高校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)教學(xué)研究
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引 言
物聯(lián)網(wǎng)(The Internet of Things)即“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。物聯(lián)網(wǎng)的主要特征是通過射頻識別、傳感器、全球定位系統(tǒng)等信息傳感設(shè)備獲取物理世界的各種信息,采用分布并行計算、無線傳輸及實(shí)時數(shù)據(jù)交換等技術(shù)進(jìn)行信息處理,從而提高對物質(zhì)世界的感知能力,實(shí)現(xiàn)智能化控制。
物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景廣闊,世界各主要發(fā)達(dá)國家都將物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展提升到國家發(fā)展戰(zhàn)略高度,如美國提出了“智能電網(wǎng)”、“智慧地球”計劃,歐洲的“物聯(lián)網(wǎng)行動計劃”、日韓制定了基于物聯(lián)網(wǎng)的“U 社會”戰(zhàn)略。
我國在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的研究起步較早,并于 2009 年在江蘇無錫建立了“感知中國”物聯(lián)網(wǎng)信息中心。在十二五發(fā)展規(guī)劃中, 物聯(lián)網(wǎng)已被列入國家重點(diǎn)發(fā)展的五大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。物聯(lián)網(wǎng)在國防軍事、智能電網(wǎng)、環(huán)境監(jiān)測與災(zāi)害預(yù)警、智能醫(yī)療、智能交通、智慧家居、現(xiàn)代物流與智能倉儲等多個領(lǐng)域均已經(jīng)得到了應(yīng)用,并已經(jīng)形成了產(chǎn)業(yè)鏈,產(chǎn)生了大規(guī)模的創(chuàng)業(yè)效益。經(jīng)典的應(yīng)用實(shí)例如上海浦東國際機(jī)場防入侵系統(tǒng)、濟(jì)南園博園中的ZigBee 路燈控制系統(tǒng)、廈門的公交線路智能化管理系統(tǒng)、蘇州高鐵物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用中心、無錫市惠山區(qū)的 220 千伏智能變電站項(xiàng)目等[1]。
物聯(lián)網(wǎng)工程作為一個新建專業(yè),同時還是一個戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè),專業(yè)建設(shè)需要緊密結(jié)合產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,國內(nèi)外沒有成熟的人才培養(yǎng)模式可供借鑒,因此在物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)建設(shè)、人才培養(yǎng)模式等方面需要進(jìn)行深入探索和研究。
1 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才需求分析
我國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展迅速,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)各主要環(huán)節(jié),如傳感器設(shè)計和制造、RFID 技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、信息處理配套系統(tǒng)等均已具備一定的產(chǎn)能,急需大量人才支持。據(jù)上海信息學(xué)會統(tǒng)計預(yù)測,未來 5 年在現(xiàn)代物流與智能倉儲、智能交通(車聯(lián)網(wǎng))、環(huán)境檢測與災(zāi)害預(yù)警等方面將分別產(chǎn)生 20萬以上人才需求 ;智能工業(yè)過程管理方面約需 50萬;在智能家居、智能醫(yī)護(hù)、智能電網(wǎng)與新能源電力等行業(yè)的人才需求都分別在百萬以上 ;智能農(nóng)業(yè)相關(guān)行業(yè)人才 1000萬以上。整個物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)人才需求呈現(xiàn)缺口大,行業(yè)分布不均衡的特點(diǎn)。物聯(lián)網(wǎng)人才可分為研究型人才培養(yǎng)、工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)、技能型人才培養(yǎng)[2]?,F(xiàn)階段高校培養(yǎng)的學(xué)生遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的需求, 大部分畢業(yè)生僅能做一些產(chǎn)業(yè)外圍的初級工作,缺乏能夠勝任研發(fā)、管理、應(yīng)用核心等方面的復(fù)合型人才。
2 物聯(lián)網(wǎng)工程本科教育專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)
高校在制定人才培養(yǎng)目標(biāo)時應(yīng)重視對人才需求的調(diào)研分析,確立以就業(yè)為導(dǎo)向的人才培養(yǎng)理念,依托學(xué)科優(yōu)勢,明確專業(yè)方向,突出專業(yè)重點(diǎn)與特色,增強(qiáng)畢業(yè)生在就業(yè)時的競爭優(yōu)勢。
如南京郵電大學(xué)堅(jiān)持走郵電通信行業(yè)做專做精、面向信息化社會做大做強(qiáng)的信息特色發(fā)展之路,物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)設(shè)置著重對學(xué)生進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品與應(yīng)用系統(tǒng)研發(fā)、運(yùn)營支撐以及技術(shù)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
河南城建學(xué)院于 2015 年獲得國家教育部批準(zhǔn)開設(shè)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè),計算機(jī)學(xué)院具有計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)工程、數(shù)字媒體等專業(yè),具備物聯(lián)網(wǎng)感知層和網(wǎng)絡(luò)層方向的專業(yè)建設(shè)優(yōu)勢, 同時學(xué)校還開設(shè)電氣工程及其自動化、電子信息工程、建筑電氣與智能化、交通工程、環(huán)境工程等專業(yè),具備應(yīng)用層方向的專業(yè)優(yōu)勢,因此可依據(jù)學(xué)校自身專業(yè)設(shè)置特點(diǎn),充分利用現(xiàn)有專業(yè)、師資和實(shí)驗(yàn)室優(yōu)勢,設(shè)置科學(xué)、合理的專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo): 即培養(yǎng)德、智、體、美全面發(fā)展的應(yīng)用創(chuàng)新型人才,培養(yǎng)學(xué)生使其具備良好的科學(xué)工程素養(yǎng)和文化修養(yǎng),系統(tǒng)掌握物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用相關(guān)的計算機(jī)、通信、電子、傳感基本理論、基本知識、基本技能和基本方法,具備物聯(lián)網(wǎng)工程技術(shù)研發(fā)、設(shè)計、維護(hù)和管理能力,能夠勝任物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的研發(fā)及物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃、分析、設(shè)計、實(shí)施、運(yùn)行及維護(hù)等工作,符合行業(yè)需求的高級工程技術(shù)人才。
3 課程體系建設(shè)
物聯(lián)網(wǎng)工程涉及計算機(jī)、電子、通信、自動控制、管理工程等多學(xué)科的融合,專業(yè)跨度大,應(yīng)用領(lǐng)域廣泛,在課程體系建設(shè)方面需要采用多元化教學(xué)和兼容性的思想,依托學(xué)科優(yōu)勢,加強(qiáng)相關(guān)專業(yè)課程建設(shè)。按照物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)可劃分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層[3] 層體系結(jié)構(gòu),高校在課程體系設(shè)置上要側(cè)重與產(chǎn)業(yè)需求對接,將通識教育、學(xué)科基礎(chǔ)課程、專業(yè)必修課程以及選修課程、實(shí)訓(xùn)課程等進(jìn)行科學(xué)構(gòu)建,使學(xué)生掌握物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基本理論、基本技能和方法,重視實(shí)踐、創(chuàng)新能力培養(yǎng),使學(xué)生畢業(yè)后能夠勝任物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的工程設(shè)計、應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)和運(yùn)營管理等工作。
專業(yè)基礎(chǔ)課程可設(shè)置為物聯(lián)網(wǎng)概述、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計算機(jī)組成原理、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫原理等。專業(yè)必修課程可分為三個方向,傳感器與嵌入式系統(tǒng)方向 :嵌入式系統(tǒng)原理與應(yīng)用、RFID 原理與設(shè)計、MEMS 與傳感器技術(shù)、EPC 標(biāo)準(zhǔn)、物聯(lián)網(wǎng)軟件設(shè)計、物聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù)等;傳輸網(wǎng)絡(luò)方向: 無線通信、GSM/GPRS 技術(shù)原理、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)原理和結(jié)構(gòu)、短距離無線通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等 ;應(yīng)用與信息服務(wù)方向:物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用、高級語言程序設(shè)計、分布式系統(tǒng)開發(fā)、管理信息系統(tǒng)、人工智能、智能交通、智慧城市、環(huán)境檢測與控制等。
4 物聯(lián)網(wǎng)工程人才培養(yǎng)策略探索
4.1 加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)
物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)是一門涉及計算機(jī)、電子、通信等專業(yè)的交叉學(xué)科,師資匱乏是各高校發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)要解決的首要問題,師資隊(duì)伍建設(shè)面臨新的挑戰(zhàn),在積極引進(jìn)國內(nèi)外優(yōu)秀人才充實(shí)物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)隊(duì)伍的同時,也要加強(qiáng)現(xiàn)有師資隊(duì)伍的自身建設(shè)。通過選派骨干教師尤其是青年教師到外地進(jìn)修、到企業(yè)短期實(shí)訓(xùn),了解實(shí)際的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)。鼓勵青年教師參與科研團(tuán)隊(duì)活動,及時掌握本學(xué)科最新科研成果和發(fā)展動態(tài), 并充實(shí)到教學(xué)內(nèi)容中[3]。
4.2 注重學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)
著名的錢老之問“為什么我們的大學(xué)培養(yǎng)不出杰出人才”,這個問題代表了社會對中國大學(xué)的期待。美國耶魯大學(xué)校長理查德· 萊文教授認(rèn)為要鼓勵學(xué)生能夠進(jìn)行創(chuàng)造性的、獨(dú)立的思考。物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)以培養(yǎng)工程應(yīng)用型人才為目標(biāo),學(xué)生通過四年的課程學(xué)習(xí)、實(shí)習(xí)實(shí)踐培養(yǎng)環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí),構(gòu)建自身的知識體系并具備自學(xué)、實(shí)踐、創(chuàng)新能力。
首先要提升物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)水平,根據(jù)專業(yè)建設(shè)規(guī)劃, 加大對實(shí)踐教學(xué)的投入,更新教學(xué)設(shè)施和儀器設(shè)備。其次, 通過創(chuàng)建大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐基地,鼓勵學(xué)生參加本專業(yè)相關(guān)的各種競賽,積極推動大學(xué)生創(chuàng)新意識的提升和團(tuán)隊(duì)合作精神的鍛煉,努力提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。高校應(yīng)在指導(dǎo)老師的配備、研究經(jīng)費(fèi)、設(shè)備、場地等方面給予支持,開設(shè)開放性實(shí)驗(yàn),為創(chuàng)新實(shí)踐活動的開展?fàn)I造良好環(huán)境 [4]。
4.3 進(jìn)行教學(xué)方法和手段的改革
結(jié)合學(xué)校教師隊(duì)伍的教學(xué)科研情況,對于專業(yè)核心課程組織教學(xué)團(tuán)隊(duì)授課,集體備課,教師將課程與科研課題結(jié)合, 積極探索課堂教學(xué)改革,引入啟發(fā)式、討論式教學(xué),教學(xué)內(nèi)容有的放矢,重點(diǎn)、難點(diǎn)突出,增強(qiáng)教學(xué)效果,提高教學(xué)質(zhì)量。聚合名師教學(xué)團(tuán)隊(duì),爭取建設(shè)若干門物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)精品課程。
4.4 建立良好的校企合作模式
實(shí)踐教學(xué)是物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)教學(xué)體系中的重要環(huán)節(jié)。除了在校內(nèi)根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)際應(yīng)用需求建立物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室,還需建立有效的校企合作模式,學(xué)生進(jìn)入企業(yè)實(shí)習(xí),為學(xué)生提供更多的社會實(shí)踐和就業(yè)機(jī)會,同時也為校企雙方在科學(xué)研究、技術(shù)服務(wù)、人才培養(yǎng)等方面搭建了良好的合作平臺。
5 結(jié) 語
通過校企合作,可深入了解物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)人才培養(yǎng)需求, 企業(yè)工程師參與指導(dǎo)教學(xué),也可將企業(yè)實(shí)際應(yīng)用項(xiàng)目引入到課程設(shè)計中,鍛煉學(xué)生的研發(fā)、設(shè)計、管理的綜合能力。