工程认证背景下物联网工程专业跨学科人才培养模式的研究与实践
马宏斌 王英丽 秦丹阳 王志芳
摘要：文章探讨了物联网工程专业“2+1”式人才培养方案，方案融合了信息与通信工程和计算机科学与技术两个一级学科的核心课程，并结合学院保密通信国防特色学科的优势，设置了网络空间安全工程创新课程群，强化了跨学科教育和多学科的融合。
关键词：工程认证;跨学科;“2+1”式人才培养
高等教育“以本为本”的教育改革，根本目标是人人学有所成，在社会生活中每人都有位置，都可以通过所学技能，发挥自己的能量和价值，为国家和社会服务，这是我国社会主义国家与西方资本主义国家的根本区别。如何实现普通高等学校人才培养目标的达成度，是专业发展的首要目标。
笔者所在的黑龙江大学电子工程学院物联网工程专业无线技术方向，借助学院电子科学与技术、信息与通信工程、控制工程三个一级学科的资源，面向社会需求，以培养具备工程实践、应用创新、科学研究能力的物联网工程技术复合型人才为目标。
融合多学科的专业培养，有优势，但同时也产生了负面影响，因为不同学科专业课程的学习方法和认知理解的思维方式并不相同。专业课程的融合学习具有挑战性，也给毕业之后的发展方向带来了不确定性。黑龙江大学在我院试点电子信息类大类招生的机制下，对物联网工程专业的融合多学科专业人才的培养模式和专业课程设置提出了新的要求。
一、跨學科“2+1”式人才培养方案宗旨
本文针对融合多学科专业的人才培养问题，将专业的“多学科”优势，转化升华为“跨学科”人才能力培养的动势，遵循科技市场人才需求与发展趋势，设计物联网专业“2+1”式人才培养方案。专业培养方案参考工程认证《华盛顿协议》标准，针对国内普通高校生态条件与生源现状，以学生未来发展为根本，侧重“基于学生学习效果”的考核评价，设计普适性的多层次学习目标，制定切实可行的整合式学习模式，并在2019版教学大纲的主干课程中实施推行，以提高专业人才学习的目标性和与专业课程的达成度。
物联网工程专业“2+1”式人才培养方案，是在电子信息大类招生的基础上，设置了“智能应用”和“感知通信”两个专业课程单元，以及一个“网络空间安全”工程创新课程单元的跨学科复合型人才培养方案。跨学科复合型人才培养，是实现多学科知识融合、多培养目标融合、多专业课程设置融合的跨学科人才培养方案的有机融合，是专业人才培养一体化课程资源与学科平台的设计与建设。
二、专业知识课程体系的完善性与健壮性
物联网的诞生与发展，被定义在感知层、传输层、应用层的基本知识框架之中，以及计算机与电子信息学科专业体系之内，同时被赋予在普适计算新型模型之下的实现万物智能化的责任。跨学科的知识融合与专业特色提升是人才培养的关键问题。
物联网工程专业“2+1”式人才培养方案，规划了感知单元的专业知识模块，涉及不同类型传感器、模拟数字电路、电路分析等电子信息类基础知识与课程体系;划了通信传输单元的专业知识模块，涉及的基本信号、信息编码、通信原理与方式电子信息类信息与通信知识与课程体系;规划了物联网智能应用单元的专业知识模块，涉及离散数学、计算机组成原理、操作系统、数据库、计算机网络等计算机类知识与课程体系。在电子信息类大类人才培养的大学物理、高等数学、数据结构等学科基础课程之上，组成了完善的跨学科核心课程体系。并且，为了适应万物智能的专业发展需求，设置电磁场理论、WSN、RFID、物联网大数据、网络空间安全、人工智能、机器人技术等专业必修与工程训练系列课程模块。
在上述课程体系的支撑下，设置感知通信、智能应用两个模块单元。感知通信模块延续电子信息类的知识体系，增设射频与天线技术、通信电子线路、光纤传感技术、传感器信息融合技术等课程。智能应用模块则动态跟踪市场需求与科技发展，增设物联网移动应用开发、JavaEE框架编程技术、物联网通信技术等课程。保证了物联网工程专业完善设置两个学科的核心知识体系，体现了本专业跨学科融合的宽口径与健壮性。
三、跨学科多专业的有机融合
高等教育需要适应市场与学科的人才需求，综合多个学科的知识，培养具有跨学科知识背景和思维能力的复合型人才。如果过分强调专业的细分化，使得培养出的专门人才知识构成相对单一，缺乏从比较广阔的视角思考和处理问题的知识基础和创新能力。新的学术发展和实践应用的突破往往出现在学科交错的边界，跨学科已成为必然之势。跨学科的融合问题是专业课程设置的难点。
物联网工程专业“2+1”式人才培养方案中，遵循IOT最初的梦想、最原始的RFID与无线传感网络的模型，以万物智能作为专业责任义务与终极目标，以物联网大数据为核心，以数据驱动的AIOT和IIOT作为专业核心课程脉络，构建多模态感知数据采集处理、泛在网络通信传输、云存储与大数据处理、全栈开发与智能应用以及基于机器人的人工智能决策分析等工程创新应用目标，将不同层面的课程体系有机的融合起来。在网络空间安全成为国家战略发展重点的背景下，设置物联网空间安全工程训练课程群，作为专业的新融合方向，实现从感知、通信、应用三个技术层面以积极过去、现在、未来三个发展层面的多维融合。
四、学科专业发展与科技市场需求的融合
黑龙江大学作为国内普通高等院校，虽然力争一流学校与学科的建设，但是与政府和教育部重点投资的高校发展不同，其在承担高等教育最繁重工作、吸纳最多大学生的现有条件下，生源水平却一直落后于国内一流高校。“大学—产业—政府”三螺旋关系模式对于国内普通高校作用甚微，普通高校完全依赖自身的努力开展“非对称式”发展。因此专业人才培养设计为“3-7”式目标，即三成毕业生在学术领域深造发展，七成毕业生步入科技市场直接就业。因此，人才培养更关注学科专业发展与科技市场的融合问题。
人才培养表象是依靠科技市场需求，而其根本是依靠学科专业发展。乐视和共享单车的问题说明，国内科技市场的需求发展更看重投入与回报，在国内可以长久发展并且为大学生提供持续性就业和发展的公司很少，而且与教育部资源投入失衡相互作用，恶性循环导致大学生就业成为主要社会问题。单纯依靠学科专业发展，则会专注学科的创新与突破，超前于科技市场而无法及时有效地引领市场发展，对于普通高校学生发展作用力也会有限。只有学科专业方向与科技市场方向相互协同有机融合，才会有利于学科专业人才培养，使得毕业生高质量地融入科技市场。
物联网工程专业“2+1”式人才培养方案中，设计学科专业核心课程的实验实践环节，要以科技市场主流公司产品与项目方案为蓝本，设计设置符合科技市场需求的实验实践教学内容，并且与课程理论内容相结合，设计设置学科专业研究理论联系实际的融合教学内容。在网络空间安全、数据库系统原理、计算机网络、人工智能、大数据、机器人技术专业课程中，将与国内一流科技公司开展合作，将其产品与成果引入课堂，逐步提升专业课程的工程实践水平，促进专业课程知识的优化与创新，为学科发展提供思路与方向。
五、人才培养专业知识技能的融合
互联网+工程认证是当前高等教育的时代背景，学科专业的课程体系、教学模式方法、生源学习特征与学习习惯、市场化产业环境，都是影响人才培养的重要因素。需要设计科学有效的课程体系，提升学生的专业工程技能，提高毕业生社会竞争力和人才培养达成度。
在物联网工程专业“2+1”式人才培养方案感知通信与智能应用两个模块的主干课程中，必修课程设置了12学时的独立实验实践教学内容，选修课设置了8学时的实验实践教学内容，综合提升了人才培养专业知识的工程应用技能。我院在“网络空间安全”工程创新训练模块中，设计引入360奇虎公司的网络空间安全课程体系，并结合本学科的保密通信国防特色学科，在网络空间安全创新训练方面提升了人才培养的工程创新与实践技能。培养方案也设置了大数据、人工智能、全栈开发、机器视觉、智能应用等工程创新实践类课程，以物联网数据驱动为核心，联络融合专业课程，全面深化提升人才培养的工程创新与实践技能。
人才培养方案配合学校创业教育学院，鼓励学生多参加社会实践、科学研究、创新创业、竞赛活动等。在专业课程实验学分和创业学分方面，支持专业学生参加大学生电子大赛、互联网+创新船业竞赛、机甲大师竞赛等全国重要创新创业竞赛活动，提升学生的专业综合素质与技能。
一成不变的教学模式无法在“互联网+”时代为每个学生量身定制提高自身素质的学习模板，所以，我们要在不削弱学科体系的系统性、学科知识的严谨性和专业人才培养的可循环性条件下，加强培养模式的灵活性和多样性，这是物联网工程专业“2+1”式人才培养方案的设计目标。
参考文献：
[1]中华人民共和国教育部.关于加快建设高水平本科教育全面提高人才培养能力的意见[Z].2018-09-17.
[2]吴岩.高等工程教育的未来——对高等教育未来的战略思考[J].高等工程教育研究，2018，（6）：1—3.
[3]杨勇平.高水平行业特色型大学的学科建设与内涵发展——以华北电力大学为例[J].高等工程教育研究，2018，（6）：96—100.
[4]谢辉祥.工科类高水平行业特色型大学“双一流”建设路径研究[J].高等工程教育研究，2017，（6）：87—94.
[5]杨频萍，汪霞.“双一流”建设背景下我国学科专业评价创新研究[J].高校教育管理，2018，（6）：65—73.
[6]施曉秋.遵循专业认证OBE理念的课程教学设计与实施[J].高等工程教育研究，2018，（5）：154—160.
编辑∕姜雯
