对接交通行业特色的高职物联网专业课程体系构建研究

时间：2024-05-08

□ 姜楠占华林

物联网作为国家战略新兴产业，得到了迅猛发展，很多高校，尤其是高职院校开设了物联网工程专业。然而物联网工程专业是一个“行业关联性”很强的专业，因行业不同，人才培养模式和课程体系也大相径庭。物联网工程的专业课程体系必须与行业特色结合起来，培养适合行业需要的特色人才[1]。

一、高职院校物联网专业人才培养方向

（一）物联网基本情况

物联网通过各种传感器实时采集周围信息，按照预定的组网协议通过协作和多跳的方式传递信息，形成一个大的网络，实现了人与物、物与物之间的智能互联，解决了网络末端“一公里”问题，是继互联网之后的第三次世界信息产业浪潮。引起各国政府高度重视，微软、谷歌等世界知名公司投入巨资研究物联网技术，2009年中国提出了 “感知中国”计划，并在无锡成立了物联网研究中心，涉及智慧城市、智慧农业、智慧家庭等多个行业，产生了巨大的经济价值和良好的社会效益。

（二）高职院校物联网专业人才培养方向

物联网是以电子科学与技术、计算机科学、通信工程、控制科学及软件工程等多学科整合的综合性学科，高职学生想在三年内学习整个物联网相关知识并不现实，所以人才培养必须根据物联网产业特征选择不同的方向进行，大体可分为四个方向：信息感知、数据通讯、系统集成和安装管理[2]。

信息感知方向。主要具备各种传感器的设计，如温湿度传感器、压力传感器、光照传感器、红外传感器、RFID标签等，以及芯片之间的通信协议，如IIC总线、IIS总线等。要求学生掌握电路基础、数模电路、单片机和嵌入式等内容。

数据通讯方向。主要解决无线传感器网络的通信问题，要求学生掌握无线传感器网络节点布控、动态组网、拓扑结构、Zigbee通信协议（或窄带Zigbee协议）、MAC信息访问机和CSMA-CA信道退避机制等。

系统集成方向。这个方面具有一定的综合性，为物联网应用提供系统解决方案，要求学生掌握CC2530、单片机和嵌入式平台等硬件平台知识，同时具有系统设计及调试能力。

安装管理方向。物联网是典型应用性工程行业，可以实现自动采集、调度指挥、报警联动、远程控制、安全预警、远程升级、在线维护等管理服务功能。因此该方向需要大量的既要掌握物联网知识又懂现场安装维护管理的工程技术性人才。

二、高职物联网专业建设现状

国家工业和信息化部于2012年发布了《物联网“十二五”发展规划》，为落实国家这一战备需要，江西交通职业技术学院、江西工业贸易职业技术学院、九江职业技术学院、江西应用工程职业学院和江西工程职业学院等江西省高职院校相继开设了物联网专业，根据物联网的数据感知（数据采集）、数据传输和数据处理“三层”体系结构进行课程设置和专业建设，目前省内高职院校的物联网专业有以下主要特点：

（一）物联网专业多学科“交叉性”

物联网是典型的交叉学科，涉及电子技术基础、计算机、控制科学、网络优化和高频通信等领域相关专业知识，并在此基础上加入物联网感知层和传输层课程，同时结合物联网在行业中的特殊应用综合实训，所以物联网专业知识具有一定“复杂性”。

（二）物联网专业人才就业的“多样性”

物联网技术广泛应用于智慧城市、智慧农业、智能家居、智能医疗、智能电力等行业，从而需要培养适应不同行业、不同岗位的多样性人才，而且大多是实践应用性人才，所以物联网专业人才需要体现“知识+技能”。

（三）物联网专业建设相对“滞后性”

江西省高职院校申报物联网专业时间节点要晚于“感知中国”的江苏省职业院校，尽管表现了很高的办学热情，但目前省内大多数高职院校对物联网专业人才培养定位并不明确，人才培养没有达到教育部关于此专业的建设要求，如师资匮乏、课程体系未形成、实训实践实习设备、场地不足，这些都是专业建设方面存在的根本问题。

三、高职物联网专业课程体系存在的问题

物联网通过各种传感器实时采集物品或环境的信息，按约定协议，经过初步处理后，传送到互联网，也即“物物互联的互联网”，同时物联网属于典型的多交叉学科，涉及到多个专业领域，如，电子、计算机、通信、传感技术、安全技术等。现有高职院校物联网专业大多是从计算机或电子类专业基础上发展起来的，所以，很多高职院校在物联网课程设置方面存在以下问题：

（一）课程设置“脱不了旧影子”

现有高职院校物联网专业大多是从计算机或电子类专业基础上发展起来的，虽然开设了物联网专业课程，可是课程设置思想还是老套路，如从电子专业演变而来是以电子线路基本功还是以传感技术为主，从计算机专业演变而来是以计算机原理还是以软件编程为主，从通信专业演变而来的是以通信原理还是以通信组织协议为主，这些困惑的存在，往往使得这个专业不能系统地进行课程设置。

（二）课程应用关联性不强

由于物联网是多学科交叉，知识点较多，课程具有一定的综合性，在具体实施时，重视理论知识的讲解，专业实践不足，没有结合具体的行业应用环境进行相关课程案例设置，实践针对性不强。

（三）学生的学习热情不高

高职物联网课程体系由C语言、Linux操作系统、单片机及ARM设计与开发、无线传感网等等主干课程组成，这让很多学生摸不清头脑。针对这一情况，课题组曾对省内6所有代表性高职院校共1200人做过问卷调查，40%的学生学到基于单片机平台C程序设计与开发时就产生了厌烦情绪，90%的学生对基于ARM平台的嵌入式开发根本无法进入课程的学习状态。学生学习没有兴趣，严重影响了教学效果。

（四）实践课程未取得效果

很多职业院校物联网专业按教育部要求，开设了电子技术、计算机、传感网络等理论和实践课程，并有实践性课程，但电子技术、计算机和传感网络等基础知识未能融入到实践性课程里，大多是基于原有的传感器实验室、网络实验室、传统单片机实验室或者简单组合起来，缺少物联网的综合应用开发套件（设备），没有结合具体的行业应用开展实践性教学，实践课程未取得预期效果。

四、交通行业物联网专业课程体系的建设

高职物联网专业课程体系[3]应根据物联网技术基础及其应用发展，以“行业应用”为特色，以市场对人才的岗位技能需求为要求，构建“厚基础、重能力、强技能”适应行业需求的专业课程体系。下面以江西交通职业技术学院和江西工业贸易职业技术学院为例，分析物联网专业如何结合行业、走特色人才培养道路。

（一）学院物联网专业的基本情况

开设物联网专业的江西高职院校有江西工业贸易职业技术学院、九江职业技术学院、江西应用工程职业学院和江西工程职业学院。江西交通职业技术学院是江西唯一一所以交通为特色的高职院校，分析江西高职物联网专业具体情况，结合交通行业相关岗位要求，培养能够胜任智能交通设备应用开发、应用施工、应用技术支持等岗位的专业技术人才。

（二）适应交通行业特色的物联网专业课程体系

根据高职院校学生在校三年时间特点，在电子、计算机、物联网等[4]课程基础上，融入交通行业的特殊应用综合实训“元素”，构建了“厚基础、重能力、强技能”的“公共基础课、专业基础课、专业核心课和行业拓展课”四层次的课程体系（如图1所示）。

图1 物联网四层次的课程体系

四层课程体系相对独立又成为整体。公共基础课中的高数和英语是为专升本和读研作准备的，C语言程序设计和电路基础是物联网专业最重要的基础课，是“盖楼的地基”，专业基础课和专业核心课是物联网专业核心主干课程，是“盖楼的框架”，行业拓展课关系到毕业生就业竞争力，决定毕业生的就业质量。四层课程体系互为整体，上下贯通。

表1 物联网专业人才岗位职责分解表

图2 物联网实训课程体系

（三）适应交通行业特色的岗位职责

我们大致可将交通行业的物联网专业人才划归为三类岗位[5]人才：交通物联网技术类、交通物联网运营管理类和交通物联网产品营销策划类，主要培养交通物联网产品开发、信息管理系统开发、工程项目管理、技术支持等特色专业技术人才。如表1所示。

（四）适应交通行业特色的实训课程体系

物联网课程体系可以由三层构成：感知层、网络层和应用层。感知层完成交通信息采集，由RFID感知技术、传感器技术、无线单片机技术和电路设计等实训课程保证；网络层完成交通信息传递与交换，由无线传感网络、Zigbee网络等实训课程保证；应用层完成交通应用，由嵌入式操作系统、嵌入式系统开发和Java编程等实训课程保证。如图2所示。

五、适用交通行业物联网专业课程体系的实施方案

（一）落实硬件平台建设

建立物联网基础实验室、搭建物联网综合实训平台，这些硬件平台建设是保障物联网专业课程体系顺利实施的前提条件。物联网基础实验室[6]可以购买基于模块化的物联网实验箱，完成单片机、RFID、Zigbee组网实验、WIFI和嵌入式ARM系统等多种基础实验；为了突出交通行业的应用，物联网综合实训平台可以采购智能交通沙盘和智能套件，集成各种传感器实时采集信息，通过Zigbee协议进行组网通信，并上传到网关，实现物联网与因特网相连；建立校企合作实习基地是实现特色人才关键一环，保证每个学生在物联网公司进行专业实习，并有校内外两个老师共同指导学生撰写实践性毕业论文。

例如：江西应用职业技术学院的物联网专业实训室划为四个部分：“基础教学实验区、物联网综合实训开发区、物联网工程应用体验区、创客空间实训区”。基础教学实验区包括移动互联网/物联网教学科研平台、RFID物联网教学科研平台、IPv6物联网全功能实验箱以及教学辅助系统用于完成学生物联网基础知识的学习、基础能力的培养；物联网综合实训开发区配备了物联网工程实训台、智能互动录播系统、智能环境监控系统、考勤门禁管理系统和智能家居网板实训系统，用于支撑学生好想法、好创意的验证和落地，完成学生动手能力、创新意识的培养；物联网工程应用体验区主要配备了智能家居体验应用和移动物联网云服务应用平台，用于让学生在实际行业中体会大数据的应用，培养学生的创新意识。

（二）大力实施教学改革

1.引入项目教学法。针对物联网专业课程专业性、实践性很强的特点，制定了以项目为引导、以需求学理论，以项目任务分解为驱动，并制定了详细的项目化教学方案[7]。这种教学方法能极大地激发学生学习兴趣，学以致用，使他们有继续学习的信心。

2.以赛促教、以赛促学。高职院校物联网专业依托“全国物联网竞赛”“全国互联网+竞赛”和“全国大学生电子设计竞赛”，大力强化大学生的主动实践能力，巩固专业基础知识，提高了大学生创新创业能力。（1）全国物联网竞赛主要针对物联网专业的学生，能有效地提高学生的创新创业能力和团队合作精神。（2）通过指导竞赛，能丰富一线教师的实践经验，同时有助于提高教师的工程实践能力。

3.组织学生参加创业项目，促进创业实践能力培养。为使物联网高职学生有较好创新和实践动手能力，各高职院校的教学管理部门或团委可以设立大学生创业科研或实践项目，教学部门组织好专业教师带领学生做好项目申报、过程指导、总结归纳，通过这种传、帮、带的老生带新生协作方式，既加深了学生对专业知识的理解，帮助他们更好地应用到实践中去，大大增强了学生学习的兴趣和积极性，又提高了学生的创新创业能力和团队合作精神。

（三）强化师资队伍

教学质量的好坏很大程度上是由教师决定的。物联网专业快速发展，教学一线老师必须进企业、科研院所进行新知识理解和实践技能的提高。各职业院校人事管理部门制定师资进修方案，鼓励一线教师去企业、高校、科研院所进行“双师”型、学历提升、短训班等类型进修培训。同时了解用人单位对毕业生岗位实践能力的要求，在提高教师专业教学能力的同时也将用人单位意见建议反馈到高职物联网的课程体系、教与学的方法上。

（四）加大校企深度合作

企业是新技术的试验田和代表行业最新发展动态，学校培养的人才要满足企业的用人要求，所以高职院校在制定人才培养方案、设计课程体系、撰写教学大纲、拟定实践方案时一定要请有代表性的物联网企业参与，这是校企合作的基石；其次，由校企双方联合建立实训室，建立起深度合作关系；再次，加强校企双方交流互访，鼓励老师参与企业设备的研发，同时企业派出技术骨干来校讲解前沿知识和开展实践教学，从而实现校企的良好互动。