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。
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（三峡大学 计算机与信息学院，湖北 宜昌 443000）
摘 要：根据当前物联网产业人才的需求情况，分析地方本科院校物联网工程专业人才的培养目标，提出一种面向创新的人才培养模式，即通过系统化的实训提高人才培养质量。
关键词 ：物联网；实训；创新；人才培养模式
基金项目：湖北省教研项目“地方高校IT类专业创新性人才培养实训教学体系的建立与实践”；三峡大学教研项目“基于项目驱动的物联网实训教学模式研究与实践”。
第一作者简介：田卫新，男，副教授，研究方向为物联网应用与大数据挖掘，t_wxin@126.com。
1 背 景
物联网工程是一门典型的交叉学科，涉及计算机科学、电子信息工程、通信工程等多门专业的核心知识。物联网技术以传感器、射频识别、嵌入式系统、计算机网络、无线通信技术、分布式系统及大数据处理等技术为基础，对监控对象实现声音、图像、环境、位置等信号的采集，进行各种距离上的信息传输，对信息进行处理、实时控制以及对过程中积累的海量数据进行分析挖掘，最终实现对各种受控对象的智能感知和管理。物联网技术是实现智慧地球的基础，和云计算技术一起被认为是未来IT技术的两大发展方向，蕴含着巨大的产业价值。当前，世界上主要发达国家和经济体都制定了物联网发展计划：美国提出了“智慧地球”的概念，奥巴马政府将物联网列为振兴经济的两大重点产业之一，计划投资新一代的智慧型基础设施；欧盟了欧洲物联网行动计划，提出欧盟政府要加强物联网管理，促进物联网发展；日本、韩国分别提出了各自的物联网发展计划U-Japan和U-Korea，建设本国的物联网基础设施，发展物联网产业。中国的物联网经过几年的发展，产业布局已经走在世界前列，物联网被列为国家五大战略新兴产业之一，建立了以“感知中国”为核心的物联网技术研究和应用开发产业链，《信息产业科技发展“十一五”规划和2020 年中长期规划纲要》将物物通信（Machine-to-Machine，M2M）相关产业纳入国家重点扶持项目，《国家中长期科学与技术发展规划（2006—2020 年）》和“新一代宽带移动无线通信网”重大专项中均将“传感网”列入重点研究项目。据《2014—2018年中国物联网行业应用领域市场需求与投资预测分析报告》数据表明，2010年物联网在安防、交通、电力和物流领域的市场规模分别为600亿元、300亿元、280亿元和150亿元，2013年中国物联网产业市场规模达到4 000多亿元，而且预计今后几年内每年都会以二位数的百分比增长。
为了适应物联网战略新型产业快速发展的需求，避免形成物联网产业人才瓶颈，国家在2010年批准设立物联网工程专业，至今已有千余所高校开设了该专业。在规模增大的情况下，如何提高物联网专业人才培养质量成为一个迫切问题。由于开设时间较短，当前物联网工程在专业建设方面尚处于探索阶段，教学内容主要由各开设高校根据教育部制定的培养目标自行设计，没有形成统一的标准，在培养模式上没有成熟的经验。
2 物联网工程产业人才需求分析
物联网是随着IT技术逐渐发展成熟而出现的继互联网之后又一具有巨大影响的新事物。在各国政府的重视和大力投入下，物联网产业在最近几年得到蓬勃发展。当前国内物联网产业规模已达到数千亿元，相关产业链基本形成，涉及的行业门类日趋广泛，物联网专业的人才需求也随之增大。据统计，全国物联网产业人才需求每年约20万左右，物联网产业发达地区，物联网专业人才需求已经超过传统用人大户。从行业来看，当前物联网人才需求集中在智能交通、环境监测、远程医疗、公共安全、智能家居以及智能农业等方面。从人才需求类型来看，主要分为研究型人才、技术应用型人才以及服务辅助型人才。具体技能要求为：对研究型人才，要求其了解物联网相关政策，有能力制定行业标准、产品规划、系统评测等工作；对技术应用型人才，要求其具备物联网技术设计、产品研发维护等技能；对服务辅助型人才，要求其具备物联网相关产品销售、推广普及、专题讲座以及技术培训等方面的技能。技术应用型人才根据其所处产业链位置不同，在技能要求上又可细分为3类：①感知技术，通过多种传感器、RFID、二维码、定位、地理识别系统、多媒体信息等数据采集技术，实现外部世界信息的感知和识别；②网络技术，通过广泛的互联技术，实现感知信息高可靠性、高安全性传送，要求掌握各种传输技术、交换技术、组网技术、网关技术等；③应用技术，通过应用中间件提供跨行业、跨应用、跨系统之间的信息协同及共享功能，要求掌握数据存储、并行计算、数据挖掘、平台服务、信息呈现、服务体系架构、软件和算法技术等。以上分析可以看出，物联网工程专业人才要求具有知识面广、综合性能力强、创新能力强等特点，高校只有对物联网工程专业人才培养目标有明确的定位，才能更好地为物联网产业发展提供人才保障。
3 物联网工程专业平台建设
地方性本科院校由于在教学资源、影响力等方面同985、211高校具有一定的差距，在物联网专业人才培养目标上不能片面追求同国内一流高校看齐，应该结合高校自身在地方和行业领域方面的特色，强化优势，提高人才在专业知识和技能方面同国内一流高校之间的互补性。
基于上述考虑，三峡大学在建设物联网工程专业时将目标定位为培养技术应用型人才，专业建设原则是充分利用原有计算机专业教育资源，发挥自身教学积累和师资优势，具有比较鲜明的计算机特色。人才培养知识结构定位以掌握物联网应用层和网络层相关工程技术为重点，面向物联网产业链中的物联网需求分析、网络规划、系统集成以及应用开发等领域，培养掌握各类传感器接口技术、嵌入式系统、数据传输网络原理及组网技术、信息系统分析设计、移动终端程序设计、Web程序设计等物联网工程核心知识的、具有一定创新能力的复合型人才。
3.1 课程体系
围绕物联网工程专业人才培养导向及目标，按照本科课程类别，建立功能明确、主次分明的课程体系是人才培养质量的重要保障。课程按照关联性纵向划分成群，一个课程群一般由1~2门核心课程及多门支撑课程组成，对应物联网工程中一项具体应用技术。同一课程群内的课程分属专业基础课、学位课、选修课等不同类别，根据教学计划，按课程内容的依赖关系安排在不同学年。目前设置的主要课程群有嵌入式技术、传感器及传感网络、物联网应用开发技术等。
3.2 一个平台两个培养方向
专业平台开设除大学公共课以外的专业基础课以及相关的必修课程，如计算机网络、操作系统、数据库系统、微机原理等平台必修课。在课程平台上，分设物联网终端技术和物联网信息系统两个专业方向。物联网终端技术方向学习终端设备数据采集、数据传输相关技术，设置的主要平台选修课程有传感器原理及应用、RFID技术、微机接口技术、嵌入式系统设计等。物联网信息系统方向学习物联网规划及组网技术、物联网应用开发相关技术，设置的主要平台选修课程有物联网组网技术、信息系统分析与设计、Windows程序设计、Web程序设计、智能终端程序设计等，具体设计如图1所示。
3.3 兴趣驱动的分流模式
平台必修课结束后，学生将转入两个不同的专业方向进行后续学习。选择物联网终端技术方向还是物联网信息系统方向，主要考虑学生自身兴趣，并参考已修相关方向支撑课程的成绩进行引导分流。
3.4 实践能力培养
实践能力是创新能力的基础，大学期间提供足够的实践训练有助于学生提高综合素质，毕业后能快速适应工作环境。我们主要从两方面加强物联网工程专业实践能力培养环节，一是实践课时的保障，使专业课程配套实验率达到100%，对于理论性课程，通过针对核心原理设计验证性的实验，加深学生对原理的认识；对于应用技术类课程，按照理论与实验比例1：1以上配设实验，改变以往被动式的学习模式，通过大量实验培养学生积极思考、主动学习，真正将教材的知识消化为自己的知识。二是加强实践条件建设，在条件建设方面采用“硬软”二手同时抓的策略，一手抓实验室硬件条件建设，一手抓以丰富实验内容、提高实验质量为目标的软件建设。我们紧跟当前物联网进展情况，引进较为先进的物联网相关教学设备和模拟系统，以提高课堂实验质量；着力改进实验内容，增大设计性实验比例，引入问题来激发学生的学习兴趣和探索热情；关联课程群结课后，进行集中综合性实验，提高对所学知识的综合运用能力；积极开展同企业合作，通过“引智工程”，让企业骨干工程师到课堂讲授部分综合实训课程，同时通过院级联创平台，让学生有机会参与企业项目。三是采用“3+1”培养模式，大幅提高实训比重，即3年课堂内教学，1年课外实训，将主要课堂教学任务安排在前六个学期完成，后面两个学期除了完成毕业设计外，到企业进行实习。
4 实训体系建设
实训体系建设以创新能力培养为目标。创新是企业在市场竞争中的生存基础，科学技术人才是企业开展创新活动的主体。物联网工程作为一个新兴产业，面临专业知识门槛高、行业标准缺乏、市场不成熟等诸多困难因素，更是迫切需要具有创新能力的产业人才。首先，要加强专业基础课程教学，扎实的专业理论是科技人才创新能力的基础，物联网工程专业人才培养，要重视专业基础理论教学质量，抓关键知识点的教学过程管理。我们根据物联网工程专业基础课程特点，采取针对性的教学模式，积极吸收借鉴精品课程、网络公开课等优秀教学资源，探索新的教学手段和方法，让专业基础理论在教学过程中具体化、应用化。其次，要提高学生专业实践能力训练水平，逐步加大应用性课程配套的实验比重，加大设计型实验在配套实验中的比重，合理设计课程实验体系，建立设计驱动型的教学实验模式。第三，建立创新激励机制，鼓励学生组建创新团队，参与本专业全国范围的学科竞赛，同时积极组织相应的校级、院级层次的创新设计比赛，激发学生的学习热情和创新思维。
系统化设计实训内容。围绕专业培养目标，合理规划实训内容，自上而下建立知识结构完整、过程安排合理、层次清晰的实训内容体系。在指导思想上，将原来以理论教学为本，实验服务于理论教学的做法，变为以设计能力为本，理论为设计服务。打破原有按照单一课程安排实验时间、内容的方法，在体系设计时对实训内容统一规划整理，注重内容的衔接，消除不同课程之间的重复实验，建立以课程实验、课程设计、综合设计、创新设计竞赛、企业合作项目以及校外实习为一体，以设计、实践能力驱动的人才实训培养模式。
完善质量评估标准。为切实保证人才培养质量，必须进一步加强人才培养质量监控和评价体系建设。首先我们积极探索同人才培养要求相适应的评价方法，根据物联网工程专业技术应用型人才的培养特点，开设课程中实训内容占有较大比例，课程要求除了掌握基本理论外，更要求具备实际动手设计能力，因而在评价中需要引入“硬”“软”结合的评价方式，除采用卷考等“硬”指标外，积极引入答辩、设计论文等“软”指标进行综合成绩评价。其次加强教学过程监控，加强教学过程管理，落实平时成绩评定 ，将课程成绩评定分解到各教学环节中，提高教学质量和教学效果的可预见性。最后积极探索推进学分改革，针对性地增加创新设计学分，从评价机制上鼓励参与实践设计项目以激励创新。
5 结 语
如何提高物联网工程专业人才培养质量，培养物联网产业需要的人才，是当前高校面临的一个亟待解决的问题。将目标定位为培养技术应用型人才，通过较大幅度提高课程实训比重，将创新意识培养贯穿到整个培养环节，系统地建立实训模式，使人才培养过程具有明确的目标导向，可作为地方性本科院校物联网工程专业建设的参考。
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0 引 言
物联网技术在十一届全国人大三次会议上就已经被正式列为国家新兴战略性产业，《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006―2020年）》和新一代宽带无线移动通信网等重大专项也都将物联网列入重点研究领域，物联网的时代正在到来，因此对于专业人才的培养也迫在眉睫。
1 物联网技术专业概述
1.1 行业背景
物联网被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮，对中国和上海而言，不仅意味着是一个新的经济增长点，更是一个发展转型的新契机。根据2010至2013年对长三角200多家物联网企业的调研情况，针对专科毕业生，主要需要从事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、维修、保养与管理，物联网智能终端产品的生产制造与辅助设计等一线技术技能人才。
1.2 人才需求分析
早在2010年4月，《上海推进物联网产业发展行动方案》就提出了十大示范工程，即智能交通、智能电网、智能农业、楼宇节能管理、智能安防、物流管理、环境监控、新型医疗卫生服务、智能小区和产业示范应用园区。
1.2.1 物联网系统应用集成
该类岗位要求学生在学习阶段主要掌握软件编程和数据库等技术，主要就业岗位包括3G智能手机应用开发、云计算平台开发、嵌入式系统开发、物联网管理系统开发、大型网站开发以及物联网软件、电信运营软件、银行运营软件及企业ERP操作及维护等。
1.2.2 物联网网络通信
该类岗位要求学生在学习阶段主要掌握无线、有线、3G等通信技术，主要就业岗位包括无线网络工程师、程控电话工程师、数据网络工程师、基站维护工程师、通讯监理工程师等。
1.2.3 物联网设备感知
该类岗位要求学生在学习阶段主要掌握电子器件识别、采购与管理、单片机、传感器安装与调试、计算机硬件安装与调试等技术，主要就业岗位包括硬件工程师、电子工程师、物联网实施工程师、电子元器件采购经理等。
1.3 专业培养目标
物联网技术专业注重学生实践技能和综合职业素质的养成，培养满足社会需求、熟悉物联网网络工程构建、物联网建设和网络设备配置过程，掌握物品（商品）识别、感知、处理和信息采集、传输的方法和技术，具有从事物联网集成、物联网应用技术支持、物联网应用系统运维、物联网产品营销以及信息安全技术、智能工程的施工、安装、调试、维护等业务能力，能胜任物联网工程建设、管理等工作的应用型人才。
2 物联网技术专业建设方案
本文以上海震旦职业学院物联网应用技术专业为研究对象，从校内实训基地、人才培养模式、师资队伍建设、技术社会服务等方面开展研究工作，通过现状分析、经验借鉴、专家咨询、行业调研等多途径探索专业建设方案。
2.1 校内实训基地
目前本校的校内物联网技术实训中心已初具规模，包括物联网综合实训室、计算机网络实训室、网络综合布线实训室、计算机编程实训室、智能家居实训室、智能护理实训室、电子技术实训室等物联网专用实训室7个，面积800余平方米，可提供至少120名学生同时开展实训练习。
根据专业建设的需要，将在现有基础上新建突出生产性实训的适应“教、学、练、做”一体化教学模式的实验实训室7个，分别为RFID教学实训室、数字电路实训室、传感器实训室、单片机实训室、嵌入式系统实训室、通信原理实训室、大规模云计算实训室。最终建成集物联网教学实训、职业资格考证培?、从业人员岗前培训等功能于一体的实训基地。
2.2 人才培养模式
本专业教学计划以实训实践课程为主，占比72%，非常注重学生实践技能的培养，并计划通过技师学院的培养帮助学生获取高级职业资格证书。本研究主要从以下几方面进行人才培养模式的探索：
（1）校企合作调研物联网及相关专业岗位人才需求，制定适应社会需要的人才培养计划，并为部分核心课程开发实训项目，建设以创新校企合作为核心的职业教育人才培养模式。
（2）与国外高水平大学开设中外合作办学项目，利用国外优质教学资源培养国际化人才。
（3）与行业、企业、兄弟院校共建专业标准、课程标准，以职业发展为导向，基于职业岗位（群）工作过程，重构课程体系；建设一批工学结合、双证融通的优质课程，努力申报部级精品课程，市级精品课程；根据具体岗位的能力需求，设计对应实训项目，编写一批实训教材。
（4）通过技师学院培养，使学生持有职业资格“双证书”比例达100%，其中高级证书比例达30%，就业率达98%以上，专业对口率达75%以上。
（5）与多家企业建立紧密校企合作关系，实现教师、工程师交流互助，提供学生顶岗实习岗位等。
（6）带动计算机专业群建设，并为相关专业（如汽车、护理、物流管理、电子商务等）提供物联网应用技术支持。
2.3 师资队伍建设
师资队伍是一个专业建设成功与否的关键，本研究主要从以下几方面进行探索：
（1）制定专业教学团队建设规划及专业教师职业能力认定标准和办法，建立适应工学结合人才培养模式的教师管理制度。
（2）通过集中培训、国内进修、出国学习、参与企业技术开发等方式培养和引进专业带头人。
（3）通过企业践习和集中培训等方式培养和引进一批专业骨干教师。
（4）每年选派若干名专业教师到企业进行为期半年以上的实践锻炼，积累实践经验，提高教师的实际工程能力，使双师素质教师比例达90%以上。
（5）从企业聘请技术骨干和能工巧匠作为兼职教师，承担技能训练课程教学或实习实训指导。
2.4 技术社会服务
物联网技术是一项实践性很强的技术，学校的教育也必须紧跟科技发展的步伐，因此对于本专业来说，技术社会服务显得尤为重要，主要包括以下几方面：
（1）专业教师密切保持与行业工程师的联系，熟悉行业发展现状和对毕业生人才的具体需求。
（2）加强与企业合作，共同进行校内实训基地的生产性实训环境建设，创建理论与实践有机融合的“教、学、练、做”为一体的职业技能训练模式，构建多元化的职业技能评价体系，建立开放式的实训室运行管理机制。
（3）建立校外实习基地运行管理的长效机制，形成校企共赢的校外实习基地管理模式，与企业实行人员互兼互聘、资源共享、共同参与人才培养、合作开发实习项目。
（4）建立以企业为主、学校为辅的学生顶岗实习管理制度，完善学生顶岗实习教师辅导制，搭建顶岗实习管理网络平台，建立以企业为主体的顶岗实习评价机制。
（5）借助物联网开发环境，增强教师技术开发能力，对现有实训设备功能进行完善和二次开发。
3 关于物联网技术专业建设的思考
物联网作为一门新兴的交叉型学科，其专业涉及广泛，如何明确专业的教学内容及发展方向值得思考。同时，如何使专业培养方案适应高职学生形象思维强逻辑思维弱的特点，培养具有综合素质的高技能人才是需要面对的一个难题。
3.1 践习依托两个平台，发展瞄准四个方向
物联网技术专业是一个实践性非常强的专业，在人才培养方面，不仅要重视对学生实践能力的培养，还要根据实际情况确定明确的专业发展方向。
“两个平台”即校内物联网实训中心和校外合作企业实训基地。
（1）校内实训中心
物联网技术专业实训中心应根据行业的发展不断完善，紧紧围绕专业岗位职业能力、职业技能培养进行规划和实施，建设一个集教学、职业培训及职业技能鉴定、师资培训、科研、社会服务为一体，能反映本专业前沿应用技术的工程技术氛围强、职业特征鲜明、开放性良好的综合实训中心，并具备完成特定任务所需的完整流程和真实的职业环境，适应工学结合，“教、学、练、做”一体化的教学模式。
（2）校外实习基地
物联网技术专业应不断选择有实力的企业，开拓校外实习基地，以满足学生教学实训以及毕业顶岗实习的要求，为毕业生就业创造条件。同时尝试与企业进行产学研合作，共同开发合作项目，创造社会效益和经济效益。
在与校外企业的合作过程中，应加大教学质量监控力度，注重对质量监控结果的反馈及处理，完善教学管理与质量建设；制定教师企业践习培训制度，有计划分批次派教师到企业进行实践锻炼，提高教师的工程实践能力；校企合作共同进行校内实训基地的生产性实训环境建设，以企业为主进行生产性实训项目的开发，创建理论与实践有机融合的“教、学、练、做”为一体的职业技能训练模式，构建多元化的职业技能评价体系，建立开放式的实训室运行管理机制；建立校外实习基地运行管理的长效机制，实行人员互兼互聘、资源共享、共同参与人才培养、合作开发实习项目，形成校企共赢的校外实习基地管理模式；建立以企业为主、学校为辅的学生顶岗实习管理制度，完善学生顶岗实习教师辅导制度，搭建顶岗实习管理网络平台，建立以企业为主体的顶岗实习评价机制。
（3） “四个方向”引领，明确专业发展方向
“四个方向”，即智能交通、智能家居、智慧医疗和智慧物流。
《上海推进物联网产业发展行动方案》明确将智能交通和物流管理列为应用示范工程，通过RFID技术在多式联运、大型物流园区、城市配送、冷链物流等方面的应用，探索利用物联网技术对物流环节的全流程管理；开发面向物流行业的公共信息服务平台，开发适用于各种物流环境的特种电子标签、物流装备、读写器、中间件、管理系统等产品。物联网技术专业根据对目前上海市物联网产业人才需求情况的调研以及对未来的预期，并结合校内实训基地建设的实际情况，确定专业的发展方向。今后专业课程体系的调整、教学计划的修订、教学任务的实施、实践实训的安排、顶岗实习的组织等环节均以这四个方向为明确目标，确保专业在一定领域内做大做强。
3.2 中外合作共同办学，人才培养接轨国际
物联网技术专业要实现长期的可持续发展，必须开展与国外高水平大学的交流合作，在“全员参与、全过程渗透、全方位展开”的国际化教育工作格局下，物联网技术专业的教育教学工作形成了以“抓住一条主线、把握两大原则、发挥三方力量”为特色的教育管理模式。
（1）一条主线：以学生全面发展为主线
物联网技术专业开展国际化教育的目的是为每一个学生的终身发展着想，使学生个性特长得到施展，培养激发学生的科技创新意识、创新精神和实践能力。在教学中，坚持钻研课程各项知识技能标准，并将大量技术与意识层面的“世界元素”纳入到学科项目教学中，学生在项目活动中对物联网应用技术原理与应用形成全方位的理解。
（2）两大原则：坚持全面性原则和阶段性原则
目前，简单技术的应用与革新已无法满足日益膨胀的表述及调用需要。究竟学什么能学全？学生需要的不仅仅是几项技术的应用和开发技能，而是一种视野，一种捕捉前瞻性资源的敏锐感，一种能根据需求形成创新成果的抽象能力，能将成果的最终实现划归为有组织有计划的阶段实施过程，这是物联网技术专业在中外合作办学及日常教育教学过程中应始终贯彻的思想。
（3）三方力量：学校、海外高校、实践基地形成纵向衔接横向协作的合力
“综合素质、创造能力、高尚人格”都需要在实践中提升和养成。物联网技术专业通过国内实训基地建设和开展中外合作办学项目，形成学校、海外高校、实践基地纵向衔接横向协作的多角度实践教学资源。通过引进国外优质课程，学生参与国内外实习、志愿者服务等活动，明确作为“世界公民”所应担负的社会责任。
关键词：网络管理与安全课程群；综合课程设计；项目角色划分；协同设计
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2013）29-0094-03
作者简介：徐慧，女，博士，讲师，研究方向为网络与服务管理；邵雄凯，男，博士，教授，硕士生导师，教学副院长，研究方向为计算机网络、移动数据库技术和Web信息服务；陈卓，女，博士，教授，硕士生导师，研究方向为信息安全；阮鸥，男，博士，讲师，研究方向为网络安全。
作为一所地方工科院校，湖北工业大学（以下简称“我校”）目前面向本科生稳步推进“721”梯级、分类、多元人才培养模式改革：针对70%左右的本科生，以就业为导向，实施以培养实践动手能力为主体、创新创业精神为两翼的高素质应用型人才培养模式；针对20%左右的本科生，培养具有一专多能、湖北工业经济发展急需的复合型中坚人才；针对10%左右的本科生，扎实推进卓越工程师项目计划，培养高素质创新型的、未来湖北工业经济发展的领军人物。在这一背景下，网络工程专业与物联网工程专业在培养方案设置和修订的过程中，考虑利用科研平台、培训、竞赛等方式，切实加强实践环节的设计，进一步推进我校“721”人才培养模式改革，并以此为契机，进行培养和提高学生的创新精神和实践动手能力的教学改革与实践。本文旨在讨论网络工程专业与物联网工程专业的网络管理与安全综合课程设计的改革实践。
一、网络管理与安全综合课程设计的定位
按照“721”梯级、分类、多元人才培养模式改革思路，我校依据学科专业特点探索实施“实验教学――实习实训――毕业设计（论文）――创新教育――课外科技活动――社会实践”六元结合的实践教学体系。在这一实践教学体系的规划下，网络工程专业与物联网工程专业的人才培养方案都明确规定六大内容的基本要求和学分，并分为基础层次（基础课程实验、生产劳动、认知实习等）、提高层次（学科基础实验、课程设计、专业实习或生产实习、学年论文等）、综合层次（设计性实验及科研训练、学科竞赛、毕业实习、毕业设计或论文等）三个层次，从低年级到高年级前后衔接，循序渐进，贯穿整个本科生培养过程，旨在增强本科生的创新意识，提高他们的实践能力。
面向网络工程专业本科生的网络管理与安全课程群，主要包括“信息安全概论”、“应用密码学”、“计算机网络管理”、“网络防御技术”、“网络性能分析”和“网络安全编程与实践”这六门专业课程。在课程安排上，“信息安全概论”课程首先引入信息安全的基本概念和基本原理，包括消息鉴别与数字签名、身份认证、操作系统安全、数据库安全技术以及数据的备份与恢复等知识点；而“应用密码学”课程则介绍密码学基本概念、基本理论以及主要密码体制的算法与应用；更进一步，“计算机网络管理”课程以协议分析为导向讲授网络管理的相关理论，包括功能域、体系结构、协议规范、信息表示等知识点；“网络防御技术”课程以统一网络安全管理能力作为培养目标，阐述网络攻击的手段和方法以及网络防御的基本原理；在此基础上，“网络性能分析”课程着重讨论网络性能管理的理论与应用；“网络安全编程与实践”课程讨论网络安全编程实现的基本技术。值得注意的是，网络工程专业的网络管理与安全课程群建设成果，目前正在为面向物联网工程专业的相关课程体系设置与教学方法改革所借鉴。
网络管理与安全综合课程设计介于实践教学体系中提高层次到综合层次的过渡阶段，作为网络工程专业与物联网工程专业本科生第四学年实践能力培养的一个重要环节，有利于深入培养相关专业本科生的网络管理与安全综合实践能力。
二、基于项目角色划分的实施方案
为了培养网络工程专业与物联网工程专业本科生的工程实践能力，网络管理与安全综合课程设计实施过程的改革思路是：采用自主团队方式，选择并完成一个网络管理与安全项目。对于相关专业本科生而言，因为是自由组成团队，项目角色划分显得尤为重要。在这一背景下，提出基于项目角色划分的网络管理与安全综合课程设计实施方案。
网络管理与安全综合课程设计并不是要求本科生在短时间内便可以完成一个很大的网络管理与安全项目，主要是希望他们能够利用已有网络管理与安全课程群的知识基础，按照软件工程的思路合作完成一个规模适中的网络管理与安全项目，提高网络管理与安全综合实践能力。基于不太大的项目规模，网络管理与安全综合课程设计的项目角色划分与相应职责见表1。
三、网络工程专业与物联网工程专业的协同设计
作为一所地方工科院校，我校自2008年开始面向本科生开设网络工程专业，并于2012年面向本科生开设物联网工程专业，同时已获批“湖北省高等学校战略性新兴（支柱）产业人才培养计划本科项目”。网络工程专业与物联网工程专业虽然是两个不同的专业，却具有一定的关联性，如何保证网络管理与安全综合课程设计的实施方案对于这两个专业的协同设计，是专业改革实践过程中需要考虑的问题。图1给出网络管理与安全综合课程设计在实施过程中网络工程专业与物联网工程专业的协同设计方案：
如图1所示，网络工程专业的网络管理与安全综合课程设计的选题主要包括四个方向，即“信息安全与密码学”、“网络防御技术”、“计算机网络管理”与“统一网络安全管理”。其基本的选题思路在于帮助本科生熟悉常用的网络管理与安全编程开发包，并掌握网络管理与安全项目实践的基本技术，为将来从事网络管理与安全方面的研发工作打下一定的基础，各方向的参考选题见表2。
更进一步，较之网络工程专业，物联网工程专业具有更强的整合性与自身的特色，见图1，物联网工程专业的网络管理与安全综合课程设计的选题主要包括两个方向，即“物联网安全”与“物联网管理”，各方向的参考选题如表3所示。[1，2]
按照我校“721”梯级、分类、多元人才培养模式改革思路，作为实践教学体系中提高层次到综合层次过渡阶段的一个重要环节，网络管理与安全综合课程设计在改革实践过程中，考虑采用基于项目角色划分的实施方案，并尝试实现该方案在网络工程专业与物联网工程专业的协同设计，同时给出这两个专业不同方向的参考选题。
参考文献：
【关键词】物联网工程导论 计算机专业 专业扩展
近些年来计算机专业毕业生存在“就业难”的现象，很大一部分毕业生就业不是在自己的专业方向，另一方面相关的企业招不足需要的人才，存在着供需结构性失衡。国内外各类涉计算机专业的高校和学术团体都在积极探索计算机专业人才培养模式的改革，但由于受传统教育思想以及教学计划和本专业理论体系的影响，制订的专业教学计划仍然没有脱离原课程体系的框架，既要培养学生较强的实践能力，又要有完整的知识体系，使得一些理论深、难度大的课程在教学计划中仍占有较大的比重，一些应用性较强新兴发展的课程难以全面进入教学计划。这样一来造成了既没有达到让学生理论扎实又没有培养好熟练的实践能力，从而出现了一方面社会对计算机专业人才的大量需求，而另一方面大量的计算机专业的毕业生无法找到在本专业工作的机会。同时大学的各个专业都把计算机课程列为基础课程，计算机专业毕业生不再具有多大的专业优势。这些都对计算机专业的发展构成了挑战。
一、计算机专业面临的挑战
随着我国高等院校的数量逐年增加，在校生总数达到前所未有的数量，设有计算机专业的学校已经从20世纪60年代的50余所发展到今天的近千所，建立软件专业的学校600多所。除了计算机系（学院）外，很多学校还建立了软件职业学院、网络学院、信息工程学院等院系。随着信息技术在各行业的应用，极大地推动了人们学习计算机技术的热情，同时也给计算机专业带来巨大的挑战，信息技术的全球化，使得各国纷纷在信息产业的各个方面抢占技术制高点，谋划布局新的技术创新点。挑战催生动力，创新获得优势。在此形势下，迫使我们努力思考：计算机专业如何改变以适应发展带来的挑战？
二、物联网技术给计算机专业发展带来的新机遇
物联网的概念是在1999年提出的。IOT（The Internet Things）也就是“物物相连的网络”。“物联网”是在“互联网”的基础上，将其用户端延伸和扩展到任何物品和物品之间，进行信息交换和通信的一种网络。通过射频识别、红外感应、全球定位系统、激光扫描、各种传感器等信息感知设备，按照设定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息传输、计算、处理、知识挖掘，以实现智能识别、定位、跟踪、监控和管理，达到对物理世界实时感知控制、实时管理和科学决策的目的，实现人与人、人与物、物与物之间的信息交互和无缝连接。
物联网技术作为我国国家新型战略产业的一项支撑技术，相关的研究活动和产业应用已经成为企业研究应用的一个热点。各高校也积极设置、建设相关的专业，“物联网工程”、“物联网技术”、“物联网应用”、“传感网技术”、“智能电网”等涉物联网的相关专业应运而生，同时还有很多的院校正在积极筹备和申请进入这个行列。
物联网技术涉及的原有专业非常多，有计算机，电子、传感器，自动化，自动控制、通信等等，还有相关的行业应用特点，使得物联网技术成为一个涵盖面广，应用广泛的一个大领域。而计算机专业20多年的发展使得其变成了一个常规专业，基本上90%以上的院校都有计算机相关专业，99%以上的院校都有计算机课程。计算机专业的毕业生风光不再了，生源萎缩了，计算机专业如何在物联网大发展的形势下，进行创新获得新的生机与活力。需要将计算机专业特点和物联网的知识体系联系起来，找准自身定位，立足学生的长远发展，进行课程创新，教学计划更新。物联网工程导论是一门物联网技术的导入课，以宏观的应用视角对物联网技术的特点、发展、应用、展望进行论述，可以作为计算机专业的一个扩展，为进入物联网研究作导入。
三、物联网工程导论的课程特色
物联网工程导论课程的综合性强。作为典型的交叉学科，物联网工程导论涉及的概念、原理、技术众多，涉及计算机、通讯、电子、自动化的多个学科，具有很强的综合性。其理论体系中很多应用原理都牵涉到复杂的学科联系，很多概念也较宏观 ，这在教学上对教师的知识面要求很高。
但在强调物联网工程导论的融合背景的同时，应该看到它又是一门理论和应用关系十分密切的综合性很强的课程 ， 与计算机技术有着密不可分的联系，具有较强的实践性。要求学生不仅应该知道课程所涉及内容的来源和背景 ， 掌握该课程的基础知识和基本技能 ， 同时还要求学生能够应用所学理论通过设计编程实现，比如在课程中学习的多种编码方法，都需要编程实现。
于此同时，物联网工程导论课程内容与很多计算机专业课有着紧密的联系，如互联网络、传感器、自动控制、数据挖掘等内容，它的发展具有深厚的信息技术基础，广泛应用于工业、农业、安保、智能家居、军事等领域。物联网不是互联网的简单接入和应用，它将催生很多具有“计算、通信、控制、协同和自治”特征的智能设备和应用，必将引发计算机、网络与信息技术在更大范围更多领域更深层次的应用，带动广泛的学科交叉与融合，为计算机与信息技术的研究与发展提供更大的空间。
四、教学方法研究与设计
（一）强调学科背景，激发学习兴趣
物联网工程导论课程中运用了大量的计算机知识以及广泛的应用前景，有众多现实的应用例子，接受起来比较容易。很容易通过现实例子和应用展望激起学生的学习兴趣。此外，由于物联网工程导论所阐述的内容基本都是宏观概念，部分学生在学习的过程中，会下意识地觉得物联网太大，是搞科学研究人员学习的内容，对就业没有什么太大的作用。这势必会影响到学生正常的学习态度，从而影响整个课程的学习效果。
因此，我们设计在第一次课时，结合物联网的学科特点以及与计算机的联系，强调随着通信和网络技术的发展 ， 人类已进入了信息化的社会， 大学生需要具有全面信息观念和较好的信息处理能力，物联网工程导论正是信息技术发展的前言。因此 ， 学好这门课程就显得尤为必要和重要，从而让学好这门课程成为大学生自觉的行动。
（二）因材施教，打通学科联系
物联网工程导论目前主要是针对计算机相关专业大三的学生开设，此时的学生电路、数据结构等课程已于大二上全部学习结束，与物联网工程导论同时开设的是一些专业课程，如网络工程、信息系统等。如果这时过于强调物联网工程导论中的理论知识，一方面，由于学生对理论课程的学习早已结束，部分知识已经淡忘，另一方面，刚开始接触计算机的专业课程，兴趣难免转移。为此，针对学生特点，对授课内容做了如下调整：
首先由于物联网工程导论涉及的内容很多、逻辑性很强，必须合理地筛选授课内容。在侧重基本概念、基本原理和基本方法原则指导下，重点讲授基础的或者带有普遍意义的知识点。在教学的过程中注意将授课内容与计算机学科联系，如算法对程序设计的作用，施工技术对网络性能的影响等。
其次强调概念、理论的物理意义，联系应用以培养学习兴趣。由于本课程的理论是通过多门学科交叉而来的，过度关注理论往往会使得学生感觉抽象、枯燥，渐渐造成学习兴趣的下降。针对这种情况，应在保证基本概念以及简单理论说明的前提下，淡化学科区分和界限，强调融合应用。同时增加课堂演示性实验和课后实验环节来保证学生对课程知识的理解。
（三）创新教学手段，培养学生职业技能
著名《学会生存》一书中指出：教育既有培养创造精神的力量，也有压抑创造精神的力量，这就说明了教学方法，对学生的学习效果的重要性。为此在物联网工程导论的授课过程中，除了采用传统的老师讲，学生听的授课方式，更注重发挥学生的主体作用，采用了自主学习、课堂讨论、小组研究、企业参观等手段。
如：对于RFID模块开发，首先由授课老师开发一个案例进行演示讲解，进行学生分组，布置开发作业在课后进行分析开发，然后再在课堂上分组上台进行展示解说 ， 并让下面的同学提出问题 ， 在互动的过程中加深对该RFID模块开发的理解，最后布置课后实践，要求学生全部会简单开发。通过自学、讨论、实践三个环节，使得学生们的学习热情很高， 纷纷花大力气查阅相关资料，积极讨论，学生的积极性得到空前激发，对所学内容有了较深的理解。
五、结束语
物联网工程导论是物联网专业的一门基础课程，也是最近几年快速发展的一个课程，笔者从计算机专业的特点以及物联网的快速发展的现状，分析了该课程的特点，从教学内容，教学方法、教学手段、学生职业能力培养、学生创业能力等方面阐述了自己的思考体会，期望能对计算机专业的发展做一些专业扩展，使计算机专业的学科建设适应社会对信息化的需求。
参考文献：
[1]吴功宜，等.物联网工程导论[M].北京：机械工业出版社，2012.
关键词：敏捷开发 物联网 教学改革
中图分类号：G71 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）09（a）-0114-02
敏捷开发是21世纪初产生的新型软件开发模式，主要是针对传统软件开发方式的不足之处提出的。敏捷开发技术中包含了先进的开发理念――Scrum模式。在软件开发过程中应用Scrum模式能够显著提高系统的执行效率和响应能力。Scrum开发方法将软件开发过程中的参与人员视为一个非常重要的因素，强调个人能力的重要性，强调交流合作，强调软件的实用性与可操作性。
1 物联网教学现状分析
在目前的物联网教学中，存在着以下问题。
（1）现有的物联网专业教学大多采用“任务驱动、项目引领”的教学模式。教师引入项目教学的模块，布置任务，学生按照老师的操作步骤，按部就班地学习。在项目教学实施的过程中，普遍存在学生缺乏压力和动力的现象，学生感受不到真正的、企业化的物联网氛围，因此不愿意自主地动手操作。
（2）自2010年国内各高职院校开始开设物联网专业至今，经历了六年的实践，但是学校在教学方面积累的经验还不是很丰富，其课程大多是演示型和验证型的[1]，缺少在真实的物联网环境下面操作的经验，其教学过程也不能激发学生的主动性和创造性。
（3）教师缺乏物联网工程的实践经验，在目前我国教育体制的大背景下，教师职业的一项重要内容就是职称评定，因此，高职院校的教师大多是科研型的，“双师型”的教师严重缺乏。任课教师缺少物联网工程的实践经验，将过多的学时用于理论教学，使得培养出来的人才与物联网的实际需求脱节。
2 基于敏捷开发中Scrum模式的教学改革
针对目前物联网教学中存在的问题，将敏捷开发中的scrum方式引入物联网实训课程中，根据敏捷开发的思想，在物联网教学改革中应用Scrum模式旨在体现以学生为核心的教学理念，提高学生的学习兴趣，培养学生的团队协作能力[2]，让学生感受真实企业中物联网的氛围。
2.1 根据Scrum开发模式划分物联网实践教学阶段
Scrum开发模式将软件开发分为5个阶段：确定项目内容与实施方案，制定项目实施计划并召开计划会议，每日站会（日常例会），召开项目评审会议，召开项目反思会议。
根据Scrum开发模式，将物联网教学阶段划分为5个部分：明确教学内容并制订方案，编写教学大纲及授课计划，根据计划进行日常授课、阶段性教学效果评议、教学效果总结。
2.2 具体实施过程
根据物联网教学阶段的5个部分，具体实施过程如下。
（1）第一部分：明确教学内容并制订方案。由教师制订物联网专业的实施性教学方案、学生分组方案。教学实施周期为一个学期，每周为一个教学小周期，由任课教师将物联网教学项目分解为多个子项目，并且标注项目的优先级。
（2）第二部分：编写教学大纲及授课计划。教师召开讨论会议，根据教学内容和实施性教学方案编写物联网课程的教学大纲和授课计划，这两项内容由物联网教师团队共同完成。
每学期初召开教师讨论会议制定教学大纲和授课计划，由课程负责人告知团队该课程中重要且优先级较高的项目模块，教师团队共同探讨，一起决定如何合理地安排授课进度，并合理地安排课时，形成教学大纲和授课计划的标准文档，保存备用。
（3）第三部分：根据计划进行日常授课。教师团队成员各自按照授课计划进行日常授课，并为接下来的一堂课制定计划。在日常授课部分，每个教师要回答3个问题：上一堂课我做了什么？今天的这堂课我要怎么做？我有哪些需要改进的地方？
（4）第四部分：阶段性教学效果评议。在每一个教学项目完成以后，教师团队成员要向课程负责人汇报教学情况，展示教学效果，并说明下一阶段的执行计划，由课程负责人评价其教学质量[4]。
（5）第五部分：教学效果总结反思。在整个物联网教学项目完成之后，教师团队的成员要向课程负责人汇报整个教学情况，学生的学习情况、考核情况，演示经典的教学案例，展示教学成果，总结教学经验，反思不足之处并提出改进方案。
2.3 项目分工与角色扮演
在Scrum模式中，其项目团队由产品负责人、项目主管和开发团队组成。产品负责人的职责是保证产品效益的最优化和开发团队工作价值的最大化。项目主管的职责是确保团队中的每个成员都能够正确地理解并实施项目计划。开发团队是自发组织的团队，通常人数在3至9人。敏捷开发方式认为，团队人数少于3人则不能进行有效的互动、沟通，团队人数大于9人则需要协调的事务过多，影响执行效率，因此，3～9人的开发团队能够最好地完成项目工作，而不需要依靠团队以外的人员指导。
在具体的教学过程中，应考虑学校实际的教学环境，产品负责人由任课教师担任，项目主管和开发团队由学生担任。开发团队由6名同学组成，其中1名同学兼任项目主管。6名同学中2名同学完成物联网感知层的安装与调试，2名同学完成物联网应用层软件的安装与配置，还有2名同学完成物联网移动应用开发（Android）和PC应用开发（.net和WPF）。
2.4 考核评价
根据Scrum模式的特点，将物联网课程分为若干个项目模块，考评时采用过程性考核方式对学生的表现进行评价，每次完成一个项目教学时，任课教师要以产品负责人的身份参加考核评价，每个项目的综合得分取决于每个学生的个人贡献和项目团队的整体得分，这样既锻炼了学生个人的能力，又培养了团队合作精神[3]。
3 结语
通过在物联网教学过程中引入敏捷开发和Scrum模式，对物联网教学在教学阶段的划分、具体的实施过程、教师和学生的角色分工以及成绩考核方式4个方面进行了改革探索。实践证明，以敏捷开发模式进行物联网专业教学，明显地提高了学生的实践能力，教学效果相比于传统的教学模式有了显著的改善，通过这样的人才培养方式，使学生能够胜任“物联网”相关岗位工作。笔者相信，随着教学改革的深入开展，敏捷开发模式将会在物联网教学中发挥更大的作用，将会涌现出越来越多的优秀的物联网专业人才。
参考文献
[1] 吴治海.“物联网技术导论”课程的教学内容探讨[J].中国电力教育，2013（31）：70-71.
[2] 黄伟，徐新黎.开放式教学法在物联网导论教学中的运用[J].计算机教育，2015（2）：68-72.
[3] 吴衡.基于敏捷开发的高校网络评教系统[J].计算技术与自动化，2011，30（4）：118-121.
【关键词】物联网;教育;传感网
【中图分类号】G40-057【文献标识码】A 【论文编号】1009―8097(2010)02―0008―03
引言
物联网(The Internet of things)的概念自从1999年被提出后受到了越来越多的关注。物联网旨在将所有物品通过各种信息传感设备与互联网连接起来以实现智能化识别和管理。2005年国际电信联盟(ITU)的《ITU互联网报告2005:物联网》描绘了“物联网”时代的图景[1]:当司机出现操作失误时汽车会自动报警;公文包会提醒主人忘带了什么东西;衣服会告诉洗衣机对颜色和水温的要求等等。物联网有望为人们提供智能化的生活与工作环境,变革人们的生活、工作与学习方式。本文基于对物联网内涵、特征及研究现状的把握,探讨物联网在教育中的应用。
一 物联网的内涵与特征
1 物联网的内涵
目前关于“物联网”(The Internet of Things)的一个较为权威的定义是欧洲信息社会与媒体委员会在其2008年的《2020年的物联网:未来之路》中提出的。其中将“物联网”定义为由一些“具有身份标识与虚拟的个性化特征,可以利用智能化接口在智能空间进行相关操作,并可以与社会的、环境的、用户的上下文相互连接并进行有效沟通”的物体构成的网络,认为物联网具有“整合性”,是未来的因特网,其中的物体互为连通且扮演积极角色,具有主体性[2]。
从中文字面上看,物联网强调物品的互联,被看作是一种通过各种信息传感设备使现实世界中各种物件互为连通而形成的网络,使得所有物品都有数字化、网络化标识,方便识别、管理与共享。在英文表述中,物联网被称之为“The Internet of Things”,具有更为深广的含义,强调“any things connection”,而“things”不但包括现实世界的物件(object),也包括各种计算设备(computer)与虚拟空间的人工物件(artifact),还包括网络用户(human)[1]。可见,在广义上,物联网实际上是包含了对物件之间、人与物件之间、人机之间、人人之间、物件与计算机之间、计算机之间等各种“主体”之间的互联。自90年代以来,互联网日益普及,人机交互、人与人之间的社会互、计算机与计算机之间的通信已经得以实现,因此在当前对物联网的研究与实践中,主要关注现实世界中物件(object)的互联。
2 物联网的特征
(1)连通性:连通性是物联网的本质特征之一。国际电信联盟认为,物联网的“连通性”有三个维度[1]:一是任意时间的连通性(any time connection),二是任意地点的连通性(any place connection),三是任意物体的连通性(any thing connection)。
(2)技术性:物联网是技术变革的产物,代表着未来计算与通信技术的发展趋势,而其发展又依赖众多技术的支持,尤其是射频识别(Radio-frequency identification,简称RFID)技术、传感技术、纳米技术、智能嵌入技术。
(3)智能性:物联网使得人们所处的物质世界得以极大程度地数字化、网络化,使得世界中的物体不仅以传感方式也以智能化方式关联起来,网络服务也得以智能化。物联网具有智能化感知性,它可以感知人们所处的环境,最大限度地支持人们更好地洞察、利用各种环境资源以便做出正确的判断。
(4)嵌入性:物联网的嵌入性表现在两个方面,一是各种各样的物件本身被嵌入在人们所生活的环境中;二是由物联网提供的网络服务将被无缝地嵌入到人们日常工作与生活中。
二 物联网研究现状
近年来,物联网受到了来自各种研究机构与团体的越来越多的关注,并取得了一些令人瞩目的研究成果,其中较具影响力的包括国际电信联盟的《ITU互联网报告2005:物联网》、欧洲信息社会与媒体委员会的《2020年的物联网:未来之路》、IBM的“智慧地球”项目。物联网的研究也受到了各国政府的重视,比如,日本与韩国2006年开始相继实施U-Japan计划与U-Korea计划,我国在国家中长期科学与技术发展规划(2006-2020)中也提出要重视传感网的开发与利用,我国台湾地区提出了U-Taiwan计划,国家传感网创新研发中心与产业园2009年12月在无锡落成,而这些计划中都重点关注物联网的发展与应用。这里仅列举日本的U-Japan计划与IBM的“智慧地球”项目。
1 U-Japan计划
U-Japan(2006-2010)是日本2006年开始实施的在e-Japan计划基础上提出的基于物联网的信息技术战略计划,预期在2010年实现泛在网络社会(ubiquitous network society)[3]。日本政府认为,日本自2001年实施e-Japan计划以来,在信息基础设施建设、高速信息带宽建设等方面取得了较大成果,但在网络的互联空间拓展与有效应用方面需要进一步规划与推进。
U-Japan的“U”有四方面含义:一是泛在互联Ubiquitous (Connects everyone and everything),其中重点强调了人与物品、物品之间的互联;二是网络的通用性(universal),即要弱化对用户的技术性要求,使网络具有用户友好性,支持用户的各种交流需求;三是面向用户性(User-oriented),要求所有的网络服务应该基于用户的视角,使得用户可以便捷地利用网络服务,同时也可以成为网络信息的提供者;四是网络服务应该具有独特性与创新性(Unique),不但使用户利用网络服务更具有创造性,获得独特的体验,也使整个社会更具活力。
在U-Japan计划背景下,以RFID技术、传感技术为代表的物联网技术将得到广泛的应用。物联网将被用于解决日本社会由于人口低出生率、老龄化带来的各种社会问题,包括环境问题、劳动就业问题、健康与福利问题、教育与人力资源问题、政府管理服务问题、公共安全与防灾问题、交通问题、环境与能源问题、经济与工业问题、国际问题等。比如,在健康与福利问题解决方面,物联网技术可以用来帮助看护独居的老人,配戴在老人手腕上的传感器可以自动测报老人的体温、血压等数据,当老人生病或遇到意外情况时,数据采集系统会自动监测并报警。
2 IBM“智慧地球”项目
“智慧地球”(Smarter Planet)是由IBM在2008年底提出的基于物联网的新的全球战略[4]。IBM专家认为,目前每个人、公司、组织、城市、国家、自然系统和人工系统都正在实现更透彻的感应和度量、更全面的互联互通。在此基础上,人们可以获得更智能的洞察力。智慧地球战略以优化交互为核心,以智慧的方法为途径,从四个方面保证实施,从而实现物联网在多个领域的有效应用。
智慧地球的核心是以一种更智慧的方法通过利用新一代信息技术来改变人们在现实世界与信息空间中的交互方式,以便提高交互的明确性、效率、灵活性和响应速度。
智慧的方法具体来说是以以下三方面为特征的:一是更透彻的感知,即要利用任何可以随时随地感知、测量、捕获和传递信息的设备、系统或流程;二是更为广泛的互联互通,即要实现人与人之间、人与物件之间、物件之间等各种主体之间的互联;三是更深入的智能化,主要是利用先进技术收集、处理数据,以获取更加新颖、系统且全面的洞察来解决特定的问题,使得特定的知识可以有效地应用到特定行业、特定的场景、特定的解决方案中以更好地支持用户的决策和行动。
IBM将“智慧的地球”战略分解为四个关键问题以保证该战略的有效实施[5]:一是利用新智能(New Intelligence)技术;二是智慧运作(Smart Work),关注开发和设计新的业务流程,形成在灵活、动态流程支持下的智能运作,使人类实现全新的生活和工作方式;三是动态架构(Dynamic Infrastructure),旨在建立一种可以降低成本,具有智能化和安全特性的动态基础设施;四是绿色未来(Green & Beyond),旨在采取行动解决能源、环境和可持续发展的问题,提高效率与竞争力。
根据物联网技术在不同领域的应用,“智慧的地球”战略规划了六个具有代表性的智慧行动方案,包括智慧的电力、智慧的医疗、智慧的城市、智慧的交通、智慧的供应链以及智慧的银行。
三 物联网在教育中的应用
1 利用物联网构建智能化教学环境
教学环境的特性直接影响着教学绩效。传统课堂教学的物理环境所包含的教学资源比较有限,虚拟学习环境又缺乏与现实世界的交互,而物理教学环境与虚拟学习环境的整合也容易停留在表层。通过物联网,不但使得现实世界的物品互为连通,而且实现了现实世界(物理空间)与虚拟世界(数字化信息空间)的互联,能够有效地支持人机交互、人与物品之间的交互、人与人之间的社会互。物联网的引入使得物理教学环境的每个物件都具有数字化、网络化、智能化特性,可以与虚拟学习环境进行无缝整合,可以即时地捕捉、分析师生的教与学的需求信息,并进行相应的调整,为师生提供智能化的教学环境与教学资源。比如,在教室里可以有感知光线的传感器,会随时监控光线亮度,控制教室照明灯的开关,还可以根据光线强度调控学生所用计算机屏幕的亮度;学生可以在教室内利用计算设备读取本地或调用异地嵌入了传感器的物体的数据用于当前的学习。
2 利用物联网丰富实验教学
实验教学是培养学生动手能力和创新思维能力的重要教学手段,但传统的实验教学有其局限性,比如,因为存在安全性问题或者缺乏实验器材,许多实验无法让学生亲自动手做。物联网的介入可以为实验教学提供一个安全的、共享的、智能化的实验教学环境,比如,每一种实验器材都有数字化属性与使用帮助信息,当实验器材使用不当时会自动启动报警系统;实验者可以远程控制异地纳入物联网的实验器材;实验过程数据可以被实时采集并以适当的方式提供给实验者,实现实验教学的数字化、网络化与智能化。
3 利用物联网支持教学管理
物联网可以用于学校考勤管理、学校图书管理、教学仪器设备管理、学校教育安全管理。比如,台湾利用物联网的核心技术RFID技术支持学校安全管理,主要包括八个服务领域[6]:上下学及在校行踪通知服务;学生保健服务;校外教学管理;危险区域管理服务;校园访客管理系统;教育设备管理服务;学校大型会议人员管理服务;运动设施使用人员管理服务。2008年度,台湾成立了校园安全应用RFID技术协助学生安全建置计划,逢甲大学和台殊教育学校配合进行了包括上下学及在校行踪通知服务、学生体温异常管理服务、危险区域管理服务与访客机制管理服务四项实践。在实验学校的教室、走廊、大楼入口处、地下室及顶楼等地点架设约30个点RFID读取器,每个学生配戴RFID标签。实验系统会自动感测RFID信息,统计学生出勤情况,老师可通过网络查询学生出勤情况及目前所在位置或行进路线。系统提供的腕带式标签可以自动感测学生体温,当学生体温异常时,系统将发出警报信息通知相关人员,做即时健康管理及处置措施。当学生到了顶楼、地下停车室、因短期施工而具有不安全因素的环境时,系统可以灵活地变更RFID的感测范围的危险等级,自动发出语音作现场警示,同时发出警报信息通知相关人员做即时处理,并配合校方监视系统以有效监视现场状况使得管理人员易于指挥调度。当访客进入校园有RFID的感测范围的管制区域时,系统将发出语音警示同时产生信息通知学校相关人员进行适宜处理。
4 利用物联网拓展课外教学活动
通过实地参观、观摩、实践,学生可以获得直观的体验与真实的感受。课外教学活动一直以来是激发学生学习兴趣、拓展学生知识空间与视野、培养学生科学探究能力的重要手段。物联网可以拓展课外教学活动。比如,我国香港、台湾、北京、广州等地区开展了基于物联网的“数字化微型气象站”在科学教育中的应用实践,将先进的测量技术、传感技术与现代教学理念相结合,支持学生的正式学习、户外学习、区域合作学习。2003年底,台北市内中小学都建立了各自的校园气象台,每个校园气象台都可以是一个独立的气象观测站,通过传感器收集实时气象相关信息到各自的校园气象台网页上,各个校园气象台还会将每天收集到的数据发送至台北校园气象网实现数据与资源共享[7]。
四 结束语
目前对物联网的研究主要在物流管理、智能家居等领域,在教育领域的探讨尚为鲜见,但随着物联网技术的日益成熟,相信其在教育中的应用将越来越广泛。本文探讨了物联网在构建智能化教学环境、丰富实验教学、辅助教学管理、拓展课外教学活动方面的作用,期望本文可以为关注物联网教育应用的研究者与实践者们提供一些有益参考。
参考文献
[1] The Internet of Things [EB/OL].
[2] Internet of Things in 2020: Roadmap for the future[EB/OL].
[3] U-Japan Policy [EB/OL].
[4] 智慧地球项目[EB/OL].
[5] IBM“智慧的地球”新战略揭秘[EB/OL].
[6] 学童安全之特殊学校RFID应用[EB/OL].
[7] 台北市校园数位气象网[EB/OL].
The Application of the Internet of Things in Education
LI Lu-yi1Zheng Yan-lin2
(1.School of Education Science, Northeast Normal University,Changchun,Jilin130024,China;
2. School of Media Science, Northeast Normal University,Changchun,Jilin,130117,China)
