物联网工程专业建设规划

作者:管理员 时间:2018-03-29 点击数:

1.建设背景

1)专业设置的背景

物联网是以传感器为节点,实现人与人、人与物、物与物互联的网络。其特征是通过传感器获取物理世界的各种信息,结合互联网、移动通信网、广播电视网等网络进行信息的传送与交互,采用计算技术对信息进行分析处理,从而提升对物理世界的感知能力,实现智能化的决策和控制。EPOSS在《Internet of Things in 2020》报告中分析预测,物联网的发展将经历四个阶段,2010年之前RFID被广泛应用于物流、零售和制药领域,2010-2015年物、物互联,2015-2020年物体进入半智能化,2020年之后物体进入全智能化。可以预见,继计算机、互联网与移动通信网之后,物联网技术将带来信息产业新一轮的发展浪潮,必将对经济发展和社会生活产生深远影响。

物联网把新一代IT技术充分运用在各行各业之中,具体地说,就是把传感器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中,然后将“物联网”与现有的互联网整合起来,实现人类社会与物理系统的整合,在这个整合的网络当中,存在能力超级强大的中心计算机群,能够对整合网络内的人员、机器、设备和基础设施实施实时的管理和控制,在此基础上,人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活,达到“智慧”状态,提高资源利用率和生产力水平,改善人与自然间的关系。

物联网包括传感层、网络层和应用层。传感层包括传感器技术、基于传感器的数据采集技术和无线自组织网络技术。网络层包括承载网支撑和接入技术等;应用层则包括各类传感业务中间件,包括信息管理、服务管理、用户管理等。此外,为实现物、物互联的物联网应用,需要跨越传感层、网络层、应用层三个层次的跨层技术,包括标识管理解析、网络与系统安全、服务质量管理等。

传感器技术是关于敏感元器件及传感器的设计制造、测试、应用的综合性技术,如微纳电子、MEMS、无线射频,这方面的人才培养主要依托微电子和通信电子专业,培养规模很有限。传感网技术是关于传感器组网及计算的技术,这方面的人才培养过去主要依托网络与通信工程专业,虽有一定的培养规模,但针对性不强。物联网工程是综合应用传感网、互联网、移动通信网以及行业领域技术,解决领域实际问题的技术,是物联网技术及产业发展的动力。物联网工程应用主要涉及:交通物流、工业控制、环境监控、智能安防、医疗监护等。这方面的人才培养比较分散,规模较大,但关联度不高。为此教育部专门设置了物联网工程专业,以培养物联网产业急需的工程化专门人才。2012年我校在计算机科学与技术以及软件工程二个专业的基础上,申报了物联网工程专业并成功获批,2013年9月首批物联网工程专业学生入校。为了保证教学效果以及学科健康稳定地发展,制定本建设规划。

2)本专业的培养目标

面向物联网产业和领域需求,培养德、智、体、美全面发展,掌握与物联网工程相关的自然科学、人文社科基础知识和计算机科学基础理论,系统掌握物联网工程专业知识,具备计算思维以及运用先进的工程化方法、技术和工具从事物联网应用系统(尤其是其中的软件系统)的系统分析、设计、开发和维护工作的能力,具备物联网工程实践和管理的初步经验,以及良好的外语运用能力、团队协作能力、创新精神和创业意识,能适应技术进步和社会需求变化的物联网产业高级应用型人才。学生毕业后可从事物联网行业应用系统的设计、开发、产业及技术管理等方面的工作。

3)本专业的现状

物联网工程是2013年首次招生的新专业,除与计算机科学与技术、软件工程二个专业相关的基础外,物联网核心专业课与实验设备基本处于空白。急需加强课程体系、实验设备、师资队伍等方面的建设。

2.建设目标

1)紧跟行业发展,创新人才培养模式

及时掌握物联网技术发展动态及相关企业的人才需求信息,根据专业所对应职业岗位群的任职要求,参照相关职业资格标准,适时调整专业方向和教学内容。积极与相关物联网企业及经验成熟高校交流,在人才培养、师资培训、课程开发、实训室共建、现场教学、技术攻关等方面开展合作,准确定位人才培养目标与定位,不断完善专业人才培养方案。

2)以课程建设为导向,构建模块化课程体系

在现有计算机科学与技术、软件工程二个专业成熟办学经验的基础上,扩充物联网工程核心课程模块、嵌入式系统课程模块。其中物联网工程课程模块包括传感器原理与应用、无线传感器网络、RFID原理与应用等课程;嵌入式系统课程模块包括数字逻辑、单片机原理与应用、嵌入式软件开发、Linux操作系统、移动终端开发等课程。

3)深化教学改革,确立项目导向、任务驱动教学模式

计算机类专业都是以实践为基础的专业,物联网工程专业应按照卓越工程师培养原则组织教学。将实践项目分成若干个呈递进关系的子项目,教师即“项目经理”,按实际项目分若干小组实施,一个教师指导一个小组(10-20学生)。每个子项目按照“资讯→计划→确定→实施→检验→评价”六步法开展教学,教、学、做相结合,课程教学中注重学生自主学习能力、团队协作能力、创新能力和可持续发展能力的培养,以切实提高学生的动手能力。

4)建设物联网实训基地,构建三位一体的专业实训体系

建设物联网实训基地,构建集实训、职业技能鉴定、应用系统开发、社会培训于一体的校内实训基地。

5)加强师资队伍建设,引进和培养核心专业课程的骨干教师

目前的师资完全不能满足物联网工程专业的教学,已有的教师均为计算机背景,即使经过培训,对系统底层的知识也是缺乏的。一方面加大现有师资的培训力度,另一方面引进具有电子与通信、信号与系统、自动化、嵌入式系统等方向的人才,充实专业教师队伍。

6)结合智慧城市与精准农业项目,发挥物联网技术的优势,促进学科交叉与融合,产学研协同发展。

3.建设内容

1)人才培养模式探索

物联网工程专业人才培养以“卓越工程师”目标为导向,以“基础理论教学与工程能力培养并重”为教学理念,以培养学生计算思维和工程能力为核心任务。课程体系基于工作过程进行模块化重构,能力培养按照螺旋式推进,教学过程将项目驱动和案例教学一体化,“以教师为中心”向“以学生为中心”转变,深化校企合作,努力构建产学研相结合的人才培养模式。

· 课程设置模块化。根据职业岗位能力的构成,构建专项能力教学模块,并由此确定各教学模块包含的课程。同时,根据不同的技术方向构建课程模块,目前以物联网应用系统开发为主要培养方向,今后将以物联网体系结构为基础,将人才培养方向分为感知与控制、传输与互联、应用系统开发三个方向模块,确保每一名学生能根据自身的兴趣选择合适的发展道路与空间。 

· 坚持“就业导向,能力本位,产学结合”,突出工程能力的培养,依据职业岗位要求设置课程。在确定开设的课程时,针对工程能力的培养,将实际开发项目引入教学过程,让学生参与实际项目的开发,同时,让公司技术人员直接参与教学活动。 

· 由企业工程技术人员和专任教师组成适合应用型本科教育要求的师资团队,使得本专业的师资队伍建设符合“产学研结合”的教学改革要求。在“产学研结合”的教学改革中,学生可以在校期间到企业从事顶岗工作,使学生的学习与 技术实践紧密结合。 

· 注重实践教学,加强能力培养。实践教学在课程体系中所占比重要求进一步加大,实行层次化分阶段的技能训练方案,将实践教学分为四个层次:第一是与课堂教学相对应的课程实验和课程设计,突出基本技能的训练;第二是技能课程的实训教学,突出专业综合技能培养;第三是顶岗实习社会实践,突出个性化的能力培养;第四是毕业实习/设计环节,与岗位对接,突出职业综合素质培养。 

· 大力推行教学改革。实现物联网工程与行业应用的融合,突出物联网工程的“领域工程实践性”,推行课程网络化建设,构建立体化教学环境。 

2)实验室

根据已经制定的人才培养方案,本专业前二年大部分课程为基础课程,相关实践课程可由已有软件工程的实验室完成教学任务。但是为了更好了培养专业课教师的实践能力,需要提前建设物联网工程实验室,结合学校及学院的实际情况,拟采取满足教学、适当提前、分步实施的策略,具体如下:

物联网工程专业拟建五个专业实验平台:物联网感知实验平台、RFID实验平台、无线传感器网络实验平台、3G移动物联网实验平台、物联网应用系统开发综合实训平台。物联网工程实验室预计配置电脑40台,除了满足物联网工程专业课程实验教学外,还可以满足计算机专业、软件工程专业和物联网工程专业基础课的实验教学,如程序设计基础、数据结构、数据库系统等,以解决计算机专业及软件工程专业实验室资源紧张的局面,提高实验室的利用率。按照物联网工程专业年招生规模70人,分2组开展实验,每个实验平台应保证35台套的实验设备

3)课程体系

对于已有的计算机类的基础课程,已经比较成熟,只需在相应的基础上完善即可,但是物联网工程相关的基础与专业课建设尚处于空白。这些课程主要有:单片机原理与应用、物联网工程导论、通信原理、信号与系统、数字信号处理、传感器原理与应用、RFID原理及应用、无线传感器网络、Linux操作系统、物联网智能信息处理、嵌入式软件开发、物联网移动终端开发、物联网应用系统开发实训、GPS/GIS技术及应用、物联网控制技术

与企事业单位共同开发成基于实际工作过程的课程,并开发以物联网体系结构为导向的“任务引领型”课程体系,专业技能课程实施“教、学、做”一体化教学。具体措施如下:

· 建立课程团队:将课程性质相似的课程划分在一个课程团队中,以课程团队的形式对课程进行统一规划建设; 

· 明确课程负责人,完善教学实施方案:对每一门课程,明确课程负责人,课程负责人负责该课程的教学实施方案,并作为该课程的主讲教师;确定课程第二负责人,在课程负责人有特殊情况时,由第二负责人代替授课; 

· 开发网络学习课程,突出实践能力的培养; 

· 在教学过程中,探索适合地方本科高校“卓越工程师”培养的教材模式,编写基于项目载体、任务驱动的一体化配套教材,为优质、精品课程建设打好基础; 

4)师资队伍

物联网工程专业的师资均从计算机和软件工程专业转过来的,对相关专业课还不熟悉,尚需一定时间学习和培训。根据教师意向,初步确定5-6名老师转到物联网工程专业方向。

已有的教师中,从职称结构看,目前包括副教授2名,其他均为讲师,需要进一步提升职称结构;从学历结构看,拥有博士学位的教师有3名,其他为硕士,学历较高,但是仅一人的研究方向与物联网相关,尚需要进一步扩充知识面,一方面多组织现有教师参加相关专业课程的培训,另一方面拟引进具有电子工程、信号与系统、自动化、嵌入式等背景的教师多名。预计到2016年,物联网工程专业教师达10人以上,与计算机和软件工程专业共享基础课老师10人左右;教师中具有博士学位人员占教师总数的比例力争达到40%;具有副教授职称以上的教师占教师总数的50%。坚持“引聘名师、培养骨干、校企合作、专兼结合”的原则,积极拓宽师资队伍的来源渠道,优化教师队伍,实行激励与制约相结合,健全管理机制,采取“引、聘、送、下、带”和专任教师与企业技术人员“互兼互聘,双向交流”等措施,致力于“双师型”教师队伍的建设,建设具有双师素质、双师结构的优秀教学团队。

5)产学研

紧密围绕物联网产业发展需要,成立校企联合研发团队,合作进行技术研发,面向行业、企业开展技术服务。面向社会开展物联网技术应用、农村信息化人才、智慧城市等培训。规划期间积极申请各级科研项目,多方拓展渠道争取横向课题,积极申报发明专利、实用新型专利和国家软件著作权。

 

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