华红艳，张 臻（郑州航空工业管理学院电子通信工程系，郑州450015）



面向航空港的物联网工程专业实践体系改革

华红艳，张 臻
（郑州航空工业管理学院电子通信工程系，郑州450015）

摘 要：通过介绍航空港与物联网工程专业的概念与关系，归纳了对物联网工程专业学生的培养目标、专业优势及对该专业学生实践能力要求，结合郑州航空工业管理学院物联网工程专业的办学实践，借鉴国内外的先进办学理念，提出了行之有效的面向航空港的物联网工程专业实践体系改革方案。

关键词：物联网工程；实践；航空港；改革

一、航空港与物联网工程

（一）航空港的概念

航空港是指位于航线上的、为保证航空运输和专业飞行作业用的机场及其有关建筑物和设施的总称，是空中交通网的基地。航空港由飞行区、客货运服务区和机务维修区三部分组成。其中，飞行区是航空港面积最大的区域，设有指挥台、跑道、滑行道、停机坪、无线电导航系统等设施。航空港的主要任务是完成客货运输服务，保养与维修飞机，保证旅客、货物和邮件正常运送以及飞机安全起降。

（二）物联网工程与航空港

2012年7月9日，国务院发布的《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》中指出：“应该努力攻克传感网与物联网的重要技术难点，并尽快完成后网络协议时代的各项技术研究，让新型的信息和网络产业变为我国产业提升及实现智慧国家的全新源动力。”在这样的背景下，教育部于2010年批准设置了物联网工程专业。到目前为止，全国已有100多所本科高等学校开设了该专业，并且办学规模还将继续扩大。物联网工程专业培养具备智能节点、射频识别、无线传感器网络等物联网相关技术知识，具有较强工程实践能力和较高专业素质，能在物联网及相关信息产业领域从事科学研究、技术开发、运营维护及管理等工作的应用型高级技术人才。本文将结合郑州航空工业管理学院电子通信工程系自物联网工程专业招生以来的实际经验，同时归纳学习国内外同类专业的办学思路，提出面向航空港需求的、有效可行的物联网工程专业实践体系改革方案。

二、物联网工程专业学生的实践能力

（一）实践能力的概念

在教育部2011年5月发布的《中华人民共和国普通高等学校本科专业目录》中，首次将“物联网工程”专业归属到计算机专业的大类之中，现在我国有超过90%的物联网工程专业是在计算机科学与技术专业基础上发展，故而物联网工程专业对学生实践能力的要求主要是在以下方面：程序设计和实现能力、算法设计和分析能力、计算和逻辑思维能力、系统综合设计能力等，并具备将上述实践能力体现到物联网感知层、传输层、数据处理层、应用层以及完整物联网应用系统的分析、设计与实现等环节。

物联网工程专业通常都要围绕培养学生的实践能力这个核心来设计教学计划和开展教学活动。当然，实践能力的提高不是靠增加实践课时或新开设几门课程就能够达到的，这是一个要依靠教学计划，在多层次多类型的整体性理念改革的基础上，才能循序渐进实现的目标。它要求教学计划的制定者要从理论课程和实践课程的协调性、完整性和鲁棒性去进行设计和改革，并根据该专业对基本能力培养的具体要求安排实践教学内容。本文主要探讨的内容正是如何将专业能力的培养融入到实践教学体系改革，稳步提高物联网工程专业的教育教学水平。

（二）实践能力的特色需求

1.计算思维能力的特色需求

物联网计算模式的变革就在于物理空间与信息空间的一体化，物理世界与信息世界的整合统一。因此，培养物联网工程专业人才计算思维能力时，应该注意使学生充分理解物理空间与信息空间一体化，并在利用这种无缝连接方面具有足够的想象力与实现能力。

2.算法设计与分析能力的特色需求

目前物联网领域的焦点是感知技术，但是环境的感知并不是物联网的最终目标，随着传感器、RFID等感知技术的不断发展和成熟，感知将不再是关注的焦点。物联网商业化应用的快速发展，使建立在这些海量感知数据之上的分析、处理、挖掘、决策和应用开发逐步受到重视，分析、处理、挖掘、决策和应用的算法将成为物联网应用深化的关键，这才是物联网系统的本质。

3.程序设计与实现能力的特色需求

程序设计与实现是物联网应用系统最终实现的手段，但更重要的是，物联网被认为是继人类社会在计算模式方面的一次划时代变革。计算模式的每次变革都将对程序设计和开发模式产生重大影响。物联网计算模式将引起程序开发各个环节的根本性变革，程序设计与实现能力的内涵和外延会发生变化，物联网工程专业的理论和实践教学应该适应这个变化。

三、物联网工程专业的实践教学

（一）培养目标与专业优势

物联网工程专业不仅培养学生熟练掌握自然科学领域的知识，而且对人文科学基础也有一定要求，再加上对网络工程、通信工程、控制工程、软件工程和计算机应用等学科知识的较高要求，使得学生在掌握物联网的理论、技术及应用的同时，熟悉了从事物联网工程相关工作所需要具备的综合性素质，可以确保在毕业后的工作当中游刃有余。

与其他相关工科专业进行比较，物联网工程专业的学生专业优势体现在：（1）面向物联网这一方兴未艾的产业，具备良好的发展前景和广阔的适用范围。（2）通过对计算机综合应用、通信原理与工程、信息处理与安全等课程领域的学习，会获得更加合理而互补的知识结构。（3）通过对信息的传感、传输、分析及处理等课程的学习，会具备更加全面的信息综合应用能力。（4）结合多层次多方位的实践操作，将使该物联网工程专业的学生具有更加出色的实践和创新能力。

（二）实践教学体系要求

物联网工程的相关应用技术是实践教学的主要部分，也是该专业教学的核心环节。物联网工程专业实践教学主要从基础知识、基本技能和分析综合这三个方向进行教学计划的设计与改革。在常规的电工电子基础类课程实验以外（电路基础分析实验、模拟电子技术实验、数字电路综合实验、微机原理与接口技术实验），还要增加具有一定物联网特色的课程实验（电子自动化设计、嵌入式系统设计、无线传感网络设计、射频识别系统设计、环境监控系统设计），充分体现该专业实践教学的重要性。

（三）实验室建设理念

为了更好服务于物联网工程专业的实践教学，本专业的实验室建设理念也应该是与实践教学体系相辅相成，除了原有的课程实验室以外，还要科学的对现有实验设备进行重组和调配，同时对部分实验设计进行补充和改造，以期更加适用物联网工程专业的实验课程要求。郑州航空工业管理学院电子通信工程系，正是依据上述实验室建设理念，在物联网工程专业设立两年多的时间中，自行设计、改造和完善了满足各项实验要求的物联网工程系列实验室，并申请获得了郑州市重点实验室“航空物联网技术实验中心”。

四、物联网工程实践体系的改革方案

（一）确立物联网工程专业实践教学目标

物联网工程专业的实践教学目标可以分为两个层次，一是远期目标，二是近期目标，但两者的共同之处都是要提高毕业生的工程素质。要使学生在物联网工程的实际工作能力、工程完成能力和设计创新能力等方面达到一定层次，才能使学生熟悉物联网工程的产业和行业技术方案，及时发现和解决工程中遇到的问题。此外，对于物联网这一新型领域来说，创新能力也是必不可少的，而且也最能够体现学生对所学专业知识进行综合性灵活应用的能力。最后，作为一名合格的工程技术人员，还应该了解物联网工程中涉及的各项法律法规，要培养良好的职业道德、环保意识、诚信合作意识等，从而更好地为国家和社会服务。

（二）开展多元化的专业科技创新实践

学生对参加各种创新大赛、科研竞赛和学科比赛通常都有很高的热情，这些课内与课外相结合的科技创新形式也总能收获良好的效果，不仅能让学生收获到学以致用的乐趣，巩固课堂所学专业知识，而且还能在竞赛中使学生认识到自身的不足，可以有效地培养学生对专业知识学习钻研的主动性。与此同时，通过作品竞赛和展示，还能让物联网工程专业的学生产生一定的专业自豪感，带动周围学生更加热爱本专业。

通过多元化的专业科技创新实践，还可以让学生懂得如何群策群力、取长补短，更好地激发学生的创新能力和研究热情。除科学竞赛外，还可以让学生进入到物联网工程相关设备的生产和应用企业，通过亲眼所见、亲手操作和亲身经历来开阔眼界和思路。

（三）密切与航空港发展需求相结合

郑州航空工业管理学院与原航空工业部有着渊源关系，为建立面向航空港的教学实习基地奠定了良好的基础。随着学生培养方向出现多元化，技术的进步和企业的发展变化，尤其是数字时代网络技术发展，使校企联合的实践教育已成为提高专业技能，培养创新能力加强素质教育的重要保证。

在整个教学过程中，物联网工程专业有四次必修实习环节，金工教学实习、认识实习、生产实习、毕业实习和其他社会实践活动。长期以来，各个环节独自进行，实践基地在专业和行业上重复，没有完整的系统体系。随着企业的改制和市场经济的引入，企业接收实习的体制和积极性发生变化，我院由原航空工业部部属院校划归地方，学生培养方向出现多元化，实践教育已成为提高专业技能，培养创新能力，加强素质教育的重要保证。

（四）发挥航空物联网重点实验室的作用

郑州航空工业管理学院拥有郑州市重点实验室——航空物联网实验室，该重点实验室以航空运输物联网工程、航空物流系统可靠性工程为研究方向，积极开展相关技术及理论、政策、方法和机制等研究，实验室与河南省及中国航天科技集团所属的其它企业，建立互惠合作及战略伙伴关系。物联网工程专业的学生可以参与到教师的科研项目之中，通过具体课程的研究来提高学生的创新意识和实践能力，使学生养成发现问题、提出问题、解决问题的习惯。与此同时，学生还可以更快地了解到物联网等相关学科的研究前沿动态，确定自己感兴趣的研究方向。

参考文献：

［1］张占仓，蔡建霞.郑州航空港经济综合实验区建设与发展研究［J］.郑州大学学报：哲学社会科学版，2013（4）.

［2］闫晓妍.高校物联网工程专业教学研究［J］.物联网技术，2015（7）.

［3］蔡长安.基于CDIO的物联网工程专业实践教学体系的构建［J］.教育探索，2015（6）.

［4］庞洪丰.物联网工程专业人才培养模式及教学应用［J］.产业与科技论坛，2015（14）.

［5］钱红燕，陈兵，燕雪峰.物联网教学实践体系研究［J］.计算机教育，2011（23）.

［6］陈志奎，刘旸，汤压雷.以综合型项目开发为驱动的物联网教学模式探索［J］.教育教学论坛，2014（13）.

［7］冯麟.郑州航空港经济综合实验区动力机制与发展模式研究［D］.开封：河南大学，2014.

（责任编辑 赵冰）

The Practice System Reform of Internet of
Things Engineering Major Catering to Air Harbor

HUA Hong－yan，ZHANG Zhen
（Department of Electronic and Communication Engineering，Zhengzhou Institute of Aeronautical Industry Management，Zhengzhou 450015，China）

Abstract：This paper introduces the concept of the air harbor and the internet of things engineering major and the relationship between them，summarizes the training objectives，major advantages and practical ability requirements of the internet of things engineering students.Meanwhile，combined the educational practice of internet of things engineering major of Zhengzhou institute of aeronautical industry management，this paper learns the advanced domestic and foreign educational idea，and proposes an effective practice system reform program of IOT engineering major catering to air harbor.

Key words：internet of things engineering；practice；air harbor；reform

作者简介：华红艳（1963—），女，江西玉山人，郑州航空工业管理学院电子通信工程系教授，主要从事电气与自动化控制技术等方面的科研与教学工作。

基金项目：河南省高等教育教学改革研究重点项目“面向航空港的物联网工程专业实践体系研究与构建”（2014SJGLX054）；郑州航院教育科学基金项目“我校物联网工程专业实践体系的研究与构建”（ZHJY14－01）

收稿日期：2015－08－12

文章编号：1008－3715（2015）05－0095－03

文献标识码：A

中图分类号：G642

DOI：10.13783／j.cnki.cn41－1275／g4.2015.05.018