基本框架来开展。

2物联网工程专业课程体系建设与教学现状

物联网工程目前是一个比较新的专业，很多高校的课程设置实际还处于实验阶段，物联网工程专业在学科建设和教育教学方面还存在以下几个方面的问题：

2.1课程设置欠规范

大部分高校存在课程体系设置比较混乱的问题，缺乏明确的目标和定位。物联网属于一个综合性的学科，涉及计算机科学与技术，计算机网络，物联网通信，大数据处理等多个学科的知识基础，因而涵盖的课程多于一般的普通本科专业。同时，大部分的高校对于本科专业的学分有严格的规定和限制。 这就导致了在课程设置方面不可能做到覆盖物联网技术涉及的所有学科。因而，目前大部分高校在课程设置方面实际采用广而浅的策略，按照物联网技术的四层体系结构，尽可能的涵盖所有课程，但同时大部分课程都没有足够的学时让学生深入掌握本课程内容。这种课程设置的结果是学生可能对知识的掌握太浅，毕业后无法胜任相关专业岗位。

2.2教学资源不足

教学资源的不足主要体现在两个方面，一方面教学所需的硬件设备不足，另一方面是师资力量不足。物联网是一个实践性比较强的学科，而物联网专业的实践教学需要有一定数量的硬件设备作为支撑，目前大多数高校在不断的扩大物联网本科专业的招生数量，而已有的硬件资源不足以支撑学生的实践课程。其次，大多数的高校还停留在理论教学的阶段，实践环节不够。第二方面，目前大部分高校的物联网工程专业都是在计算机科学与技术，通信工程等专业的基础上发展起来的，因而缺乏具有物联网知识基础和实践背景的师资力量。很多高校采取的是组织现有的教师参加物联网本科教育的短期培训后承担物联网相关专业课程的授课，这种背景下必然导致所培养的人才与实际企业需求脱节。

物联网实际是一个实践性很强的专业，因而，物联网专业的课程需要涵盖相关的硬件开发课程，而大部分的高校相关课程配置不够或者师资力量不足或硬件资源欠缺，导致学生对课程失去兴趣，对知识的接收程度比较低，实践动手能力较差。

3物联网专业人才培养模式的思考和建议

3.1确立合理的人才培养目标和课程体系

物联网是一个综合交叉性的学科，物联网的四层体系结构中实际涵盖了多个计算机相关专业的课程，因此在课程体系设计方面应该有所侧重，突出特色。课程体系结构是本科教学中的核心，一个合理的，系统的，有序的课程体系是高质量教学的前提，也是对学生能力的最大化培养。因而，物联网的课程设置，需要以物联网的技术体系结构为核心，如表1示。

感知层是物联网的基础核心层，主要包括传感器技术，RFID，定位技术等，因而，在感知层学生需要掌握基本的硬件开发技术，主要核心专业课程包括嵌入式系统，微机原理，数字信号处理等技术，而在具体实践环节包括单片机的基础开发，传感器数据采集实验，例如，温湿度，光线，烟雾，压力等，RFID系统读卡，写卡，编码等实验。感知层的基础课程一般包括物联网导论，计算机技术基础，面向对象程序设计等。

传输层主要完成的是信息的传输与处理，专业基础课程包括计算机网络，操作系统等。其主要的专业核心课程包括，物联网通信技术，传感器网络技术。在实践操作环节的核心包括两个方面，一个是ZigBee组网与数据收集和发送实验，NB-IoT组网与数据通信实验。其次，也包括蓝牙组网与通信，WiFi通信等实验。

管理層和应用层也可以结合起来讨论。其核心是对数据的处理以及应用服务的开发，所以专业核心课程可包括大数据与海量数据存储，数据挖掘，物联网安全等课程。这些课程的展开需要相应基础课程的支撑，包括概率论与数理统计，数据库技术，数据结构等。本层的实践的核心是对数据的存储和处理，包括SQL server 数据库的建立也应用，hadoop 平台的搭建和基本数据操作。在以上课程实践的基础上，进一步开展物联网的综合实验，包括智能家居，智能农业，智能交通等系统的搭建，数据的采集，数据处理，以及数据可视化等。

在此基础上，也包括一些探索与拓展类的课程，可设置为选修课程，比如云计算，大数据，数据挖掘，人工智能，web 开发技术，移动开发技术等。高等院校的本科课程体系通常包括三大模块包括通识类课程，基础课程，专业核心课程，以及拓展课程等。而物联网的专业课程涵盖科目比较多，但学时和学分有限，因而在课程设置中应该有所侧重，以物联网体系结构中的感知层和传输层作为核心来设置课程体系。

3.2加强师资队伍的培养和实训资源的配置

物联网工程具有较强的专业性和实践性，因而对教师的综合能力提出了较高的要求，要求教师具备充分的理论专业知识的同时，也要掌握灵活多样的教学方法，最重要的是，近几年来物联网技术的飞速发展，要求教师必须了解最新的市场动态和技术。因而在实际的教学改革过程中，依托学校的资源平台，系统的，有序的组织教师参加企业的培训，使教师掌握最新的技术，强化与兄弟院校之间的合作与交流，相互提升，改进教师的教学理念和教学方法。同时，加大人才引進的力度，不断壮大师资队伍的建设。

改变传统的教学模式和授课方式，适当增加教师授课技术和方法的灵活性，增加实验实践环节的比重。物联网是一个实践应用型的专业，实践环节能够有效提高学生对知识的掌握，学习的兴趣和动手能力。物联网的实践环节需要有较多数量的硬件设备作为支持， 并且，硬件设备在使用过程中存在的损坏与淘汰现象比较严重，因而学校需要加强在这一方面的投入，保证学生有效完成相关实验项目。

其次，推进虚拟仿真教学环境的设计与开发，利用虚拟仿真技术进行教学演示，能够为学生提供更加生动，逼真的实验环境，使学生更加有效的掌握实践项目的方法和步骤，进而强化对理论知识的理解和掌握。从而可以提高教学的效率。

3.3加强与企业的合作

物联网技术的飞速发展，市场对物联网技术专业人才的需求也在逐年快速增加，然而，很多高校的物联网教育实际与市场需求脱节，由于课程设置的不合理以及师资力量的欠缺等因素，导致很多院校将物联网专业的学生培养成了计算机或软件专业的人才，进而影响物联网专业学生的就业。因而，在教学改革过程中，需要加强与企业的合作，建立与企业合作的授课体系，增加教师到企业培训的比例，为学生建立校企联合实训基地等。

4结语

教学改革需要体现高校的办学特色，有明确的专业定位，依托具体的教学环境，并且需要符合市场的具体需求。物联网是一个比较新兴的本科专业，大部分高校是在零基础上发展起来的，因而对物联网工程专业的改革需要进行全方位的研究与分析，深化改革的方案，才能为我国物联网产业不断输出优秀人才。

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