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(1.桂林电子科技大学计算机科学与工程学院,广西桂林541001;2.桂林电子科技大学电子工程与自动化学院,广西桂林541001)
摘要:基于大数据和云计算背景,从物联网智能服务应用的角度建立对物联网工程专业的深入认识,进而确定人才培养目标,对物联网工程专业的课程体系提出建议。
关键词 :物联网;大数据;云计算;课程体系
基金项目:广西高等教育本科教学改革工程项目( 2015JGB209);桂林电子科技大学教育教学改革项目(桂电教[2013]20号、[2015]23号)。
第一作者简介:张敬伟,男,副教授,研究方向为海量数据管理,gtzjw@guet.edu.cn。
1 背景
物联网的雏形是采用射频识别等技术将物与互联网连接形成的网络,进而实现智能化感知识别和管理。2005年,国际电信联盟的《ITU互联网报告2005:物联网》正式提出了物联网,促进了网络的进一步发展,形成了新的信息产业发展浪潮。为了支持国家物联网这一战略性新兴产业发展,2010年教育部批准在本科阶段开设物联网工程专业,致力于为物联网及相关产业培养高素质的工程型人才。
物联网本质上是物物、人物互联的系统,其延伸内涵是借助网络基础设施提供多样化的智能服务。物联网的目标即借助传感、通信等基础核心技术,建立网络基础设施;借助软件系统,提供顶层多样化服务。因此,物联网技术属于“集成创新型”技术,物联网工程专业的人才应该属于“工程应用型”人才。
由于物联网是个宽范畴的概念,具有技术综合性和跨学科特征,因此,不同高校的物联网工程专业建设模式和人才培养目标存在较大差异。例如,南京邮电大学借助其学科和技术优势,较早开设了物联网专业并建立了研究院,从管理学、社会学等多角度对物联网展开研究,致力于新的商业应用探索。杭州电子科技大学以科研和竞赛来锻炼学生学以致用的能力,突出物联网工程人才培养特点。辽宁工业大学、安徽理工大学、长江大学、江南大学等也分别对物联网工程专业的课程体系建设进行了不同的探索。桂林电子科技大学于2011年设立物联网工程专业并招生,也在物联网工程专业的建设方面不断进行探索。
在不同的应用领域,物联网具有不同的表现形态,如车联网、船联网等,这决定了物联网工程是一个庞大的工程,其人才培养也不是单一领域的。现实生活中物联网快速发展的诉求,也要求我们尽可能地借助现有的学科优势来培养综合型的物联网工程人才。
从宏观角度看,物联网的体系结构可分为4层:感知层、网络层、数据管理层和服务层。这个层次结构从某种程度上决定了物联网工程专业人才培养的格局,且很大程度上能够在现有专业布局的基础上进行升华。例如感知层和网络层与通信类和电子类专业有较多交集,而数据管理层和服务层的相关技术则与计算机类专业有较多重叠。正是这种综合性的培养需求,使各高校不断探索求证物联网工程的人才培养模式。
物联网的核心是基于万物互联提供新型智能化服务,其数据管理层和服务层是体现物联网核心价值之所在,这实际上与大数据概念不谋而合。未来,来自物联网的数据将是大数据的主要组成部分和云计算的主要处理对象。从提供服务的角度看,物联网与大数据、云计算紧密相关。在物联网应用域,大数据和云计算可以看作物联网的外延。图1展示了物联网、大数据和云计算三者之间的关系。其中,物联网的核心是实现实体感知和互联,是大数据的主要数据源;大数据研究则侧重知识发现,帮助物联网拓展创新型智能应用,深度挖掘物联网内在价值;云计算则利用其强大的计算平台和充分的存储设施,满足物联网域不同应用的实时需求。三者之间的辨析关系有助于我们明确物联网工程专业人才的培养目标,进而拟定有特色的专业课程体系。
2 面向物联网智能服务的相关课程植入
基于对物联网的宏观认知,其具有两项基本功能:实体感知互联和智能服务。这将引导我们设置合理的课程体系,并根据高校自有的学科优势来优化配置,彰显课程体系特色。桂林电子科技大学的物联网工程专业由计算机科学与工程学院负责建设,鉴于在计算机领域具有丰富的人才培养经验和深厚底蕴,在充分借鉴了第一批物联网专业建设单位的经验后,学院确定了物联网实体感知互联和物联网智能服务平衡发展的模式。该专业的课程设置在兼顾服务感知互联人才培养的基础上,植入了面向数据处理和智能服务的相关课程,充分利用计算机大学科的优势,进一步完善物联网工程的课程体系,以突出自己的专业特色。
面向物联网智能服务的课程主要包含两类:一类是面向数据管理及数据挖掘的课程;一类是面向物联网软件开发的课程。面向数据管理及数据挖掘的课程主要包括:数据库系统原理、物联网数据处理、数据挖掘与知识发现等,主要目标是让学生更好地理解物联网的内涵,提升学生对物联网数据的认识,帮助学生认知并拓展物联网的外延。面向物联网软件开发的课程主要包括数据结构与算法、Web应用开发、QT程序设计及相关实践类课程等,主要目标是帮助学生在掌握物联网体系结构的基础上,培养其开发物联网软件和建立智能应用的能力。这些课程在物联网工程专业人才培养过程中起到了很好的承上启下作用,让学生在具备好的物联网大局观的基础上,更好地拓展物联网的外延。基于自身的学科优势,融入面向物联网智能服务的相关课程,建设有特色的物联网工程专业课程体系,将很好地满足物联网发展的进程中对工程型人才的需求。
3 结语
物联网驱动的实体感知互联和智能服务,正在与大数据和云计算倡导的创新应用产生交集,物联网工程作为一个新专业,需要不断探索实践专业建设和人才培养模式。基于学校在建设物联网工程专业的过程中对物联网本质的认识,我们讨论了大数据和云计算等相关技术驱动物联网工程专业建设的思路,进而提出了物联网工程专业的课程体系建设方案。当然,由于物联网工程专业的跨学科特征以及面对问题域的宽泛性,其发展还存在诸多挑战,专业建设和人才培养模式仍有待时日进行验证,但相信随着物联网产业的不断成熟,基于物联网智能服务的应用将成为物联网人才需求的重点领域。
参考文献:
[1]孙其博,刘杰,黎羴.物联网:概念架构与关键技术研究综述[J]北京邮电大学学报,2010,33(3): 1-9.
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[4]贾旭.高校物联网工程专业建设研究与探索[J]辽宁工业大学学报:社会科学版,2015,17(2): 108-109.
[5]陈辉,李敬兆,詹林,物联网工程专业人才培养和专业建设探索(J],计算机教育,2014(4):13 -17.
[6]崔艳荣,陈勇.物联网工程专业课程体系设计探究[J].长江大学学报:自然科学版,2010,7(2): 373-374.
关键词: 物联网 物联网工程专业 实验环节
1.引言
2010年3月,物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一[1],作为地方经济的源动力的地方本科院校,急需开始培养物联网工程专业人才。
物联网的定义是:具有自我标示、感知和智能的物理实体基于标准的通信协议进行连接,构成物理世界和信息空间之间融合的信息系统。图1是物联网技术体系示意图。
从图1可见,物联网的技术体系涵盖面极广,物联网工程专业可选择的基础、专业课程众多,所涉及的应用更是无处不在,在教学上无法面面俱到,地方本科院校该如何做好前期积累、如何根据具体情况做出取舍等具体细节,是一个值得探讨的课题。
2.知识体系
根据《高等学校物联网工程专业发展战略研究报告暨专业规范》,物联网工程专业的知识单元可分成核心知识、基础知识和领域应用知识三大类,其中第一大类——核心知识的具体细化见表1。
第三大类——领域应用知识各学校可根据自己的特色选定,针对诸如智慧城市、智慧医疗、环境监测、智能物流等典型应用设置相应的知识单元。
在具体教学活动中,前述知识体系的载体是一组适当课程组成的课程体系,这样的课程体系并不唯一。这种不唯一适应了物联网无处不在的发展空间,同时也为各学校构筑具有学校特色的课程体系提供了依据。
3.专业建设
在覆盖面极宽的知识体系和百花齐放、层出不穷的物联业行业发展背景下,物联网工程专业宜以“课程精,实验强”为建设目标。
3.1提前建设相关专业,实现专业积累。
依据物联网工程所包含的学科,与其相关的专业可界定为以下几个:计算机科学与技术、电子信息工程、通信工程、电子科学与技术、网络工程。这些专业都开有可纳入物联网工程专业的课程,都能为进一步创建物联网工程专业在课程设置、实验室建设、师资贮备等方面打下一定的基础。
3.2理论课程设置。
物联网工程专业的课程分为专业基础课、专业核心课和领域应用课。为力求“课程精”,下文是一种可供参考的规划课程体系的步骤。
第一步,由于物联网很难做到大一统,各大学的物联网工程专业的课程设置不统一,需充分参考周边已开办物联网工程专业的大学的课程设置。前面几批获准开办物联网工程专业的大学,尤其是第一批被授权的大学,全是拥有博硕士点的大学,这些大学将成为后续开办物联网工程专业的地方本科院校学生就读研究生的去向,因此,参考这些大学的教学计划,在规定的课程外增开针对性的选修课,有利于毕业学生进一步求学。
第二步,在选定专业基础课和专业核心课等后,列表分解各课程对物联网的各知识单元的覆盖情况,确保课程体系有效承载知识体系。表3是一个专业核心课程覆盖物联网工程知识单元的分解示意。
第三步做分类整理,理清所开课程间的前趋后继关系,剃除重复内容,确保教学具体实施时时间上的层层推进。
第四步,分配课时,计算学分,引入选修课,进一步强化课程体系的特色。选修课的确定原则如下:以物联网的技术体系为框架,以服务地方经济为目标,以行业为特征,以地方相关企事业及学校实验环境为依靠,以强化学生的工程技术与创新意识为目标,参考学校的师资构成、学生的接受能力等因素加以确定。
第五步,根据前面确定的课程体系,确定相应的教材,做好无现成教材或者现有教材不能满足需要的课程的教材编写工作。
3.3实践教学。
图1的技术体系可直接映射到众多的行业,如何在众多的可选行业背景下做到“实验强”,这是一个复杂的课题,也是一个发展的课题,需要不断地摸索改进。
一般地,除了一些培养学生社会素质的实训项目外,物联网工程专业还应包括核心课程实验、综合课程设计、专业实习和毕业设计等环节。为确保实践内容的体系,专业核心课程实验应包括传感器原理及应用、RFID原理及应用、传感网原理及应用、物联网通信技术、数据处理与智能决策、物联网控制、物联网信息安全技术,综合课程设计应包括嵌入式系统综合课程设计、物联网感知综合课程设计、物联网传输综合课程设计、物联网数据处理综合课程设计、物联网应用系统综合课程设计。专业实习应安排在实习基地、物联网企业、相关研究机构等单位进行。毕业设计是综合性、创造性、理论联系实践最紧密的实践教学环节,时间安排一般不少于12周。表4是与专业相关的集中实践环节安排示例。
进一步要解决的问题是实验设备的选取。首先看培养目标,地方本科院期望将学生培养成“高级工程技术人才”,因此,实验设备宜重视与工程实用挂钩,消化课程内容,培养工程兴趣。其次,还需考虑部分有志于升造进入研究领域的学生,引入一些可不断研化提升的实验设备。由于实验设备涉及面极广,难以在此一一列举,不妨以无线传感网络为例作简要说明。无线传感网络主要涉及网络协议栈。网络协议栈有两种可选方案,一种是固化协议栈,相应有XBee系列、Jennic系列、SNAP系列、Ember系列、STM32W系列等,网络协议栈完全固化在无线传感网络模块中,对使用者透明,有利于减少实验复杂性,帮助学生巩固课程知识和培养工程兴趣。另一种是开源协议栈,相应有TinyOS、Z-Stack、MsstatePAN、GOS、ZigBee精简协议栈等,这些协议栈开放源码,为学生深入研究提供了机会。
3.4师资建设。
物联网工程专业的第一批授权时间为2010年,地方本科院校直接引进对口专业人才是不可能的,因此,只能整合相关专业的人才,形成物联网工程专业的师资。具体实施途径:前期开办相关专业,积累师资;引进相关专业的各种层次的毕业生,充实师资;学校间联合办学,共享师资;通过培训获得专业师资;与企事业联合办学,吸纳其中的优秀人才补充师资。
4.结语
物联网有“技术高度集成,学科复杂交叉,综合应用广泛,发展日新月异”等特征,物联网工程专业设置时必须面对海量知识、无尽应用,物联网工程专业也因此将进入无止境的发展中。为了反映纷繁复杂的物联网技术体系,地方本科院校一方面要以“课程精,实验强”为出发点,选定课程,设计实验,达到培养“高级工程技术人才”的目的。此外,还要以发展的眼光看物联网工程专业,不断更新改进相应的课程、实验,激发学生的创新热情,让部分拔尖的学生有机会以更高的层次投入物联网研发的大潮中。
参考文献:
【关键词】专业建设 人才培养 课程体系 实践教学
【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2016)09-0212-01
物联网是我国战略性新兴产业,人才需求与缺口巨大。国内高校物联网工程专业的开设时间较短,专业建设经验积累较少,急需对物联网工程专业人才培养与教学体系进行研究。我校物联网工程专业于2011年经教育部批准设立,由计算机科学与软件学院负责具体专业建设与人才培养工作。现就专业建设的相关内容进行以下阐述。
一、人才培养目标
物联网工程专业前承计算机、通信与网络、电子等传统信息学科,衔接移动互联网、云计算、智能嵌入式设备等新兴技术学科,体现出“学科复杂交叉,技术高度集成,应用综合广泛”的特征。在充分研究了物联网专业特色和计算机类学院开办该专业的优势与特色的前提下,将该专业的人才培养目标定位为:培养掌握数学等相关自然科学基础知识以及物联网相关的计算机、网络、传感和软件工程方面的基本理论、基本知识、基本技能和基本方法,具有较强的物联网系统集成与应用开发能力和良好外语运用能力,能够在工业生产、商贸流通、民生服务等领域中从事物联网相关技术的研发及物联网系统分析、设计、开发、管理与维护等工作的高级工程技术人才。
通过研究与制定物联网专业人才培养目标,逐步发现并总结出4个专业人才培养的基本要求,即知识要求、能力要求、素质要求和职业素养要求。在制定和实施人才培养方案过程中重点围绕这4个方面进行。
1.知识要求
掌握英语、数学和计算机科学与技术等方面的基本理论和基本知识,具有扎实的自然科学基础、较好的外语综合能力,掌握计算机网络、传感器技术、无线通信网络、物联网数据处理等的基本知识和基本技能,具有较宽广的专业知识面,较强的工作适应能力。掌握本专业所需的计算机、软件、通信与网络相关学科的基本理论和基本知识,系统地掌握物联网技术领域的基本理论、基本知识,掌握物联网感知与标识的基本理论与技术、物联网数据处理技术;掌握数据传输与安全技术;掌握物联网系统的硬件、软件设计和开发知识。
2.能力要求
具备进行物联网设备的使用、设计和制造能力,具有典型物联网系统的维护和管理能力,具备较好的软件编程能力以及网络系统分析、设计能力,有从事物联网相关软硬件产品的开发能力,具备在物联网系统及其应用方面进行设计、集成与研发的能力;有获取最新科学技术知识和信息的能力;能够熟练阅读英文专业科技文献、并运用英语进行沟通和交流的能力;了解相关的技术标准,具有一定的国际视野和跨文化的交流、竞争与合作的能力。
3.素质要求
了解物联网的理论前沿、应用前景和最新发展动态,具有获取新知识的基本能力,了解国家科学技术政策、创新创业政策、知识产权、网络安全等方面的法律、法规,具有高度的社会责任感,具有全球视野及可持续发展理念;具有锲而不舍、追求真理的精神。
4.职业素养要求
职业素养包括:职业认知、职业道德和职业规划能力。了解从事物联网相关行业的技能要求、工作内容,行业规范和章程,及发展远景等内容。职业素养的培养和养成,对于学生本身,行业和全社会健康和可持续发展都有重大的意义。
为实现上述专业人才培养目标,物联网工程专业的培养模式采取“宽口径、厚基础、重实践”的理念与方式。所谓“宽口径”是指专业领域毕业生既具备服务管理机构、服务产业所需求的知识结构和能力,又能够胜任相关产品研发的工作。“厚基础”是指建立公共基础课、学科基础课、专业基础课、公共选修课、基础教育平台的基础知识结构。“重实践”体现在增加本专业学生的实验、实习的时间和机会,鼓励动手实践,理论应用于实际,解决企业和社会的实际问题。
二、专业课程体系
对物联网工程技术体系与层次化认知是课程体系建设的前提和基础。专业课程建设首先研究物联网技术体系和关键技术,对物联网技术体系进行层次化建模与分析,按照自底向上方式建立对应的层次化认知模型,完成物联网理论与技术的层次化渐进式的认知方案的设计,建立分阶段的认知能力评价标准作为认知里程碑。抓住能够体现物联网专业特色的专业核心课和实践环节作为课程体系建设的突破口,重点建立了分层次的物联网专业课程群和具备顶层设计的实践教学体系。
我们以《普通高校本科专业目录和专业介绍(2012年)》和教育部高等学校计算机科学与技术专业教学指导分委员会对物联网工程专业知识体系与课程体系的规范为依据,参照培养目标和培养要求,确定了专业核心课程及主要实践性教学环节,并根据课程与实践内容的内在逻辑划分为4个专业课群组,与物联网技术体系的各个层次形成对应关系:硬件平台类课程(感知层)、通信网络类课程(网络层)、数据处理类课程(公共管理层)、应用开发类课程(应用层)。各课程群组中的具体课程与实践环节如下:
?S硬件平台类:微机原理与接口技术(45学时)、传感器节点与RFID技术(45学时)、嵌入式系统开发与应用(45学时)、物联网感知综合课程设计、嵌入式系统综合课程设计。
?S通信网络类:计算机网络(60学时)、物联网通信技术(30学时)、物联网数据传输技术(30学时)、异构网络互联与融合(30学时)应用网络程序分析与设计实习,物联网传输综合课程设计。
?S数据处理类:物联网数据处理技术(45学时),物联网数据处理课程设计、云计算与云存储技术(45学时)、物联网信息安全技术(30学时)、物联网安全与管理课程设计。
?S应用开发类:面向对象程序设计(45学时)、数据库系统原理(45学时)物联网应用开发技术(45学时),物联网应用系统分析(30学时)、面向对象程序设计课程设计、数据库课程设计、物联网应用开发课程设计、物联网综合应用设计。
关键词:物联网工程;专业教学体系;建设思考
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)48-0211-02
我国的物联网专业是教育部为了适应国家经济发展战略的需要在2010年设立的新兴专业,它属于计算机科学与技术类,并且有30所高校在同一年被批准开设该专业,2011―2013年,陆续有270多所学校也被批准开设,同时,物联网仍然处于发展阶段,没有清楚的知识体系,涵盖了多种专业技术,无法清楚对其边界进行界定。因此,在建设物联网工程专业教学体系时,我们没有现成的经验可供借鉴,在建设中就必须要非常谨慎。为了避免在建设物联网工程专业教学体系时出现一些问题,我们在进行该专业的目标定位和课程体系设置时,要遵照有效发挥源学科的学科基础与优势、依据未来毕业生的就业岗位和需求这两个原则。
一、物联网工程专业建设现状
国内的多所高校陆续获批开设了物联网工程专业,物联网专业也逐渐受到广泛关注,成为最热门的专业之一,社会上对物联网专业人才的需求也在逐渐增大。虽然物联网专业近年来发展较快,很多高校开设物联网相关专业的热情也很高,但是他们对于物联网工程专业的专业定位仍然不是很明确,没有形成一定的专业体系,也没有具有过硬的物联网专业教师队伍来支持该专业的发展,专业方面的实验实训建设标准也没有制定出规范准则。物联网专业的教学体系建设面临着缺乏师资队伍、缺乏物联网技术专业的教材、缺乏物联网教学基地的问题,这些问题严重影响着物联网高端人才的培养。要想建设好物联网工程专业教学体系,就必须设法解决这些现实问题。
二、物联网工程专业理论课程教学体系
物联网工程专业的课程体系主要包括了基础类课程模块、感知层课程模块、网络层课程模块及应用层课程模块这四个课程模块。而基础类的课程模块又包含了公共基础课程模块和专业基础课程模块两部分。
物联网体系结构被分为感知层课程模块、网络层课程模块与应用层课程模块三个层次。感知层课程模块包括了RFID原理与技术、传感器原理、短距离无线通信技术、无线传感器网络技术、嵌入式系统等。学生通过这个模块的学习可以学习到物联网的相关硬件知识及物联网的节点感知技术。网络层的课程模块包括了无线自组网技术、解决实际生活中遇到的一些技术问题,主要有物联网应用系统设计、云计算基础、移动终端开发等课程。
三、对物联网工程专业课程建设的理解
在进行物联网工程专业课程教学体系建设中,各大高校都要本着“课程精、实验强”这两大原则。在物联网工程专业课程教学体系建设中,包含了计算机学科的基础课程和体现物联网工程专业特点的专业课课程两大类型。教育部高等学校计算机学科与技术教学指导委员会在《高等学校计算机科学与技术计算机科学与技术专业公共核心知识体系与课程》与《高等学校计算机科学与技术计算机科学与技术专业人才专业能力构成与培养》中已经对计算机学科的基础课程以及实践能力培养问题做出了明确的指示和系统讨论。
要成为一名合格的物联网工程技术人员,除了要学习相关的物联网知识,还必须要能够掌握计算机原理与操作系统、软件基础与软件编程技术、网络与嵌入式系统、数据库与智能信息处理技术等基础知识和技能,以及移动计算、普适计算和云计算知识,学会将学到的知识与实践结合起来,达到学以致用的目的。
在进行物联网工程专业课程体系建设中,高校要注意以下几点。
1.我们所学习的这些课程属于物联网工程专业的基础课程,是所有高校的物联网工程专业课程中都有的课程,学校在进行课程设置时可以将它们与本学校的具体实际相结合,依据自己的教学优势和科研优势来进行特色课程设置。以天津科技大学为例,物联网专业建设依托计算机学科,而学校在食品科学和生物工程等领域的研究与教学处于全国前列。笔者认为,目前计算机学院的物联网工程专业可以以食品安全智能追溯为物联网应用领域,融合食品学院和生物学院相关专业的教学资源,因此在涉及感知层的“感知技术及应用”与应用层的“智能信息处理”课程的设置中,学校可以发挥自身的优势,要从有特色的教学中培养一批物联网技术能力较强的学生,帮助学生在就业中脱颖而出,旨在培养具有轻工业特色的物联网专业应用型产业人才。
2.进行物联网工程专业的课程体系建设中,学校要注意避免教学内容层次较低、重复、深浅不一等问题,要从教学内容与教学环节出发,注重改变课程内容的衔接和协调方式,帮助学生学习相关的专业知识,提高学生的物联网技术能力。
3.物联网工程专业是一个新兴的专业,该专业还处于初级阶段,基础较差。我们不能像对待已有的专业一样看待它,直接从已有的教师中抽取教师队伍,根据已有的教师知识结构来设定课程,而是要根据物联网工程专业的特点,制定新的专业培养目标,形成一个真正的有机课程教学体系。物联网工程专业是一个新的专业,我们的教师对于这个专业也不是很熟悉,还没有形成成熟的专业教学模式和教学技能,这就要求学校要定期对教师进行相关的培训,让教师通过培训进修,在教学中结合教学及科研的实践来不断积累教学实践经验。物联网工程专业是为国家培养一批“工程应用型”人才的需要才出现的,学校必须对其十分重视,要注意将物联网的专业理论与具体的教学实际相结合,进行物联网工程专业实验教学环境建设。为了能够培养和提高学生的物联网专业能力,建设实验教学环境,我们的教师要加强对所教授的专业技术的深入理解,不断提高自身的教学能力,积累一些教学经验;学校要加大对该专业的实验室建设经费支出,完善教学设施。所有的物联网专业的学科建设者和管理者、学科带头人都要坚持“课程精,实验强”的原则,在物联网工程专业课程体系建设中时刻保持清醒的头脑,为物联网工程专业课程体系建设贡献自己的力量。
四、结语
总而言之,物联网工程专业是应国家战略性新兴产业发展的需要才出现的,我们对其要特别重视,要用国家发展战略的视野来进行物联网工程专业的建设,要将目光放长远,要有全局观和预见性,为国家培养一批具有扎实的物联网基础知识的复合型人才。物联网技术如果能够得到快速发展和广泛的应用,那么与之相关的计算机技术也将会得到广阔的发展空间,计算机类的教育教学就有了新的发展方向,计算机应用型人才也就多了一条新的发展道路。我们要在进行物联网工程专业的课程教学体系建设中保持“积极、谨慎”的态度,在进行科学研究和教学研究紧密结合的基础上,发挥信息技术学科的综合优势,从中研究出能够体现本校教学特色的办学优势。只有这样,才能培养出国家需要的合格人才,后续开设该专业的高校也就有了成功的经验可以借鉴。
参考文献:
[1]吴功宜.对物联网工程专业教学体系建设的思考[J].计算机教育,2010,(21):26-29.
[2]陈辉,李敬兆,詹林.物联网工程专业人才培养和专业建设探索[J].计算机教育,2014,(04):13-17.
关键词:高职物联网应用专业 课程体系构建
中图分类号:G642 文献标识码:C DOI:10.3969/j.issn.1672-8181.2013.13.023
1 引言
随着中国“互联网时代”向“物联网时代”过渡,国家更加重视对物联网的建设,各个城市都相继出台了物联网产业链的建设策略,可以预见,在未来的10年里将形成巨大的物联网产业,作为物联网发展根本要素的人才培养尤显重要。中国教育部在2010年3月了《关于战略性新兴产业相关专业申报和审批工作的通知》,数百所本科和高职院校申报和试办物联网相关专业。2010年6月教育部批准南京交通职业技术学院开设计算机网络技术(物联网应用方向)专业。因此,如何借鉴已有的成功经验,完善人才培养体系、创新养模式、培养适应社会需求的合格人才,成为我院迫切需要解决的问题。
2 研究背景
物联网(Internet of Things,IoT)最早于1998年提出,即在物体上增加一些射频识别( RFID) 和其它传感器,使物体彼此连接形成网络。物联网是以计算机科学为基础,包括网络、电子、射频、感应、无线、人工智能、条码、云计算、自动化、嵌入式等技术为一体的综合性技术及应用,它要让孤立的物品接入网络世界,让它们之间能相互交流、让我们可以通过软件系统操纵它们、让它们鲜活起来。
物联网被业内专家称为“下一个万亿级规模产业”。2012年2月,国家工业和信息化部了《物联网“十二五”发展规划》,指出到2015年,中国要在核心技术研发与产业化、关键标准研究与制定、产业链条建立与完善、重大应用示范与推广等方面取得显著成效,初步形成创新驱动、应用牵引、协同发展、安全可控的物联网发展格局。技术创新能力要显著增强,要初步完成产业体系的构建,应用规模与水平要得到显著提升。并且指出要加大力度培养各类物联网人才,建立健全激励机制,造就一批领军人才和技术带头人。目前,物联网产业正处在发展及完善阶段,需要大量的相关专业及知识结构的人才,作为国家级重点高新开发区腹地的高职院校,理应先于社会培养相关专业的技术性人才。
3 人才培养目标的确定
高等职业教育人才培养的基本特点是以社会需求为目标、以学生为主体,以培养技术应用能力为主线以岗位工作过程为依据,实现知识传授与职业能力训练相结合,使学生成为面向生产、建设、服务和管理第一线的高端技能型人才。
结合我院依托交通行业的办学特点,通过进行企业调研和行业交流,根据对三年制高职网络技术专业(物联网应用方向)面向的岗位群与专业职业能力分析,确定了该专业的培养目标。计算机网络技术专业(物联网应用方向)主要面向网络集成与工程监理、物联网应用开发、信息安全与网络管理、网络应用开发、网络产品销售等相关行业,具备智能交通运输管理、物联网应用开发、智能家居综合布线和计算机网络建设、管理与维护的基本理论知识和专业实践技能,从事城市交通(含地铁和轻轨)物联网应用、智能建筑与综合布线工程、无线传感器网络维护与使用、智能交通和设备中信息化应用体系的相关软硬件维护、测试、应用开发等岗位的高端技能型人才。参见图1的物联网专业职业范围和岗位表。
图1计算机网络技术(物联网应用方向)专业职业范围和岗位表]
4 课程体系的创建
课程体系的创建就是为了完成人才培养目标的达成。课程体系的构建一般有三大模块,即基本素质模块、专业基础模块和专业岗位模块,它们是一个不可分割的有机整体,我们还适当开设选修课程,作为能力拓展的必要补充。
我院的教学安排是实行的“2.25+0.75”,也就是大三只有前两个半月在校学习专业知识,后面的20周时间为毕业设计和参加实习的阶段,因此专业的所有课程必须在大三前半个学期全部结束。课程体系的设计必须围绕学生基本道德品质、职业素养、职业核心能力的培养,以物联网应用的技术框架,即感知层、网络层和应用层为主线,以服务南京及江苏地区的社会经济发展为目标,结合我院在交通运输业方面的办学优势,构建服务于交通行业的计算机网络技术(物联网应用方向)专业的课程体系。具体见图2(见下页)。
物联网本身是应用性很强,并且知识交叉的学科,需要动手能力强的人才,所以在课程设置上一定要从实验和实训入手,光传授基础知识是远远不够的,这样才能培养出符合企业和社会需求的物联网实用人才。因此计算机网络技术(物联网应用方向)专业每一学期都开设相应的综合实训课程,专业课程都安排将近一半课时的实验项目。开设实验和实训可以让学生学习的专业知识融合到实际的项目中,提高学生的动手能力;有些重点实训课程必须让学生参加国家或企业的考证,并获得相应证书,方能毕业,这样就能使得学生在考证过程中进一步巩固专业知识,掌握物联网专业的工作技能。
5 人才培养规格
5.1 基本素质
* 具备良好的思想品德修养,运用辩证的思维方式指导工作和生活的能力;
* 热爱本职岗位,乐于奉献,尊重同事,具有团队合作精神;
* 具有良好的就业观念、职业素养和职业道德;
* 具有不断学习,获取信息和应用信息的能力;
* 具有英语的听、说、读、写、译的综合能力;
* 具有较强的人际交往能力、协调能力和业务开展能力。
* 具有专业的IT职业行为素质并可以从事相关IT类网络基础服务的能力,具有不断学习,创新实践,自我提高的能力。
5.2 专业技能和知识
* 具有网络工程设计、组建与维护能力;
* 具有网络管理与维护能力;
* 具有物联网应用设计开发能力;
* 具有IT类网络基础服务、个人创业与发展综合能力;
* 具有不断学习,创新实践,自我提高的能力。
* 具有网络管理相关知识;
* 具有网络工程设计、组织与实施相关知识;
* 具有网络安全、网络系统维护相关知识;
* 具有IT类基础服务、智能交通、物联网应用开发等相关知识。
5.3 职业资格证书要求
学生毕业时可获得物联网应用工程师、高级局域网管理员、CCNA、CCTT、CNCIW网络安全认证等职业技能证书。(其中高级局域网管理员为必考,其他几项中必选1项,在考证学期初统一报名根据人数决定科目)。
6 课程体系的评价
有效的课程体系评价应该结合国家教育方针政策、教育部门或学院制定的课程标准等指导文件,根据社会、企业对该专业的需求和学校的实际情况而确定。课程体系经过学习者、学校和企业的评价者评价,制定可行性课程体系评价标准,再来实施评价,最后通过提交报告和答辩的方式进行完整评价。评价流程如图3。实践证明这种评价效果较好。
7 结语
物联网未来科技发展的方向,它能使社会的经济、生产、管理更加高效,生活方式更加智能。物联网专业是一个全新的专业,且跨多种专业门类、具有很强的实践性,所以在高职院校物联网应用专业的建设上,要通过广泛的社会调研、物联网专项课题的研究、紧跟国际和国内物联网的发展趋势和前沿技术,通过到物联网企业定岗实习等形式,促进高职院校物联网专业的改革和发展,提高高职院校在物联网专业上的办学能力,为社会、企业输送合格的物联网专业人才。
参考文献:
[1]杨焕玲.应用型财务管理专业实践教学体系建设研究[J].商业会,2011,(34).
[2]刘正,袁华,陈强.高职高专物联网专业建设的定位与探索[J].江苏教育学院学报(自然科学),2012,(8).
网站规划与开发技术系列
本系列教材落实《教育部高等学校高职高专网站规划与开发技术专业教学基本要求》,优化网站规划与开发技术专业核心课程体系,邀请行业、企业和院校专家合作研发,融入工程教育理念,将行业的真实项目、职业标准以及主流技术引入教学资源,打造以企业真实项目为导向的工程化系列教材及教学资源。
嵌入式技术系列
本系列教材落实《教育部高等学校高职高专嵌入式技术专业教学基本要求》,优化嵌入式技术专业核心课程体系,邀请行业、企业和院校专家合作研发,融入工程教育理念,将行业的真实项目、职业标准以及主流技术引入教学资源,打造以企业真实项目为导向的工程化系列教材及教学资源。
计算机网络技术系列
本系列教材落实《教育部高等学校高职高专计算机网络技术专业教学基本要求》,优化计算机网络技术专业核心课程体系,邀请行业、企业和院校专家合作研发,融入工程教育理念,将行业的真实项目、职业标准以及主流技术引入教学资源,打造以企业真实项目为导向的工程化系列教材及教学资源。
物联网应用技术系列
本系列教材落实《教育部高等学校高职高专物联网应用技术专业教学基本要求》,优化物联网应用技术专业核心课程体系,邀请行业、企业和院校专家合作研发,融入工程教育理念,将行业的真实项目、职业标准以及主流技术引入教学资源,打造以企业真实项目为导向的工程化系列教材及教学资源。
软件技术系列
本系列教材落实《教育部高等学校高职高专软件技术专业教学基本要求》,优化软件技术专业核心课程体系,邀请行业、企业和院校专家合作研发,融入工程教育理念,将行业的真实项目、职业标准以及主流技术引入教学资源,打造以企业真实项目为导向的工程化系列教材及教学资源。
【关键词】物联网 高职教育
随着总理在2009年提出“感知中国”,并在无锡设立物联网研究院,将物联网产业列为我国的五大新兴战略性产业,物联网产业开始进入我们平常人家的视线,从这时开始我国对于物联网产业的关注程度大大超越了其他各国,各行各业在积极做准备,希望能在即将来临的物联网时代掌握更大的主动性,高等学校也对其行业的发展给予了更多的关注,并将其引入到自身中。
一、物联网教育现状
在物联网教育中,现阶段我国的高等教育的三个层次都有其对应的物联网专业的,在研究生教育层次上,我国很多高等院校都有对应的物联网专业,如清华大学,北京交通大学等,在这个层次上学生都有较强的学习能力,学校的硬件设备上也比较齐全,他们的研究和教育都集中在物联网的三大核心技术上,且更倾向技术的攻关;在高职和专科教育层次上,从教育的性质上就决定了其与前两者的不同,高等职业教育的目的是培养高级技术人才,其定向是就业,也就是工作岗位,是为了使受教育者获得某一特定职业或职业群所需的实际能力(包括技能和知识等),从而能够更好地就业。所以高职物联网专业教育更偏向于实用性、职业性,这一层次上的高校开设此专业的时间都比较短,且配套设施也不够完善。
二、物联网专业的技术架构支撑
物联网是在计算机互联网的基础上,利用感知识别技术(如RFID)、无线数据通信等技术,构造一个能够包含世界实物的“物品的网络”。在这个网络中,物品(商品)能够在无人干预的情况下,进行相互的交流,其实质是利用感知技术和自动识别技术,通过计算机互联网实现物品(商品)的自动识别和信息的互联与共享。
物联网从技术架构上可分为三层,分别为:感知层、网络层和应用层。物联网的这种三层架构及其组成决定了物联网专业的知识体系结构,物联网产业中包含的技术性的层面有电子器件技术、硬件设计、数据通信网络、系统集成及组装、软件设计等多方面知识,所以可以看出物联网是个交叉学科,想在高职教育科阶段深入学习所有知识是不现实的,因此,对物联网专业的知识架构进行合理的建构是很有必要的。从行业需求企业招聘岗位来看,现在人才有缺口,许多企业急需中高级技术人才,需要对物联网的某个方面有比较熟练的的技术能力和专业功底,所以高职教育阶段物联网专业课程不应片面的追求知识的广度,而应该在某一技术方面基础注重知识的厚度,让受教育者能有熟练的技术应用能力,这样才能满足企业的需要。
三、物联网专业信息类课程改革--以我院物联网专业为例
目前全国高职物联网专业开设的情况基本有二类:其一,开设新的物联网专业,个别有实力和条件的学校还有物联网学院,所有的教学资源为新建,师资也是新的,培养目标可以为多个,比如物联网应用系统管理员或物联网产品技术员等;其二,由原有的专业开设新的专业方向,而这些原有专业都在物联网的三层技术中尤其一定的优势,如网络通信专业、软件开发专业等,这些专业要么属于电子信息系,要么属于信息工程系或计算机系,但其培养目标都会和原有专业有结合点,比如计算机相关专业的主要是物联网的应用程序开发、物联网的网络组建与维护;电子相关专业的就是物联网的嵌入式系统设计及开发等。
物联网的技术架构是基于无线传感网络、小型无线网络和云计算(云处理)的,其知识层面涵盖了通讯网络、单片机及传感器应用、智能设备应用程序开发、自动控制等多方面的知识,其知识领域的跨度非常广,任何一个专业都不可能在短短的几年的教学时间内将这么多的知识全部教给学生并要求学生熟练掌握,所以对于高职物联网专业的专业目标如何确定,是物联网专业的首要任务,由于其相关知识多,我们如何选择,各学校根据自己的定位。
我院的物联网专业就是以我院信息工程系的计算机应用技术专业为基础开设的专业方向,传统的计算机应用技术专业包括了若干个专业方向,我院的物联网技术方向为新开方向从物联网的三层技术架构中我们对其技术进行了分析,并在企业的实际岗位进行岗位需求调研,针对我院和我专业的实际情况,明确物联网应用程序开发为我院物联网专业的人才培养目标。
下面具体以我院物联网专业为例说明。
(一)高职物联网对学生的能力和知识要求
通过企业调研,明确作为物联网专业核心课程的软件开发类课程,同时要求有一定的硬件编程能力,其对应的岗位群是物联网应用中的应用程序研发和调试人员、智能终端研发和调试人员,岗位要求学生在软件开发的知识学习和实际应用中锻炼能力,其能力目标和素质目标如下:
1.能力目标主要体现四个方面:
(1)通过技能训练,了解通信协议分概念,理解通信相关原理,能熟练的编写程序从zigbee协调器中读取数据,能够进行zigbee节点的调试;
(2)能根据具体的需求进行数据的分析,并能够编写代码,进行zigbee协调器的手动控制和自动控制;
(3)能正确创建物联网应用程序的后台处理程序和后台管理程序,能独立完成故障初查和故障判断;
(4)能进行智能终端的应用程序开发,能建立和谐的人际交互界面,以及解决实际问题的初步能力。
2.素质目标主要体现五个方面:
(1)工作踏实,做事有耐心;
(2)有较强的适应能力、学习能力和抗压能力;
(3)具有良好的软件编写规范;
(4)具有良好的合作意识、沟通意识;
(二)对物联网专业信息类课程建设的思考
1.明确专业知识体系
软件开发类课程是物联网专业核心课程。通过课程的学习,可以有力地提高学生通信传输的理解,数据采集的方法掌握,后台管理程序、后台程序分析、维护、设计的能力,为将来课程学习和就业打下坚实的基础。该课程应该在专业知识体系的框架下,让学生在实训中加深理论理解,提高动手能力,强调物联网应用软件的分析与应用设计能力,培养学生主动学习能力。
2.注意课程的发展与整合
在构建物联网专业的课程体系时,因为其知识体系的跨领域特点,所以专业应该要加强专业间的交流合作,突出综合能力的培养,根据行业特点,对课程进行整合并注重课程的发展性和前瞻性。在设计专业课程体系时,应该综合物联网的目标岗位群的要求和职责,合理制定,注重人才的全面发展,特别是可持续发展。
3.选择合适的项目载体
当前的高职教学上主要使用项目教学法,所以应当选择合适的项目作为教学载体,重视主流软件开发技术在物联网中的应用程序开发中的应用,来构建项目内容。对项目的选择主要考虑两个方面:项目的典型性和知识的覆盖面。物联网的后台应用程序和智能终端的人机交互程序是物联网应用程序开发中的重点,当前社会背景下,人们对智能化的产品越来越向往,课程以无线智能家居控制系统的设计和月球探险车的设计和实践为例组织教学。项目式教学通过任课老师的讲授指导,在通过小组和个人的项目实施,通过实施过程中的同学和小组之间的竞争和合作,利用相关的学习资料,通过项目实践的方式而获得相关的知识和技能。
4.对物联网专业信息类课程建设的建议
(1)软件开发技术作为物联网应用层中的重要技术具有重要意义,物联网作为一个较新的产业和技术其运用的技术都是比较新的,其知识相关之间都是有关联的,比如物联网的数据传输其主要Wi―Fi、ZigBee和3G等无线网络,它们之间相关协议的知识,如何与后系等;物联网的终端设备如何通过人机界面监控和控制物联网节点设备,都是比较新的技术,同时其程序设计不同于传统的软件开发,有比较多的硬件控制,这些技术更新快,在我们的课程中必须有一定的技术前瞻性。
(2)发挥优势,结合实际构建课程体系
应当发挥学院优势,结合学院的实际情况来构建课程体系。
以我院为例,广州工程技术职业学院信息类专业包含计算机应用技术、计算机网络技术、电子信息安全技术等相关专业,各专业由于客观原因有一定差别。在专业课程建设方面如何实现师资、设备专业群辐射、共享是一个重要课题。比如物联网专业的无线传输课程可以共享给计算机网络专业,最终形成专业知识体系的知识和师资共享。
(3)将相关课程模块化个性化教学
因物联网的知识复合度高,单一的将某一方面的知识作为一门单一的课程教学较难进行物联网的项目组织为教学,所以课程体系上不便于将知识以课程的方式呈现,我们采用模块的方式将课程进行组织,比如我们的课程体系中有一个节点编程模块,其中用的知识有c程序设计,接口技术,数字电路,单片机技术多个知识,但作为一个单一的课程无法将这几个知识同时包括,所以我们不采用课程呈现知识,而用模块,有任课教师根据项目内容组织教学内容。
四、结语
随着物联网硬件设计的模块化,物联网的设计和开发更多的体现在其应用程序的开发上,物联网信息类课程的建设需要工学结合,通过项目的实践使学生掌握所需理论知识,熟练掌握所需技能,这样培养出来的高技能人才才能满足需求。
参考文献:
[1]柯强.物联网专业课程建设探讨[J].物联网技术,2012,2(1)
关键词关键词:CDIO;协同创新;物联网;卓越工程师;培养模式
DOIDOI:10.11907/rjdk.161988
中图分类号:G434文献标识码:A文章编号文章编号:16727800(2017)001018504
引言
“十三五”规划将“建设物联网应用基础设施和服务平台”列入信息产业未来发展的重大举措,物联网行业进入加速发展时期,需要大批能将科技成果迅速转化为生产力的创新型技术人才。物联网工程的人才培养特点可概括为:高、新、快,即高要求,需建立全新培养体系,人才需求紧迫[1]。因此,研究如何做好人才培养的顶层设计,探索具有指导意义的紧缺人才培养规律与方法,并指导践行,成为物联网工程专业可持续发展的核心问题,也是高校服务国家战略与社会需求的一个热点问题。武汉理工大学是全国第一批获批物联网工程专业的院校,本文以该校物联网专业作为研究个案,基于CDIO与协同创新理论,结合教育部“卓越工程师教育培养计划”实践,提出一种应用型卓越人才培养新模式优化框架,并探讨在此框架指导下的专业建设实践。
1国内外研究现状
国家教育部2010年推出“卓越计划”,把培养创新型工程师作为重要战略目标,物联网工程专业培养的很大一部分正是“工程应用型”人才(另外一部分是继续深造的科学研究型人才)。校企联合培养环节是“卓越计划”人才培养标准及其实现矩阵建构的关键因素,是有效实施“卓越计划”的保障,其重要性已获得很多国家共识。国外比较成功的校企合作模式有:德国的“双元制”模式、英国的“三明治”模式和美国的“合作教育”模式等[2]。国内不少高校相继采取了形式多样的校企合作方式,例如:卓越工程师计划、卓越教师计划、订单式人才培养模式、产学研一体化、校企合作培养、3C立体培养、局域项目学习等培养模式[3]。
国家教育部在2012年提出“协同创新”计划,指出“高校要与科研机构、企业开展深度合作,建立协同创新的战略联盟”。协同创新理念下校企合作的内涵是高校和企业利用各自不同的教育方法和教育理念,相互融合,以促进资源的流动和整合,培养符合国家和社会需要的创新型人才,提高高校人才培养质量,实现创新价值的最大化。在协同创新中,协同是手段,创新是目的[4]。文献[5]将校企协同创新具体举措总结为参与培养过程、校企共建、企业赞助、委托培养、合作培养等5类17种。
为解决创新工程型人才培养过程中出现的问题,美国麻省理工学院联合4所大学通过4年国际合作研究创立了CDIO工程教育方法(CDIO Approach)。CDIO代表构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)和运作(Operate)。它以产品研发到产品运行的生命周期为载体,让学生以主动的方式,按照课程之间的内在有机联系学习工程理论和实践[6]。CDIO核心内容包括1个愿景、1个大纲和12条标准[7],该方法继承和发展了欧美20多年来工程教育改革的大工程理念。在此基A上,国内外有多所大学和研究机构采用CDIO作为改革方法,并提出体现教育目标的CDIO教学大纲和体现系统化改革的CDIO标准,具有很高的借鉴价值。
我国开设物联网工程专业的高校,从2010年首批的30所,增加到目前的约600余所。经过几年的发展,我国在创新工程型人才培养模式研究领域,无论是在理论研究还是实践应用方面都取得了很大进步,但是大多数高校物联网工程类专业主要还是采用以理论教学和实验室为中心的传统人才培养模式。武汉理工大学于2009年开始进行物联网工程方向试点,获首批物联网工程专业后,参考国内外相关经验,并结合本院实际情况,形成了一套切实可行的物联网专业卓越工程师培养模式的系统方案,获批第七批国家特色专业。
2物联网工程专业卓越工程师培养模式优化框架人才培养模式指在一定的教育思想和教育理论指导下,学校根据人才培养目标,对培养对象采取的某种特定的人才培养结构、策略、体系及教育教学活动的组织样式和运行方式的总称[8]。人才培养模式的优化涉及培养目标、课程体系、教学与管理队伍、考核与激励机制等多个维度。协同创新理念下的“卓越计划”内容与CDIO内容在人才培养模式的多个维度具有高度的融合性(见表1),两者结合具有相互促进的作用。因此,本文以CDIO和协同创新理论为基础,以卓越工程师教育培养计划为中心,并结合学校物联网专业的实际情况,提出一种工程型卓越人才培养新模式。以企业需求为逻辑起点,从校企观念转变与文化融合的顶层设计入手,建立以学校为主体、企业参与的创新创业人才培养目标、课程体系、教学模式、实践基地,以及共同评价人才培养质量的人才培养体系,其框架结构如图1所示。
该框架借鉴国内外CDIO工程教育的经验,结合物联网专业卓越计划的特点,构建稳定的卓越计划实践教育平台;提出校企共建实践基地的新方法,学校和企业明确各方的职责、任务和利益,企业积极参与大学生实践基地建设,学生们在基地里参与企业的工程设计、产品制造、项目管理等工作,在实践中锻炼工程素质,使企业、学校都在基地建设中取得成果,形成多赢的局面;建立企业层面的校企协同内在需求机制,在借助企业岗位实训提高物联网专业学生应用实践能力的同时,还可以依托高校的科研力量,提升企业的研发和创新能力,确保企业从卓越计划中直接受益。
3物联网工程专业卓越工程师培养模式实践
武汉理工大学物联网工程专业依据上述人才培养模式优化框架制定了“3330策略”、“2544目标”系列建设规划(见表2)[1]。其中3330策略为:优先建设3个基础(队伍、知识体系、实践训练条件);3个结合(与校内相关专业结合、与相关培训单位结合、与行业结合);3个折中(近期与远期、传感层与系统集成、新体系与老专业);在专业组建初期开展“零点行动”,即:全国都在起步阶段,务必强抓竞赛与教材建设。近期与中远期制定了两阶段目标,概括为“2544目标”,即两年内建成5个平台,4年4类知识融合,包括计算机、控制、通信、海量数据处理融合。
专业卓越工程师培养模式比较序号CDIO的12条标准协同创新+“卓越”理念本校培养模式优化1*专业培养理念(将产品和系统生命周期的发展原理,即“构思一设计一实施一运行”作为工程教育背景)校企联合培养人才机制协同的物联网卓越工程师培养体系2*学习效果(与专业目标一致,并得到利益相关者验证的个人人际能力和产品、 过程与系统建造能力以及学科知识)按通用标准和行业标准培养工程人才基于CDIO的物联网卓越工程师培养方案3*一体化课程计划(一个由相互支持的专业课程和明确集成个人人际交往能力以及产品、过程和系统建造能力为一体的方案所设计出的课程计划)4工程导论(一门导论课程,提品、过程和系统建造中工程实践的所需框架,并且引出个人所需培养的能力)5*设计-实现的经验(在课程计划中应有两个或更多的设计-实现经验,其中一个为初级,一个为高级)以强化工程能力和创新能力为重点改革人才培养模式特色实训课程设置6工程实践场所(工程实践场所和实验室能支持和鼓励学生通过动手学习产品、过程和系统建造,学习学科知识和社会知识)基于协同合作理念的岗位实训方案7*一体化学习经验(一体化学习经验带动学科知识与人际交往能力,产品、过程和系统建造能力的获取)强化培养学生的工程能力和创新能力教学资源平台课堂教学形式改革8主动学习(基于主动经验学习方法的教与学)9*提高教师的工程实践能力(提高教师的人际交往能力以及产品、过程和系统建造的能力)扩大工程教育的对外开放“走出、引进”的师资培养方案10提高教师的教学能力(提高教师在提供一体化学习、使用主动经验学习方法和考核学生学习等方面的能力)改革完善工程教师职务聘任、考核制度 11*学习考核(考核学生在人际交往能力,产品、过程和系统建造能力以及学科知识等方面的学习情况)教育界与工业界联合制定人才培养标准校企共同参与的质量评价体系12专业评估(对照12条标准评估专业,并以持续改进为目的,向学生、教师和其他利益相关者提供反馈)注:12条标准中,有7条是最基本的(用*号表示),体现了CDIO与其它教育模式的不同。另外5条标准反映了工程教育的最佳实践,作为补充标准
3.1协同式物联网卓越工程师培养体系
协同式创新强调高校与企业两种资源和诸多优势要素的合理配置、全面共享和有机融合,不仅为学生的实习、企业实训等工程实践教育环节提供了更多机会、途径和保障,也为企业改进技术、促进科技成果转化、提高工程质量赢得了更多智力资源,实现了校企协同的互利共赢局面,在更深层次和更高水平上推进高校与企业的联合。因此,要结合物联网工程行业背景,优选合作企业。2013年物联网专业与无锡感知博览园等企业签订了校企合作意向书,双方通过不断商榷、修订,结合学校优势专业,联合制定了本专业的知识体系、课程与实验体系,以及专业培养方案,形成了突出交通、物流应用背景和科研成果特色的物联网专业培养方向。
3330策略3类资源结合:结合社会、校内、行业资源3项折衷原则:折衷近/远期、高起点/适用性、分层/系统技术“零点行动”:在建设起点采用竞赛、兴趣项目促进自主学习与知识更新传感网络平台智能终端开发平台2年建5个平_雏形数据服务平台(云服务平台)基础训练平台(接口、通信、现场总线控制)2544目标工程实践平台(智能抄表、家居、物流、交通)C3SD融合(计算机/通信/控制,海量数据处理技术)
4年4项任务完善实验教学环境及体系完善工程实践体系面向我校三大行业服务应用3.2基于CDIO的物联网卓越工程师培养方案
在积极参与国内物联网专业建设研讨会和各种形式调研的基础上,从社会和企业的实际需求出发,优化“卓越”课程体系,综合统筹制订培养方案,主要包括:设计专业知识与应用技能培养课程体系、创新能力培养课程体系;建立包含核心理论课程、开发应用类课程和创新类课程等阶段性培养任务的方案;基于协同合作理念制定岗位实训方案;制定培养学生创新能力的综合实践计划,强调学生交流沟通能力与团队协作意识的培养,注重提高学生主动学习的能力。
把课程体系划分为核心理论课程、实训实验课程和应用创新类课程3部分,提高应用性较强的课程比重,加强应用开发实践的参与性,降低一些理论深、与项目应用开发实践相关度低的课程比重。通过卓越工程师教育培养计划的运用,优化应用型创新人才知识结构。
3.3特色实训课程设置
针对物联网专业部分特有的实训实验课程(传感器技术实验课程、RFID实验课程、无线传感网技术实验课程、智能家居实训系统、多点传感数据传输、传感数据簇聚优化实时处理等实验课程)进行优化设置,并制定完善的物联网工程专业实验课程建设方案。
3.4校内外实训与实验保障
在多次到全国物联网先进战略基地与研发企业调研的基础上,结合学校“十二五”建设规划,确立物联网工程实验和实训中心的建设原则为:充分利用校企合作模式,建立健全物联网专业综合性创新实践基地,为学生提供需求分析师、测试工程师、系统研发工程师、产品经理、硬件安装与销售工程师等多种岗位的实习。依托实践基地,以项目实践训练为中心任务,切实提高物联网专业学生的合作和应用能力。
实验和实训中心包括5大实验和实训平台:传感技术应用平台、嵌入式与移动智能终端开发应用平台、云计算与服务计算平台、物联网应用工程实训平台、物联网基础技术支撑平台。实验平台涵盖了物联网架构的各个层次,可满足本科教学与研究需要。同时,建立“物联网综合演示实训中心”,并与“教育部信息中心”联合建立了“全国物联网技术应用人才培养认证湖北实训基地”,相关环节充分体现了卓越计划和CDIO的特色。
3.5教学资源平台
根据物联网专业技术知识面宽、实践教学内容丰富的特点,将物联网专业的实践教学内容进行整合创新,提出以物联网专业人才知识能力生长规律为引领的实践教学平台构架,以有效提升大学生的工程技术能力。
在教学资源建设过程中,改革传统以固定教材为中心的教学资源组织形式,联合具有实用工程知识、丰富实践经验和工程创新能力的企业高级工程技术人员,建立以工程项目实施为目标的教学资源平台,将源于工程实践的具体问题、实际案例,以及来自行业企业的设计与研发项目转化为教学资源。
3.6课堂教学形式改革
优化传统教学组织模式,需要采取灵活多样的教学形式。基于项目的教学法与卓越工程师培养目标具有极强的融合性。教在组织教学内容时,以项目需求划分知识单元,最大化地增加以项目应用开发为中心的实践教学内容,坚持精讲多练,夯实专业基础。同时,并未完全摒弃传统的以教为主的教学模式,而是与以学生为本位的教学方法相结合,灵活使用以项目设计为导向(Design-Directed Learning)的能力培养理念、基于问题学习(Project-Based Learning)的教学模式、探究式课堂教学(Inquiring-based Learning)与实践教学(Experimental Learning)等[9]多种教学方法,引导学生积极思考,并穿插讨论、实操等环节,培养学生发现、探索与解决问题的能力,以及在实践中的创新思维和应变能力。
为了构建学生的自主学习环境,促进专业教师的知识更新以及将专业和学科建设的研究成果付之实践,武汉理工大学与教育部信息中心合作,联合建立了“物联网工程训练中心”,以及物联网工程专业“大学生创新设计竞赛集训中心”。物联网工程专业学生已组建了多个创新兴趣小组,学生参加了第七届“博创杯”全国大学生嵌入式设计大赛、“TI杯”首届全国大学生物联网创新应用设计大赛、第二届中国大学生服务外包创新应用大赛、中国大学生计算机设计大赛等,并取得佳绩。
3.7高水平工程教育教师队伍建设
基于CDIO的课程教学改革是一项长期的工程,需要教师持之以恒,同时也需要学校制定相应的教师培养方案与考核机制,激励教师参与教改,做到教学与科研均衡发展。因此,需要依托校企合作、校校合作等形式,以跟踪掌握物联网最新技术动态和提升工程项目技能为重点,设计长期有效的师资培训体系。
武汉理工大学为保证专业领先发展,除资金投入保证外,还坚持与国际化大环境密切联系,采取了“走出去、引进来”措施。“引进来”即从海外引进优秀人才,强化教师队伍。在引进人才的同时,也将先进理念引入培养过程。定期聘请海内外学者、知名企业的高级技术人员到学校开设培训课程,如“开源硬件平台报告”、“大数据时代报告”等,由此拓展教师的专业国际视野,有针对性地培养掌握先进技术和先进教学理念的双师型教师队伍;“走出去”即每年派遣骨干力量赴海外研修访问,组织教师参加教指委专业建设研讨,让教师进入企业全职在岗学习,深入企业了解和掌握新技术及其实际生产流程。
3.8学习考核与专业评估
改变以往以课程为单元的考试形式,以校企共同参与的方式,采用兼顾项目实践过程和效果评价的考核形式,强调对学生应用技能和创新能力的评价,提高学生的学习积极性和主动性。
制定一个校企共同参与的具有CDIO特色的物联网专业教学质量评价体系,以检验学生的应用和研发技能。以工程项目实践为单位进行考察,以考察工程项目实践的完成过程及效果为主要手段,结合过程评价与效果评价,建立准确、可监控的校企共同评价体系,包括评价框架体系、考核指标、评分标准等。评价体系由校方提出实施原型,给予企业在实施中进行修正调整的权限,使标准逐步变得精准。
4实践成效与展望
武汉理工大学于2009年开始进行物联网工程方向试点,获批首批物联网工程专业后,招收本科生人数逐年递增,现已培养了200多名本科生。自进行人才培养模式优化实践以来,本专业CDIO模式基本形成,已建立完整的包含课程结构、教学模式、资源平台等内容的教学体系,并通过教育质量评价体系检验了其有效性,教学效果良好。本专业学生表现出很高的学习热情,积极参加各类大赛,以体验式与自主方式学习的学生明显增多,学生综合素质与工程能力有较大提升,并且培养了若干名物联网技术人才认证资质教师。2015年,在全国213所获批此专业的学校中,武汉理工大学排名前11,其物联网人才培养模式获湖北省教学成果2等奖。然而,相关人才的培养要实现可持续发展,还需要不断优化完善培养模式、与时俱进。物联网工程专业将来在深度国际交流合作、行业与政府支持等方面还有更多提升空间。
参考文献:
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[8]林玲.高等院校“人才培养模式”的研究综述[J].四川师范大学学报:社会科学版,2007(12):6981.
关键词 物联网;技术技能型人才;校企合作
中图分类号:G712 文献标识码:B
文章编号:1671-489X(2017)08-0111-02
1 前言
物联网被称为继计算机、互联网之后世界信息产业的第三次浪潮,其应用范围几乎覆盖了各行各业,被誉为下一个万亿元级规模的产业,已被我国列为重点战略性新兴产业之一。物联网行业对人才需求与物联网人才的缺乏形成鲜明的对比。高职院校作为高素质技术技能型人才的培养基地,只有充分利用资源,构建专业建设生态圈,才能更好地培养出适合行业需求的物联网专门人才。
2 了解产业需求,确定培养目标
在国家“十三五”发展规划中,明确指出要推进物联网研发应用。物联网产业作为新兴产业,有着广泛的应用前景。物联网产业涉及的重点领域有智能交通、智能物流、智能电网、智能医疗、智能家居、智慧城市、国防与军事等,可以说几乎包括了各行各业。随着物联网的大规模产业化,必然需要大量的高素质技术技能型高职人才。经过深入调研企事业单位,归纳总结出需求高职物联网专业较多的就业岗位有物联网产品的生产、制造与设备维护、物联网项目实施与管理、物联网项目售后服务与维保、物联网项目解决方案辅助设计、物联网产品的辅助设计与测试。专业建设紧跟物联网产业对人才的需求,对接行业企业,形成基于能力本位、提升职业竞争力的人才培养目标。
3 物网的体系结构
物联网技术是一个包含电子、通信、网络、软件等跨专业多门类的综合性学科。物联网体系结构如图1所示,物联网系统可以划分为三个层次:感知层、网络层、应用层。感知层负责识别物体、采集信息,包括条码标签和识读器、传感器、射频识别标签和读写器、摄像头等设备或技术。网络层负责信息传递和处理,包括各种通信网络与互联网形成的融合网络,包括互联网、广电网络、通信网络等。应用层是将物联网技术与行业专业领域技术相结合,实现广泛智能化的应用解决方案,利用智能手机、掌上电脑、个人计算机等终端实现应用。物联网专业的人才培养目标和课程设置要紧密围绕物联网的体系结构。
4 物联网专业人才培养模式
物联网专业人才培养目标 物联网专业要培养学生掌握物联网基础理论知识和物联网系统的构建方法,具备物联网相关产品辅助设计与生产、系统集成与测试、设备操作与维护技能,能从事物联网智能终端产品的辅助设计、制造,物联网工程项目的规划、施工管理,物联网设备安装、调试和维护,物联网项目售后服务、维保与管理等工作,成为适应物联网设备的辅助设计、生产、安装、运营维护等一线需要的高素质技术技能型专门人才。
物联网专业人才培养模式
1)深化“课岗融通、双标融合”的人才培养模式改革。通过对物联网行业及典型企业工作岗位调研,确立物联网系统集成、物联网应用维护、物联网产品生产及技术支持专业所面向的岗位。基于工作过程确立典型工作任务,将工作过程融入教学中,归纳行动领域。然后根据行动领域知识、能力和素质要求,将行动领域转化为学习领域,构建基于工作过程系统化的专业课程体系。将岗位工作能力与课程教学模块相融通,实现教学任务岗位化。在教学实践中,将岗位职业资格标准融入教学内容,保证学业证书与职业资格证书并重的“双证书”制度的有效实施,实现双标融合。
2)构建基于工作过程系统化的专业课程体系。
①以“项目为引领”,改革专业基础课,夯实专业基础。根据对顶岗实习生的企业调研反馈,学生由于基础知识相对薄弱,导致可持续发展遭遇瓶颈,因此在专业建设指导委员会指导下,物联网专业围绕专业建设的需求对专业基础课程进行改革,为学生今后的可持续发展奠定基础。
②基于工作过程系统化,建设专业核心课程。以典型工作任务过程或业务流程为顺序组织教学,运用现代教育技术和虚拟现实技术,利用仿真教学软件,优化教学过程。在物联网工程课程建设过程中,以视频监控物联网系统集成工程师的典型工作任务为切入点,围绕物联网工程系统规划、系统搭建、调试测试、升级与维护工作任务技能要求,设置四大情境:IP监控系统规划、IP监控系统搭建、IP监控调试测试、IP监控升级与维护。课程的实践平台采用校企共建的业界领先的平台,设备采用主流的视频监控中档设备,培养学生对IP监控系统基础理论、核心技术、业务流程、工程技术等知识的掌握,培养学生对视频监控网络平台搭建与维护,视频监控图像的实时监控、存储,报警业务等技能,真正围绕岗位工作任务要求培养学生,做到学以致用。
双师队伍的建设 专业教师与合作企业技术人员共同承担物联网专业核心课程的项目开发、工程实施等业务,提高专业教师的双师素质。通过教师到企业锻炼、参与课题研究、参加各类培训与竞赛等途径,加大对专业带头人、专业负责人和骨干教师的培养,形成以专业带头人为主导,双师素质教师为主体,结构合理的专业教学团队,以此带动教师队伍的整体发展。同时加强兼职教师队伍的建设,制定兼职教师管理办法。
强化实践育人,建设多层次的专业实践基地 立足行业,面向企业,以项目合作为切入点,创新校企合作运行与管理机制,促进办学内涵和办学水平的不断提升,走可持续发展道路。为彰显特色化办学的思路,提高人才培养质量,深化改革、丰富内涵,全方位、深层次地推进校企合作,形成校企合作“分层建设、分类管理”校企合作运行机制。根据双方合作内容的深度和广度,学院校企合作关系分为核心型、紧密型和半紧密型三个层级。专业依托于校企合作联合培养基地,通过各类技术性讲座、论坛、短期实训营、就业实战班、体验班等多种形式共同培养物联网专业人才。