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摘 要：物联网是国家重点发展的信息技术产业之一，对物联网工程专业人才思维的培养是实现我国日益增长物联网应用需求的必经途径。针对物联网工程人才思维培养存在的问题，文章提出重视精炼案例教学、融合工业工程 (IE) 思维、培养合作意识、交叉学科背景实践等方法，锻炼学生在能力增长的同时也提升思维能力。
关键词：物联网工程；人才思维培养；精炼案例；合作意识；工业工程
本文引用格式： 赵之恒 , 张梦迪 , 陈思光 , 等 . 物联网工程专业人才思维培养的探索与研究 [J]. 教育现代化 ,2021,8(39):63-65,69.
Exploration and research on the Thinking Cultivation of Professional Talents in IoT EngineeringZHAO Zhiheng, ZHANG Mengdi, CHEN Siguang, ZHANG Dengyin(School of Internet of Things, Nanjing University of Posts and Telecommunications, Nanjing Jiangsu)
Abstract: The Internet of Things is one of the key developing information technology industries. The thinking cultivation of the professionals in the Internet of Things engineering is a necessary way to realize the growing demand for Internet of Things applications in our country. Aiming at the problems in thinking training of Internet of Things engineering talents, the article proposes methods such as focusing on refining case teaching, integrating industrial engineering (Ie) thinking, cultivating cooperative consciousness, and interdisciplinary background practice, so as to train students to improve their thinking skills while increasing their ability.
Keywords: IoT engineering; talent thinking cultivation; refining cases; cooperative consciousness; Industrial engineering
一 引言
物联网已正式成为国家重点发展的战略新兴技术产业，在相关政策引导下，物联网产业提升为国家战略发展层次，成为科技发展重点 [1-2]。随着云计算、物联网、人工智能等先进技术的快速发展和“两化”暨工业化与信息化深度融合的不断推进，我国的工业转型升级和产业结构优化正面临前所未有的机遇和挑战。我国制造业产业升级，要求紧密围绕重点制造领域的关键环节，发展新一代信息技术与制造装备相融合的集成创新和工程应用。鼓励和支持“政、产、学、研、用”联合攻关，开发智能产品和自主可控的智能装置并实现产业化。
如今，物联网广泛应用在工业制造、仓储物流，零售、健康等多个领域 [3-4]。 然而跨学科、领域及不断增长的应用需求要求人才具备物联网技术能力的同时，也应当具备物联网工程思维 [5]。 本文从目前存在的问题及解决的途径入手，培养学生具备物联网思维，为学生今后就业或者从事科学研究均具有重要的指引作用，促进我国物联网及相关产业的蓬勃发展。
二 物联网工程专业人才思维培养存在的问题
（一） 依赖书本寻找答案，忽略精炼案例思路
在课堂中提出物联网工程问题时，学生的第一反应是打开书本，依赖于书本上的内容来对应物联网工程问题。现有的书本知识往往以技术或是行业应用为章节背景，并非从系统工程的角度由需求分析、方案设计、技术选型、试制搭建、效果评估的顺序流程进行评价，当教材中的内容并不能给出直接方案时，学生往往存在不知所措的情况，需要进一步提示来给出解决方案。这样的问题造成学生无法真正地锻炼物联网思维，生搬硬套的模式在未来面对真正业界的问题时，往往不知道如何设计、运用及部署整体方案。然而在上课的过程中，由于物联网是新兴技术，工程案例匮乏使得学生理解和体会物联网如何在实际案例中运作出现困难。实际上， 一些精炼的案例往往综合从发现问题（找到钉子） 和运用物联网技术（找到锤子），到最后实施的全流程，解决方案的思路往往存在于精炼案例中而被师生所忽略。
（二） 过度强调技术角度，严重忽视业务问题
在学生学与教师教的过程中，往往特别注重技术的教育与实践。往往是学了很多种技术（找到各式各样的锤子），然而忽视业务问题（满世界找钉子） 的情况。在一些团队参与的互联网跨国项目案例钟， 往往在物联网技术采用过程时，会忽略了“工业工程 (Industrial Engineering)” 问题。工业工程（ 简称IE），是从科学管理的基础上发展起来的一门应用性工程专业技术。
工业工程又分传统 IE 和现代 IE。传统 IE 是通过时间研究与动作研究，工厂布置，物料搬运，生产计划和日程安排等，以提高劳动生产率。现代 IE 以运筹学和系统工程作为理论基础，以计算机作为先进手段，兼容并蕴涵了诸多新学科和高新技术 [6]。抓不住流程中主要矛盾，从而出现“技术十分先进”，然而“暂时不进行大规模应用”的现象。其主要原因就是忽视了业务问题。讲白了，就是最终用户（End-user）用的不舒服。例如在仓储管理中，通过物联网信息技术进行数据的收集。首要考虑的是“流程”问题，当流程中业务问题梳理清楚之后， 才应当考虑“技术选用”的问题。工程类学科有很大的一个特点就是能够应用在业界中。然而现在脱节的现象越来越严重，并不是“技术不够先进”，而是“业务问题”没有找准 [7]。
（三） 强调个人技术能力，忽略养成合作习惯
物联网工程专业的同学在学习的过程中，因知识掌握和考试的需要，同学在进行实验、完成课堂作业、实践过程中，首先想到了是自己单独完成所有工作。然而，在实际的业界项目案例中，通常是要进行项目立项，成立项目团队，确立合作分工， 进行整理对接，共同开发部署实施的流程。
在项目的执行过程中，有两种协作能力尤为重要，第一种是内部协作能力，是团队成员间的合作情况与磨合能力，第二种是外部协作能力，与需求方、供货方等其他团队的协作能力。第一种能力的缺乏会造成内部混乱，进度拖后以及绩效降低，第二种能力的缺乏则会造成项目整体协作效率的低下，甚至会影响整体交付情况。所以学生在进行实验实践的过程中，独立思考之后就需要尽快进行合作团队的建立，包括之后的开发、部署实施应当根据学生不同的特长与优势进行划分。物联网工程专业同学应当在高校学习阶段，了解自己特长与兴趣所在，并进行适当深入研究，养成良好的与团队协作的能力，为未来走入工作岗位，与团队协作交流打好基础。
（四） 单一学科认知实践，不能做到融会贯通
这关系到对于物联网这个专业的认识问题，首先物联网专业并非纯技术专业，而是和通信、管理、生物等专业是交叉关系。现阶段学生的实验往往是实现技术上的复现、运用。往往依靠书本或是网络上现成的案例。在实际运用过程中，往往是跨学科的。例如，叉车制造厂商需要对产品进行定位，获取制造进度（关系到制造）；危化品停车场需要对场内车辆状态进行远程监控（关系到物流）；冷链物流对药品、疫苗需要进行温湿度实时监控，并当出现问题时及时告警（关系到生物健康）等等。物联网专业必须是融会贯通的专业，最上层的应用层反而不应该被忽略 [8]。
三 物联网思维人才培养方式与途径探索
（一） 合理优化教学内容，重视案例学习
教学内容的编排至关重要，除了编排相关专业知识的描述性信息外，对于学生难以理解的专业名词多配以图片、视频的方式进行展示。在知识不同章节之间，不同技术之间，加以精炼的案例进行学习和说明。比如在智能制造、智能物流章节内，重点是要进行案例的分析和学习，因为案例往往能够让学生身临其境的感受到问题的解决是如何运用物联网思维 [9]。
案例在选择和编排的过程中，应当紧密的联系业界，从而弥补高校教育与工程业界存在的鸿沟。应当多采用业界中实际发生的问题，将物联网技术从构想、调研、开发运用、部署实施整个流程加以阐述。从而让学生在了解如何使用物联网技术的同时，也明白如何进行一个物联网工程项目的工作流程。由于物联网技术飞速发展，现在介绍蓝牙技术时，书本仍旧停留在 4.x 版本的蓝牙介绍， 然而最新蓝牙 5.x 已经面世并得以应用，学生通过书本上的学习，并不知道如何获取到最新的相关技术， 作者也不可能在编写教材时就把近期内可能出现的新技术做介绍，过时的内容会造成与现实应用的脱节。所以在教学内容的编排上，并不是说要求把最新的技术加入，而是在相关章节中，而是应当告知学生如何获取该技术的最新进展。
比如说，在介绍蓝牙章节时，应当将如何获取最新技术的途径告知学生，且不能以“百度”一下这样简单的陈述性话语。众所周知，我国目前搜索引擎的算法及呈现还是与国际上知名搜索引擎存在较大差距。搜索关键词时，甚至该技术官方网站链接的结果都无法正常呈现，所以，教学内容在编排时，就应当加上，获取该技术的最新进展及相关信息，请访问 https://www. bluetooth.com/zh-cn 获取。在考核过程中，不应当过分强调书本知识，而是应当有适当的题型用于督促学生进行课外搜寻。
（二） 融合工业工程思维，找准业务问题
工业工程是从科学管理的基础上发展起来的一门应用性工程专业技术。在工业工程领域中，找准问题（主要矛盾）是首要且必要的。物联网工程技术在教学的同时，不应当将教学中心完全放在物联网技术上，同时也应当强调找准主要矛盾的问题 [10]， 在物联网项目的落地应用中，首先需要培养学生对于“痛点”的掌握情况，不应当直接跳转到选用什么技术，采用什么方法，应当首先对于现有的流程进行分析，在讨论到技术时，往往过多侧重于技术的先进性而忽略与业务流程的匹配情况，例如：一个室内定位系统中，需要对仓库内的成品货物进行定位，可以采用 RFID 和蓝牙等方案，尽管 RFID 在成本和准确性上有一定的优势，然而需要业务人员进行配合绑定解绑等操作。而业务人员对此会抱怨并提出反对意见，因为业务人员不希望因为新的技术应用而增加自己的负担。因此，在介绍相关案例时， 技术是一种达到目标的手段，然而找准与需求相关的各级联动目标是首要的。在培养学生养成物联网工程思维的同时，要首先考虑到工业工程问题。
例如在一个家居仓储物流管理的案例中，需要对所有货品进行数据收集，录入仓储管理系统。该案例中出现了“无单收货”的情况，即不知道收到的货品相关信息，需要建立一套仓储管理系统，对所有货品进行信息录入及上架出库等信息化服务。然而该项目的关键问题并非是采用 RFID 或是二维码技术， 是如何对收到货品进行赋码绑码流程顺序问题。所以在对物联网人才进行思维培养的时候，要综合工业工程问题，避免出现“只管技术，不管问题”的情况。
（三） 增强合作性作业学习，培养合作意识
为培养物联网工程专业人才从而满足社会发展的需要，合作性意识至关重要。在未来的咨询、开发等物联网项目中，通常以团队合作的形式开展。在高校教学时，就应当重视合作意识的培养。海外众多高校在工程类教育授课时，通常在第一节课有学生组队的教学安排。目的是在授课实验的过程中， 往往评分、作业的安排以团队为单位。最后考察通常除了基础知识掌握意外，需要对团队进行演讲、创新的考察。团队中的成员互帮互助，各自发挥某一方面的才能优势进行深入研究。
在物联网工程专业人才培养时，也应当以团队形式进行考察单位， 协助学生养成合作意识，突出专业领域的深入研究。在学生对物联网某一方向理解更加深入的同时，又能够培养团队合作意识，满足未来走向业界综合能力的需要。例如，在学期中，可以安排 4-6 个学时， 将学生进行组队分享案例，分享的过程中明确每个同学的分工，由此来培养学生团队间的合作。同时， 要培养学生团队间的合作能力，则在安排的过程中， 将团队的案例设置为互为相关，需要进行适当的协作、谈判才能完成。
（四） 交叉学科背景环境 , 知识融合工程实践
对物联网工程人才的实践环节培养中，应当注重引入不同的学科背景环境。物联网工程人才的思维培养需要联合多种交叉学科，因为物联网技术是解决业界问题的一种粘合剂。有需求的应用往往存在于不同的学科背景中。进行实践课学习中，应当将不同学科的问题、特征、达到的效果介绍清楚， 让物联网工程人才的思维具备延展性。因为物联网的学习牵涉到众多学科，应当在安排课时的时候， 以供应链的管理为主轴，对各行业进行细分，例如在讲解智慧物流时，对仓储物流行业的一种特例 - 冷链运输需要用到不同的学科，例如对于人员工作环境的安全管理、对于货品在途运输的温湿度预警管理等，可以综合不同学科的知识整体讲解。
例如要求学生进行“大数据工程实践时”，可以考虑在电商物流环境背景下做爬虫抓取，便于学生在理解“大数据”概念的同时，也能够明白不同行业的数据产生不同的价值与意义。构建知识融合案例库有利于进一步交叉融合，通过构建工业界真实案例 / 问题/ 项目的案例库、知识融合服务以及创新性教学法， 将多方资源统一为标准化且紧密联系的教学资源。现阶段工业界需求与高校教育是脱节的。以情景模拟和虚拟现实的方式为学生提供这些标准化的实际案例资源，从而缩小工业界与高校教育之间的鸿沟。
同时，当高校创新的科研成果为工业界所遇到的难题提供潜在的解决方案时，该知识融合库又会将此工业案例及科研成果收纳入库，便于工业界咨询反馈。因此，工程教育中的知识融合案例库对于缩小工业界与高校科研教育之间的距离扮演着重要角色。该库犹如一个知识熔炉，将产学研中所有的问题、案例、项目标准化、精炼化，为个性化教育提供丰富的素材，并通过情景模拟和虚拟现实技术将其生动呈现，以此增强学生的学习效果。从实践中学习， 回到实践中去。
四 实践意义与推广价值
变革单一灌输、理论与实践脱离的教学方法。创新性地提出并贯彻“案例教学，实操学习”的教学理念和方法，做到“知行合一”，“所学即所用”；改变传统的一视同仁、被动式接受知识的学习模式。为多层次人才提供按需配置个性化学习案例的新型学习模式，实现更具目标性的“因材施教”的教学； 促进产学研联系结合，加速知识融合。将来源于工业界的真实案例、问题及项目体现融合于教学，实现“以案例为背景，以问题为导向，以项目为目标”，提升人才培养效率；为面向物联网方向的现代化教学提供示范。本项目将为物联网方向的教学提供示范，协助输送大批具备相关知识和专业技能的人才。
五 总结
本文从物联网工程人才思维的问题现状及改善途径两个方面提出四个针对性的议题展开论述及研究。既能够让专业人才对知识掌握更加到位，理解更加深入，又培养人才在面对业界实际问题时具备的基础思维、合作意识。具体的教育实践过程仍旧需要不断地探索与创新，紧跟物联网行业的发展步伐，培养具有物联网工程思维的综合应用人才。
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