智能物联视域下的高职院校高水平物联网专业建设

刘 诣，胡晓筝

（河北政法职业学院，河北 石家庄 050061）

2019 年2 月，国务院发布的《国家职业教育改革实施方案》提出，启动“中国特色高水平高职学校和专业建设计划”（简称“双高”计划）。“双高”计划是继国家示范性高职院校建设之后又一具有战略意义的重大举措，对于促进高职院校在新时代的内涵提升、确立高等职业教育在我国经济社会发展战略中的地位、巩固高等职业教育类型特征具有重大意义［1］。从这些学者们的研究成果上看，而高水平专业建设要高度契合现代产业的发展，并与现代产业的先进生产技术完全对接，其人才培养质量才能得到社会与企业的高度认可，并充分协同行业或企业的人才需求。

经历了十年的发展，中国物联网产业已经全面迈入以智能物联生产力为代表的产业形态。2017年，“新纪元·未来峰会”正式提出了智能物联的概念，英文缩写为：AIoT。物联网与人工智能的融合成就了智能物联的技术路径，同时也迅速成为产业布局的热门趋势。物联网是人工智能的连接者，肩负着海量数据的感知和收集，人工智能则成为物联网的CPU，通过物联网收集的数据在边缘层或云端进行深度分析，以提前发现异常并预测未来，智能物联让万物互联演进到万物智联。

智能物联对实体经济的充分赋能，使其整体业务空间急剧膨胀。2019 年，受益于智慧城市业务的规模化落地以及边缘计算的初步普及，中国智能物联市场规模突破3000 亿大关，并直指4000亿量级［2］。在智能物联产业的新形势、新需求下，高职院校应在物联网专业的人才培养上主动出击、开拓创新，牢牢把握智能物联产业发展的重大机遇，努力对接智能物联的产业形态，构建多元化培养机制，为服务经济、产业发展和带动综合国力的跨越式前进，积极培养智能物联产业的创新型高素质人才。

一、智能物联的产业链现状

智能物联并不是物联网与人工智能的简单堆叠，而是技术、产业及经济体制深度融合的智能化生态系统。由“智联”技术造就的先进生产力改变了物联网行业的慢热，加速了智能物联产业的落地。AIoT 产业研究院提供的2020 中国物联网产业全景图谱中显示，智能物联产业链细分为“端、管、边、云、用”五种产业模式［3］，如图1所示。

图1 中国物联网产业全景图谱

“端”指物联网终端，完成环境感知、数据采集与发送等功能，终端产业包括芯片、感知等硬件设备和嵌入式、识别技术等软件系统；“管”指物联网数据传输的管道，承担网络通信的功能，管道产业包括无线物联和卫星物联两种；“边”指终端一侧的边缘计算，实现终端数据的算力资源，协助终端完成快速智能化决策，产业包括边缘计算硬件和边/云协同平台；“云”指完成全局性、非实时、长周期业务数据的分析、计算和储存的云计算资源池，产业包括系统平台和通用能力平台；“用”指智能物联应用的表现形式，是产业链的最终成果。

在我国“十三五”规划纲要中，明确提出要实施网络强国战略，加快建设“数字中国”，推动物联网、云计算和人工智能等技术向各行业全面融合渗透，构建万物互联、融合创新、智能协同、安全可控的新一代信息技术产业体系［4］。由此可见，中共中央、国务院非常重视智能物联在城市建设、家居、制造、医疗等产业领域的应用融合。

二、物联网专业人才培养存在的问题

（一）人才培养体系的层次单薄，现有层次无法支撑产业生产力

物联网系统将物联网技术划分为3个层次：感知层、网络层、应用层［5］。这样划分技术层次对物联网学科来讲无可厚非，但很多高职院校按照这样的技术层次去构建专业人才培养方案，确实有些差强人意。因为这三个层次结构看似简单明了，实则层与层之间缺乏纽带，缺少生产技术的过渡，导致每层的功能与作用模糊不清。因此，按照该方案培养的物联网人才无法适应智能物联的任何产业。例如，感知层感知的数据是孤立的，没有出入网络层的接口，数据就无法抵达网络层的通信设备；如果对感知的数据不进行分析与控制，只是简单的传输，实际上不产生任何价值。应用层直接架构于网络层更是纸上谈兵，对于数量众多的行业形态，如果没有系统、业务、联接等类型的资源平台，网络管道的数据根本不可能进入各行各业，被应用或管理。

（二）专业课程知识结构陈旧，不能对接产业链落地

从某高职院校物联网应用技术专业的课程结构上看出，感知层的内容由RFID 感知技术、传感器技术、单片机技术和电路设计等课程组成；网络层的内容由无线传感网络、Zigbee 网络等课程组成；应用层的内容由嵌入式操作系统、嵌入式系统开发和Java 编程等实训组成［6］。可是对接智能物联的产业生态，感知层的技术重心实际上已经转移到语音交互和生物识别，而这些技术的理论基础却尚未纳入到物联网专业的课程体系。网络层的产业应用同样发生了翻天覆地的变化，不论是以NB-IoT 和Lorawan 为代表的低功耗广域物联网络、以5G为代表的广域蜂窝网络，还是以WiFi6为代表的新一代WLAN 网络，其应用的主流技术都应增设至网络层的知识结构。物联应用的课程更应直接聚焦于产业应用，例如智慧交通、智能制造、机器人等，而嵌入式操作系统、嵌入式系统开发等类课程属于软件系统的应用，其则不属于产业应用。

（三）对安全重视程度不高，缺乏物联网安全意识

高职院校物联网相关专业的课程体系中，鲜有安全类课程，个别院校即便开设了安全课程，也只是在选修中设置了一两门作为通识课程，并未形成课程模块。究其原因，还是因为物联网行业发展的前十年，物联范围小，实现功能弱，攻击者缺少攻击的手段和入口。随着近两年万物智联的快速发展，智能家居、智慧物联等产业的快速落地，物联网安全事故也开始频发，一些不法分子利用物联网的漏洞进行恶意控制、数据窃取、远程攻击。尤其是生物识别和语音交互的感知类设备，因其具有功耗低、种类多、数量大、登记难的特点，更容易被不法分子利用，导致国家大量资产流失、个人生物信息泄露。目前，物联网安全产业已经扬帆起航，不论是国有运营商，还是互联网和通信企业，都在积极打造物联网全产业链的生产平台。因此，高职院校应紧随产业发展，提高物联网的安全意识，努力构建物联网安全模块的课程体系，使物联网人才培养的维度更加饱满。

（四）技能大赛缺乏产业融合，“1+X”证书制度在数量和质量上有待提高

以某省2020年职业院校“物联网技术应用”技能大赛的实施方案可以看出，大赛的内容仍然停留在工程环境部署、传感器设备调试、应用软件开发等赛项，这些赛项内容并没能与智能物联某个垂直的产业形式融合，只是物联网络层的一项横向技术——传感网络构建。大赛中传感网的构建也是以近场的传感网为主，并未涉及LPWAN的低功耗广域网，与智能物联的网络层产业标准相距甚远。2019 年教育部启动了两批“1+X”职业技能等级证书试点方案，两批试点方案中只有“工业机器人应用编程”和“传感网应用开发”两项职业证书与智能物联有关。这样的数量和质量，远远达不到产业需求，不能凸显“X”的动态效果，也无法拓展学生的职业选择。

（五）产教融合的耦合度不高，没有形成共同体的协同与联动

经过几年的不懈努力，高职院校在产教融合方面做出了巨大贡献，主要体现在校企共同签订专业共建协议、企业专家入校宣讲、校企共同制订专业人才培养方案、双师型教师入企业园区参与技能培训等多个方面。但是，在产教融合机制的长效建设年，校企双方利益共享的激励政策，共商共建、多元参与的互动格局，一线教师对产业技术的把握与应用，专业建设要素紧随产业链动态调整等诸多问题上，仍然体现出学校与企业的耦合度不高，没有厚植产教融合命运共同体的发展环境［7］。

三、智能物联课程模块的构建

智能物联主要聚焦在智能与物联两个领域，属于人工智能、云计算、边缘计算、芯片与集成电路等多种技术与物联网技术融合交叉的学科，融合之后的智能物联不仅为物联网行业充分赋能,同时也拓展了物联网专业的知识结构，刷新了人才培养的技能标准。对接智能物联的产业链，重新构建物联网专业的“端、网、资、安、用”课程图谱，如图2所示。

（一）智能终端类课程——“端”模块

智能终端开发需具备芯片、集成电路的硬件知识结构和嵌入式智能系统的软件知识结构。芯片、集成电路的课程体系包括PCB 电路原理等专业基础课程；FPGA/ASIC 编程、传感器与RFID 等专业技能课程；智能传感模块开发、NFC/ETC/指纹/二维码射频识别开发等综合技能课程。嵌入式智能系统类课程体系包括Python脚本等专业基础课程，TensorFlow 深度学习框架等专业技能课程，视觉/语音识别、语义理解等综合技能课程。“端”模块职业定位在物联网智能硬件开发工程师、RFID应用开发工程师、无线射频开发工程师、嵌入式人工智能工程师。

图2 物联网专业课程图谱

（二）物联管道类课程——“网”模块

物联管道建设需具备无线传感网、无线局域网、低功耗广域网、5G通信类知识结构。课程体系包括物联网导论专业基础课程，NB-IoT 蜂窝物联网络、LPWAN 低功耗广域网等专业技能课程，工业园区物联网等综合技能课程。“网”模块职业定位在物联网建设工程师、物联网应用工程师、物联网维护工程师。

（三）物联资源类课程——“资”模块

物联资源平台建设需具备云计算、边缘计算、云/边协同、数据分析类知识结构。课程体系包括云计算导论等专业基础课程；云原生技术架构、边缘计算工程实践等专业技能课程；物联网边/云协同场景部署、MEC 边/云协同场景部署等综合技能课程。“资”模块职业定位在边/云协同架构师、物联网云服务工程师、物联网云产品工程师。

（四）物联安全类课程——“安”模块

物联网络安全建设需具备物联网终端安全、管道安全、资源安全、数据安全类知识结构。课程体系包括网络安全法规等专业基础课程；终端安全管理、物联网数据管控等专业技能课程；物联网态势感知、物联网攻防等综合技能课程。“安”模块职业定位在物联网应用安全工程师、物联网安全测试工程师、物联网安全运维工程师。

（五）智能产业类课程——“用”模块

智能物联产业应用需具备消费驱动型产业、政策驱动型产业、生产驱动型产业的综合应用能力。消费驱动型产业的课程体系包括智慧家庭等产业应用；政策驱动型产业课程体系包括智慧城市等产业应用，生产驱动型产业课程体系包括智能制造等产业应用。“用”模块职业定位在物联网综合应用工程师、物联网系统运维工程师。

根据产业链发展趋势，发挥大类招生的优势，按照“用、安、资、网、端”五个产业方向设置可实施的前瞻性课程模块。第一学期以图2 中的专业大类通识课开局，帮助学生完成对专业大类和专业方向的认知，协助学生由应试思维向职业思维过渡。第二学期开设图2中的专业基础课程，启发学生职业本位的思考，助其向职业人转化。第三学期开设图2中的专业技能课程，让学生厘清产业链的纵向产业结构，形成产业链条一体化的思维模式，探知未来的工作岗位。第四学期开设图2中的综合技能课程，以技能为导向，激发学生的职业兴趣，完成毕业前职业岗位目标的确立。前四个学期以职业技能必修课为主，少开或不开选修课，在学生未完成职业定位之前，尽量不安排盲目选课的环节。各高职院校也可以结合本地的区域经济和产业特点，有的放矢地选择课程模块。第五学期按照区域产业需求情况，实时开设图2中的产业应用课程作为选修模块，并全面取消必修课。学生可根据自身的职业定位和就业需求，选择不同的智能物联行业课程。这些选修模块，要有相同的课时和学分且具备弹性调整机制，便于适应地区产业结构的动态发展。

四、结语

智能物联缔造的创新型产业形态和复合型生产力结构，完全刷新了企业员工的综合素质和职业能力。为实现企业人才需求与院校人才供给的无缝衔接，高职院校应与行企业共商共建、协同育人，积极塑造职业人才培养的多元化。在培养方案、产教融合、评价体系等方面深耕多元化体机制，充分协同教育结构与产业结构，全面提升应用型人才的职业能力，更好地服务于智能物联前沿产业经济。