“物联网工程”新工科专业建设探索与实践

孔 锐，张 冰

（暨南大学 智能科学与工程学院/人工智能产业学院，广东 珠海 519070）

0 引 言

物联网可以将人、物与各种设备连接在一起，实现万物互联。当前，我国已经将物联网列入“十四五”规划重点发展产业；截至2019年，全国物联网产业市场规模已经达到1.7万亿元，预计未来几年我国物联网行业将持续快速发展，年均增长率在30%左右；到2022年底，物联网行业市场规模将超过5.0万亿元。物联网在商业零售、制造、物流、交通、电力、安防、医疗、防伪等领域已经得到了广泛应用。2017年是物联网产业的元年，随着物联网技术领域的一批基础设施的建设完善，物联网终于可以真正实现万物互联。当前，物联网技术正处在不断发展阶段，各种物联网技术的应用创新不断，伴随着物联网产业的扩张和升级，物联网工程领域人才需求量也非常大，物联网产业需要一大批专业技术人才[1-4]。

“物联网工程”专业就是在新技术、新产业背景下产生的一个新工科专业。物联网技术涉及各种类型传感器生产制造、不同功能芯片设计和制造、相关数据采集和通信设备制造以及应用软件开发等领域，高校作为培养物联网工程技术领域人才的主要基地，应该顺应社会需求，开设“物联网工程”专业，按计划有目的地培养“物联网工程”专门人才。当前，我国已有700多所高校设置了“物联网工程”本科专业，我校的“物联网工程”专业已经培养了10届学生，有些毕业生已经在物联网技术领域取得了优异的成绩。当前，社会对“物联网工程”专业人才的要求越来越高，要求“物联网工程”专业学生具备在物联网工程领域跟踪新理论、新知识、新技术的能力，具备物联网系统综合设计和集成能力[5-7]。如何培养出合格的“物联网工程”专业人才，满足社会需求是非常值得探讨的一个问题。因此，“物联网工程”专业的人才培养方案和培养模式就显得非常重要。我国已经于2016年6月2日正式成为《华盛顿协议》[8]会员，这标志着我国高校要按照国际工程教育认证的标准培养工程技术人才，这也是提高工程技术人才培养质量以及推进工程师资格国际互认的有效措施。广东省从2021年开始新设立了“物联网工程”专业的职称系列，进一步加大物联网工程技术人员队伍建设。如何能培养出满足社会需求的物联网工程技术人员，将是本文重点研究和解决的问题。

1 “物联网工程”专业课程体系建设

当前，国内高校对建设“物联网工程”专业方面的经验积累较少，“物联网工程”专业建设正处于转型和探索阶段[9]，很多高校当初在开设“物联网工程”专业时都是结合本校已有相关专业和特长而进行的，尽量利用已有的师资和实验室来完成人才培养，并未完全考虑社会对物联网工程技术人才的专门需求。因此，各个学校“物联网工程”专业建设各具特色，没有一个典型的可供参考的模式。暨南大学于2012年经教育部批准建立了“物联网工程”专业，作为全国领先、广东省首批开设“物联网工程”专业的高等院校，在专业的建设过程中遇到了很多问题，只能自己摸索解决；同时，在这个过程中也积累了一些专业建设经验。经过近十年的专业建设，结合社会对“物联网工程”专业人才需求的变化，学校已经进行了四轮专业培养方案的修订，通过在已有“物联网工程”专业的课程体系基础上，采取了一系列的创新措施，希望能培养出满足现代产业需求的“物联网工程”专业的工程技术人才。

1.1 课程体系

“物联网工程”专业具有综合性和应用性强的特点，专业知识涉及电子信息、通信工程、计算机软件等多个学科[10]。“物联网工程”专业培养的人才，不仅要掌握各种类型的信号传感器、不同微处理器和嵌入式系统的工作原理，还要掌握信号处理、通信原理、计算机应用系统开发等软件知识。由于物联网技术应用领域非常广阔，而且“物联网工程”专业是一个实用性非常强的专业，这就要求学校在培养人才时，既要重视基础理论学习，也要注重培养学生的实践和创新能力。为了加大战略性新兴产业人才培养力度，满足国家战略性新兴产业发展对高素质人才的需求，根据物联网系统的技术框架，对“物联网工程”专业课程体系进行了科学合理的设置，并在人才培养实践中进行了应用，希望能总结出一些有益的经验和思路。

物联网系统主要由三层构成：感知层、传输层、应用层（应用支撑和应用服务）。因此，“物联网工程”专业课程就要围绕这三个层面的技术知识来设置。感知层技术需要传感器、信号检测和信号处理等相关知识；传输层技术需要通信原理、通信协议、通信电路等相关知识；应用层技术需要计算机软件、应用算法等相关知识。涉及到的学科有：数学、电子、通信工程、计算机科学与技术等专业学科。

“物联网工程”专业的培养方案必须能实现它的培养目标，从未来毕业生可能从事的岗位和职业能力需求出发，征求业界工程师、技术专家的意见和毕业生的建议，制定培养方案，对现有的课程体系和课程内容进行了修改。组织校内外专家、业界工程师、行业专家以及毕业生，对原有培养方案进行了修订，更新教学内容、完善课程体系，建成了能够满足物联网工程领域人才需求的课程体系，课程覆盖了“物联网工程”新工科专业所需的知识体系。修订后的“物联网工程”专业课程体系包括三个模块：通识教育课程模块、基础教育课程模块（包括实践课程）、专业教育课程模块（包括实践课程）。这是学校第四次修订的培养方案，已经应用到2018级以后的“物联网工程”专业中。

1.1.1 通识教育课程模块

通识教育课程模块开设的课程都是必修课，这些课程的设置有利于提高和培养学生的政治思想素质和职业道德，培养学生的辩证思维能力和外语应用能力。通识教育课程涵盖社会科学与文化、文学与艺术、语言与工具、体育与健康等。学分设置见表1所列。

表1 通识教育课程学分设置

1.1.2 基础教育课程模块

基础教育课程模块开设的课程包括必修课和选修课，是“物联网工程”专业的基础课程，能够为后续专业课的学习打下坚实的理论基础。学分设置分别见表2和表3所列。

表2 基础教育必修课程学分设置

表3 基础教育选修课程学分设置（至少7学分）

1.1.3 专业教育课程模块

专业教育课程模块开设的课程分为必修课和选修课，主要培养学生掌握专业知识。学分设置见表4和表5所列。

表4 专业教育必修课程学分设置

表5 专业教育选修课程学分设置（至少14学分）

1.1.4 设立专业学程

我校根据当前物联网主流应用技术需求，设立了三个特色学程：智能家居与智慧社区学程、RFID原理与应用学程、智能制造与智能物流学程，每个学程15～20学分，三个学程的课程从第二年级下学期就开始，不同的学程安排不同的课程（见表6所列），学生可以根据自己的兴趣选择不同的学程进行学习。所有学程的实训课程一般都是放到企业进行授课，授课老师可以是企业工程师或学校有工程实践能力的教师，实训课程考核基本都是以课程设计形式进行。

表6 不同学程开课情况（所有课程学分均包括了1学分实训课程）

2 培养模式探索与实践

2.1 注重实际教学效果

传统教学过程都是以教师为中心，教学过程完全由教师掌控，课程需要讲解的内容完全按照固有的教材和教学大纲要求，课程内容一成不变，没有融入当今科技发展的新知识、新技术。老师只管照本宣科、满堂灌，从不考虑学生能否接受、能否理解课程内容。学生是否优秀完全取决于理论考试成绩，学生受到成绩和排名驱动，被动学习。教师一般不会考虑所学知识是否有用或必要、学生是否能理解所学知识，这种教学方式的结果就导致了培养出的学生不能满足社会的实际需求，不能解决生产实践中遇到的实际问题。

我校转变观念，以学生为中心、以教学成果为导向，改革课程设置、选择课程内容。老师采用启发式、探究式、讨论式教学方法，注重培养学生积极主动学习。对学生进行综合评价时，兼顾学生的理论水平、实践能力和创新能力。教学方式和部分专业课程已经在2018级以后的学生中开始实践，取得了较好的教学效果，学生反映良好。

2.2 在实践中培养学生的创新能力

探索学校与企业联合培养人才的新模式，结合“物联网工程”专业应用性强的特点，改变学生人才培养模式，制定有效、可行的应用型人才培养方案，实行“2.5+0.5+0.5+0.5”的人才培养模式（注：“2.5+0.5+0.5+0.5”是两年半在学校，一年半在企业），并已经在2018级、2019级开展了教学实践。

在学校建设校企实验室和实践基地，以项目作为实验教学课程，训练学生的实践能力；同时建设校外实践基地，由企业提供学生实训岗位，部分实验课程放到企业中进行。我校已经选取2018级、2019级的部分学生进行了实践，取得了良好的教学效果。

2.3 让学生积极参与创新创业项目

进行创新创业教育，开设创新创业教育课程（课程有创新学分），同时在校内设置了创客空间；学生可以自主选择参与老师的科研项目、参与相关的竞赛项目、申报大学生创新创业项目等。学生通过承担或参与项目研发，提高自身的实践和创新能力。

设立创新创业基金，以企业基金资助方式，在校内设置创新基金，鼓励学生积极申报和参与企业项目研发，通过项目评审，对学生实践能力进行评价，以提高学生的创新和科研能力。

3 结 语

本文对“物联网工程”专业的建设问题进行了探讨，并给出了一些专业建设经验和建议，供相关从业者参考。当前，我校的“物联网工程”专业已经是广东省特色专业和广东省一流本科专业建设点，培养出的学生完全可以满足社会对物联网工程技术领域的需求。“物联网工程”专业是顺应时代发展而产生的新工科专业，社会对物联网工程领域技术人才的需求也在不断变化，如何培养出合格的物联网工程技术人才是我们不断要探索和实践的课题。因此，物联网专业人才的培养方案和培养模式也必然要不断更新，以适应物联网专业领域对人才的需求。