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關鍵詞:物聯網;人才培養;課程體系;實踐教學
中圖分類號:G642.41 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)19-0067-02
一、研究背景
物聯網通過感知識別技術與普適計算等通信感知技術,廣泛應用于網絡的融合中,能實現人、設備與系統間的信息交換和通信,被稱為繼計算機、互聯網和移動通信之后世界信息產業發展的新一次浪潮,在未來將被廣泛地應用于物流、交通、電網、環境監測以及軍事等領域,形成一個巨大的產業鏈[1,2]。隨著物聯網技術的發展,2013年德國推出了工業4.0戰略,2015年中國提出了中國制造2025規劃,都要求充分發揮物聯網技術在工業化革命中的優勢。
2011年,南京市重點打造一谷兩園,高標準建設中國軟件名城,向世界軟件名城邁進。金陵科技學院積極落實南京科技九條,配合政府努力向南京軟件科技大學邁進。金陵科技學院目前信息技術學院以良好的辦學條件及優良的教學質量贏得南京地區的贊賞,培養了大批應用型人才。在物聯網產業大力發展的背景下,密切結合物聯網技術特點和南京經濟發展戰略,整合校內外的優質資源,從物聯網人才需求角度出發,明確專業發展方向,推進教學改革,探討科學合理的人才培養模式,提高人才培養質量。2012年,物聯網專業正式進入金陵科技學院人才培養體系中,足以說明地方對物聯網經濟的重視和新興產業人才培養的迫切性。市屬高校的辦學力量相對薄弱,學科設置還不夠完善,這對于綜合性極強的物聯網專業建設和人才培養來說無疑是巨大的挑戰。金陵科技學院物聯網專業目前尚無本科畢業生,其師資隊伍、人才培養方案、課程教材、實驗室、校企合作平臺建設尚處于前期建設階段。因此,金陵科技學院物聯網專業人才培養方案研究勢在必行,必須結合交叉學科特點進行理論研究和實踐構建。
二、地方物聯網人才需求現狀分析
2012年,物聯網技術與應用協同創新中心在南京成立,總部設在南京郵電大學物聯網科技園。中心下設智慧農業、智慧交通物流、智慧節能環保、智慧礦山、智慧醫藥護理、智慧家居安防等六個分中心,包括物聯網共性技術、應用標準、信息安全等三個支撐平臺。該中心的建立,加速了南京地區對物聯網人才的需求,據教育部信息中心相關數據顯示,目前物聯網產業人才需求不僅缺口大,其專業人才在各個行業上分布不均衡。
南京軟件谷下一步將大力發展下一代移動通信、云計算、物聯網、移動互聯網、大數據、智慧城市、信息安全等新一代信息技術產業,加快建設下一代移動通信產業園、互聯網產業園、移動互聯網產業園、物聯網產業園、大數據產業園、信息安全產業園等一批特色園區,努力建成中國第一軟件產業基地,建成名副其實的中國軟件名城,逐步打造成世界軟件名城。
面對國家發展戰略和地方經濟發展需要,物聯網產業面臨著良好的發展機遇,對物聯網專業人才培養提出了巨大的挑戰。金陵科技學院在人才培養上,要重視對地方產業人才需求的調研和分析,積極調整專業方向和培養模式,充分利用現有的信息技術學院多年辦學經驗,使培養出來的學生能夠掌握物聯網領域的基本理論與實踐技能,具有創新意識、自主學習能力和突出的實踐應用能力,能進行物聯網設計、開發、管理與應用服務工作、成為服務于地方經濟和社會發展需要的應用型高級工程人才。
三、物聯網專業人才培養方案
物聯網是近年興起的新一代信息技術,跨越多個一級學科,具有創新型、應用型和復合型等鮮明的特點[3]。金陵科技學院物聯網專業旨在培養了解物聯網技術發展的前沿動態,熟練掌握物聯網基本理論、系統設計與集成、軟硬件設計與開發,具有良好的傳感器技術、通信技術和網絡技術等基本理論,具有工程基礎厚、自主學習能力強、創新性突出的高級工程人才。
(一)依托學科優勢,明確專業方向
物聯網系統技術內容復雜、形式多樣,根據信息生成、傳輸、處理和應用的原則,可將物聯網系統劃分為四個邏輯層:①感知識別層,即以射頻識別技術、傳感器、二維碼等智能終端設備為主,實現物的識別;②網絡構建層,即通過互聯網、無線廣域網、無線局域網等,實現數據的傳輸;③管理服務層,即通過高性能計算和大數據存儲技術,實現數據的高效管理和處理;④技術應用層,即利用現有的智能終端設備實現各種應用。由于每個層次內容都比較豐富,知識面范圍覆蓋廣,讓學生在本科階段深入學習所有內容是比較困難的。因此,合理的人才培養方案應該是在讓學生全面了解物聯網專業所涉及的技術、標準、應用、安全與商業模式等整體知識體系,同時選擇一個專業方向來深入展開學習與實踐。根據上述分析結論,可以從四個專業方向上來對物聯網專業進行劃分。
1.物聯網信息感知方向。這個方向對應物聯網技術架構中的感知識別層,掌握的知識范圍包括:計算機技術、測量技術、信號處理技術、微電子機械技術、視頻識別技術和嵌入式系統技術。
2.物聯網傳輸網絡方向。這個方向對應物聯網技術架構中的網絡構建層,掌握的知識范圍包括:網絡管理、無線通信、無線網絡標準、無線傳感網、網絡管理、多種網絡通信技術等。
3.物聯網信息處理方向。這個方向對應物聯網技術架構中的管理服務層,掌握的知識范圍包括:大規模異構數據處理、多源異構數據庫設計、物聯網網絡監視、并行計算技術、分布式計算技術以及數據挖掘技術等。
4.物聯網技術應用方向。這個方向對應物聯網技術架構中的技術應用層,掌握的知識范圍包括:物聯網應用軟件開發關鍵、應用數據結構與數據流設計關鍵、應用系統設計關鍵技術以及新型服務模式等。
以上四個專業的建設上既相互獨立又相互聯系。其獨立性體現在專業課程設置上根據各自方向來確定,其聯系性體現在共用同樣的基礎課程平臺。
(二)構建專業課程
目前,國內高校物聯網專業建設時間還比較短,專業建設具有探索性和不確定性,其技術與應用也在蓬勃發展。因此,一方面應該保障教學體系具有相對的穩定性,另一方面在教學內容上需要不斷動態地更新,必須跟隨物聯網技術的應用發展與時俱進。將專業課程分四大部分,包括:公共基礎課程、學科基礎課程、專業基礎課程和專業方向課程。
1.公共基礎課程可設置為思想政治、大學英語、高等數學、線性代數、概率統計、大學物理、大學計算機信息技術、體育和通識教育方面的課程等。
2.學科基礎課程可設置為微機原理、程序設計、算法與數據結構、數字電路與模擬電路、計算機網絡與通信和電工與電子學等。
3.專業基礎課程可設置為物聯網導論、與應用、物聯網M2M開發技術、物聯網控制技術、物聯網通信技術等。
4.專業方向課程根據上述四個專業方向來確定。信息感知方向專業課程可設置為:二維碼、視頻識別技術原理與技術、信息安全、無線定位技術、傳感器與檢測技術、嵌入式系統等;傳輸網絡方向專業課程可設置為:無線傳感網絡、衛星導航原理與應用、TCP/IP網絡與協議、網絡安全技術、無線通信技術、Zigbee技術與應用、網絡協議分析等;信息處理方向專業課程可設置為:操作系統、數據倉庫與數據挖掘導論、云計算與大數據、高級程序語言設計、軟件工程等;技術應用方向專業課程可設置為:高級語言程序設計、算法分析與設計、面向對象程序設計、終端開發技術與應用、軟件質量保證與測試、人工智能、操作系統以及多媒體技術等。
上述課程的設置僅僅是目前的物聯網專業課程構建的建議,其教學內容必須跟隨物聯網產業同步發展,這樣培養出來的學生知識體系才能跟上時代的步伐。
(三)開展教學實踐環節
地方本科院校的物聯網實驗室建設不多,投入的資金不足,現代化水平較低,為此需加強物聯網專業的實驗室建設。一方面利用學校信息技術學院實驗室資源,依托現有師資力量自主開發相關實驗項目,投入專項資金提升實驗室現代化水平,以增強教師對實踐教學環節的掌控力,滿足教學和科研的需要;另一方面,積極建立同物聯網校企合作,共建實踐教學基地,企業提供技術和設備等,負責教師相關課程培訓和部分實踐類課程的教學、實訓,而學校提供場地,比如與新大陸、遠望谷、中興等簽訂合作議,促進雙方之間人才、設備、資金、技術的資源共享,達到校企互利雙贏的目的。
四、研究展望
物聯網作為一個新興的專業正式進入金陵科技學院的人才培養方案中,不但是國家發展物聯網產業的巨大體現,也是南京市政府的迫切需求,同時更是國家在人才培養策略上做出及時反映的重大舉措。為培養適應戰略型新興產業發展的應用型人才,本文從物聯網信息感知、傳輸網絡、信息處理以及技術應用四個方向上探討了物聯網人才課程體系與實踐教學體系改革方面的內容。通過金陵科技學院相關專業多年辦學經驗和良好的辦學條件,探索人才培養策略,構建產學研協同教學環境,強化工程實踐,突顯自身的辦學優勢,推進高校物聯網人才培養與專業建設,為其他同類高校的相關專業建設和改革提供經驗借鑒。
參考文獻:
關鍵詞:高職;物聯網;人才培養;課程體系;專業定位
中圖分類號:TN929.5-4;TP391.44-4 文獻標識碼:A 文章編號:1674-7712 (2012) 18-0094-01
物聯網是把所有物品通過射頻識別、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備與互聯網連接起來,進行信息交換和通訊,實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理。物聯網的應用廣泛,遍及智能交通、環境保護、公共安全、平安家居、工業監測、個人健康等多個領域。物聯網技術將會發展成為上萬億元規模的高科技市場。因此,社會對物聯網技術方面的人才需求巨大。
一、高職物聯網專業建設基本思路
近年來,高等職業教育發展迅速,專業培養模式日趨成熟。高職類專業人才培養方案的制定已經逐步符合市場,并著重培養面向技能、重在應用、適應生產、服務和管理第一線需要的高技能人才。
通過對市場需求的調研,我們認為要以職業生涯為目標,確定人才培養方向;以工作過程為主線,構建課程體系模式;以職業崗位為依據,確定課程設置方案。最終達到社會對物聯網人才的供給。
二、專業人才培養方案的分析
(一)高職物聯網專業定位
1.行業前景分析。通過對從事物聯網產品研發、設計、生產及系統集成公司的調研,我們明確物聯網應用技術專業的主要就業崗位:(1)物聯網項目的規劃、施工管理;(2)物聯網設備安裝、調試和維護;(3)物聯網感知層與傳輸層產品的設計、制造;(4)物聯網應用層控制程序設計。
2.物聯網專業定位。物聯網產業發展需要研究型、技術型、綜合型、工程型等不同層次的人才,本科院校較為適合培養物聯網技術應用的高層次人才,而高等職業院校適合培養工程技術應用型人才。物聯網應用領域包括交通、安防、電力、金融、物流零售、環保、醫療等。物聯網的市場潛力給高等教育與職業教育帶來了無窮機會,物聯網領域的開發和應用為高等教育與職業教育敞開了寬廣的大門。隨著物聯網產業的發展,越來越多的物聯網企業需要與之相關的工程技術人才。這正吻合我們高職院校的培養目標。
根據對物聯網產業鏈的分析,我們主要是培養技藝、操作并舉的高級技術人才;再結合高職院校的特色學生定位為:主要從事面向物聯網產業相關企業及物聯網技術應用等企業的物聯網系統集成、技術支持物聯網物流運營維護等基礎性崗位。
(二)崗位群分析
通過對物聯網專業人才相關崗位群的調研分析,得出適合高職學生典型的物聯網方面的崗位有:物流運營技術員、產品技術支持工程師、系統集成工程師等。
1.物聯網物流運營技術員:熟悉物流運營流程、實施管理物聯網平臺的物流運營、維護、更新、統計匯總等。2.物聯網技術支持工程師:負責物聯網應用相關的方案制定及售前支持工作,物聯網產品等售后技術支持,物聯網工程項目服務等。3.物聯網集成工程師:根據圖紙、投標文檔資料進行物聯網項目的實施,負責系統集成項目的跟進、組織管理與項目實施。
(三)專業職業能力分析
根據物聯網專業人才典型崗位工作任務分析,畢業生必須有良好的溝通與團隊協作的職業素養;掌握物聯網技術的基本理論,具備構建、運行、維護物聯網的職業基本能力;能進行感知設備的集成,物聯網項目方案設計與實施,以及物聯網平臺運營與維護等專業核心能力。
(四)課程體系設計
物聯網工程專業應該是集合計算機、通信、電子、自動化等各個專業的一個交叉學科,它涉及到多個行業、多個領域,每個學校的專業背景和學科特色都不一樣,因此各自依托的背景學科都不甚相同,因此課程體系上會有差別。有的學校物聯網專業歸屬計算機學科,因此學生畢業之后的升本、就業將圍繞著計算機這一學科背景展開。
課程體系的設計以崗位的職業能力培養為主線,以市場需求為起點,以崗位群職責、工作任務為依據,實現專業課程的開發與設計的創新。分析上述的適合高職學生的崗位群,可以得出崗位相關課程。建立基于工作過程的行動領域課程體系,成為統一的課程體系。
(五)專業教材建設
物聯網是新專業,在教材的選用上要費一番功夫,同時它是一個綜合類專業,每個學校開設都有自己的傾向性。所以目前在專業教材的選擇與建設上可從以下三方面考慮:1.選擇國家級、省級規劃教材、精品教材,這些教材在各方面都具備一定的權威性、參考性;2.組織有實力的教師,在已有課程講義與技術研究的基礎之上,結合本校實際編寫符合本校實際的校本教材;3.開發物聯網技術發展和市場需求的校企合作教材。
三、專業實驗實訓室建設
(一)實驗室建設目的。通過建立物聯網實驗室,為教學提供實驗、實訓平臺,使學生在“實戰”中系統的了解物聯網知識體系的構成,引導和培養學生的自主學習與創新能力,從而提升教學效果,進而提高學生的就業能力與就業質量。
(二)實驗室主要功能。實驗室以學生生活中最為熟悉的“學生宿舍”和“圖書館”為背景環境,搭建智能宿舍與智能圖書館兩個系統,系統將實現感知層、網絡層和應用層的綜合運用,可配套實現對無線傳感、無線組網、射頻識別等物聯網核心知識點的教學工作。
(三)實驗室主要特點。系統性:感知層、網絡層和應用層搭建的物聯網綜合應用系統。透明性:系統及主要實驗設備實現“透明化”設計,讓學生能夠對相關設備具有直觀的了解和認識,增強學生的學習興趣,提高學生學習效果。開放性:系統的設計具有充分的開放性,提供強大的擴展功能,在教學中可以鼓勵和引導學生對系統進行改造和創新應用。豐富性:針對實驗室系統,配套豐富的實驗案例以輔助教學。
四、結束語
物聯網涉及的領域非常廣泛,從技術角度看,在計算機科學與技術專業的人才培養方案中設置物聯網工程專業方向,通過廣泛的調研,制定盡可能合理的人才培養方案,并整合其他相關專業的軟硬件資源,為社會培養物聯網復合型人才是可行的。
參考文獻:
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關鍵詞 物聯網 課程體系 職業崗位
為了構建合理的高職物聯網應用技術專業課程體系,培養服務地區經濟的高技能物聯網人才,課題組成員通過深入企業調研,對物聯網應用人才目標崗位進行分析,明確了高職物聯網應用技術專業人才培養目標,與企業技術人員共同開發突出綜合職業能力的課程體系,并形成了該研究論文。
一、 物聯網產業現狀分析
物聯網是在計算機互聯網的基礎上,利用 RFID、無線數據通信等技術,構造一個覆蓋世界上萬事萬物的“Internet of Things”。 2012年工信部公布的《物聯網“十二五”發展規劃》,明確了“十二五”時期是我國物聯網由起步發展進入規模發展的階段,物聯網的發展將提升傳統產業的經濟附加值,促進經濟發展方式轉變和產業結構調整,并將顯著提升人們的生活質量和水平。物聯網相關技術已經廣泛應用于二十多個領域,在未來3年內中國物聯網產業將在智能電網、智能家居、數字城市、智能醫療、車用傳感器等領域率先普及,預計將實現3萬億的總產值。
二、高職物聯網人才職業崗位分析
課題組成員深入吉林中軟吉大信息技術有限公司、青島感知教育科技公司等單位進行專業及人才需求調研,明確了高職物聯網人才的職業崗位能力:具有物聯網基本理念,具有物聯網行業相對應崗位必備的理論知識和專門知識,具有較強的物聯網崗位操作能力、一定的系統開發能力,能從事物聯網應用技術及物聯網系統管理工作的高技術應用型專門人才。面向的職業崗位主要有:物聯網產品銷售員、咨詢員、物聯網產品售前/售后工程師、物聯網設備調試員、物聯網系統集成工、物聯網系統安全測試員、物聯網系統安全維護工程師、物聯網系統開發助理工程師等崗位,由低到高分為三個工作層面,如圖1所示。
三、高職物聯網人才培養目標
根據專業調研,明確了高職物聯網應用技術專業人才培養目標為:培養擁護黨的基本路線,適應物聯網應用行業生產、管理、服務一線需要的,德、智、體、美等方面全面發展的高等技術應用性專門人才;在具有必備的基礎理論知識和專門知識的基礎上,重點掌握從事本專業領域無線通信網絡、無線傳感網絡系統的組建、調試、維修與維護;簡單物聯網系統的應用、調試、維護、檢測與運營服務;物聯網設備銷售及技術支持的基本能力和基本技能,具有良好職業道德和敬業精神。
四、高職物聯網專業課程體系建設
根據人才培養目標,與企業技術人員共同開發了由公共基礎課、職業素質課、專業基礎課、專業核心課和專業拓展課五部分組成的課程體系,突出了綜合職業能力,具體見表1所示。
專業基礎課 計算機及網絡系統運行與維護 使學生掌握物聯網技術專業的基礎理論知識,為掌握分析問題、解決問題的基本理論與基本方法打好基礎。
參考文獻:
關鍵詞:校企合作;物聯網工程;培養方案;現代學徒制
一、應用型人才培養校企合作的必要性
踐行教育服務社會的理念,結合現有部分本科院校的轉型方針,我校確定為應用性本科院校,物聯網工程專業對人才培養的定位是培養適應我國現代化建設需要,掌握物聯網專業的基本理論、基本知識和基本技能,具備傳感和射頻技術、通信技術、網絡技術的專業知識,具有一定的創新意識,德、智、體、美全面發展,能在企事業單位從事物聯網領域相關的技術研發、工程設計,工程應用系統的維護、管理、服務等崗位的應用型工程技術人才。
實踐環節在總學分中高達30%以上。為了培養符合社會要求的應用型人才,落實培養方案,校企合作勢在必行[1]。在合作理念上,按照“專業對接行業、實訓扎根基地、科研結合產學、項目推進創新”的基本思路,廣泛開展與企業的實質性對接;在合作原則上,堅持互惠共贏、優勢互補、資源共享,整合校內外兩種資源,提升合作實效;在合作機制上,建立導向機制,以就業為導向,把培養高素質應用型人才、服務社會作為首要任務。
二、校企合作的意義
(一)通過校企合作,共同確定專業人才培養目標。通過校企合作對培養規格進行準確定位,利于更好發揮培養目標在專業建設和教育教學中的目標牽引作用[1]。校企合作模式主要是共同制定人才培養方案和專業教學計劃,共同開發課程,共建校內外實習實踐基地和科研研發基地,共建專職老師與兼職老師相結合的雙師結構教師隊伍。讓企業行業全程參與學校人才培養方案和計劃的調整、優化,參與專業課程的研究與開發。產教融合,創新應用技術人才培養模式,把產教結合作為應用型人才培養模式改革的重要切入點,以此帶動培養方案的建設與調整,引導課程設置、教學內容和教學方法改革,構建了“雙主體”育人的人才培養模式。
(二)校企一體化培養“雙師”結構教學團隊。教學團隊建設是培養既有高校教師資格的專業職稱,又有職業資格和技能等級證書、較強實踐操作能力的“雙師”結構師資隊伍。在開辟渠道和實現人員雙向交流的基礎上,為教師到企業見習鍛煉、掛職實踐、參與員工培訓提供平臺,也為聘請企業經驗豐富的實踐專家來學院兼課任課、當好實訓實習指導教師、參與監控人才培養的教學過程和量化評價教學質量創造條件,建立教學團隊的建設機制和素質提升機制。
(三)以就業為導向的課程設置,實施訂單培養。企業可為學校提供實訓基地和實訓設備,并接受師生見習和實習,服務專業面向產業,也為學校面向社會推行“訂單式”教育提供了基礎。同時通過校企合作實行訂單培養模式,根據企業需求實現訂單培養,在企業、學生互選的前提下,簽訂定向培養協議;在確保通識教育、學科基礎課程和學科專業課程教學的前提下,根據企業需求,安排企業急需專業理論課程或實踐教學環節;在確保畢業生教學質量的前提下,將畢業實踐與企業試用期打通,使學生盡快地融入企業生產。通過校企合作,增強專業建設與地方產業行業發展的契合度和依存度,提高專業對地方經濟社會發展的參與度與貢獻率。
三、現代學徒制校企合作方式探討
(一)現代學徒制在校企合作的作用。現代學徒制在有些職業院校開始推廣,是校企合作的一種方式,以培養學生為核心,以專業的課程為紐帶,以學校的老師和企業工程師深人合作為支撐的人才培養模式。在實施的過程中改變了以往理論與企業具體的實踐相脫節,理論知識與企業對人才要求能力相割裂、學校教學場所與項目實際開發實際情境相分離的局面,從而實現人才培養模式的一次改革。在人才培養的實踐環節中實施實施現代學徒制,讓學生采用學校與企業的交替式學習和項目開發,在學校學習理論知識,在企業接受培訓,實現理論到實踐,以解決實踐的問題再來學習理論,提升了學生的就業能力。
(二)現代學徒制的意義。重要的意義有三個方面,一是根據學生的個性差異和對不同行業的熟悉程度,實現因材施教,學徒制是一種教師和學生就像師傅和徒弟一樣,針對具體的實踐問題面對面的教育指導的方式,從而加強了老師和學生的相互了解,實現了對學生的能力有針對性地培養和教育,有利于摸清學生的理論知識或實踐薄弱環節,實現因材施教的針對性的培養。二是提高應用型本科高校學生學習的興趣,學生部分時間在企業接受培訓,邊學習理論知識,邊做項目,從而實現了
CDIO的教學方式,學生更有興趣達到更好的效果。情景教學提高了學生學習的主動性,從被動者變成主動者,最大限度地參與學習過程,使學習的效果和學習的意愿達到最強。三是學生有較好的就業前景,通過學徒制培養,很多學生的理論水平和實踐能力得到提高,在項目實踐中自己的優勢得到發揮,通過真實具體的項目使其學習更有指向性和社會性,為學生今后走向社會奠定了基礎,在畢業時可以被與專業對口的企業錄用。
(四)深化校企合作實施辦法分析。依托湖北省或武漢市物聯網重點產業和相關行業,通過準確定位實現校企合作,其校企共建物聯網工程專業人才培養目標和規格流程圖如圖1所示。
(一)湖北物聯網企業分析。湖北省物聯網產業發展,創建了“智慧光谷”――“武漢?中國光谷物聯網產業技術創新聯盟”,成立武漢物聯網聯盟的宗旨,就是要加強產業鏈上下游的技術合作,以獲得物聯網關鍵技術突破,擴大物聯網在湖北的推廣應用,打造湖北省新的千億元產業。結合武漢特大城市以及“兩江多湖”的特點,啟動智能交通、智能湖泊、智能城管、智能小區、智能電網、智能商貿、智能物流等物聯網示范工程,通過建立物聯網子系統,節約社會資源,提高工作效率和生活質量,減低碳排放,同時促進本地物聯網企業發展壯大。通過示范工程探索完善的運作模式,形成長效運作機制,將武漢打造成國家物聯網應用示范重點城市。分析企業的特點和用人需求,與相關企業建立良好的校企合作關系。
(二)實行“雙導師制”。在學生入學后,盡量能為每個學生配備學校導師和企業導師,兩個導師根據學生個性,對學生進行精雕細琢,培養學生的創造力;同時通過導師的言傳身教,讓學生學習做人做事的道理,導師制使教師、師傅和學生間交流頻繁,更有利于學生的全面發展。學生的成績評價由校企雙方按照一定比例確定,學生在校期間的理論課學習成績,由任課教師評價;在企業實習期間的成績按照企業導師占60%,學校導師占40%的比例,實習期間的表現和實習結束后的效果都可以作為評價指標。
(三)教學時間安排。學生的學習是在企業中的實訓和課堂上的學習有機結合,一般實行校企合作、工學結合的形式。以四年學制計算,學生2/3的時間在學校學習理論知識,1/3的時間在企業接受培訓。采用大一到大三每學期20周,其中16周在學校學習理論知識和基本技能,4周在企業實習,大四一整年都在企業實習,學生在前三年的時間內在學校、企業進行“項目實訓”或“輪崗實訓”,最后一年到相關的企業進行“頂崗實習”,頂崗實習過程同時完成畢業設計。
(四)實習基地的建設。在校企合作的另一方面,企業要投入大量資金以提供足夠先進的生產設備和實際訓練所需的原材料,以供學生實踐學習用,并且能夠提供足夠的崗位讓學生實踐,包括技術力量、實訓設備、實訓場地等;同時學校也為企業提供技術力量,人力和專業技術知識,共同推進產學研的結合,進一步加強校外實習實訓基地建設,如增強校企聯合,加強實習、實踐教學基地建設。在堅持“產學研相結合”、“互惠互利、雙向受益”的原則下,學校為基地企業解決生產問題,優先提供畢業生,企業為學校提供良好的實習教學基地。每個實習基地都聘請了本科以上學歷,具有一定理論、實際工作經驗的校外指導教師,同校內指導教師共同完成實踐教、學任務,將課堂教學和實際工作有機結合,讓學生在企業生產一線崗位接受職業指導和訓練,了解職業有關的各種信息,加深對自己所學課程的認識,提高理論學習的主動性和積極性,有助于學生就業的選擇。
四、總結
通過校企合作,共同確定專業人才培養目標,培養“雙師” 結構教學團隊,實施訂單培養;在實踐環節實施過程中引用現代學徒制,讓學生采用學校與企業的交替式學習和項目開發,在學校學習理論知識,在企業接受培訓,實現理論到實踐,以解決實踐的問題再來學習理論,提升了學生的就業能力;共建實習基地,產學研結合,深化校企合作。校企合作實現了應用新本科人才的培養。
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關鍵詞:物聯網專業;知識體系;培養方案;高校教育
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:2095-1302(2014)10-00-03
0 引 言
物聯網技術目前成為全球各行業各領域研究和應用的熱點,它能給我們的經濟、生活帶來巨大的變革。隨著物聯網的興起,對人才的需求必然會有一個飛躍性的增長。專家預測10年內就可能會大規模普及,產生一個上萬億元規模的高科技市場,因此社會對物聯網技術方面的人才需求巨大[1]。國家教育部從2010年3月,了《關于戰略性新興產業相關專業申報和審批工作的通知》,隨后我國有數百所大學申報和準備申報物聯網或傳感網專業。
信息獲取、信息傳輸和信息處理,這三個部分構成了信息產業的三大支柱,他們也是物聯網產業的三個組成部分。電子、通信、計算機是物聯網三大支柱中的必備學科。其中每一個學科都有一套人才培養的知識體系,而每一個學科又有多個方向。而物聯網工程專業需要這三個學科知識的支撐,所以物聯網工程專業可選擇的基礎、專業課程眾多,所涉及的應用更是無處不在,在教學上往往會希望面面俱到但是又無所適從[2]。如何根據具體情況做出取舍是一個值得探討的課題。
各院校物聯網工程專業的課程體系設計不盡相同,有的甚至差異很大[3-6]。絕大部分院校的物聯網工程專業課課程體系只是對物聯網工程涉及的多學科領域現有課程進修簡單的裁剪和疊加,再增加物聯網導論等專業核心課程,這類課程體系沒有體現出物聯網工程專業的特色。因此有必要從物聯網技術自身發展、物聯網相關企業人才需求和學生自身素質全面發展三個角度,對物聯網工程專業人才培養方案進行分析探討[7]。
許昌學院2013年通過國家教育部審批通過,開始招收物聯網工程專業的學生,在探索物聯網工程專業培養方案的過程中,我們也借鑒了許多高校的經驗和做法,也尋求了多家企業的合作,目前對該專業的課程設置也有了自己的看法和思考。我們可以從物聯網技術體系架構和人才就業方向入手,探究不同人才培養就業方向在體系架構中所需要的核心技術和課程,從而理清思路,為物聯網工程專業培養方案和課程體系的設置提供參考。
1 物聯網技術體系框架
圖1 物聯網技術體系框圖
物聯網的整體架構如圖1所示,從圖中可以看出,物聯網按照網絡架構可以分為應用層、網絡層和感知層。圍繞著這三層,可以探討其中所需要的核心知識,從而得出物聯網工程專業學生所需的知識體系。
2.1 感知層
感知層的主要作用是信息的感知和采集,主要由感知器件來實現各類信息的采集,如各種傳感器、RFID、各種二維碼、紅外和智能裝置等。
在這一層中,需要具備的知識主要包括:
各種傳感器的功能、性能、結構、特性和工作原理等內容;
RFID、條形碼等的相關知識;
各種智能終端的特點、結構、工作原理等。
根據物聯網工程專業的特點,不需要對傳感器的具體細節做過多的認識和學習,只需要簡單了解和使用即可,所以不需要開始相關的傳感器原理等課程。但是傳感器所采集到的信息需要有相應的硬件進行收集處理并上傳至網絡層進行發送,可以說嵌入式是整個物聯網的基礎部分,所以有必要開設嵌入式相關的課程。
與嵌入式相關的硬件主要包括:單片機、ARM和FPGA三種。
2.1.1 單片機
單片機的使用非常廣泛,而且在后續網絡層中所使用的CC2530 ZigBee模塊中也包括單片機模塊,因此,單片機課程應成為物聯網工程專業所必開的課程。與之相配套的課程包括:C語言程序設計、電路和電子學和數字電路。有些學校還開設有計算機組成原理和微機原理與接口技術,筆者認為,這兩門課程可以選擇一門進行開設。
計算機組成原理主要面向計算機專業的學生進行考取研究生需要,并且它可以讓學生從計算機整體的結構、功能和組成角度認識和理解整個處理器、存儲器和輸入輸出系統之間是如何協同工作的。微機原理與接口技術主要面向接口,但是其中接口的內容可以放到單片機課程中進行講解和實踐,而匯編語言的相關內容在計算機組成原理課程中也可以進行補充和加強,所以筆者建議只需選用計算機組成原理課程進行開設即可。
2.1.2 ARM
ARM是一個總稱,其中也包含系列產品,對于物聯網工程專業的學生來說,ARM也是其知識體系中必備的一項內容。單片機無法運行操作系統,因此在有些情況下需要用到更高級的處理器。物聯網網關和許多高級的電子產品都需要用到它。開設與嵌入式相關的課程還需要開設Linux操作系統,有必要對Linux的使用和主要組成有一個清晰的認識和掌握。另外還有嵌入式應用層開發的高級語言,如C++等。
2.1.3 FPGA
FPGA是一個提高性的內容,如果偏電子設計與開發的學校可以考慮開設,或者可以為學生開設相關的選修課程,增加學生的知識面和視野。但是由于這門課程的難度要高于前兩部分,所以筆者認為可以根據學校的特點和學生接受能力進行取舍,它可以不算作物聯網工程專業學生所必備的知識體系成員。
2.1.4 RFID技術和條形碼技術
對于RFID而言,是目前應用最為普遍的物聯網應用技術,所以它理所當然成為物聯網學生知識體系中不可或缺的部分,因此建議開設RFID技術與應用課程,除了講解RFID原理之外,還要針對RFID的應用進行相應的開發和實踐。
2.2 網絡層
網絡層主要負責將感知層采集到的信息進行傳輸。目前常用的網絡協議包括:ZigBee、藍牙、Wi-Fi和433等,所使用的通信網絡主要有2G/3G/4G電信網和傳統互聯網。所以在這一層次上,需要學習的內容主要包括ZigBee技術、無線傳感器網絡技術、通信原理、計算機網絡等內容。
針對無線網絡,除了ZigBee之外,還有Wi-Fi、藍牙和其他無線傳輸技術,如300 MHz、433 MHz、915 MHz無線通信技術,對它們的特點和應用也應當給予適當的講解。尤其目前藍牙4.0技術已經得到了比較大的改進,蘋果新推廣的ibeacon技術有可能會對藍牙技術起到大力推廣的作用,所以對這幾種技術應當讓學生都有所接觸和認識。在課程中可以體現在物聯網導論、無線傳感器網絡中進行講解。另外在課程設計和實踐活動中,可以對這些技術予以應用加深學生的理解和掌握。
2.3 應用層
物聯網目前的應用非常廣泛,但是就應用層技術而言主要是應用層軟件的開發,所以物聯網工程學生應該掌握的主要技術應該包括Java技術和移動平臺應用程序開發技術,但是偏硬件和體系構成的學生可以淡化這兩個內容的學習,偏軟件的學生應該加強這兩項技術的訓練。
另外,目前提得比較多的云計算和大數據的內容,也應體現在物聯網工程專業學生的知識體系之中。云計算其實應該是云服務,它主要包括三個方面的內容,即IaaS、PaaS和SaaS。在這三個內容中,PaaS是目前云服務所用到最多的技術,所以要讓物聯網工程專業的學生對這項技術有所了解,從而為后續物聯網應用服務開發開拓更寬廣的思路。
就目前物聯網的主要應用案例來看,每個案例往往是這三層的綜合,所以物聯網工程的學生的知識體系在這三層中離開了哪一層都不完整。我們從這三層出發,梳理出了大致的脈絡,有了比較清晰的思路,再根據所定位的學生的就業方向予以加入相關的專業知識或者根據學生的培養定位增刪一些相關的內容,即可確定相應的培養方案。
3 物聯網工程專業人才就業方向分析
在人才需求方面,各地政府紛紛上馬物聯網項目,急需大量的物聯網人才。由于物聯網專業的一些課程涵蓋了電子、通信和計算機三個學科領域,所以學生的就業范圍比較廣泛,但是也有有人提出質疑,認為物聯網三個學科都有所涉及但是哪一個學科都沒有學精,所以就給物聯網專業學生的就業規劃提出了問題。
目前許多高校往往會結合自身的原有學科特點,對某一方面有所側重,關鍵是看學生的培養目標,并且要和當地的經濟特點相結合,有所側重,也就是要瞄準行業應用而開展,這樣才能做到有的放矢。
也有專家提出來了相應的物聯網專業學生就業可從事的行業主要有[8]:
物聯網系統設計架構師、物聯網系統管理員、網絡應用系統管理員等核心職業崗位以及物聯網設備技術支持與營銷等相關職業崗位;
物聯網終端系統的設計與開發;
物聯網應用系統開發工程師,進行物聯網相關軟件系統的設計與開發;
無線傳感網絡系統的設計和管理;
物聯網在智能系統、普適計算、工業控制、信息處理、通訊和管理等領域的應用開發和工程實現;
高等院校和科研院所與物聯網相關的教學科研工作。
從以上專家所列出的就業方向來看,可以將就業方向也歸納為硬件、網絡和應用三個大類,這和以上根據物聯網基本架構所描述的知識體系基本吻合。
物聯網工程專業的人才有自身特有的素質構成,與計算機、通信和自動化專業的學生比較起來,主要有以下特點[9]:
計算機專業的學生要么側重于計算機軟硬件技術的研究與應用,要么側重于計算機網絡系統的組網、管理或者開發,但缺少物聯網工程應用中所必須的傳感、控制、通信等領域的知識。
通信專業側重于使學生掌握基本的通信原理,但對物聯網中所涉及的傳感、嵌入式和應用開發涉及較少。
自動化專業雖然對物聯網中必須的傳感和控制技術等有所側重,但是對于計算機應用開發領域涉及較少。
由此可見,對物聯網工程專業的人才而言,是適應物聯網行業的特點而具備更綜合的專業素質。
4 知識體系基本構成
通過以上的分析,綜合物聯網體系架構和人才就業方向的定位,另外與二本層次學生的特點相結合,可以歸納出物聯網工程專業學生的知識架構,歸納總結如下:
基礎知識相關課程:數學(高等數學、線性代數、概率論與數理統計)、英語、電工與電子學(在這門課中包含有電路分析和模擬電路)、數字電路、C語言、數據結構、計算機網絡、計算機組成原理。
專業必備知識:物聯網導論、Linux操作系統、Java語言程序設計、RFID技術與應用、傳感器原理與應用、單片機、嵌入式技術、通信原理、無線傳感網絡、云計算和移動互聯網開發。
專業實訓課程:安卓系統開發、ZigBee課程設計、RFID課程設計、無線傳感網課程設計。
另外可增加:印制電路板設計、數字信號處理、EDA等相關課程,以擴展學生的學習視野和基本技能。
5 實踐教學的開展
實踐教學模塊有基礎實踐教學部分和專業實踐教學部分。基礎實踐教學部分由“基礎實驗―綜合設計―應用創新”三個層次組成。第一層主要培養學生的基本技能,以電子技術學習為主。通過電子技術的學習使學生掌握元器件的辨別和使用,結合專業課程的教學,進行課程實驗,掌握基本知識和基本技能等;第二層主要包括各門課程的課程設計、電子綜合設計以及先進設計工具 EDA技術,旨在培養學生的綜合設計能力、團隊合作能力以及創新意識;第三層是應用創新層,引導學生參加大學生電子設計競賽、挑戰杯作品大賽和科研項目等。
專業實踐教學部分注重物聯網的核心技術――嵌入式系統技術。通過開設硬件設計一條線課程(單片機、嵌入式、RFID技術、傳感器網絡)和軟件設計一條線課程(C 語言、面向對象程序設計、嵌入式操作系統、移動互聯網開發),使學生系統掌握嵌入式系統的硬件和軟件設計技術,掌握物聯網網絡協議棧和實現物聯網通信。
6 結 語
物聯網工程專業由于涵蓋的學科范圍廣,在學生知識體系構建方面需要花費較大力氣進行研究,從物聯網自身的體系架構來探討物聯網工程專業人才所必須的知識體系,在滿足基礎知識體系的前提下,結合相應的就業方向,增加適當的特色課程,構建出適應各個學校特色的培養方案,從而培養出適應行業需求的物聯網工程專業人才。
參考文獻
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