陳良銀 張 磊 楊彥兵 胡順仿[2] 郭 敏[3] 陳彥如

（[1]四川大學計算機學院 四川·成都 610065；[2]云南民族大學數(shù)學與計算機學院 云南·昆明 650031；[3]西北民族大學數(shù)學與計算機科學學院 甘肅·蘭州 730050）

0 緒論

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)人才需求量大、門類廣、層次齊全。它大大推動了制造業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級，同時也帶來了人才培養(yǎng)的巨大挑戰(zhàn)。目前尚缺乏工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)方向的人才培養(yǎng)體系。如何通過產(chǎn)教深度融合，向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)持續(xù)提供其所需求的人才，已經(jīng)成為擺在高校面前的重要課題。由于工業(yè)要素的泛在聯(lián)接是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵基礎(chǔ)，因此工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的“基建”，是重中之重。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)以數(shù)據(jù)為血液，為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)提供各種有價值的信息和養(yǎng)分。據(jù)此，四川大學將面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)作為專業(yè)建設(shè)重點，并偏重具有共性的工業(yè)大數(shù)據(jù)分析、挖掘、應(yīng)用和工業(yè)數(shù)據(jù)安全等特色方向，提出了對應(yīng)的人才培養(yǎng)方案、課程體系，編著了相關(guān)教材、探索了相關(guān)創(chuàng)新教學方法。經(jīng)過一段時間的實踐檢驗形成了可推廣的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)多層次復合型人才培養(yǎng)方案，為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)建設(shè)提供了示范樣本。

圖1：高等院校工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相近專業(yè)分布圖

1 面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)教育主要面臨的教學問題

1.1 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)專業(yè)與職業(yè)匹配度不高，人才培養(yǎng)體系尚未形成

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)專業(yè)的知識體系覆蓋面非常寬廣。它是信息技術(shù)和制造業(yè)深度融合的產(chǎn)物，是傳統(tǒng)制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級的必由之路。它的發(fā)展既需要創(chuàng)新能力拔尖的學術(shù)人才，也需要能夠解決實際問題的應(yīng)用型人才。在學術(shù)型人才的培養(yǎng)上，目前直接針對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的培養(yǎng)還極少。在應(yīng)用型人才的培養(yǎng)上，針對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)教深度融合的培養(yǎng)場景尚未形成。因為各高校目前都還沒有工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)專業(yè)沒有對應(yīng)的人才培養(yǎng)體系。

1.2 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)缺乏課程資源

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)需要OT和IT復合型人才，要求掌握多維度的相關(guān)技術(shù)，現(xiàn)有人才培養(yǎng)機制無法滿足工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的人才需求。因此需要建立新的人才培養(yǎng)方案，提升人才培養(yǎng)質(zhì)量。目前，部分高校已開始考慮面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)方向開展教學改革，但是由于師資匱乏、缺乏配套課程等教學資源，在教學過程中面臨很多實際困難。

1.3 亟需編制用于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)教育教學的專門教材

針對全國近600家出版社的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示：截至2020年6月，依然沒有“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”專門教材出版發(fā)行。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的出版物雖然不少，比例如《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)：技術(shù)與實踐》、《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系與技術(shù)》、《數(shù)字孿生》等，但它們尚不足以形成教材體系。它們主要從不同維度對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)進行介紹、宣傳和科普等。

2 面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)方案探索與實踐

2.1 制定工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)復合型人才培養(yǎng)方案

（1）優(yōu)化培養(yǎng)目標：制定面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)培養(yǎng)方案、課程體系，以培養(yǎng)研究型、復合型、多樣化的國際一流創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才為目標。要求學生具備包括計算思維在內(nèi)的科學思維能力，獨立思考能力，掌握工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)基本理論，具備從事工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)品開發(fā)、應(yīng)用推廣和商業(yè)模式設(shè)計的能力，綜合素質(zhì)高，創(chuàng)新意識強，能緊跟學科專業(yè)國內(nèi)外發(fā)展前沿的復合型高素質(zhì)人才。

（2）調(diào)整培養(yǎng)要求：要求學生學習工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)方面的基本理論和知識；培養(yǎng)工程精神和工程意識，同時培養(yǎng)創(chuàng)新能力和科研能力，以滿足相關(guān)行業(yè)對不同層次人才的需求。具體包括：具有社會責任感和職業(yè)道德規(guī)范，掌握人文基礎(chǔ)知識，了解物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展動態(tài)和相關(guān)國家政策、法律法規(guī)；能夠運用專業(yè)知識，理解和分析相關(guān)工程具有的價值和對社會發(fā)展的影響；具備多渠道獲取所需信息的能力、解決實際物聯(lián)網(wǎng)工程問題的能力；能夠利用科學原理和科學方法對實際工程問題進行分析和研究，結(jié)合有效信息得到合理的結(jié)論；擁有扎實的工程實踐基礎(chǔ)、項目管理方面的素養(yǎng)和意識；具有一定的物聯(lián)網(wǎng)工程設(shè)計與實施能力；了解國內(nèi)、外物聯(lián)網(wǎng)工程新技術(shù)、新成果和發(fā)展動態(tài)。

（3）部分專業(yè)基礎(chǔ)和核心課程：方案從通識課、專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課及綜合實踐課四個維度規(guī)劃和開發(fā)課程。代表性課程包括：“高級語言程序設(shè)計”、“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法分析”、“物聯(lián)網(wǎng)傳感器原理及應(yīng)用”、“傳感網(wǎng)原理及應(yīng)用”、“工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)及接口”、“工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息安全”、“工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)通信控制技術(shù)原理”、“物聯(lián)網(wǎng)與信息服務(wù)”、“物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備云平臺應(yīng)用開發(fā)實踐”、“海量數(shù)據(jù)處理與智能決策”、“網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)挖掘”、“大數(shù)據(jù)技術(shù)原理與應(yīng)用”、“機器學習”、“科研訓練指導”等課程。

（4）教學計劃及其他：培養(yǎng)方案采用學分制，畢業(yè)總學分不低于174，3-6年修完學分即可授予工學學士學位。其中：大一主修通識課，大二主修專業(yè)基礎(chǔ)課，大三主修專業(yè)課，包括專業(yè)理論課及專業(yè)實踐課，大四進行綜合實踐，包括專業(yè)實習等。

2.2 定制化的課程體系

為提高學生分析和解決問題的能力，建設(shè)了部分綜合能力培養(yǎng)課程、問題導向課程和交叉學科研討課程。并對選修課程進行了整合，以加強必修課能力培養(yǎng)。通過學?！半p一流”建設(shè)的“感知未來探索式課程建設(shè)工程”建設(shè)“工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)工程前沿探索”課程。

依據(jù)課程特點，采用探究式、研討式等多種教學方法和手段，組合了微課、線上線下結(jié)合等方式。

對課程考核方式進行了改進，采用筆試和上機考試結(jié)合的方式。增加設(shè)計類命題，使用動態(tài)及格線，鼓勵采用以團隊任務(wù)考核方式。

2.3 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教材建設(shè)

針對工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)缺乏專業(yè)教材的問題，團隊成員翻譯、編著了部分相關(guān)教材及教輔材料，可用于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)不同教學場景。團隊目前已經(jīng)完成的自編教材或參考輔助教材與課程對應(yīng)關(guān)系如表1所示。

表1：自編教材或參考輔助教材與課程對應(yīng)關(guān)系

2.4 教學方法創(chuàng)新

第一，針對不同能力的學生制定不同的教學方法：針對學術(shù)型人才，引導學生在5G、安全、大數(shù)據(jù)、傳感網(wǎng)、智能制造等方向進行研究探索，鼓勵學生積極參與“信息+”等交叉學科的探索研究；針對應(yīng)用型人才，積極搭建軟硬件平臺，培養(yǎng)學生實踐能力、加強學生對于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺關(guān)鍵技術(shù)的運用與理解；鼓勵學生積極參與各種級別的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)比賽。第二，為提高學生工程精神和工程意識，讓學生深入工業(yè)現(xiàn)場、熟悉產(chǎn)業(yè)流程，從市場規(guī)劃、設(shè)計、制造、銷售、維護等過程了解生產(chǎn)需求，充分利用物理模型、傳感更新、運行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學科、多物理量、多尺度的仿真。第三，為促進專業(yè)學科的交叉融合，學校搭建了多個工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)平臺，聯(lián)合企業(yè)、高校、科研院所共建實訓基地，圍繞工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系建設(shè)實訓環(huán)境，著重培養(yǎng)復合型人才。第四，借鑒國內(nèi)外工程人才培養(yǎng)經(jīng)驗，開設(shè)國際課程和國際周活動，授予國際學位。

3 總結(jié)

通過探索與實踐，課題組提出面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)培養(yǎng)方案，注重工業(yè)大數(shù)據(jù)特色的課程體系，編著了14本相關(guān)教材，探索了新工科實踐課程創(chuàng)新教學方法，并將實踐課程比例提升到40%，有效保證了人才培養(yǎng)質(zhì)量，本科畢業(yè)生接近100%進入頭部公司、知名國企、海內(nèi)外名校。

在以后的教學研究探索中將以新一代信息技術(shù)和制造業(yè)深度融合為主線，強化基礎(chǔ)能力，提高綜合水平，健全多層次人才培養(yǎng)體系。并注重將國內(nèi)外前沿研究成果引入相關(guān)專業(yè)教學中。引進工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域高級實踐人才作為兼職教師，加強“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+”領(lǐng)域?qū)嵺`教學。