王颖锋 师 文　张潇文　

新一代信息技术视域下物联网工程专业建设研究与探索

王颖锋 师 文张潇文

（河南财经政法大学计算机与信息工程学院，河南 郑州 450046）

物联网专业是新一代信息技术发展下的新兴专业，具有巨大的应用价值和发展前景。以新一代信息技术为背景，通过校企合作方式进行物联网专业建设探索。总结了物联网专业建设存在的问题。确定了新一代信息技术与物联网教学方法融合方式。从师资团队建设、课程体系设置、创新实验实践实训拟定方面进行改革探索，为新一代信息技术背景下物联网工程专业和其它工科专业建设提供有力参考。

新一代信息技术；物联网；专业建设；教学模式；人才培养模式

引言

在新一代信息技术和产业革命蓬勃发展的背景下，尤其是第四次工业革命的展开，工程教育与产业发展相互支撑，互为助力。物联网专业作为新兴的创新型、综合型、实用性强的专业成为新工科建设重点支持的专业[1,2]。物联网技术在人民的生产、生活中获得了广泛应用。物联网技术在智慧城市、智慧家居中发挥了巨大作用。物联网结合人工智能、大数据技术在信息化和智能化的科技进程中发展迅速，并成为一种趋势[3-6]。物联网专业人才的培养是物联网技术发展和应用的关键。教育部针对中国制造、2020互联网＋对物联网工程专业人才培养提出了新要求[7，8]。但由于物联网专业起步晚，专业建设和发展均处于探索阶段，其教学平台建设、师资团队建设、课程体系设置、创新实验实践实训拟定等方面远远滞后于“新工科”背景下的要求。急需构建适合本专业的人才培养目标及培养要求，并根据自身专业特色和教学实际修订教学体系，提高物联网专业教学水平，提高人才培养质量，实现校企双赢，提升物联网专业的竞争力。

1 物联网专业教学存在问题

物联网专业急需大量人才。物联网专业获得了高度重视。截至2019年，全国共有500多家本科院校、300多家高职院校开设了物联网专业。虽然物联网专业经过十几年的发展，在专业建设方面取得了一些成果，但仍然存在着许多问题，尤其是在新一代信息技术不断发展的情况下，问题尤为突出，主要集中在以下几个方面。

1.1 人才培养模式存在多种问题

目前高校在物联网人才培养模式上存在着各种各样的问题。主要存在如下问题：（1）高校对物联网人才培养的重视度不够，没有提供足够的资金、人力、物力支持；（2）专业人才培养模式和企业所需严重脱节。很多大学在物联网专业的人才培养模式上使用传统的培养模式。很多高校物联网工程的课程注重理论，而轻视实践。通过课程学习，学生只能掌握本学科的基础理论知识、专业技能，但缺乏专业实践经验。有的学校虽然设立了课程实践周，但效果并不理想。因为这样的实践时间短，而且选取的实践项目很简单，和实际企业项目相比存在巨大差异，无法很好地锻炼学生的工程实践能力。另外，很多专业教师没有工程实践的经历，无法从企业项目研发的角度指导学生进行实践。

1.2 课程体系不合理且缺乏特色

物联网专业是一门新兴专业，各个高校的物联网专业还处于探索阶段，在课程体系的建设上侧重点各不相同，没有成熟完整的课程体系。很多高校物联网专业的课程体系包含交叉学科的课程，造成课程体系复杂，内容虽多，但重点不突出，前后知识不衔接，缺乏层次性，体现物联网特色的课程很少，体现不出专业的独特性。而且部分院校物联网专业课程体系没有和自己学校的优势学科相结合，没有体现自己的专业特色，并且缺少行业应用支持。物联网专业的一些重要概念与技术没有在课程体系中体现出来。

1.3 实践条件不完善

物联网工程具有实践性强的特点，对实验设备有较高要求。很多高校在实践能力培养上存在明显不足，实验条件不达标是普遍存在的现象。很多高校缺乏具有工程实践经验的实践指导教师。有些物联网实验设备，由于资金的问题而不充足，很多学生使用同一台设备，造成有的学生没有机会使用，或者使用时间不足。实验教学过程中，指导教师不会使用各种复杂的仪器设施设备或者使用得不熟练。建设的实验室缺乏综合性实训室。实验实践工作不到位，达不到企业需求。实验场景和工程实践有着巨大差异。设计实验环节的时候，降低实验的难度或者省略一些较难的实验环节。

1.4 师资力量薄弱

师资队伍来源渠道单一，缺乏双师型人才。教师和实验技术人员大部分缺乏工程实践经验和专业知识背景，并不具备物联网行业相关企业的从业经历。教师的知识结构单一，只掌握某一专业或某一学科的知识，缺乏物联网涉及的交叉专业、交叉学科的知识储备。物联网专业的教师专业度不够高，科班教师出身少，很多教师是从其它专业转行过来的，并不是物联网专业出身，也没有经过系统化、科学化的物联网专业知识培训。授课和实验指导只拘泥于书本知识和实验指导书的内容，缺乏深刻的理解，教师素质和教学水平有待提高。

1.5 课程资源覆盖不全面

物联网专业课程资源的积累相对比较薄弱。很多高校的课程资源没有形成系统。没有从基本教学资源、核心教学资源和扩展教学资源的角度系统创建课程资源。课程资源的建设没有覆盖全面。线上资源和线下资源的建设都没有做到位。多数高校物联网专业只是以文档、音频、视频资料形式提供电子书、教学视频和教学课件等。少数高校提供了不太全面的系列课程资源。仅有极少数高校提供了系统的课程资源。目前物联网专业基本教学资源、核心教学资源和扩展教学资源所涵盖的课程资源建设得并不到位。能够体现个性化学习的方针、能够实现随时随地学习的高校屈指可数。

2 新一代信息技术与物联网专业教学深度融合方式

2.1 线上教学平台的应用

新一代信息技术与物联网专业课程的融合，特别是人工智能的应用、工程计算思维方式和云计算技术的渗透，对物联网专业教学产生巨大的冲击和变革，促使教学由传统的、单一的线下教学向线上线下混合式教学模式转变。线上教学平台是线上线下混合教学模式的重要组成部分，是新一代信息技术在物联网专业教学的重要应用。目前高校使用的线上教学平台主要有两种：一种由企业提供的和学校自主研发的；另外的一种是学校和企业共同开发的，这种形式更能够满足物联网专业教学需求。在线上教学平台进行作业上传、学生签到、教师答疑、问卷调查、作业批阅等教学步骤，教学过程变得更加简单便捷。

2.2 线上线下混合式教学的课程资源建设

传统的线下课堂教学方式根据物联网专业教学大纲要求，以教材、习题集为教学资源，教师讲授课程知识并提供相应的问题，组织学生学习和分析。线上线下混合式教学的课程资源需要在已有的线下课程资源的基础上完成。与传统课堂的线下模式相比，线上线下混合教学模式中的教学内容和教学方式非常丰富，可以根据学生的需求和兴趣进行调整，满足学生的个性化学习需要。突破了时间和空间的限制，将声音、图像、音频、图片等丰富资料整合，线上教学和线下教学进行交叉，构建了立体式教学。

对课程知识进行划分，以视频、微课、慕课、图片的资源形式存在，并实现有机的结合，既避免重复性工作，又做到重点突出，层次分明。特别是线上试题库的建设和线下教案的设计需要进一步完善。需要明确应该建设哪些课程资源。哪些课程资源为线上课程资源，哪些课程资源为线下课程资源。哪些课程资源既要以线上资源的形式存在，又要以线下资源的形式存在。这些课程资源的完善与补充是一项长期工作，在教学中以何种形式，何种情景进行切换也是需要细致考虑的。

2.3 线上线下混合式教学过程实施

新一代信息技术与物联网专业教学的融合，将学生的个性化需求作为重点，强调学生在学习过程中的主体地位和主动性，教师的教学行为围绕着学生的具体情况进行灵活调整，学生成为学习过程的主导者。教师则作为问题的回答者、资料的准备者、方案的调整者、技术的指导者、讨论的参与者，应用多种方法激发学生的主动学习行为，给予学生鼓励和帮助。同时，师生共同参与教学，及时沟通，有助于培养学生的创新能力。

线上线下混合式教学过程包含课前、课中、课后三个阶段。课前教师发布课中需要应用到的前序课程知识点，以及需要提前预习的难点和重点。教师对这些内容提供课件、参考文献、文档资料和练习题。学生则根据自己的学习状况，进行选择式预习。学生将遇到的问题通过在线留言进行反馈。在课中，教师依据学生反馈的问题，进行形式多样的讲解，例如采用视频演示、动漫展示、PPT讲解等多种方式，深入浅出地讲解相关知识点，并组织视频会议或课堂讨论，对一些问题各抒己见。课后，教师依据学生的知识掌握情况，发布线上作业和线下练习，并在线进行问题解答。通过线上进行作业批阅，并依据学生的完成作业情况发布一些习题。学生根据教师的批阅结果，了解自己的不足，有选择性地完成教师发布的习题。

利用物联网与传感器技术采集教师与学生现状，基于云计算技术的教育云分析课程实施过程、课程教学内容和情境，并进行评价反馈，利用大数据技术和云计算融合教学内容提供新的教学资源，可以深化教学内容，提供多元的情景化、互动教学，支持学生的自主学习和探讨式学习，提高了学生兴趣，有效地提高了教学效果。

2.4 多平台在线教学模式的设计

在线教学是对线下教学的有益补充。设计的智能教学模式，充分利用新一代信息技术工具和手段进行线上教学，以提高物联网专业课程的教学效果和教学质量。将钉钉平台、腾讯平台和采用Moodle制作的移动和网站教学平台综合使用。学生可以根据自己的喜好，灵活地切换各个平台进行线上学习，教师则采用扬长避短的方式利用这些平台进行教学。各个平台的教学资源建设和使用进行了合理设置。利用钉钉平台的签到和考勤打卡，解决课程的考勤问题，有效避免了代签和作假的行为。利用微信和qq创建班级群和专业群，便于师生进行交流。在线实时视频授课，语音答疑则采用腾讯会议的方式进行。在Moodle制作的移动和网站教学平台、钉钉平台上则有课程资料（章节习题、PPT、教学大纲、实验大纲、论坛、投票、留言、作业、测试等）。资料覆盖了课前、课中和课后三个教学环节，涵盖了课前预习、课堂测试、章节测试、课后复习。Moodle制作的移动和网站教学平台包含了相关课程的慕课、微课链接和本专业制作的慕课和微课。在Moodle制作的移动和网站教学平台、钉钉平台上的试题库，在设定题型和各个题型分值后可以自动生成给定套数的试卷，并可以自动评判考生试卷的客观题，教师只需要对主观题进行评判，减轻了教师的工作负担。Moodle制作的移动和网站教学平台还设置了展示点评功能，将优秀的学生作业和实验报告等进行展示，其他学生可以进行点评。

3 新一代信息技术与物联网专业教学深度融合具体应用

物联网专业建设应该借鉴其它专业建设的成功经验，根据本专业的特点，从专业持续发展的角度拟定建设方案，因此对物联网专业建设拟从以下几方面进行改革。

师资队伍建设是物联网专业建设的重要环节。师资队伍建设的方针应该教学与科研并重。应采取多种举措建立一支年龄、职称、学历结构合理的高素质实验、科研、教学团队。对各门课程均实行多位教师授课，保持教师队伍长期稳定，以保证教学的质量和效果。每门课程通过同门课程授课教师的投票选举，选出一名课程负责人。并且课程负责人每五年一变更，从而保证课程负责人具有较高的业务能力和组织能力。专业负责人从具有博士学位并且从教多年的教师中选择，实行五年一换届的方式。整个专业的教师学历层次、年龄结构方面，努力保证合理比例，并尽可能地通过在职攻读提升整个专业的教师学历水平。为了提高教师的工程实践能力和教学能力，采取走出去和引进来的方式。鼓励教师到企业中挂职锻炼，增强工程实践能力；借助新一代信息技术，应用专业技能进行线下和线上科技扶贫指导，将科研成果转化为实际生产力，有效推动物联网实际应用和推广；长期聘请一定数量具有丰富工程经验的企业高级工程师作为专职、兼职教师讲授涉及实验、实践开发的课程，并指导学生的课程实践和毕业设计。组织教师进行长短期访学，提高教师队伍的科研教学能力。安排教师利用寒暑假参加企业举办的专业培训。从而提高教师的工程实践和理论教学能力。专业内定期举办说课、讲课竞赛，营造积极的教学氛围。每年组织教师参加优秀教师报告会，鼓励教师向优秀教师代表学习。要求教师考取新一代信息技术的相关认证，如大数据工程师、物联网工程师、人工智能工程师。每年拿出经费作为教师学习慕课的经费，并进行学习验收。对于新入职的教师，为每位新教师安排一位老教师指导教学和科研，实行“一对一”的帮扶。在教师队伍的建设时，考虑到本专业是多专业、多学科交叉的专业，在人才引进和培养中注重教师的交叉专业和交叉学科的知识背景和能力提升。在选择课程授课教师时不仅限于本学院、本专业，而是机动灵活地从其它学院和专业选择优秀教师进行课程讲授。切实做好同行评价和听课制度，讲授同一门课程的教师，每学年听其他讲授同一门课程的教师授课至少一次，并且要做好优缺点评价，避免只讲优点，不说缺点的现象。根据教师报的岗位不同而分配不同的科研和教学工作量，真正提高教师的积极性。在实际工作中积极推动产学研工作，鼓励“双师型”人才发展。

该专业的课程应立足于培养学生的专业认证能力、工程实践能力和职业素养。物联网专业的课程体系应是多层次、复合交叉的知识体系。围绕物联网专业培养目标、专业定位、学校特色和学生个人发展需求。将文献[7]所提出的物联网专业课程体系五大模块扩充为六大模块，并突出本校的行业特色。设计的物联网专业课程体系由六大类课程模块构成：通识教育模块、专业教育模块、学科基础教育模块、实验实践教育模块、素质拓展教育模块、创新创业教育模块。

在课程体系设计中，将新一代信息技术的代表，如大数据、云计算、人工智能等有机地整合在物联网专业课程体系。

物联网技术专业知识实用性强。创新能力的培养在物联网工程实践中有着重要意义。鼓励学生在实践实验中创新。在实验中加入创新性实验，而不是僵化地做实验，让学生探索新方法解决同一问题，并进行分析对比，探索简单便捷的方法。实验一定比例的题目从一些程序设计大赛的试题中选取。鼓励学生参加物联网相关的各级竞赛，以竞赛的形式检验学生的学习效果。对获奖和取得突破的学生，根据获奖的等级和突破的大小进行量化和质化奖励。获得的奖项按不同级别进行计分，可以抵消一部分选修课学分。在理论和实验教学中发掘有创新潜力而且基础好的学生组成创新兴趣小组，单独进行指导、进行系统训练，定期检验他们的阶段学习成果，组织经验交流会议，并采取以旧带新的方式，传帮带新的小组成员。这样起到充分肯定老成员成就、激发新成员兴趣的作用。

与企业建立合作关系，建立校企合作创新创业人才培养示范基地。利用寒暑假时间，由带队教师带领进行暑假实践、实训。以公司完工的实际项目做实训素材，由公司的员工讲解项目各个模块需要用到的知识，然后让学生动手制作，公司的员工进行指导。让学生参与到物联网企业的物联网系统项目设计、开发环节中。学生在实践中加深了对课本知识的理解，通过实践认识物联网相关知识的衔接性，并在实践中进行创新。

学生的创新能力源自强化知识的实验训练，为此需要建设种类丰富、功能齐全、性能优良、设备先进的物联网专业实验室和创新开放实验室。实验室可以做传感层、网络层、应用层三个层面的基础实验、设计实验、验证实验和综合实验。使学生可以通过实验掌握新理论、新知识、新技术，培养较强的创新实践能力。实验室不仅在上课时开放，而且在晚上采取登记进入的方式，方便学生进行实验操作。

搭建可以进行工程实践和创新训练的项目开放平台。与企业合作，通过产学研项目与企业进行深度合作。将物联网技术和其它新一代信息技术结合，进行智慧教学、智慧餐饮、智慧金融、智慧社团等贴近学生校园学习生活项目的设计和开发，使学生能综合应用所学的知识，并体现学校的行业特色，在实际项目中深入理解所学知识，运用所学知识解决工程实践中遇到的问题。另外，企业将一些实际项目交由学生完成。若干学生兴趣小组独立完成相同的项目，最终从中选择最理想的作品交付验收。在竞争中培养学生的创新意识，掌握创新方法。

4 结束语

新一代信息技术推动了各行各业的发展，如何将其应用于专业建设已获得广泛重视。作为新一代信息技术的重要组成部分之一的物联网技术存在着物联网专业人才短缺和企业需求激增的矛盾。因此物联网专业的建设显得尤为重要。本文首先分析了新一代信息技术对物联网教学观念、教学方式、教学内容、课程体系的影响。然后剖析了新一代信息技术与物联网教学深度融合的特征。最后在总结物联网专业建设存在的问题的基础上，从新一代信息技术视域研究物联网工程专业建设，对师资团队建设、多教学平台使用、课程体系设置、创新实验实践实训拟定等方面给出了解决方案，这些研究方案对相关高校物联网工程专业建设及其它专业在新一代信息技术下的建设具有一定的参考和指导意义。

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Research and Exploration on the Construction of Internet of Things Engineering Specialty from the Perspective of New Generation of Information Technology

The Internet of things specialty is an emerging specialty under the development of the new generation of information technology, which has great application value and development prospects. Based on the new generation of information technology, this study explores the construction of Internet of things specialty through school enterprise cooperation. This paper summarizes the problems existing in the construction of Internet of things specialty. The integration mode of new generation of information technology and Internet of things teaching methods is determined. The reform and exploration are carried out from these aspects: the construction of teacher team, the setting of curriculum system and the formulation of innovative experimental practice and training and so on, so as to provide a powerful reference for the construction of Internet of things engineering and other engineering majors under the background of new generation of information technology.

new generation of information technology; Internet of things; professional construction; teaching mode; talent training mode

G642

A

1008-1151(2022)01-0152-04

2021-11-17

教育部产学合作协同育人项目“ ‘新工科’视域下计算机科学与技术专业建设研究与实践”（202101069001）；“新工科背景下多媒体信息处理创新型人才培养研究与实践”（202101078025）；《微机原理与汇编语言》教学内容和课程体系改革（202101299027）；面向新工科的Java创新实践建设（202101397017）；“产教融合校企协同的软件工程专业新工科培养体系探究与实践”（202101163004）。

王颖锋（1976－），女，吉林德惠人，河南财经政法大学计算机与信息工程学院副教授，研究方向为教育信息化，教育与教学技术，计算机应用。