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(gè)比較新穎的復(fù)合型交叉專業(yè)，隨著新工科和人工智能技術(shù)不斷發(fā)展和進(jìn)步，企業(yè)和社會(huì)對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)的人才需求也不斷變化和調(diào)整，需要較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)綜合實(shí)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(shù)基礎(chǔ)。然而，由于各個(gè)高校特點(diǎn)不一樣，可借鑒的經(jīng)驗(yàn)不多，桂林航天工業(yè)學(xué)院作為廣西地區(qū)應(yīng)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(chǎng)。研究具有航天特色和物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才培養(yǎng)特點(diǎn)，探索“1+2+N”人才培養(yǎng)模式，從航天理念、航天知識(shí)、航天品質(zhì)三個(gè)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(guān)鍵詞］

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

G642

［文獻(xiàn)標(biāo)志碼］

A

［文章編號(hào)］

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(cè)重軟件開發(fā)，有的側(cè)重智能硬件，有的偏向算法學(xué)習(xí)，有的偏向智慧應(yīng)用等，教育部及教指委也沒有形成一個(gè)統(tǒng)一的指導(dǎo)意見，各個(gè)學(xué)校都是根據(jù)專業(yè)所在學(xué)院性質(zhì)、師資配置情況進(jìn)行人才培養(yǎng)模式的設(shè)置和修訂，因此培養(yǎng)的學(xué)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(xué)生能力千差萬別，水平參差不齊，沒有形成各自特點(diǎn)。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(biāo)和社會(huì)需求脫節(jié)隨著人工智能信息時(shí)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(guó)大部分高校的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)都偏向于計(jì)算機(jī)軟件和算法方面，理論知識(shí)太多，工程實(shí)踐缺乏，因此培養(yǎng)出的學(xué)生動(dòng)手能力較差，與企業(yè)的需求相差較遠(yuǎn)。尤其是在應(yīng)用型本科高校內(nèi)，還沒有形成一套比較成熟的人才培養(yǎng)模式。同時(shí)，不同高校的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)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(yán)重脫節(jié)。（二）缺乏比較完善的人才培養(yǎng)模式應(yīng)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(yīng)用分析三個(gè)環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)不會(huì)輕易變動(dòng)，也不會(huì)隨意增加或減少專業(yè)課程。然而，社會(huì)和企業(yè)的需求是時(shí)刻在變化，相關(guān)專業(yè)課程也需要隨時(shí)調(diào)整變化，而物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的特點(diǎn)是專業(yè)技術(shù)隨著IT行業(yè)的知識(shí)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(shí)和專業(yè)技能，結(jié)合企業(yè)完成新舊課程和技術(shù)的更替，一般的培養(yǎng)體系則難以實(shí)時(shí)適應(yīng)和跟隨。（三）硬件和軟件能力的融合不完善物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)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(luò)傳輸、軟件編程開發(fā)、行業(yè)應(yīng)用等基礎(chǔ)知識(shí)和應(yīng)用能力，目前這些硬件和軟件基礎(chǔ)能力的培養(yǎng)方式方法不完善，如硬件基礎(chǔ)課程電子技術(shù)，有的沒有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容；嵌入式開發(fā)課程有的只有仿真實(shí)驗(yàn)，沒有實(shí)物；Python語言課程有的是純理論軟件，沒有結(jié)合硬件應(yīng)用，等等。（四）理論和實(shí)踐結(jié)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(jì)算機(jī)等多種學(xué)科理論和技術(shù)，這些理論和技術(shù)需要結(jié)合實(shí)際應(yīng)用才能較好掌握，如計(jì)算機(jī)組成課程，理論性非常強(qiáng)，也要求很高的實(shí)踐能力，個(gè)別學(xué)校只講理論不做實(shí)驗(yàn)；再如計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)課程，部分學(xué)校只做仿真實(shí)驗(yàn)，這樣理論和實(shí)踐結(jié)合要求不一致，課程也就存在不確定因素?？偟膩碚f，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(jìn)行研究和實(shí)踐。三、針對(duì)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(guó)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(shí)代的普及和推廣，國(guó)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(guó)內(nèi)外許多高校在全力支持和探索物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)人才培養(yǎng)改革，未來將需要大量的高素質(zhì)、應(yīng)用型物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)合格開發(fā)人才。2.符合學(xué)校定位和理念，以應(yīng)用型人才培養(yǎng)為主按照學(xué)校發(fā)展定位，結(jié)合計(jì)算機(jī)學(xué)院和物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實(shí)際情況，以立德樹人為根本任務(wù)，堅(jiān)持以學(xué)生發(fā)展和質(zhì)量為核心，依據(jù)學(xué)?！?23456”應(yīng)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O(shè)BE理念優(yōu)化課程體系，推進(jìn)工程教育認(rèn)證，培養(yǎng)具有較好工程實(shí)踐應(yīng)用能力和航天品質(zhì)的高水平應(yīng)用型人才，為廣西地方經(jīng)濟(jì)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(diǎn)需要進(jìn)行教學(xué)改革物聯(lián)網(wǎng)工程牽涉學(xué)科廣，學(xué)分學(xué)時(shí)又有限制，理論和實(shí)踐結(jié)合度高，各個(gè)高校情況不一樣，需要每個(gè)專業(yè)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)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(gè)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(jìn)行多方探討和實(shí)踐。（二）航天特色和物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合由于各個(gè)專業(yè)所在不同地區(qū)，學(xué)校基礎(chǔ)不一樣，實(shí)驗(yàn)室建設(shè)投入不一樣，實(shí)驗(yàn)設(shè)備不一樣，師資力量不一樣，學(xué)生素質(zhì)不一樣，區(qū)域經(jīng)濟(jì)不一樣，依托產(chǎn)業(yè)不一樣，因此需要各個(gè)專業(yè)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行不斷調(diào)整和研究尋找到適合自身特點(diǎn)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(jì)服務(wù)，不斷進(jìn)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(jì)算機(jī)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(shí)體現(xiàn)本校航天特色。（三）合理設(shè)置物聯(lián)網(wǎng)體系課程物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)主要有三個(gè)關(guān)鍵層次組成，感知控制層、通信傳輸層、應(yīng)用分析層，但是如何分配和設(shè)置相關(guān)類型的專業(yè)課程，哪一門課程培養(yǎng)學(xué)生的哪一種能力，在哪一個(gè)環(huán)節(jié)開設(shè)，硬件類課程主要有哪幾門課程，課時(shí)如何分配，感知和控制類課程設(shè)計(jì)如何分開和融合，最后需要達(dá)到一個(gè)什么樣的目標(biāo)等類似的問題，需要進(jìn)行調(diào)研和探索，不斷地優(yōu)化和調(diào)整人才培養(yǎng)計(jì)劃，才能培養(yǎng)具有較好軟硬件基礎(chǔ)能力的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用型人才。（四）緊密結(jié)合理論和實(shí)踐物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)需要緊跟時(shí)代潮流，在人才培養(yǎng)中要講究循序漸進(jìn)，既要介紹和掌握之前的理論技術(shù)，又要學(xué)習(xí)最新出現(xiàn)的新技術(shù)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(shù)理論和實(shí)踐如何結(jié)合以及如何應(yīng)用，在整個(gè)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域沒有統(tǒng)一的要求，因此，如何有效地把握和設(shè)置好技術(shù)的理論和實(shí)踐結(jié)合度，是一個(gè)值得深入研究的內(nèi)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(zhì)量應(yīng)用型物聯(lián)網(wǎng)工程人才，促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步發(fā)展，推動(dòng)我省部級(jí)或國(guó)家級(jí)一流學(xué)科專業(yè)建設(shè)和發(fā)展，以及研究通過物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新基地，培養(yǎng)學(xué)生的自我管理、自我提升，以及學(xué)生的領(lǐng)導(dǎo)能力、溝通能力、表達(dá)能力、管理能力等綜合素質(zhì)。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(shí)、體現(xiàn)航天精神三個(gè)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(xué)科人才培養(yǎng)全過程在人才培養(yǎng)設(shè)置中，引入低空物聯(lián)網(wǎng)理念，即“空、天、地、?！蔽锫?lián)網(wǎng)生態(tài)體系，通過物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的三個(gè)環(huán)節(jié)“感知、傳輸、應(yīng)用”，分解低空物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)和技術(shù)，合理設(shè)置理論課程和實(shí)踐，參加學(xué)科競(jìng)賽，指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計(jì)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(tái)+模塊”體系，融入航天知識(shí)根據(jù)低空物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)特點(diǎn)，將人才培養(yǎng)體系分成“物聯(lián)感知”和“系統(tǒng)應(yīng)用”兩個(gè)平臺(tái)，“物聯(lián)感知”平臺(tái)主要包含“信息采集、系統(tǒng)嵌入、輸出控制”三個(gè)硬件模塊，“系統(tǒng)應(yīng)用”平臺(tái)主要包含“軟件技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)傳輸、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用”三個(gè)軟件模塊；引入無人機(jī)、水下機(jī)器人、智能小車等物聯(lián)網(wǎng)全系統(tǒng)設(shè)備，以此體現(xiàn)“空、天、地、?！蔽锫?lián)網(wǎng)體系的構(gòu)建和完成，將航天內(nèi)容和課程、實(shí)踐相結(jié)合，同時(shí)增加“航天火箭、飛船、天宮”等航天系統(tǒng)知識(shí)模塊作為選修模塊。最終達(dá)到軟件硬件合理分配，理論和實(shí)踐相互促進(jìn)，結(jié)合OBE理念，按照企業(yè)最新就業(yè)崗位需要進(jìn)行對(duì)應(yīng)課程設(shè)置，分別按照嵌入式應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)工程、軟件開發(fā)三個(gè)工程技術(shù)崗位的要求進(jìn)行課程和知識(shí)的分解和設(shè)置；組建嵌入式、網(wǎng)絡(luò)、軟件開發(fā)三個(gè)方向的課程群，每個(gè)課程群包含嵌入式課程體系、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程體系、軟件系統(tǒng)開發(fā)課程體系，分別按照三個(gè)方向的工程技術(shù)崗位進(jìn)行課程安排和人才培養(yǎng)，如表1所示：根據(jù)專業(yè)學(xué)科特點(diǎn)，組建三個(gè)方向的課程群，每個(gè)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(shí)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(shí)踐能力培養(yǎng)核心，課后練習(xí)，提前學(xué)習(xí)，開展技術(shù)應(yīng)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(xiàng)目合作，并聯(lián)系相關(guān)企業(yè)開展校企合作，成立N個(gè)專業(yè)方向的共建實(shí)驗(yàn)室；從大一選拔部分學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)和鍛煉，提前進(jìn)行學(xué)習(xí)和實(shí)踐，發(fā)揚(yáng)“特別能吃苦、特別能戰(zhàn)斗、特別能攻關(guān)、特別能奉獻(xiàn)”航天精神，大一跟著大二學(xué)，大二跟著大三練，大三參加學(xué)科比賽，大四參與教師科研項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作、管理溝通、專業(yè)創(chuàng)新等綜合素質(zhì)，展現(xiàn)航天人大無畏的航天精神風(fēng)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(píng)價(jià)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(biāo)，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(shí)行過程考核和綜合考核，同時(shí)采用技能理論的測(cè)試、實(shí)際操作能力檢驗(yàn)、專題報(bào)告撰寫等多種考核，突出職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn)的導(dǎo)向作用，及時(shí)構(gòu)建與專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)、職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)相匹配的職業(yè)技能考核模式，激勵(lì)學(xué)生加強(qiáng)職業(yè)能力學(xué)習(xí)，獲取相關(guān)職業(yè)資格證書，提高學(xué)生的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。（五）教學(xué)模式改革探索基于“1+2+N”模式下的校企合作新模式，讓學(xué)生直接參與企業(yè)崗位，以實(shí)際工程進(jìn)課堂的方式，改造課堂教學(xué)形式，課堂教學(xué)以各種實(shí)際的工程案例進(jìn)行課程知識(shí)體系的開展，并且根據(jù)不同課程的特點(diǎn)，采用“全實(shí)踐教學(xué)”“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)”“翻轉(zhuǎn)課堂”等創(chuàng)新型課堂教學(xué)手段，提升教學(xué)效果。一方面，學(xué)生通過學(xué)習(xí)職業(yè)資格認(rèn)證考試相關(guān)內(nèi)容，掌握第一手實(shí)踐技能，直接參與企業(yè)的實(shí)際工程；另一方面，專業(yè)教師的科研方向轉(zhuǎn)移到解決企業(yè)生產(chǎn)中實(shí)際問題上來，科研成果可直接轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，雙方形成“利益共同體”，走出一條產(chǎn)學(xué)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(xué)方法，根據(jù)不同課程的性質(zhì)和目標(biāo)，合理選擇項(xiàng)目教學(xué)法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、線上線下混合式教學(xué)法等。不同課程可采用筆試閉卷、開卷、項(xiàng)目綜合考核、技術(shù)報(bào)告等方式完成，積極鼓勵(lì)專業(yè)核心課程創(chuàng)新考試方法，增強(qiáng)學(xué)生相關(guān)課程和知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握，初步設(shè)定物聯(lián)網(wǎng)工程的部分核心課程，如嵌入式原理及應(yīng)用、物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等課程創(chuàng)新考試方式，采用不同的教學(xué)模式和方法，以此提升學(xué)生的專業(yè)理論和實(shí)踐的融會(huì)貫通，提升專業(yè)綜合應(yīng)用能力。（七）主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)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(yīng)用環(huán)節(jié)，并設(shè)置課程體系和實(shí)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(shí)模塊通過“平臺(tái)+模塊”，結(jié)合OBE教育理念，將航天知識(shí)嵌入相應(yīng)的課程和模塊，合理分配軟硬件課程，合理設(shè)置理論和實(shí)踐比例，培養(yǎng)具有航天特色鮮明、實(shí)踐能力強(qiáng)的物聯(lián)網(wǎng)學(xué)科人才。３．增強(qiáng)航天精神培養(yǎng)，體現(xiàn)鮮明過硬的航天品質(zhì)通過學(xué)生自學(xué)、實(shí)踐、競(jìng)賽、科研等，結(jié)合新工科N個(gè)方向的科研應(yīng)用方向，開展技術(shù)應(yīng)用和創(chuàng)新實(shí)踐，展現(xiàn)良好的航天品質(zhì)，體現(xiàn)“特別能吃苦、特別能戰(zhàn)斗、特別能攻關(guān)”的學(xué)習(xí)能力和精神風(fēng)貌，培養(yǎng)綜合素質(zhì)好、