人工智能發(fā)展下物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式研究與探討

［摘要］

物聯(lián)網(wǎng)工程是一個比較新穎的復合型交叉專業(yè)，隨著新工科和人工智能技術不斷發(fā)展和進步，企業(yè)和社會對于物聯(lián)網(wǎng)的人才需求也不斷變化和調整，需要較強的計算機綜合實踐能力和理論素養(yǎng)以及良好的智能物聯(lián)網(wǎng)的專業(yè)技術基礎。然而，由于各個高校特點不一樣，可借鑒的經(jīng)驗不多，桂林航天工業(yè)學院作為廣西地區(qū)應用型本科院校，具有比較突出的航天特征，依附大灣區(qū)智能電子發(fā)展產(chǎn)業(yè)，具有極大的人才需求市場。研究具有航天特色和物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才培養(yǎng)特點，探索“1+2+N”人才培養(yǎng)模式，從航天理念、航天知識、航天品質三個方面，貫穿物聯(lián)網(wǎng)工程人才培養(yǎng)全過程，培養(yǎng)具有明顯航天特色的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才。［關鍵詞］

航天特色；物聯(lián)網(wǎng)；人才培養(yǎng)；“1+2+N”［中圖分類號］

G642

［文獻標志碼］

A

［文章編號］

2096-0603（2024）15-0０29-04一、背景物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)發(fā)展十幾年來，至今沒有形成比較成熟和完善的人才培養(yǎng)模式和方式方法，大都各自為戰(zhàn)，有的側重軟件開發(fā)，有的側重智能硬件，有的偏向算法學習，有的偏向智慧應用等，教育部及教指委也沒有形成一個統(tǒng)一的指導意見，各個學校都是根據(jù)專業(yè)所在學院性質、師資配置情況進行人才培養(yǎng)模式的設置和修訂，因此培養(yǎng)的學生能力也就參差不齊，即同一層次同一方向的高校，培養(yǎng)的學生能力千差萬別，水平參差不齊，沒有形成各自特點。因此如何培養(yǎng)具有本校鮮明特色的物聯(lián)網(wǎng)人才，已經(jīng)成為眾多高校研究和探索的方向之一。二、現(xiàn)狀（一）培養(yǎng)目標和社會需求脫節(jié)隨著人工智能信息時代的到來，物聯(lián)網(wǎng)工程人才培養(yǎng)帶來了很多問題，我國大部分高校的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)都偏向于計算機軟件和算法方面，理論知識太多，工程實踐缺乏，因此培養(yǎng)出的學生動手能力較差，與企業(yè)的需求相差較遠。尤其是在應用型本科高校內，還沒有形成一套比較成熟的人才培養(yǎng)模式。同時，不同高校的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)培養(yǎng)目標不斷變化，無法體現(xiàn)各自的培養(yǎng)特色和依托行業(yè)，造成高校人才培養(yǎng)和企業(yè)需求嚴重脫節(jié)。（二）缺乏比較完善的人才培養(yǎng)模式應用型物聯(lián)網(wǎng)工程人才培養(yǎng)體系一般分為感知控制、通信傳輸、應用分析三個環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)不會輕易變動，也不會隨意增加或減少專業(yè)課程。然而，社會和企業(yè)的需求是時刻在變化，相關專業(yè)課程也需要隨時調整變化，而物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的特點是專業(yè)技術隨著IT行業(yè)的知識經(jīng)常更新替換，隨著新工科不斷發(fā)展，需要經(jīng)常增加新的專業(yè)知識和專業(yè)技能，結合企業(yè)完成新舊課程和技術的更替，一般的培養(yǎng)體系則難以實時適應和跟隨。（三）硬件和軟件能力的融合不完善物聯(lián)網(wǎng)應用能力需要具有一定的傳感器感知、嵌入式控制、通信網(wǎng)絡傳輸、軟件編程開發(fā)、行業(yè)應用等基礎知識和應用能力，目前這些硬件和軟件基礎能力的培養(yǎng)方式方法不完善，如硬件基礎課程電子技術，有的沒有實驗內容；嵌入式開發(fā)課程有的只有仿真實驗，沒有實物；Python語言課程有的是純理論軟件，沒有結合硬件應用，等等。（四）理論和實踐結合不夠緊密，存在脫節(jié)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)涉及電子通信、計算機等多種學科理論和技術，這些理論和技術需要結合實際應用才能較好掌握，如計算機組成課程，理論性非常強，也要求很高的實踐能力，個別學校只講理論不做實驗；再如計算機網(wǎng)絡、物聯(lián)網(wǎng)通信技術課程，部分學校只做仿真實驗，這樣理論和實踐結合要求不一致，課程也就存在不確定因素。總的來說，部分高校的物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)模式不夠完善，也沒有探索出一種成熟的人才培養(yǎng)模式，需要繼續(xù)進行研究和實踐。三、針對性改革的依據(jù)、措施及意義（一）物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)改革的依據(jù)1.國家、地方、行業(yè)、企業(yè)的發(fā)展潮流和需要隨著人工智能時代的普及和推廣，國家、地方、行業(yè)、企業(yè)都需要大量智能化智慧化的人才，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是人工智能重要的組成部分，國內外許多高校在全力支持和探索物聯(lián)網(wǎng)相關人才培養(yǎng)改革，未來將需要大量的高素質、應用型物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)合格開發(fā)人才。2.符合學校定位和理念，以應用型人才培養(yǎng)為主按照學校發(fā)展定位，結合計算機學院和物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實際情況，以立德樹人為根本任務，堅持以學生發(fā)展和質量為核心，依據(jù)學?！?23456”應用型人才培養(yǎng)思路，將人才培養(yǎng)融入產(chǎn)業(yè)、企業(yè)、職業(yè)，以OBE理念優(yōu)化課程體系，推進工程教育認證，培養(yǎng)具有較好工程實踐應用能力和航天品質的高水平應用型人才，為廣西地方經(jīng)濟和物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)培養(yǎng)更多合格人才。3.物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)特點需要進行教學改革物聯(lián)網(wǎng)工程牽涉學科廣，學分學時又有限制，理論和實踐結合度高，各個高校情況不一樣，需要每個專業(yè)根據(jù)實際情況進行人才培養(yǎng)改革。具體到我校，具有鮮明的航天文化和航天精神，需要融入每個專業(yè)的人才培養(yǎng)中，但是如何融入，融入什么，效果如何，還需要進行多方探討和實踐。（二）航天特色和物聯(lián)網(wǎng)結合由于各個專業(yè)所在不同地區(qū)，學?；A不一樣，實驗室建設投入不一樣，實驗設備不一樣，師資力量不一樣，學生素質不一樣，區(qū)域經(jīng)濟不一樣，依托產(chǎn)業(yè)不一樣，因此需要各個專業(yè)根據(jù)實際情況進行不斷調整和研究尋找到適合自身特點的物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)模式，依托和面向地方產(chǎn)業(yè)行業(yè)，為區(qū)域經(jīng)濟服務，不斷進行人才培養(yǎng)模式的制定和完善，依托桂林市電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，面向珠三角大灣區(qū)的通信計算機產(chǎn)業(yè)，培養(yǎng)具有較好嵌入控制和軟件開發(fā)能力的人才，同時體現(xiàn)本校航天特色。（三）合理設置物聯(lián)網(wǎng)體系課程物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)主要有三個關鍵層次組成，感知控制層、通信傳輸層、應用分析層，但是如何分配和設置相關類型的專業(yè)課程，哪一門課程培養(yǎng)學生的哪一種能力，在哪一個環(huán)節(jié)開設，硬件類課程主要有哪幾門課程，課時如何分配，感知和控制類課程設計如何分開和融合，最后需要達到一個什么樣的目標等類似的問題，需要進行調研和探索，不斷地優(yōu)化和調整人才培養(yǎng)計劃，才能培養(yǎng)具有較好軟硬件基礎能力的物聯(lián)網(wǎng)應用型人才。（四）緊密結合理論和實踐物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)需要緊跟時代潮流，在人才培養(yǎng)中要講究循序漸進，既要介紹和掌握之前的理論技術，又要學習最新出現(xiàn)的新技術新理念，如區(qū)塊鏈、人工智能、智能物聯(lián)網(wǎng)、元宇宙、數(shù)字孿生、ChatGPT等，而且，這些新舊技術理論和實踐如何結合以及如何應用，在整個計算機領域沒有統(tǒng)一的要求，因此，如何有效地把握和設置好技術的理論和實踐結合度，是一個值得深入研究的內容。（五）改革成效和意義探索形成適合本專業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)工程“1+2+N”人才培養(yǎng)模式，形成具有鮮明航天特色的物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)體系，為廣西地方或大灣區(qū)培養(yǎng)更多高質量應用型物聯(lián)網(wǎng)工程人才，促進地方經(jīng)濟進一步發(fā)展，推動我省部級或國家級一流學科專業(yè)建設和發(fā)展，以及研究通過物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新基地，培養(yǎng)學生的自我管理、自我提升，以及學生的領導能力、溝通能力、表達能力、管理能力等綜合素質。四、融入航天特色，探索“1+2+N”的人才培養(yǎng)模式主要思路是將航天特色融入物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)全過程，即融入航天理念、融入航天知識、體現(xiàn)航天精神三個方面，探索物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)“1+2+N”人才培養(yǎng)模式，如圖2所示：（一）航天理念融入人才培養(yǎng)體系，貫穿物聯(lián)網(wǎng)學科人才培養(yǎng)全過程在人才培養(yǎng)設置中，引入低空物聯(lián)網(wǎng)理念，即“空、天、地、海”物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)體系，通過物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的三個環(huán)節(jié)“感知、傳輸、應用”，分解低空物聯(lián)網(wǎng)的體系架構和技術，合理設置理論課程和實踐，參加學科競賽，指導畢業(yè)設計等，以此體現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)的航天特色。（二）課程模塊采用“平臺+模塊”體系，融入航天知識根據(jù)低空物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)特點，將人才培養(yǎng)體系分成“物聯(lián)感知”和“系統(tǒng)應用”兩個平臺，“物聯(lián)感知”平臺主要包含“信息采集、系統(tǒng)嵌入、輸出控制”三個硬件模塊，“系統(tǒng)應用”平臺主要包含“軟件技術、網(wǎng)絡傳輸、系統(tǒng)設計和應用”三個軟件模塊；引入無人機、水下機器人、智能小車等物聯(lián)網(wǎng)全系統(tǒng)設備，以此體現(xiàn)“空、天、地、?！蔽锫?lián)網(wǎng)體系的構建和完成，將航天內容和課程、實踐相結合，同時增加“航天火箭、飛船、天宮”等航天系統(tǒng)知識模塊作為選修模塊。最終達到軟件硬件合理分配，理論和實踐相互促進，結合OBE理念，按照企業(yè)最新就業(yè)崗位需要進行對應課程設置，分別按照嵌入式應用、網(wǎng)絡工程、軟件開發(fā)三個工程技術崗位的要求進行課程和知識的分解和設置；組建嵌入式、網(wǎng)絡、軟件開發(fā)三個方向的課程群，每個課程群包含嵌入式課程體系、計算機網(wǎng)絡課程體系、軟件系統(tǒng)開發(fā)課程體系，分別按照三個方向的工程技術崗位進行課程安排和人才培養(yǎng)，如表1所示：根據(jù)專業(yè)學科特點，組建三個方向的課程群，每個課程群所包含的課程如圖3所示：（三）通過物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新基地，突出工程實踐和創(chuàng)新，展現(xiàn)航天精神以物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新基地為實踐能力培養(yǎng)核心，課后練習，提前學習，開展技術應用和創(chuàng)新，聯(lián)合企業(yè)和高校，引入“智慧衛(wèi)生、智慧水利”等新工科方面的項目合作，并聯(lián)系相關企業(yè)開展校企合作，成立N個專業(yè)方向的共建實驗室；從大一選拔部分學生進行學習和鍛煉，提前進行學習和實踐，發(fā)揚“特別能吃苦、特別能戰(zhàn)斗、特別能攻關、特別能奉獻”航天精神，大一跟著大二學，大二跟著大三練，大三參加學科比賽，大四參與教師科研項目，培養(yǎng)學生團隊合作、管理溝通、專業(yè)創(chuàng)新等綜合素質，展現(xiàn)航天人大無畏的航天精神風貌。（四）改革課程考核體系課程考核打破傳統(tǒng)的考核方式，把課程評價方式與職業(yè)技能鑒定方式有效融通，兼容職業(yè)技能鑒定的要求，以獲取職業(yè)資格證書為目標，以“獲取證書即課程合格”的創(chuàng)新型考核方式為手段，全面實行過程考核和綜合考核，同時采用技能理論的測試、實際操作能力檢驗、專題報告撰寫等多種考核，突出職業(yè)資格標準的導向作用，及時構建與專業(yè)培養(yǎng)目標、職業(yè)標準相匹配的職業(yè)技能考核模式，激勵學生加強職業(yè)能力學習，獲取相關職業(yè)資格證書，提高學生的就業(yè)競爭力。（五）教學模式改革探索基于“1+2+N”模式下的校企合作新模式，讓學生直接參與企業(yè)崗位，以實際工程進課堂的方式，改造課堂教學形式，課堂教學以各種實際的工程案例進行課程知識體系的開展，并且根據(jù)不同課程的特點，采用“全實踐教學”“項目驅動式教學”“翻轉課堂”等創(chuàng)新型課堂教學手段，提升教學效果。一方面，學生通過學習職業(yè)資格認證考試相關內容，掌握第一手實踐技能，直接參與企業(yè)的實際工程；另一方面，專業(yè)教師的科研方向轉移到解決企業(yè)生產(chǎn)中實際問題上來，科研成果可直接轉化為生產(chǎn)力，雙方形成“利益共同體”，走出一條產(chǎn)學研融合的新路。（六）考試方式創(chuàng)新在“1+2+N”模式下，部分專業(yè)課程授課方式開展多種教學方法，根據(jù)不同課程的性質和目標，合理選擇項目教學法、任務驅動法、線上線下混合式教學法等。不同課程可采用筆試閉卷、開卷、項目綜合考核、技術報告等方式完成，積極鼓勵專業(yè)核心課程創(chuàng)新考試方法，增強學生相關課程和知識點的理解和掌握，初步設定物聯(lián)網(wǎng)工程的部分核心課程，如嵌入式原理及應用、物聯(lián)網(wǎng)通信技術、計算機網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)結構等課程創(chuàng)新考試方式，采用不同的教學模式和方法，以此提升學生的專業(yè)理論和實踐的融會貫通，提升專業(yè)綜合應用能力。（七）主要創(chuàng)新點1.融入航天理念到物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)全過程通過“空、天、地”一體化物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)，嵌入航天理念，將航天元素融入物聯(lián)網(wǎng)的感知、傳輸、應用環(huán)節(jié)，并設置課程體系和實踐模塊，從人才培養(yǎng)的起始階段就體現(xiàn)航天元素。2.探索“1+2+N”的人才培養(yǎng)模式，嵌入航天知識模塊通過“平臺+模塊”，結合OBE教育理念，將航天知識嵌入相應的課程和模塊，合理分配軟硬件課程，合理設置理論和實踐比例，培養(yǎng)具有航天特色鮮明、實踐能力強的物聯(lián)網(wǎng)學科人才。３．增強航天精神培養(yǎng)，體現(xiàn)鮮明過硬的航天品質通過學生自學、實踐、競賽、科研等，結合新工科N個方向的科研應用方向，開展技術應用和創(chuàng)新實踐，展現(xiàn)良好的航天品質，體現(xiàn)“特別能吃苦、特別能戰(zhàn)斗、特別能攻關”的學習能力和精神風貌，培養(yǎng)綜合素質好、