席廣永，王麗萍，鄒東堯，李娜娜，朱付保

（鄭州輕工業(yè)大學(xué) 計算機與通信工程學(xué)院，河南 鄭州 450002）

0 引 言

自2010年以來，物聯(lián)網(wǎng)作為國家戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，得到了迅猛的發(fā)展。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和產(chǎn)品在社會各領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用，需要大量高素質(zhì)的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才，這對高校物聯(lián)網(wǎng)人才的培養(yǎng)提供了新機遇，也提出了新挑戰(zhàn)。此外，新工科、工程教育專業(yè)認(rèn)證等也對物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)提出了新要求[1]。課程體系作為人才培養(yǎng)的重要內(nèi)容，是實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)和體現(xiàn)人才培養(yǎng)模式的具體課程結(jié)構(gòu)框架，在教學(xué)中起到非常重要的作用，直接關(guān)系到學(xué)生培養(yǎng)的質(zhì)量。本文結(jié)合鄭州輕工業(yè)大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的工程教育認(rèn)證申報工作，對課程體系的重構(gòu)進行探討。

1 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程體系建設(shè)現(xiàn)狀

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是一門極具交叉性的學(xué)科，涉及了多行業(yè)、多領(lǐng)域的專業(yè)知識，包括計算機、電子信息、通信工程、自動控制等[2]。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)所對應(yīng)的知識體系具有一定的復(fù)雜性，且具有廣泛的行業(yè)應(yīng)用關(guān)聯(lián)性，注定了物聯(lián)網(wǎng)工程課程體系的多樣性。眾多高校也從不同的側(cè)重探索了物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程體系的建設(shè)，如姜楠等討論了基于華東交通大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)構(gòu)建了面向交通行業(yè)特色的課程體系[3]；陳政在“湖南2025智造”背景下分析了結(jié)合區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的學(xué)科課程體系建設(shè)[4]；張連明等從企業(yè)人才需求的角度探討了面向物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)工程師所需的課程體系[5]；熊瑋等針對如何培養(yǎng)真正適用于物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新復(fù)合型人才提出了面向創(chuàng)新能力培養(yǎng)的課程體系建設(shè)思路[6]；姚信威等結(jié)合浙江工業(yè)大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)探究物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)國際化人才培養(yǎng)的課程體系結(jié)構(gòu)[7]。

各高校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程體系的構(gòu)建結(jié)合了行業(yè)特色、地區(qū)特色、學(xué)校特色、專業(yè)特色。由于物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)建立的學(xué)科來源、辦學(xué)基礎(chǔ)、人才培養(yǎng)目標(biāo)存在差異性，課程設(shè)置的側(cè)重點也不同，導(dǎo)致物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程的開設(shè)存在多、雜、亂等缺點。在工程教育專業(yè)認(rèn)證理念的引導(dǎo)下，各高校根據(jù)自身特點和人才培養(yǎng)目標(biāo)，積極探索合適的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的課程體系，包括專業(yè)建設(shè)多年的高校也在積極開展課程體系的重構(gòu)。

2 工程教育專業(yè)認(rèn)證對物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程體系要求

課程體系建設(shè)是工程教育專業(yè)認(rèn)證7個方面中的重要一環(huán)，學(xué)生12條畢業(yè)要求的達成是根據(jù)課程體系開展[8]，是專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)達成的根本保證。根據(jù)通用標(biāo)準(zhǔn)，課程體系應(yīng)能有效支撐畢業(yè)要求及內(nèi)涵觀測點，滿足支撐12條畢業(yè)要求的達成，支撐布局要求合理，專業(yè)核心課程支撐作用突出，課程體系設(shè)計有行業(yè)企業(yè)專家參與。工程教育專業(yè)認(rèn)證對4類課程的最低學(xué)分比例進行了具體的要求，見表1所列。針對4類課程的要求能夠體現(xiàn)學(xué)生能力的培養(yǎng)和達成。

表1 工程教育專業(yè)認(rèn)證對4類課程的最低學(xué)分比例要求

根據(jù)計算機類專業(yè)補充標(biāo)準(zhǔn)，提出和補充了物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)在某些方面的特殊要求，包括課程、課程作業(yè)和專業(yè)實踐環(huán)節(jié)，強調(diào)培養(yǎng)學(xué)生計算思維、基本算法、程序設(shè)計、系統(tǒng)能力和解決復(fù)雜工程問題的能力[9]。

3 面向系統(tǒng)能力培養(yǎng)的課程體系構(gòu)建

在新工科的計算機類專業(yè)建設(shè)中，系統(tǒng)能力培養(yǎng)是首當(dāng)其沖的重要內(nèi)容，具有比以往更加迫切的要求[10]，培養(yǎng)相應(yīng)的技術(shù)領(lǐng)域方面的整體系統(tǒng)觀以及能夠進行軟硬件協(xié)同設(shè)計的貫通能力。系統(tǒng)能力的培養(yǎng)具有突出的工程教育特征，是解決復(fù)雜工程問題的直接體現(xiàn)。作為計算機類的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)，對應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層三層體系結(jié)構(gòu)，需要學(xué)生掌握感知識別層、網(wǎng)絡(luò)傳輸、綜合應(yīng)用的知識[11]，具備物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的綜合開發(fā)能力，更需要培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)能力。

3.1 課程體系構(gòu)建

鄭州輕工業(yè)大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)是：面向戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，培養(yǎng)具有良好的人文科學(xué)素養(yǎng)和職業(yè)道德，扎實掌握數(shù)學(xué)、自然科學(xué)等基本知識以及物聯(lián)網(wǎng)工程領(lǐng)域的專業(yè)知識，具備較強的創(chuàng)新實踐能力，良好的團隊協(xié)作溝通能力和自主學(xué)習(xí)能力，能夠在物聯(lián)網(wǎng)工程領(lǐng)域從事軟硬件產(chǎn)品開發(fā)，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計、開發(fā)及維護等工作的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。

針對高素質(zhì)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)，確定了人才培養(yǎng)知識、能力、素質(zhì)等要求，制定了物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的課程體系。專業(yè)必修課之間的先修后續(xù)關(guān)系如圖1所示。

圖1 課程體系必修課程先修后續(xù)關(guān)系

在重構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程體系的過程中，學(xué)校、學(xué)院和專業(yè)在開展了長期大規(guī)模的企業(yè)調(diào)研、學(xué)生調(diào)查后，經(jīng)過科學(xué)論證，構(gòu)建了5個模塊、8個平臺的課程體系。5個模塊分別是通識教育、學(xué)科基礎(chǔ)、專業(yè)教育、自主發(fā)展和集中實踐。8個課程平臺分別是人文社科課程平臺、公共基礎(chǔ)課程平臺、科學(xué)素養(yǎng)教育平臺、學(xué)科基礎(chǔ)課程平臺、專業(yè)教育課程平臺、自主發(fā)展課程平臺、集中實踐教學(xué)平臺和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐（課外）。

3.2 專業(yè)核心課程設(shè)定

課程體系中需要支撐的基礎(chǔ)課較多，專業(yè)課知識點多且跳躍性強，各類專業(yè)核心課程聯(lián)系緊密，往往需要結(jié)合多個課程才能系統(tǒng)性地培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的基本能力。培養(yǎng)學(xué)生的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)能力，需要打破原有課程之間的界限，統(tǒng)一規(guī)劃課程群中課程的教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建完整的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的知識體系。因此，專業(yè)核心課程的選定應(yīng)遵循：

（1）物聯(lián)網(wǎng)的感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層中，所對應(yīng)的課程群中至少1～2門課程作為核心課程；

（2）入選的核心課程應(yīng)能強化課程體系的邏輯性，能夠完成課程和知識的銜接，改變以往課程之間相互獨立、缺乏直接聯(lián)系的不足，保證課程體系和知識體系的系統(tǒng)性。

3.3 課程體系支撐畢業(yè)要求關(guān)系布局的合理性

根據(jù)人才培養(yǎng)方案，培養(yǎng)目標(biāo)由12條畢業(yè)要求支撐，而12條畢業(yè)要求被細化為33個畢業(yè)要求內(nèi)涵觀測點，每個畢業(yè)要求內(nèi)涵觀測點均由2～4個教學(xué)環(huán)節(jié)來支撐，每門課程的支撐任務(wù)明確。課程體系中設(shè)置的各類課程能夠支撐標(biāo)準(zhǔn)中的各項畢業(yè)要求，課程的內(nèi)容及其考核方式能有效地支撐各項畢業(yè)要求的達成。課程體系中支撐畢業(yè)要求的課程共計50門，每個畢業(yè)要求都有對應(yīng)的多門課程支撐，如圖2所示。

圖2 課程設(shè)置對每項畢業(yè)要求的支撐總課程數(shù)目的分布情況

每門課程支撐1～4個畢業(yè)要求，實現(xiàn)了對畢業(yè)要求支撐的全覆蓋。其中，用以支撐工程知識、問題分析、設(shè)計/開發(fā)、問題研究這4個畢業(yè)要求的課程數(shù)遠大于其他8個畢業(yè)要求的課程數(shù)。

課程體系的設(shè)置緊緊圍繞課程關(guān)系的邏輯合理性，保證知識的連貫性和能力培養(yǎng)的遞進性。以畢業(yè)要求2為例，支撐畢業(yè)要求2的17門課程涵蓋了應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的課程類型。以學(xué)生能夠針對物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題，識別、表達、分析和獲得有效解決方案的能力培養(yǎng)為主線。通過傳感器技術(shù)及應(yīng)用、無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)設(shè)計等3門專業(yè)課，培養(yǎng)學(xué)生識別和判斷物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域復(fù)雜工程問題中的硬件構(gòu)成、信息感知與傳輸和數(shù)據(jù)處理等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的能力。通過高等數(shù)學(xué)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計、電路分析、線性電子電路、計算機網(wǎng)絡(luò)5門課程培養(yǎng)學(xué)生正確表達物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的能力。通過數(shù)字邏輯分析與設(shè)計、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用4門課程培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)識到解決問題有多種方案可選擇并尋求可替代解決方案的能力。最后，通過離散數(shù)學(xué)、計算機組成原理、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計及應(yīng)用課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計5門課程，培養(yǎng)學(xué)生證實解決方案合理性的能力。從而實現(xiàn)了畢業(yè)要求2中所要求的對于學(xué)生科學(xué)思維能力和問題分析能力的培養(yǎng)。因此，支撐畢業(yè)要求的課程之間呈現(xiàn)了較好的遞進關(guān)系，邏輯性合理，能夠保證學(xué)生能力的培養(yǎng)。

4 結(jié) 語

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)作為新興的信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)，近幾年得到了迅猛的發(fā)展，對物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才的需求在數(shù)量和質(zhì)量上都提出了更高的要求。鄭州輕工業(yè)大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)基于學(xué)校辦學(xué)定位和專業(yè)特色，結(jié)合新工科、工程教育專業(yè)認(rèn)證對物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的要求，重構(gòu)了面向系統(tǒng)能力培養(yǎng)的課程體系，強化學(xué)生物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)能力的培養(yǎng)，不斷改進物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才的培養(yǎng)質(zhì)量。