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关键词:物联网工程 课程体系建设 技术体系结构 知识体系结构
中图分类号:G642.0 文献标识码:A DOI:10.3969/j.issn.1672-8181.2013.17.098
2005年11月17日,国际电信联盟正式提出了“物联网”(Internet of Things,IoT)概念[1]。“物联网”颠覆了人类之前将物理基础设施和IT基础设施截然分开的传统思维,将具有自我标识、感知和智能的各种物理实体基于通信技术连接在一起,并使政府管理、生产制造、社会管理以及个人生活等实现互联互通,被称为继计算机、互联网之后,世界信息产业的第三次浪潮。考虑到物联网技术对社会发展的重要影响,世界各科技强国都将物联网放在未来发展战略中的重要位置。我国“十二五”规划中也将物联网作为战略性新兴产业予以重点关注和推进。
为满足国家战略性新兴产业对高素质人才的迫切需求,自2010年我国教育部首次批准30余所高校设立“物联网工程”本科专业以来,发展至今全国共有100多所高校获批开设“物联网工程”本科专业,并开始陆续招生。目前,“物联网工程”专业在我国各高校的开设处于刚刚起步的阶段,有关“物联网工程”专业的知识体系、课程体系、工程实践、师资建设和人才培养等方面都还是一片空白。一些高校在“物联网工程”专业的建设上也存在着专业定位不明确、学科知识体系认识模糊、专业特色不突出、实践教学体系缺乏层次性和系统性等问题。如何依据物联网技术的发展规律和特征,建立科学的专业人才培养体系,并使之能够快速适应战略性新兴产业的发展对人才培养的需要,是近期教学研究任务中一个重要的课题。本文通过分析物联网工程专业的知识体系及核心知识领域,力求归纳物联网工程专业建设的专业共性基础,提出构建物联网工程专业课程体系的主体思路,以期为兄弟高校物联网相关专业课程规划抛砖引玉。
1 物联网体系结构
物联网涉及的关键技术很多,包括自动控制、通信、计算机、电子、测控等不同领域,是跨学科综合应用的典型代表。理解物联网的体系结构是搞清楚物联网知识体系的基础,也是建设物联网工程专业的基础。
物联网作为一种形式多样的聚合性复杂系统,涉及了信息技术的每一个层面。目前世界上还没有形成统一的物联网规范和标准。从物联网工程教学角度分析,本文更倾向于采取物联网四层结构模型[2]。如图1所示,物联网的体系结构自下而上依次包括感知控制层、信息传输层、服务支撑层和应用服务层四部分,此外还有物联网的安全隐私保护以及网络管理两大方面。
1.1 感知控制层
感知控制层包括数据采集子层、短距离通信技术和协同信息处理子层。数据采集子层通过各种传感器实现对物理对象的感知和数据获取,其中涉及传感器、射频识别(RFID)、多媒体信息采集、二维码和实时定位等技术。短距离通信技术和协同信息处理子层将采集到的数据在局部范围内进行协同处理,并通过具有自组织能力的短距离传感网接入广域承载网络。在有些应用中还需要通过执行器或其他智能终端对感知结果做出响应,实现智能控制。
1.2 信息传输层
信息传输层将来自感知控制层的各类信息通过基础承载网络传输给上层,并提供透明的数据传输能力。其中,基础承载网主要包括移动通信网、互联网、卫星网、广电网、行业专网及形成的融合网等。
1.3 服务支撑层
在高性能计算和海量存储技术的支持下,服务支撑层对网络获取的大量不确定信息进行重组、清洗、融合等处理,整合为相对准确的结论,并为上层行业应用提供智能的支撑平台。本层的主要特点是智慧处理,运用概率论、机器学习、数据挖掘、模式识别等理论,对多点网元感知信息高效综合,从而使物联网能够提供更加多样化、人性化的服务。
1.4 应用服务层
应用服务层主要将物联网技术与行业专业系统相结合,将信息转化为内容,实现广泛的物物互联的应用解决方案。
简单概括,物联网就是传感网、互联网、智能服务的综合体。与传统的互联网相比,物联网加进了感知控制层以降低互联门槛,实现非智能、弱智能设备的互联,同时这也给数据传输、信息处理、信息服务带来了新的挑战,使网络体系结构变得更加复杂。
2 物联网工程专业知识体系
物联网工程专业是学科交叉度高、理论体系尚未完全成型、市场应用又发展迅速的新兴专业,因此通过知识体系来梳理和指导课程体系的建设是非常必要的。按照一般工程专业划分,物联网工程专业可分为三大知识领域:通识基础类知识领域、综合管理类知识领域和专业技术类知识领域,本文主要讨论物联网工程的专业技术类知识领域所涉及的知识模块、知识单元和知识点。依据物联网技术及产业发展对人才培养的需求,物联网工程知识结构中的专业技术知识部分应能够覆盖物联网整体的结构框架并体现其关键技术,因此对应于物联网的体系结构,物联网工程专业的专业技术类知识领域主要涵盖感知识别、网络构建、智能信息处理和创新应用等四个知识模块[3]。其中,感知识别、网络构建知识模块属于物理基础层次,偏重于硬件技术;智能信息处理、创新应用模块则偏重软件技术。
物联网工程专业知识模块涵盖的知识单元较多,其中感知识别模块主要包括传感与控制技术、短距离无线通讯技术、射频识别技术、阅读器技术和智能终端设备等知识单元,涉及的关键知识点有EPC编码技术、标签技术、RFID技术、传感器技术、无线传感器网络、嵌入式系统应用等;网络构建知识模块主要包括网络结构框架、通信协议、技术标准、信息安全等知识单元,涉及的关键知识点有数据通信网与路由交换技术、无线通信技术、组网技术、网络融合技术、网络管理与安全技术等;智能信息处理模块主要包括云计算系统、人工智能系统、分布智能系统等知识单元,涉及的关键知识点有数据融合技术、数据库技术、云计算技术、智能中间件技术等;创新应用模块主要包括工业物联网、智能电网、智能交通、智能家居、环境监测等知识单元,涉及的关键知识点有物联网应用系统设计、物联网工程规划与设计等。
3 物联网工程专业课程体系
物联网工程专业课程体系的设置需要综合考虑相关学科的交叉融合,尽可能多地覆盖本专业的知识体系,并将相关主干学科的核心课程和专业课程进行通盘考虑。围绕物联网工程专业涉及的学科知识领域和知识点,物联网工程专业课程体系可由通识教育模块、自然科学公共基础模块、专业基础模块、专业必修模块、专业选修模块等五部分构成。
3.1 通识教育模块
通识教育是高等教育的组成部分,它是“非专业、非职业性”的教育, 是关注人的生活、道德、情感和理智和谐发展的教育。通过学习这部分知识可增强学生接触知识的广度与深度,拓展学生视野,培养学生的政治思想素质和职业道德,以使学生兼备人文素养与科学精神,从而把学生培养成为全面发展的人。各高校的通识教育课程通常会贯穿第一至第四学期,主要涉及思想、政治、心理健康、英语、体育、经济与管理等方面。
3.2 自然科学公共基础模块
自然科学公共基础课是高等学校各专业学生共同必修的课程,通过学习这部分知识学生可以掌握作为一名大学生所要学习的源于中学又高于中学的理论性知识,从而为进一步学习专业知识提供方法论的基础支持。作为工科专业,物联网工程专业的自然科学公共基础模块主要包括大学物理、高等数学、复变函数与积分变换、概率论与数理统计、线性代数、计算机文化基础、C/C++语言程序设计基础等课程。
3.3 专业基础模块
专业基础课是高等学校中设置的一种为专业课学习奠定必要基础的课程,是学生掌握专业知识技能必修的重要课程。作为隶属计算机科学与技术一级学科下的工科专业,物联网工程专业的专业基础课主要包括电路分析、工程制图、电子技术、离散数学、C语言程序设计、面向对象程序设计、信号与系统概论、通信原理、数据结构、操作系统、计算机组成原理、微机原理与接口技术、计算机网络、数据库原理、软件工程、物联网工程导论、传感器原理与应用等。
3.4 专业必修模块
物联网工程专业的专业必修课是在专业基础课程之上对物联网的体系框架以及主要原理技术进行深入研究探讨,为进一步学习和发展打下基础。物联网工程专业的专业必修课程主要包括[4]物联网体系结构、无线传感器网络、射频识别技术、Zigbee原理与应用、嵌入式系统原理、数据通信网及交换技术原理、物联网信息安全、大型数据库应用技术、物联网技术与应用等课程。
3.5 专业选修模块
专业选修课程的设置体现了学科发展的专业特点,同时也指明了物联网工程专业学生的职业之路。作为新设专业,物联网工程专业的学生培养走向一直引人注意;作为一门学科,物联网工程专业可以从学科发展角度划分为三个方向:感知与控制方向、传输与网络方向、软件与服务方向;作为一门工程实践,物联网工程又可以从岗位需求角度划分为三种工作:系统综合工程师、产品研发工程师、设计规划工程师。各个学校可以根据本校的学科优势、特色及所处行业背景,构建有自己特色的可选专业课程,并将其融入到核心课程体系中。下面给出按照学科发展的方向设置的专业选修课参考内容。
感知与控制方向主要设置单片机原理及应用、DSP处理器及应用、数字信号处理、计算机控制技术、ARM结构与编程等选修课程;传输与网络方向主要设置下一代互联网技术、短距离无线与移动通信网络、网络融合技术、网络规划与设计、网络管理与安全、网络编程等选修课程;软件与服务方向主要设置云计算与服务计算、模式识别、数据挖掘与融合技术、Web应用开发技术、物联网应用系统设计等选修课程。
在具体设计课程体系时,各高校可根据本校的专业背景和学科优势,充分考虑物联网工程知识体系各领域、各模块、各单元的内容,依照不同的学科方向灵活调整课程开设时间和授课学时,增加或删减具体课程。
4 结束语
物联网工程是一个战略性新兴本科专业,它不是以理论为主导,重点在于工程应用[5],这就决定了其课程体系具有发展变化的动态特性。因此,在制定专业教学计划时,要以时刻服务于社会发展需要为根本依据,紧密结合当前物联网新技术及行业应用的时代需求,依托学校自身的学科优势和行业背景,设计出与时俱进的、科学合理的、可持续发展的专业课程体系,只有这样才能为国家战略性新兴产业发展所需高素质专门人才的培养做出更多贡献。
参考文献:
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[4]桂小林.物联网技术专业课程体系探索[J].计算机教育,2010,(16):1-3.
[5]马忠梅,孙娟,李奇.物联网工程专业课程体系与实践探讨[J].单片机与嵌入式系统应用,2011,(10):1-4.
作者简介:姜颖(1971-),女,硕士,河北廊坊人,讲师,研究方向为网络技术与信息安全、图像处理,河北工业大学廊坊分校,河北廊坊 065000
关键词:物联网;人才需求;课程体系
中图分类号:G712?摇 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)36-0265-03
一、引言
物联网是继计算机、互联网和移动通信之后的又一次信息产业的革命性发展,自2009年始,物联网产业已受到各国政府的大力支持和极度重视,如美国“智慧地球计划”欧盟的“物联网国家战略计划”同志提出的“感知中国计划”,目前被正式列为国家重点发展的战略性新兴产业之一。物联网就是物物相连的互联网,通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。
物联网已被广泛应用于交通、物流、安防、电力、家居、医疗、矿业、军事等领域,作为国家倡导的新兴战略性产业,物联网备受各界重视,并成为就业前景广阔的热门领域。物联网专业是教育部允许高校增设新专业后高校申请最多的学校,其主要就业于与物联网相关的企业、行业,从事物联网的通信架构、网络协议和标准、无线传感器、信息安全等的设计、开发、管理与维护等。
二、物联网专业课程体系现状
物联网专业是一门交叉学科,涉及计算机、通信技术、电子技术、测控技术等专业基础知识,以及管理学、软件开发等多方面知识。作为一个处于摸索阶段的新兴专业,各高校都构建了物联网专业课程体系。高职高专的人才培养目标一直是以就业为导向,培养高技能应用型人才,而这些技能型人才的培养不仅需要专业理论知识的支撑,更需要实践能力的培养。因此,高职高专物联网专业的课程体系尤为重要。
目前,多数高职高专物联网专业的课程体系受本科院校的影响,都是以学科理论为导向的“知识本位”模式,缺乏对学生进行物联网应用领域的专业化、行业化的职业技能的培养,专业课程的内容缺乏针对性和实用性,难以激发学生的学习兴趣,特别是在实践环节上缺乏先进教学理念的指导和行之有效的手段,在此课程体系下培养出来的学生的专业水平已经和市场需求相背离,从而导致学生在就业时缺乏竞争力。
纵观多数高职高专院校物联网专业的课程体系,大都脱离了就业这个导航标,就业定位不清晰,所开设课程与市场需求相关性不高,有些理论过于高深使学生根本无法掌握,有些缺乏相应的实践技能,还有些课程设置不够全面,这就导致很多即将毕业的学生在就业时无所适从,甚至无法就业。因此,高职高专院校应根据市场需求来设置课程体系。
三、物联网专业人才需求分析与人才培养目标
(一)物联网专业人才需求及岗位能力分析
目前,物联网在智能家居、智慧校园、智能交通等方面广泛应用,对人才的需求也供不应求。通过对各大求职网站及人才市场进行调研发现,目前针对高职高专院校物联网专业的人才需求主要有如下三类。
1.软件研发人员,如物联网开发经理、嵌入式软件开发工程师、物联网产品测试工程师、云计算工程师、C++工程师、Android开发工程师等岗位。
2.硬件开发人员,如物联网硬件开发工程师、传感器设计工程师等岗位。
3.物联网产品生产和销售人员,如物联网设备安装与维护员、传感器制作员、物联网产品销售助理、物联网产品培训师等岗位。
根据物联网人才需求不同,各岗位的职责与能力要求也有所不同。各就业岗位群对能力、知识和素质三方面的需求如表1所示。
(二)物联网专业人才培养目标
高职高专教育提倡以就业为导向,全面发展学生的各项能力,致力于培养高技能应用型人才。人才培养目标的准确定位是构建合理课程体系的前提,高职高专教育的人才培养目标必须与社会经济发展对人才的要求一致,这样高职高专教育才能满足社会经济发展的需求。[1]根据物联网人才需求分析,物联网专业应培养具有物联网行业必备的理论知识和专业技能的综合型人才。[2]物联网专业的人才培养目标是:培养德、智、体、美全面发展,能适应中国物联网产业快速发展的需要,熟练掌握物联网技术开发的专业技能,具备在物联网行业从事物联网软硬件开发、应用、销售和项目管理等工作的能力,具有吃苦耐劳、团结协作精神的实用型人才。
四、课程体系的构建
(一)课程体系的设置依据
课程体系的创建是为了更好地完成人才培养目标。[3]课程体系是人才培养的具体实施,对于高职高专院校,在构建课程体系时,必须考虑以下两个因素。
一方面要考虑学生的就业情况。高职高专的学生只有少部分选择转本继续深造,大多数学生将面临就业,而学生在校期间所学的课程将直接影响到学生就业岗位的选择。因此,课程体系必须围绕人才需求来构建。按照岗位能力要求,学生需要掌握的专业知识和实践能力也要在课程体系中有所呈现。
另一方面也要考虑生源问题。高职高专院校的学生学习基础相对薄弱,必须依据多数学生的学习基础来构建课程体系,做到以人为本、因材施教,课程和教材的选取要难易适当,理论不能过于高深,同时又要重视实践能力。
(二)课程体系的构建
课程体系应紧紧围绕就业岗位群,依据其能力需求来组建课程结构,以使学生综合掌握物联网专业的知识和技能。根据物联网专业人才需求及岗位能力分析,物联网专业的课程体系由三部分组成,即公共基础模块、专业核心模块和专业应用模块三部分组成。其中,公共基础模块主要是高等数学、大学英语、计算机专业英语、体育、概论和IT职业道德修养等课程,确保学生有扎实的数学基础和较好的英语阅读能力,能够德智体全面发展;专业核心模块是各就业岗位群所需的专业基础课程,主要有C语言程序设计、数字电路与逻辑电路、计算机组成原理、单片机技术基础、计算机网络技术、物联网技术导论、传感器技术与应用、无线传感器网络、C++或Java程序设计、关系数据库与SQL语言、Linux操作系统、嵌入式系统原理与应用、技术、无线Soc和Zigbee技术、RFID技术基础、综合布线、TCP/IP协议和物联网软件、标准与中间件等课程,确保学生掌握就业所需的物联网知识;专业应用模块主要包括Android系统开发、各类实训课程(如微机实训、单片机技术实训、C语言程序设计实训、实训、嵌入式程序设计实训、工程制图实训、微机组装与维护实训、传感器技术实训等)和顶岗实习,可以全面提高学生的实践能力。如果将来欲从事物联网产品销售方向的岗位,还可以选修市场营销类的课程来掌握营销技巧。
五、小结
有效的课程体系能够促进学校物联网专业的发展,并使学生更好地就业。随着物联网技术的快速发展,物联网的应用越来越广泛,物联网专业的人才也炙手可热。高职高专院校物联网专业的学生除了要掌握基础的物联网专业知识,还要具备积极的心态、良好的执行能力、团队合作能力等素质,力争做一个复合型人才。
参考文献:
[1]林喜辉.基于物联网专业的高职院校人才培养模式研究[J].新课程研究,2014,(2).
[2]蒋琴雅.以就业为导向的物联网专业人才培养研究[J].教育与职业,2013,(8).
(1.桂林电子科技大学计算机科学与工程学院,广西桂林541001;2.桂林电子科技大学电子工程与自动化学院,广西桂林541001)
摘要:基于大数据和云计算背景,从物联网智能服务应用的角度建立对物联网工程专业的深入认识,进而确定人才培养目标,对物联网工程专业的课程体系提出建议。
关键词 :物联网;大数据;云计算;课程体系
基金项目:广西高等教育本科教学改革工程项目( 2015JGB209);桂林电子科技大学教育教学改革项目(桂电教[2013]20号、[2015]23号)。
第一作者简介:张敬伟,男,副教授,研究方向为海量数据管理,gtzjw@guet.edu.cn。
1 背景
物联网的雏形是采用射频识别等技术将物与互联网连接形成的网络,进而实现智能化感知识别和管理。2005年,国际电信联盟的《ITU互联网报告2005:物联网》正式提出了物联网,促进了网络的进一步发展,形成了新的信息产业发展浪潮。为了支持国家物联网这一战略性新兴产业发展,2010年教育部批准在本科阶段开设物联网工程专业,致力于为物联网及相关产业培养高素质的工程型人才。
物联网本质上是物物、人物互联的系统,其延伸内涵是借助网络基础设施提供多样化的智能服务。物联网的目标即借助传感、通信等基础核心技术,建立网络基础设施;借助软件系统,提供顶层多样化服务。因此,物联网技术属于“集成创新型”技术,物联网工程专业的人才应该属于“工程应用型”人才。
由于物联网是个宽范畴的概念,具有技术综合性和跨学科特征,因此,不同高校的物联网工程专业建设模式和人才培养目标存在较大差异。例如,南京邮电大学借助其学科和技术优势,较早开设了物联网专业并建立了研究院,从管理学、社会学等多角度对物联网展开研究,致力于新的商业应用探索。杭州电子科技大学以科研和竞赛来锻炼学生学以致用的能力,突出物联网工程人才培养特点。辽宁工业大学、安徽理工大学、长江大学、江南大学等也分别对物联网工程专业的课程体系建设进行了不同的探索。桂林电子科技大学于2011年设立物联网工程专业并招生,也在物联网工程专业的建设方面不断进行探索。
在不同的应用领域,物联网具有不同的表现形态,如车联网、船联网等,这决定了物联网工程是一个庞大的工程,其人才培养也不是单一领域的。现实生活中物联网快速发展的诉求,也要求我们尽可能地借助现有的学科优势来培养综合型的物联网工程人才。
从宏观角度看,物联网的体系结构可分为4层:感知层、网络层、数据管理层和服务层。这个层次结构从某种程度上决定了物联网工程专业人才培养的格局,且很大程度上能够在现有专业布局的基础上进行升华。例如感知层和网络层与通信类和电子类专业有较多交集,而数据管理层和服务层的相关技术则与计算机类专业有较多重叠。正是这种综合性的培养需求,使各高校不断探索求证物联网工程的人才培养模式。
物联网的核心是基于万物互联提供新型智能化服务,其数据管理层和服务层是体现物联网核心价值之所在,这实际上与大数据概念不谋而合。未来,来自物联网的数据将是大数据的主要组成部分和云计算的主要处理对象。从提供服务的角度看,物联网与大数据、云计算紧密相关。在物联网应用域,大数据和云计算可以看作物联网的外延。图1展示了物联网、大数据和云计算三者之间的关系。其中,物联网的核心是实现实体感知和互联,是大数据的主要数据源;大数据研究则侧重知识发现,帮助物联网拓展创新型智能应用,深度挖掘物联网内在价值;云计算则利用其强大的计算平台和充分的存储设施,满足物联网域不同应用的实时需求。三者之间的辨析关系有助于我们明确物联网工程专业人才的培养目标,进而拟定有特色的专业课程体系。
2 面向物联网智能服务的相关课程植入
基于对物联网的宏观认知,其具有两项基本功能:实体感知互联和智能服务。这将引导我们设置合理的课程体系,并根据高校自有的学科优势来优化配置,彰显课程体系特色。桂林电子科技大学的物联网工程专业由计算机科学与工程学院负责建设,鉴于在计算机领域具有丰富的人才培养经验和深厚底蕴,在充分借鉴了第一批物联网专业建设单位的经验后,学院确定了物联网实体感知互联和物联网智能服务平衡发展的模式。该专业的课程设置在兼顾服务感知互联人才培养的基础上,植入了面向数据处理和智能服务的相关课程,充分利用计算机大学科的优势,进一步完善物联网工程的课程体系,以突出自己的专业特色。
面向物联网智能服务的课程主要包含两类:一类是面向数据管理及数据挖掘的课程;一类是面向物联网软件开发的课程。面向数据管理及数据挖掘的课程主要包括:数据库系统原理、物联网数据处理、数据挖掘与知识发现等,主要目标是让学生更好地理解物联网的内涵,提升学生对物联网数据的认识,帮助学生认知并拓展物联网的外延。面向物联网软件开发的课程主要包括数据结构与算法、Web应用开发、QT程序设计及相关实践类课程等,主要目标是帮助学生在掌握物联网体系结构的基础上,培养其开发物联网软件和建立智能应用的能力。这些课程在物联网工程专业人才培养过程中起到了很好的承上启下作用,让学生在具备好的物联网大局观的基础上,更好地拓展物联网的外延。基于自身的学科优势,融入面向物联网智能服务的相关课程,建设有特色的物联网工程专业课程体系,将很好地满足物联网发展的进程中对工程型人才的需求。
3 结语
物联网驱动的实体感知互联和智能服务,正在与大数据和云计算倡导的创新应用产生交集,物联网工程作为一个新专业,需要不断探索实践专业建设和人才培养模式。基于学校在建设物联网工程专业的过程中对物联网本质的认识,我们讨论了大数据和云计算等相关技术驱动物联网工程专业建设的思路,进而提出了物联网工程专业的课程体系建设方案。当然,由于物联网工程专业的跨学科特征以及面对问题域的宽泛性,其发展还存在诸多挑战,专业建设和人才培养模式仍有待时日进行验证,但相信随着物联网产业的不断成熟,基于物联网智能服务的应用将成为物联网人才需求的重点领域。
参考文献:
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关键词:“3+4”中本衔接;物联网工程专业;课程衔接
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2016)28-0138-04
“3+4”中本衔接物联网工程专业”没有现成的案例,需要理清的问题很多,其中课程衔接是根本问题。“3+4”中本课程衔接必须对人才培养目标、人才培养规格、职业能力、就业岗位、工作任务、课程体系、课程标准等进行深入的研究与分析,而本文主要讨论 “3+4”中本衔接物联网工程专业”课程衔接的具体思考和做法。
1 “3+4”中本衔接物联网工程专业的建设背景
“3+4”中本衔接物联网工程专业,进行衔接的两个专业虽然同属于信息类且相关性较强的专业,但如图1所示,本科阶段衔接的物联网工程专业属于电子信息类专业且偏底层硬件,中职阶段的计算机网络技术专业属于计算机类专业且偏上层应用(偏软)。在此基础上,通过互补、整合、优化的路径,重组“3+4”中本衔接物联网工程专业的课程体系。因此,出现了课程衔接相似课程较少、相关课程较多的现象,甚至被个别专家误认为是“两张皮”,其实不然。
2 “3+4”中本衔接物联网工程专业课程衔接的整体思路
课程衔接紧密围绕人才总体培养目标,紧扣岗位能力培养要求。突出人才培养整体性、针对性和适应性,以及强调前3年夯实学生的基础知识并突出其实践操作技能的培养,后4年强调拓宽理论知识和加强工程设计能力培养,将理论结合实践并将其深化、突出学生的工程实践能力和综合创新能力的培养,并通过有效衔接优化及平滑过渡,形成7年一贯制课程体系。按照从简单到复杂的任务进行重构,工作场景通过学习领域来体现,构建融合物联网行业特色和规范的“中职-本科衔接、实践导向”的课程体系,如表1所示。
3年中职阶段的课程体系,基础理论知识遵循“必需、够用”的原则,以实际应用为目的,突出实践技能的训练。课程体系由“通识课程+专业课程+实践环节”组成。为了达到本科入学标准要求,提高学生的可持续发展能力,将通识课程中的英语、数学等课程称为接口课程,定为核心基础课。按照本科要求,加大课时和加深内容,考核由江苏理工学院主导负责出卷、阅卷等工作。专业课程由专业基础课程、专业课程构成。其中专业基础课程是知识形成的主体,旨在形成专业学习需要的基本知识和能力,需要增加此类课程的课时数以及课程门数,将C语言程序设计、电子技术基础等课程定为接口课程,考核由江苏理工学院主导负责出卷、阅卷等工作;专业课程是专业特色的集中体现,包括学生必须掌握的本专业的基本技能;专业综合能力课程为计算机维修实训、电子电工实训、网络组建与管理实训、网站建设实训、网络综合布线实训,是实践性教学环节,重点培养学生的综合实践技能。专业必修课程考核由江苏理工学院主导负责出卷、阅卷等工作。
4年本科阶段的课程体系,把深厚的理论基础知识、加强专业工程设计能力、实践创新素质三者的培养教育融为一体,培养基础知识扎实,符合物联网工程领域和行业乃至区域经济建设需求、既有本科层次专业理论、又经工程实践能力强化、具有责任意识和创新能力的物联网工程应用型人才。课程体系由“通识课程+专业课程+实践环节”组成。以电子技术基础、电路信号与系统、嵌入式系统原理及应用、单片机原理与应用、物联网应用软件设计等为核心课程;以物联网工程软件实习、硬件实习和综合训练为实践环节,突出物联网专业特色。重点培养学生的专业基础知识、工程实践能力及研发学习能力。
3 “3+4”中本衔接物联网工程专业课程衔接存在的问题和对策
“3+4”中本衔接物联网工程专业的课程体系是通过对衔接的中职和本科原有专业的课程体系进行互补、整合、优化后重组而来,因此原有中职和本科的培养目标、课程结构、课程内容、教学模式都直接影响着课程衔接的具体实施。
3.1培养目标导致的衔接问题和对策
中职学校为了提升学生的就业竞争力,十分重视职业能力的培养,以就业为目的的教学计划,十分重视针对岗位的专业技能的训练,理论知识学习相对薄弱,其中基础通识课学习弱化更为明显。本科教育则重视学习、思考和创新能力的培养,策略性技能培养不足,没能实现人才层次的提高,造成中职、本科人才培养目标缺乏延续性。选择中职与应用型本科专业这类培养目标比较接近的专业衔接是解决这一问题的理想策略。江苏理工学院的物联网工程专业主体人才输出口径是具有“大工程观”视野的应用型技术人才,从培养目标的衔接方面看,与刘国钧高等职业技术学校三年制计算机网络技术专业的培养目标比较接近。
3.2 课程结构导致的衔接问题和对策
通过调研发现,中职院校都十分重视实践能力的培养,实践教学学时占的比例很高。而本科类院校更加重视理论知识的传授。导致课程结构衔接有如下几方面的问题:文化基础课存在脱节现象,专业理论课程部分重复,专业技能(实习)课程倒挂现象明显,职业资格证书与课程对应关系不紧密等。为此,针对我们物联网“3+4”项目,在课程结构设置上采用两兼顾和两加强的措施,兼顾中职和本科课程的基本结构和导向,加强各自文化基础课程设置,重复的课程在双方协商下进行调整和优化。
3.3 课程内容导致的衔接问题和对策
课程内容的衔接包含文化课和专业课,文化课和专业课应分别针对性的进行课程内容衔接的设计,制定可行性的课程标准。
由于中职学校着重强调的是职业基础知识的培养和实践技能的训练,对文化基础知识的学习要求相对淡化。如果在中职阶段不重视基础文化课程的学习(包括数学、语文、英语、物理等),进入本科阶段,首先对大学英语、高等数学等公共基础课程的学习产生困难;进而,对专业理论课程的学习掌握形成障碍,限制了对专业实践知识、技能的理解,形成“知识建构塌方”的典型现象。同时,由于缺乏较为完善的知识结构从而影响专业新知识自学能力的提升,最终影响学生职业创新能力和职业发展。为此, “3+4”的中职阶段建议要适当增强针对专业的“够用”的基础文化课程,特别对英语和数学的要求,在进入本科时要科学制定转段要求,设置合适的准入门槛,中职阶段设置月考模式,多方面促使学生在中职阶段自觉打牢文化基础,为后续学习做好起步准备。
3.4 课程教学模式导致的衔接问题和对策
中职阶段专业课程教学普遍采用项目化教学,突出做中学和学中做,相应的月考和课程终结性考核主要是通过完成考试要求的操作项目或任务的形式进行。根据“3+4”中本衔接物联网工程衔接的规定,中职阶段的专业必修课程考核由江苏理工学院主导负责出卷、阅卷等工作。应用型本科学校目前仍然较多的采用学科教学的模式,导致本科学校老师在出卷时受本科学校教务规定的要求,主要以书面考试的形式。因此产生了课程考核模式的矛盾,而考试模式又直接影响到教学模式和内容。为此,“3+4”的中职阶段建议专业课程的考核采用书面和操作相结合的考试方式,约定书面和操作内容的各自比例。
4 “3+4”中本衔接物联网工程专业课程衔接的具体做法
课程衔接问题的实质是使得“中本”衔接课程内容能够相关,课程衔接的前提是能实现“中本”课程内容层次化的描述,以促使课程任务在“中本”之间获得合理分配。
以下将主要从培养能力、教学内容、教学要求和衔接方法这四个方面对中职阶段的专业核心课程(C语言程序设计、电工电子基础)与本科阶段相关课程的衔接进行具体的说明。
4.1 C语言程序设计
在中职阶段设置了C语言程序设计课程(6学分,102学时,其中理论50学时,实验52学时),本科阶段与之相衔接的是程序设计(C)课程(4学分,80学时,其中理论48学时,实验32学时)。在中职阶段,主要根据学生的接受能力对程序设计的基本概念,C语言的基本语法,基础的数据类型和程序结构进行介绍。在本科阶段,主要针对C语言中的函数、指针等重难点内容进行较为深入的讲解,并着重培养学生应用计算机解决实际问题的能力。具体的衔接情况如表2所示。
4.2 电工电子基础
在中职阶段设置了电工电子基础课程(8学分,132学时,其中理论50学时,实验82学时)。本科阶段与之相衔接的是电路、信号与系统(5学分,80学时),以及电子技术基础(5学分,80学时)这两门课程,特别是电路、信号与系统课程中的电路部分和电子技术基础课程中的模拟电子技术部分。在中职阶段,电工电子基础课程主要包含了传统的本科电路分析和模拟电子技术课程中适合中职阶段学生学习的较为基础内容,通过大量的实践操作,旨在让学生建立起对电路系统的基本认识,具备一定的操作能力。与普通的计算机网络技术专业相比,此课程的比重和地位都有较大程度的提高。而在本科阶段,通过将一部分基础内容下放到中职阶段,成功地将原有的电路原理、模拟电子技术及数字电子技术课程进行了整合,从而可以开设更多的软件类课程,更好的实现对软硬兼修的物联网工程技术人才的培养。具体的衔接情况如表3所示。
5 “3+4”中本衔接物联网工程专业课程衔接后续研究的思考
对于中职阶段的学科专业课程,在本科阶段均有相关的课程与之对应。 为了使“3+4”人才培养方案形成了一个有机的整体,必须保证相关课程之间在培养能力、教学内容和教学要求方面形成良好的衔接。以上已经讨论的问题和相应对策外,课程衔接还直接体现在课程标准、课程教材和课程评价;除了专业课程衔接,文化课的衔接也不容忽视。
参考文献:
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[3] 郝丽萍,熊昕,熊茂华.物联网技术专业的中高职衔接人才培养标准的研究[J].时代教育,2015(11):51-52.
关键词:物联网工程;专业教学体系;建设思考
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)48-0211-02
我国的物联网专业是教育部为了适应国家经济发展战略的需要在2010年设立的新兴专业,它属于计算机科学与技术类,并且有30所高校在同一年被批准开设该专业,2011―2013年,陆续有270多所学校也被批准开设,同时,物联网仍然处于发展阶段,没有清楚的知识体系,涵盖了多种专业技术,无法清楚对其边界进行界定。因此,在建设物联网工程专业教学体系时,我们没有现成的经验可供借鉴,在建设中就必须要非常谨慎。为了避免在建设物联网工程专业教学体系时出现一些问题,我们在进行该专业的目标定位和课程体系设置时,要遵照有效发挥源学科的学科基础与优势、依据未来毕业生的就业岗位和需求这两个原则。
一、物联网工程专业建设现状
国内的多所高校陆续获批开设了物联网工程专业,物联网专业也逐渐受到广泛关注,成为最热门的专业之一,社会上对物联网专业人才的需求也在逐渐增大。虽然物联网专业近年来发展较快,很多高校开设物联网相关专业的热情也很高,但是他们对于物联网工程专业的专业定位仍然不是很明确,没有形成一定的专业体系,也没有具有过硬的物联网专业教师队伍来支持该专业的发展,专业方面的实验实训建设标准也没有制定出规范准则。物联网专业的教学体系建设面临着缺乏师资队伍、缺乏物联网技术专业的教材、缺乏物联网教学基地的问题,这些问题严重影响着物联网高端人才的培养。要想建设好物联网工程专业教学体系,就必须设法解决这些现实问题。
二、物联网工程专业理论课程教学体系
物联网工程专业的课程体系主要包括了基础类课程模块、感知层课程模块、网络层课程模块及应用层课程模块这四个课程模块。而基础类的课程模块又包含了公共基础课程模块和专业基础课程模块两部分。
物联网体系结构被分为感知层课程模块、网络层课程模块与应用层课程模块三个层次。感知层课程模块包括了RFID原理与技术、传感器原理、短距离无线通信技术、无线传感器网络技术、嵌入式系统等。学生通过这个模块的学习可以学习到物联网的相关硬件知识及物联网的节点感知技术。网络层的课程模块包括了无线自组网技术、解决实际生活中遇到的一些技术问题,主要有物联网应用系统设计、云计算基础、移动终端开发等课程。
三、对物联网工程专业课程建设的理解
在进行物联网工程专业课程教学体系建设中,各大高校都要本着“课程精、实验强”这两大原则。在物联网工程专业课程教学体系建设中,包含了计算机学科的基础课程和体现物联网工程专业特点的专业课课程两大类型。教育部高等学校计算机学科与技术教学指导委员会在《高等学校计算机科学与技术计算机科学与技术专业公共核心知识体系与课程》与《高等学校计算机科学与技术计算机科学与技术专业人才专业能力构成与培养》中已经对计算机学科的基础课程以及实践能力培养问题做出了明确的指示和系统讨论。
要成为一名合格的物联网工程技术人员,除了要学习相关的物联网知识,还必须要能够掌握计算机原理与操作系统、软件基础与软件编程技术、网络与嵌入式系统、数据库与智能信息处理技术等基础知识和技能,以及移动计算、普适计算和云计算知识,学会将学到的知识与实践结合起来,达到学以致用的目的。
在进行物联网工程专业课程体系建设中,高校要注意以下几点。
1.我们所学习的这些课程属于物联网工程专业的基础课程,是所有高校的物联网工程专业课程中都有的课程,学校在进行课程设置时可以将它们与本学校的具体实际相结合,依据自己的教学优势和科研优势来进行特色课程设置。以天津科技大学为例,物联网专业建设依托计算机学科,而学校在食品科学和生物工程等领域的研究与教学处于全国前列。笔者认为,目前计算机学院的物联网工程专业可以以食品安全智能追溯为物联网应用领域,融合食品学院和生物学院相关专业的教学资源,因此在涉及感知层的“感知技术及应用”与应用层的“智能信息处理”课程的设置中,学校可以发挥自身的优势,要从有特色的教学中培养一批物联网技术能力较强的学生,帮助学生在就业中脱颖而出,旨在培养具有轻工业特色的物联网专业应用型产业人才。
2.进行物联网工程专业的课程体系建设中,学校要注意避免教学内容层次较低、重复、深浅不一等问题,要从教学内容与教学环节出发,注重改变课程内容的衔接和协调方式,帮助学生学习相关的专业知识,提高学生的物联网技术能力。
3.物联网工程专业是一个新兴的专业,该专业还处于初级阶段,基础较差。我们不能像对待已有的专业一样看待它,直接从已有的教师中抽取教师队伍,根据已有的教师知识结构来设定课程,而是要根据物联网工程专业的特点,制定新的专业培养目标,形成一个真正的有机课程教学体系。物联网工程专业是一个新的专业,我们的教师对于这个专业也不是很熟悉,还没有形成成熟的专业教学模式和教学技能,这就要求学校要定期对教师进行相关的培训,让教师通过培训进修,在教学中结合教学及科研的实践来不断积累教学实践经验。物联网工程专业是为国家培养一批“工程应用型”人才的需要才出现的,学校必须对其十分重视,要注意将物联网的专业理论与具体的教学实际相结合,进行物联网工程专业实验教学环境建设。为了能够培养和提高学生的物联网专业能力,建设实验教学环境,我们的教师要加强对所教授的专业技术的深入理解,不断提高自身的教学能力,积累一些教学经验;学校要加大对该专业的实验室建设经费支出,完善教学设施。所有的物联网专业的学科建设者和管理者、学科带头人都要坚持“课程精,实验强”的原则,在物联网工程专业课程体系建设中时刻保持清醒的头脑,为物联网工程专业课程体系建设贡献自己的力量。
四、结语
总而言之,物联网工程专业是应国家战略性新兴产业发展的需要才出现的,我们对其要特别重视,要用国家发展战略的视野来进行物联网工程专业的建设,要将目光放长远,要有全局观和预见性,为国家培养一批具有扎实的物联网基础知识的复合型人才。物联网技术如果能够得到快速发展和广泛的应用,那么与之相关的计算机技术也将会得到广阔的发展空间,计算机类的教育教学就有了新的发展方向,计算机应用型人才也就多了一条新的发展道路。我们要在进行物联网工程专业的课程教学体系建设中保持“积极、谨慎”的态度,在进行科学研究和教学研究紧密结合的基础上,发挥信息技术学科的综合优势,从中研究出能够体现本校教学特色的办学优势。只有这样,才能培养出国家需要的合格人才,后续开设该专业的高校也就有了成功的经验可以借鉴。
参考文献:
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[2]陈辉,李敬兆,詹林.物联网工程专业人才培养和专业建设探索[J].计算机教育,2014,(04):13-17.
关键词:中职;计算机应用技术专业;课程体系;构建;问题;策略
中图分类号:TP393-4
现展中,想要有效培养中职生的计算机应用能力,教师必须根据学生的实际学习需要制定有效教学方案,注重教学模式创新和教学水平提升,以提高中职生的计算机学习兴趣,促进中职生综合素质能力不断提高,确保中职计算机应用技术专业课程体系得到有效完善。
1 中职计算机应用技术专业课程体系构建和教学存在的问题
1.1 中职计算机应用技术专业课程体系构建没有得到应有的重视。许多中职院校在制定教学计划时,学校管理人员没有对中职计算机应用技术专业课程体系构建给以高度重视,教师对学生的教育教学理念仍然注重的学生专业技能的单一培养,致使中职计算机应用技术专业课程体系构建得不到有效完善。
1.2 中职计算机应用技术专业课程体系的不够完善。由于企业和中职院校的管理机构和制度不一样,新课标要求下的中职院校存在计算机应用技术专业课程体系构建不够完善的问题,与企业的管理制度没有任何可以衔接的地方,导致中职生综合素质能力发展受到极大影响。由于学校没有建立完善的管理制度,学生对校企合作不重视,在实践学习中,不能对企业的需求有深入的了解,只是走马观花式的练习,学生的专业技术水平没能得到真正提升,浪费企业和学校的学习资源,给中职生综合素质能力提高带来极大影响。
1.3 中职计算机应用专业教学目标不够明确。现代化建设中,中职院校教育改革推广力度还不够强,致使中职计算机应用技术专业存在教学目标不够明确的问题,50%以上的学生不清除自己所学专业的重点知识和要求,给中职计算机应用技术专业课程体系构建带来很多困难。中职院校对学生的专业技能方面的培养力度不够,学生的专业技术水平不能很好的符合企业发展的要求,无法满足企业实际工作中的高效操作需求,给我国经济快速发展造成极大阻碍。
1.4 中职计算机应用技术专业课堂教学与实践联系较少。中职计算机应用技术专业课堂体系的构建过程中,教师在进行教学时,教学内容基本是课本上的知识,与实践联系较少,使学生的探索力和创新力提升受到限制,导致中职生综合素质能力发展受到极大影响。另外,中职生的学习压力较大,教师只注重课堂上的讲解,无法提高计算机应用技术专业的教学有效性。
2 加强中职计算机应用技术专业课程体系构建的策略
2.1 明确教学目标,提升教学师资力量,促进综合素质能力全面发展。高科技信息网络时代,中职院校必须改变传统教育观念,提高思想认识,高度重视中职计算机应用技术专业课程体系构建,明确教学目标,在日常教学中潜移默化的提升学生的学习兴趣和专业能力,加强学生之间的互动,共同进步,给中职生未来良好发展打下坚实基础。根据当前社会发展需求,学校管理人员要建立完善的管理机制,加强计算机应用技术专业教学的改革和创新,注重增加教学资源,丰富教学内容,以不断提升中职院校的计算机应用技术专业教学师资力量。因此,在实践过程中,中职院校要注意中职生计算机应用技术方面的硬件操作能力、图形处理能力、网页设计能力和应用开发能力等综合能力的发展,以满足社会发展需求。
2.2 加大投入力度,合理构建中职计算机应用技术专业课程体系。根据企业发展需求和社会发展对人才的要求,加强中职生专业知识和技能的培训,快速提升专业技术水平,确保每个课程群得到合理、科学的设置,从而提高计算机应用技术专业的教学有效性。一般情况下,中职计算机应用技术专业的课程体系构建主要包括公共基础课程、技术基础课程、专业核心课程、专业选修课程、实践应用课程和社会科学课程六个方面,以培养中职生多元化、兴趣化和广泛化的学习兴趣,增强学习积极性,便于中职生以后能更好的适应社会发展。
2.3 注重实践应用,提升教学水平,优化计算机应用技术专业课程设置。根据社会发展需求,教师必须加强与学生之间的交流和沟通,促进学生之间的互动,在注重实践应用的同时,提升教学水平,让学生大胆的提出自己的意见和建议从而培养出多层次、多元化、专业型应用人才。将课堂所学的知识运用到实际的生活中,达到学以致用的教学目的,以丰富中职生的业余生活,提高中职生的专业技术能力和综合职业能力。只有将理论与实践相结合,才能真正提高中职计算机应用技术专业的教学质量,提高学生的学习效率,促进学生综合素质能力全面发展,从而为计算机应用技术专业课程体系不断完善提供可靠保障。
3 结束语
在中职教育中,计算机应用技术专业课程是重要教学内容之一,对于促进中职生综合素质能力全面发展和中职院校长远发展有着重要影响。随着计算机技术的不断推广和运用,社会对高技能的计算机应用技术人才要求越来越高,计算机应用技术专业课程体系的不断完善,满足了社会发展需求,对于推动我国经济快速发展具有重要现实意义,实现设立课程与人、社会、教育之间协调发展。
参考文献:
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关键词:物联网;人才培养;课程体系;实践教学
中图分类号:G642.41 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)19-0067-02
一、研究背景
物联网通过感知识别技术与普适计算等通信感知技术,广泛应用于网络的融合中,能实现人、设备与系统间的信息交换和通信,被称为继计算机、互联网和移动通信之后世界信息产业发展的新一次浪潮,在未来将被广泛地应用于物流、交通、电网、环境监测以及军事等领域,形成一个巨大的产业链[1,2]。随着物联网技术的发展,2013年德国推出了工业4.0战略,2015年中国提出了中国制造2025规划,都要求充分发挥物联网技术在工业化革命中的优势。
2011年,南京市重点打造一谷两园,高标准建设中国软件名城,向世界软件名城迈进。金陵科技学院积极落实南京科技九条,配合政府努力向南京软件科技大学迈进。金陵科技学院目前信息技术学院以良好的办学条件及优良的教学质量赢得南京地区的赞赏,培养了大批应用型人才。在物联网产业大力发展的背景下,密切结合物联网技术特点和南京经济发展战略,整合校内外的优质资源,从物联网人才需求角度出发,明确专业发展方向,推进教学改革,探讨科学合理的人才培养模式,提高人才培养质量。2012年,物联网专业正式进入金陵科技学院人才培养体系中,足以说明地方对物联网经济的重视和新兴产业人才培养的迫切性。市属高校的办学力量相对薄弱,学科设置还不够完善,这对于综合性极强的物联网专业建设和人才培养来说无疑是巨大的挑战。金陵科技学院物联网专业目前尚无本科毕业生,其师资队伍、人才培养方案、课程教材、实验室、校企合作平台建设尚处于前期建设阶段。因此,金陵科技学院物联网专业人才培养方案研究势在必行,必须结合交叉学科特点进行理论研究和实践构建。
二、地方物联网人才需求现状分析
2012年,物联网技术与应用协同创新中心在南京成立,总部设在南京邮电大学物联网科技园。中心下设智慧农业、智慧交通物流、智慧节能环保、智慧矿山、智慧医药护理、智慧家居安防等六个分中心,包括物联网共性技术、应用标准、信息安全等三个支撑平台。该中心的建立,加速了南京地区对物联网人才的需求,据教育部信息中心相关数据显示,目前物联网产业人才需求不仅缺口大,其专业人才在各个行业上分布不均衡。
南京软件谷下一步将大力发展下一代移动通信、云计算、物联网、移动互联网、大数据、智慧城市、信息安全等新一代信息技术产业,加快建设下一代移动通信产业园、互联网产业园、移动互联网产业园、物联网产业园、大数据产业园、信息安全产业园等一批特色园区,努力建成中国第一软件产业基地,建成名副其实的中国软件名城,逐步打造成世界软件名城。
面对国家发展战略和地方经济发展需要,物联网产业面临着良好的发展机遇,对物联网专业人才培养提出了巨大的挑战。金陵科技学院在人才培养上,要重视对地方产业人才需求的调研和分析,积极调整专业方向和培养模式,充分利用现有的信息技术学院多年办学经验,使培养出来的学生能够掌握物联网领域的基本理论与实践技能,具有创新意识、自主学习能力和突出的实践应用能力,能进行物联网设计、开发、管理与应用服务工作、成为服务于地方经济和社会发展需要的应用型高级工程人才。
三、物联网专业人才培养方案
物联网是近年兴起的新一代信息技术,跨越多个一级学科,具有创新型、应用型和复合型等鲜明的特点[3]。金陵科技学院物联网专业旨在培养了解物联网技术发展的前沿动态,熟练掌握物联网基本理论、系统设计与集成、软硬件设计与开发,具有良好的传感器技术、通信技术和网络技术等基本理论,具有工程基础厚、自主学习能力强、创新性突出的高级工程人才。
(一)依托学科优势,明确专业方向
物联网系统技术内容复杂、形式多样,根据信息生成、传输、处理和应用的原则,可将物联网系统划分为四个逻辑层:①感知识别层,即以射频识别技术、传感器、二维码等智能终端设备为主,实现物的识别;②网络构建层,即通过互联网、无线广域网、无线局域网等,实现数据的传输;③管理服务层,即通过高性能计算和大数据存储技术,实现数据的高效管理和处理;④技术应用层,即利用现有的智能终端设备实现各种应用。由于每个层次内容都比较丰富,知识面范围覆盖广,让学生在本科阶段深入学习所有内容是比较困难的。因此,合理的人才培养方案应该是在让学生全面了解物联网专业所涉及的技术、标准、应用、安全与商业模式等整体知识体系,同时选择一个专业方向来深入展开学习与实践。根据上述分析结论,可以从四个专业方向上来对物联网专业进行划分。
1.物联网信息感知方向。这个方向对应物联网技术架构中的感知识别层,掌握的知识范围包括:计算机技术、测量技术、信号处理技术、微电子机械技术、视频识别技术和嵌入式系统技术。
2.物联网传输网络方向。这个方向对应物联网技术架构中的网络构建层,掌握的知识范围包括:网络管理、无线通信、无线网络标准、无线传感网、网络管理、多种网络通信技术等。
3.物联网信息处理方向。这个方向对应物联网技术架构中的管理服务层,掌握的知识范围包括:大规模异构数据处理、多源异构数据库设计、物联网网络监视、并行计算技术、分布式计算技术以及数据挖掘技术等。
4.物联网技术应用方向。这个方向对应物联网技术架构中的技术应用层,掌握的知识范围包括:物联网应用软件开发关键、应用数据结构与数据流设计关键、应用系统设计关键技术以及新型服务模式等。
以上四个专业的建设上既相互独立又相互联系。其独立性体现在专业课程设置上根据各自方向来确定,其联系性体现在共用同样的基础课程平台。
(二)构建专业课程
目前,国内高校物联网专业建设时间还比较短,专业建设具有探索性和不确定性,其技术与应用也在蓬勃发展。因此,一方面应该保障教学体系具有相对的稳定性,另一方面在教学内容上需要不断动态地更新,必须跟随物联网技术的应用发展与时俱进。将专业课程分四大部分,包括:公共基础课程、学科基础课程、专业基础课程和专业方向课程。
1.公共基础课程可设置为思想政治、大学英语、高等数学、线性代数、概率统计、大学物理、大学计算机信息技术、体育和通识教育方面的课程等。
2.学科基础课程可设置为微机原理、程序设计、算法与数据结构、数字电路与模拟电路、计算机网络与通信和电工与电子学等。
3.专业基础课程可设置为物联网导论、与应用、物联网M2M开发技术、物联网控制技术、物联网通信技术等。
4.专业方向课程根据上述四个专业方向来确定。信息感知方向专业课程可设置为:二维码、视频识别技术原理与技术、信息安全、无线定位技术、传感器与检测技术、嵌入式系统等;传输网络方向专业课程可设置为:无线传感网络、卫星导航原理与应用、TCP/IP网络与协议、网络安全技术、无线通信技术、Zigbee技术与应用、网络协议分析等;信息处理方向专业课程可设置为:操作系统、数据仓库与数据挖掘导论、云计算与大数据、高级程序语言设计、软件工程等;技术应用方向专业课程可设置为:高级语言程序设计、算法分析与设计、面向对象程序设计、终端开发技术与应用、软件质量保证与测试、人工智能、操作系统以及多媒体技术等。
上述课程的设置仅仅是目前的物联网专业课程构建的建议,其教学内容必须跟随物联网产业同步发展,这样培养出来的学生知识体系才能跟上时代的步伐。
(三)开展教学实践环节
地方本科院校的物联网实验室建设不多,投入的资金不足,现代化水平较低,为此需加强物联网专业的实验室建设。一方面利用学校信息技术学院实验室资源,依托现有师资力量自主开发相关实验项目,投入专项资金提升实验室现代化水平,以增强教师对实践教学环节的掌控力,满足教学和科研的需要;另一方面,积极建立同物联网校企合作,共建实践教学基地,企业提供技术和设备等,负责教师相关课程培训和部分实践类课程的教学、实训,而学校提供场地,比如与新大陆、远望谷、中兴等签订合作议,促进双方之间人才、设备、资金、技术的资源共享,达到校企互利双赢的目的。
四、研究展望
物联网作为一个新兴的专业正式进入金陵科技学院的人才培养方案中,不但是国家发展物联网产业的巨大体现,也是南京市政府的迫切需求,同时更是国家在人才培养策略上做出及时反映的重大举措。为培养适应战略型新兴产业发展的应用型人才,本文从物联网信息感知、传输网络、信息处理以及技术应用四个方向上探讨了物联网人才课程体系与实践教学体系改革方面的内容。通过金陵科技学院相关专业多年办学经验和良好的办学条件,探索人才培养策略,构建产学研协同教学环境,强化工程实践,突显自身的办学优势,推进高校物联网人才培养与专业建设,为其他同类高校的相关专业建设和改革提供经验借鉴。
参考文献:
目前,国内很多高校开设了物联网工程专业,其培养目标基本上都定位为培养具有多领域基础理论知识和创新实践能力的复合型人才,然而在人才培养方面却缺乏创新模式,依旧采用传统学科的培养方式,主要体现为:
1.物联网专业体系结构比较模糊由于物联网专业与传统工科专业的特点不同,导致大部分高校在物联网专业人才培养机制方面还比较模糊、缺乏经验,专业体系设计不尽相同,有的甚至差异很大。由于物联网工程专业属于计算机科学、通信工程、电子信息科学等多领域的交叉学科,绝大部分院校的物联网工程专业课程体系只是对这三个学科领域现有课程进行简单的裁剪和叠加,再增加物联网导论、物联网安全等少部分专业课程,这类课程体系导致专业缺乏特色,培养出来的学生在每个学科方面基础比较薄弱、理论深度不够,很难满足物联网创新性人才培养的需求。
2.人才培养方式与企业需求相脱节大部分高校依然延续已有专业的培养模式,以课堂教学、实验、课程设计和毕业设计为主,注重理论知识体系架构方面的培养,但这种传统的培养模式过渡强调了理论知识的培养,很难满足物联网产业以应用为先导的人才需求,应加强学生工程实践能力的培养,使学生具有较强的物联网技术综合应用和工程实践能力。
二、建立就业驱动的物联网专业人才培养模式
物联网应用发展的根本要素是人才的培养,只有建立适应物联网特点的人才培养模式,培养出大量的适合物联网应用发展的人才,才能有效推进物联网技术和应用模式的创新,才能提升我国在物联网标准制定和技术领先的世界地位,为此本文针对物联网专业的特点和人才需求,以就业为导向给出下面几点物联网工程专业人才培养模式的探索性意见。
1.建立以就业为基础的柔性课程体系机制物联网工程专业作为一个交叉学科,如果将多个学科的课程进行裁剪或叠加,再添加几门与物联网相关的课程组成课程体系,将导致其核心知识比较分散,以此培养出来的学生就业方向就比较迷茫。作为一个多学科交叉的专业到底培养什么样的人才,只有一个标准那就是企业和社会的需求,因此在设计课程体系的时候需要将企业的需求因素考虑进来,定期邀请一些知名物联网企业的技术人员进行讨论共同制定课程体系,采用一种“强内核,柔外壳”的策略建立柔性课程体系机制,这样能够较好地满足物联网技术与应用的发展需求,不断动态地更新和优化其教学内容和课程体系,以适应社会需求。这种课程体系既要将多学科间的知识交叉与渗透反映到教学内容中来,使学生能够全面了解物联网专业涉及的技术和应用的前提,还要不断充实反映科学技术和社会发展的最新成果。
2.建立适合物联网人才需求的自主学习机制自主学习属于教育理念和制度范畴,指通过为学习者提供开放、分布、灵活和人性化的学习环境、条件和机会,并由学习者自主决定在哪里学、何时学和如何学,来促进学习者的学习。物联网作为一个应用为先导的交叉学科,应为学生提供自主学习机制,让学生依据兴趣爱好自主确定学习目标和学习进度、按照学习需要选择各种学习资源和学习环境,有效运用各种学习方法和认知工具,按照自己的个性特长和兴趣爱好积极发展,这样将能够促进学生在物联网应用领域的创新。
3.建立导师直接负责培养机制物联网工程专业主要用来培养工程型和技能型人才,这类人才很难仅仅通过传统的课程授课和试验方式培养出来,培养具有创新和应用能力学生的关键是加强实践环节,需要进行大量工程实践锻炼来培养学生的应用能力。因此,应建立导师直接负责培养机制,从学生入学开始将为学生分配导师,由导师专门负责学生工程实践能力的培养环节。这样可以发挥教师的主动性和指导性,让学生积极参与到自己的科研项目中,提前让学生接触实际应用项目,可以提高学生学习的主动性和兴趣。导师还可以积极鼓励和指导学生参加大学生挑战杯、大学生电子设计竞赛、嵌入式设计大赛等诸多学科竞赛,让学生参与面向解决实际问题的学习和技术创新活动,为物联网专业学生的实践能力培养提供保障。
4.建立应用创新能力提升机制所谓应用创新型人才,就是具有创新意识、创新精神和创新能力并能够取得创新应用成果的人才。物联网本身体现出典型的多学科交叉的综合应用,有着丰富的学科内涵,既可以培养学生综合运用知识的能力,又有利于知识的集成应用创新。对于物联网专业所要培养的创新复合型人才来说,可以通过不同学科知识和能力的融合而达到对原来的知识、能力的超越,即能用一种全新的思维方法来思考所遇到的问题,提出新的解决办法。通过积极开展大学生创新计划、设计竞赛和创业大赛等方式,鼓励学生开动应用创新思维。
【关键词】软件工程;专业建设;课程群
0 引言
作为一个新兴的学科,软件工程涉及计算机科学、数学、管理学等领域,是一个综合叉学科。同时,软件开发技术得到了飞速的发展,云计算、移动互联网络、手机系统和APP软件、物联网以及互联网+概念的提出,对计算机行业,特别是软件工程专业的发展产生了深远的影响。
如何利用现有技术,对软件工程专业的人才培养模式进行改革,从而培养出适应社会需要的高素质、实用型、具有竞争能力的软件工程高级应用型人才是摆在软件工程教育工作者面前的一个重要任务。
本文以河南城建学院“人才培养模式改革”为契机,结合软件工程专业的学科特点及现阶段的教学困境,提出了软件工程专业课程群建设方案,旨在为课程体系与教学内容整体优化提供有益探索。
1 软件工程专业认知与定位
对比计算机科学与技术专业,软件工程专业侧重于用工程化的技术和方法,应用计算机科学、数学、及管理科学等原理来开发软件。其中,计算机科学、数学用于构建模型与算法,工程科学用于制定规范、设计范型、评估成本及确定权衡,管理科学用于计划、资源、质量、成本等管理[1]。软件工程包括十大知识领域:软件需求、软件设计、软件构造、软件测试、软件维护、软件配置管理、软件工程管理、软件工程过程、软件工程工具与方法、软件质量。
立足于计算机工业和软件产业的人才需求现状,高等院校的软件工程专业人才培养模式不仅要注重学生基础知识和动手能力的培养,同时也要注重学生工程能力和职业素质的培养。我院软件工程专业人才培养目标为:培养适应我国社会主义现代化建设需要,德、智、体、美全面发展的,掌握自然科学和人文社科基础知识、计算机科学及软件工程专业基础理论知识的,熟悉软件开发相关理论和知识的,具有软件开发实践和项目组织的初步经验和能力,具有创新和服务意识,具有熟练的外语运用能力,能在企、事业单位和行政管理部门从事科学研究、开发和应用的,能适应技术进步和社会需求变化的高素质、实用型、具有竞争能力的软件工程高级应用型人才。
2 现有人才培养模式存在的教学困境
现有人才培养模式存在的教学困境究其根源是由软件工程专业的学科特点决定,即软件工程学科涉及到理论、方法、工具的综合交叉;软件项目的过程、组织和管理涉及面广;同时软件工程专业的方法、技术和知识更新快、使用周期短、国际化程度高、应用范围广、服务性强以及软件使用的不连续性和不确定性[2]。
现有人才培养模式存在的教学困境:
1)专业核心课程工程化的原理贯彻始终,理论性强,理论指导实践的意义重大,但部分学生专业基础不牢,软件开发经验不足,无法把理论教学的知识与实践结合,课堂教学效果不好。
2)软件开发技术发展迅速,特别是云计算、物联网、移动互联网以及互联网+等技术的发展,使得学生在校学习的专业理论和技能素养跟不上社会对于软件工程专业技术人才的要求。
3 软件工程专业课程群建设
本文提出的软件工程专业课程群建设是在河南城建学院“人才培养模式改革”大背景下,结合软件工程专业的学科特点及现阶段的教学困境,提出了软件工程专业课程群建设方案。
需要强调指出的是,课程群建设并不是机械地进行课程排列组合,它应该是把一批具有相同认知结构和培养目标的本专业或跨专业课程的知识、方法、问题及解决方案有机地整合形成的课程体系[3]。课程设置要体现与时俱进,且要和当前高校的教学方法改革相结合,旨在为人才培养模式改革在系统化、理论化、工程化、实践化等方面提供建议,针对专业特点构建工程化实践教学体系,形成一个融基础理论、实验教学、工程实践为一体的整体化培养机制,使学生各方面的能力都得到全面均衡的发展。
按照循序渐进的教学指导原则,本文提出的软件工程专业课程群建设,主要从课程群建设和实践能力培养两个方面进行阐述,从而形成一体化培养机制,使学生在打牢专业基础知识的同时,在实践技能方面得到全面均衡发展。
1)软件工程专业课程群建设
软件工程专业课程群建设从理论基础课程群建设考虑。其中,理论基础课程群建设可以细分为四个课程子群,分别为:公共基础课程群、专业基础课程群、软件工程专业课程群和专业方向课程群。
具体来讲,四个课程子群的包含的课程如下。
(1)公共基础课程群。包含思想政治类(具体包含课程:思想道德修养与法律基础、基本原理、思想和中国特色社会主义理论体系概论和中国近代史纲要)、大学英语(一、二、三、四)、高等数学(上、下)、大学体育(一、二、三、四)和计算机科学导论等课程。
(2)专业基础课程群。包含高级语言程序设计、大学物理(一、二)、硬件类(数字电路、模拟电路、计算机硬件技术基础)、线性代数、离散数学、概率论与数理统计、软件工程导论等课程。
(3)专业课程群。包含程序设计语言类(具体包含课程:面向对象程序设计、Java基础、网站建设)、数据结构、计算机组成原理、数据库原理、计算机网络、操作系统类(操作系统和Linux操作系统),面向对象分析与设计(UML)、软件工程过程与管理、软件质量与测试、软件系统设计与体系结构、计算机安全和编译原理等课程。
(4)专业方向课程群。包括限选课和任选课两类。其中限选课分为两个方向:.NET方向(具体包含课程:C#程序设计、网站建设和 .NET企业级开发)和Java方向(具体包含课程:典型数据库、Java Web应用开发和J2EE企业级开发)。任选课具体包含课程:算法分析与设计、人工智能、平面设计、Android技术应用和绘画鉴赏等课程。
2)实践能力培养
实践能力培养主要从上机实验、课程设计、实习实训和毕业设计四个方面入手,着重培养学生的实践动手能力。
实践能力培养以“四面一体”为原则,着重培养学生的实践动手能力。所谓“四面”,是指实践环节从上机实验、课程设计、实习实训和毕业设计四个方面进行理论知识的深刻理解和熟练运用,从而使学生打下坚实的理论基础知识,并运用到实践。其中上机实验主要是对相关课程的理论知识点进一步理解和掌握;课程设计则是以小项目为基础,使学生对课程总体把握和熟练运用,把所学知识运用到实践中去,理论联系实践;实习、实训环节是让学生对新技术、新知识的学习,同时进一步提高学生的动手能力;毕业设计注重对理论知识和实践能力的综合运用,形成全面的专业技能。
“一体”是指“四面”的最终目的是为学生的实践能力服务,在毕业设计环节实现四面归一,提高学生从整体把握并综合运用所学的理论、实验、课程设计、实习、实训中的知识,知识归一、动手能力归一,形成全面的专业技能,使学生在进入社会工作后,有很强的实践动手能力,适应工作的需要。
4 结束语
本文依据我校软件工程专业认知与定位和现有人才培养模式存在的教学困境,提出了软件工程专业课程群建设方案,旨在为课程体系与教学内容整体优化提供有益探索,从而培养能适应技术进步和社会需求变化的高素质、实用型、具有竞争能力的软件工程高级应用型人才。
【参考文献】
[1]张效祥.计算机科学技术百科全书[M].北京:清华大学出版社,2005,11:183.