面向新工科的高校物联网专业实践平台探索与构建

摘  要：该文结合当前物联网专业教学实践应用与先进智慧产业紧密结合的迫切需要，将导航技术与云计算、云定位技术相结合进行实践平台建设及人才培养。运用OBE理念面向智慧产业需求设计实践平台建设思路，以导航定位技术为主线，紧扣物联网学科特色和学校实践资源，建立多源异构导航定位技术实践平台，并设计物联网导航定位课程体系。

关键词：新工科;物联网;导航定位;实践平台;OBE

中图分类号：G640      文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2025）04-0073-05

Abstract： Based on the urgent need for the close combination of the current teaching practice application of the Internet of Things and the advanced intelligent industry， this paper combines the navigation technology with cloud computing and cloud positioning technology to build a practice platform and cultivate talents， and the OBE concept is used to design practice platform construction ideas for the needs of intelligent industry. With the need of intelligent industry as the traction and the navigation technology as the main line， the practice platform of multi-source heterogeneous navigation and positioning technology is constructed， and the Internet of Things navigation and positioning course system is designed.

Keywords： new engineering; the Internet of Things; navigation and positioning; practice platform; OBE

2020年教育部发布《教育部办公厅关于推荐第二批新工科研究与实践项目的通知》，在以互联网、物联网为核心的新一轮科技和产业革命背景下，物联网专业成为与国家战略性新兴产业密切相关的专业[1]。而以智慧城市、智慧交通、智慧家居为主的智慧行业，是物联网方向的热点应用领域，同时对相关专业人才的需求呈现旺盛增长的态势。

近年来，随着导航定位技术及大数据的迅速发展，物联网产业中导航定位技术已广泛应用于位置服务、监控安防、智慧交通等领域[2]。尤其在智慧应用中，多种导航技术融合已经成为主流，例如通过全球定位系统（GPS）、惯性导航系统、无线通信技术和地理信息系统的有效融合，导航定位技术可以实现高精度的位置估计，并提供实时的导航指引[3]。在城市管理方面，导航定位技术的应用对于实现智慧城市的目标至关重要。通过将导航定位技术应用于城市的交通管理、公共安全、紧急救援和资源调度等领域，城市可以实现更高效的运行和管理。在智慧交通领域，导航定位技术发挥着不可替代的重要作用，利用高精度定位信息可对交通流量进行监测、优化交通信号配时，从而减少交通拥堵和提升交通效率[4]。此外，导航定位技术在物流和供应链管理中也扮演着重要的角色。通过实时跟踪货物的位置和运输状态，企业可以更好地管理物流流程，提高运输效率并降低成本。导航定位技术还可以帮助优化仓储管理、货物配送和路线规划，从而提供更快速、可靠的物流服务[5]。导航定位技术的发展对于推动创新和改善各个行业具有重要的意义，它不仅可以提供准确的位置信息和导航指引，还可以改善城市管理、物流运输和其他领域的效率和安全性，推动智慧产业的发展和创新。

然而，传统的基于行业用户需求而建立的集中式高精度导航定位服务模式在可靠性、可扩展性以及服务多样性等方面已无法满足大众用户的精密定位需求[6]。智慧云定位是一种创新的定位与信息管理技术，将智慧城市及交通应用中多种定位信息来源进行综合管理，结合大数据进行定位数据分析并反馈于相关应用，实现多种定位技术的数据共享和应用优化配置。它基于云计算平台和大数据分析技术，将各种定位技术和传感器数据集成在一起，以提供更准确、可靠的定位服务。智慧云定位通过智能算法和数据处理技术，综合利用各种导航技术优势，弥补其局限性[7]。例如当使用GPS定位时，由于建筑物、山脉或信号干扰等原因，可能会出现定位不准确或无法定位的情况。此时，智慧云定位可以通过与其他定位手段（如Wi-Fi定位、蓝牙定位）结合，利用其优势来提供更可靠的定位结果。智慧云定位具有广泛的应用前景，它可以应用于智慧交通系统，提供准确的车辆定位和导航服务，帮助优化交通流量和提升交通运输效率[8]。在智慧城市中，智慧云定位可以用于定位公共设施、管理城市资源和提供智能导航服务[9]。此外，智慧云定位还可以应用于物流和供应链管理、智能安防系统、室内定位导航等领域。

因此，本文在深入学习领会新工科建设产教融合、校企合作协同育人理念的基础上，结合当前导航技术实践培养无法满足物联网专业培养需求的现状，开展新工科背景下面向新工科的物联网导航定位实践平台建设探索。针对当前物联网专业教学实践应用有待提升先进性的状况，本文将导航技术与云计算、云定位技术相结合进行实践教学研究及人才培养。紧密结合当前智慧定位技术热点，建立导航定位技术的实践平台，引入现代导航技术面向智能物联网的新应用。紧跟科技发展热点，丰富教学实践内容，孵化培养创新实践人才，结合当前大数据技术、导航定位技术在智慧城市、智慧交通中的热点需求，与企业开展合作育人、合作发展。

一  基于OBE的新工科导航定位云实践平台建设思路

结合OBE教学理念中目标导向及需求导向教育[10]，以长三角区域经济发展与智慧城市、智慧交通和智慧家居行业需求为导向，制订紧密结合智慧产业企业人才需求的物联网专业新型人才培养方案和教学实践平台建设，旨在与产业深度融合，培养出能够适应长三角区域经济发展及科技发展的新型工科人才。按照“两牵引、一融合、一交互”进行实践平台建设思路规划。

（一）  需求牵引方案

结合长三角区域智慧产业发展需求，依托企业先进、丰富的导航定位实践教学平台及资源，构建立体化实践导航定位教学体系，将其纳入复合型创新人才培养方案。

（二）  创新牵引体系

结合导航定位技术在物联网应用中的新技术发展，将创新创业教育与学科专业竞赛相结合，以促进人才培养体系的全面发展。这一策略通过将创新创业活动进行分类和分层，使其成为人才培养过程中的重要组成部分。

（三）  开放交互合作

结合企业用人机制交互开展“政产学研用”，构建跨界开放式合作模式和人才培养方式;依据行业从业人员的能力要求，层次化共建共享实践服务平台，以达到协同育人的目的。

（四）  科研融合教学

专业教师以及政企导师共同依据科研成果和前沿研究的进展融入实践教学内容和理论教学，为提升教学水平提供了关键支持。这种研究工作的成果可以循环反馈到实践教学中，促使教学内容与最新的知识和技术保持同步，同时提升教学质量和效果。

从国家发展层面来看，“十四五”国家战略性新兴产业发展规划已把智慧产业摆在社会发展更加突出的位置，它代表新一轮科技革命方向，必将深入并改变社会的方方面面，由此产生的创新实践给人才培养带来了良好的启示。高等教育为此也要与时俱进，健全新工科实践建设随产业发展和创新实践的动态调整机制，构建创新人才培养新平台，为战略性新兴产业发展提供强大人才支撑。

二  物联网导航定位云实践平台建设目标

通过将多种定位技术集成到云平台中，可以针对不同的定位需求提供准确、可靠和高效的定位服务。由于定位云的弹性和可扩展性，它可以根据需求自动分配和管理定位资源，因此在面对大规模的定位请求时，云定位可以动态调整资源以满足需求，确保高效的定位服务。同时，云定位使用多种定位技术的组合，可以克服单一技术在特定环境下可能存在的缺陷或不足，提供更稳定和可靠的定位服务。此外由于定位技术的复杂性和更新速度，单独维护和更新每种定位技术的设备和软件可能会显著增加成本和工作量。而通过云定位，这些任务可以集中在云平台上进行，减轻了维护和更新的负担，降低了成本。最后，云定位的灵活性和个性化应用设计，可以使用户根据自身需求定制和选择不同的定位服务，从而获得精确度、时效性和功能特性上的个性化定位体验。因此，结合当前物联网专业方向教学实践应用与先进智慧产业紧密结合的迫切需要，将导航技术与云计算、云定位技术相结合进行实践教学研究及人才培养。

首先，紧密结合当前智慧云及教学实践需求，设计建立综合教学演示平台。基于该平台，学生可以使用低成本MEMS组合系统和低成本北斗接收机等设备进行实时定位和导航实验，并收集、处理和分析导航数据，利用云计算和大数据技术提高定位精度和可靠性。通过实际操作和项目实践，学生可以深入了解定位技术的工作原理、局限性和应用场景。从计算机专业和物联网专业课程的特色教学出发，利用低成本设备和亲身实践的方式，将理论与实践相结合，激发学生的学习兴趣和实践应用探索的热情。通过与平台相关的课程和项目，培养解决问题、团队合作和创新思维等关键技能。

其次，引入现代导航技术的面向智能物联网的新应用，紧跟科技发展热点，丰富教学实践内容，孵化培养创新实践人才。基于本项目所建设的教学实践平台，帮助学生积累科学实践经验，带领学生参加创新创业项目、电子类及创新创业竞赛项目等，提升学生实践应用能力。

最后，结合当前大数据技术、导航定位技术在智慧城市、智慧交通中的热点需求，与企业共同开展项目，在合作中进行多样化的探索和实践，通过探索新的教学模式、课程设置和评估方法，培养学生的创新精神、团队合作能力和实践能力。探索和实践的成果可以在推广中产生示范效应，为其他院校和企业提供借鉴和参考，推动新工科建设的改革和发展。

三  物联网专业导航定位课程体系设计

设计面向物联网专业的导航定位课程体系，结合智慧物联网及计算机云技术，教学大纲和任务分配的设计思想如图1所示，具体内容如下。

采用渐进式学习教学思路：将理论学习糅合实践案例，把抽象的理论具体化。通过逐层深入的学习，结合导航定位实践实验，使学生建立坚实的理论基础，帮助学生由浅入深地掌握定位与导航的相关知识概念，并逐渐将其应用于智能物联网领域。

整合理论与实践：教学大纲编排将理论知识与实际应用相结合。在学习定位与导航理论原理的基础上，通过惯性导航、卫星导航等基础实践项目，以及组合导航在智慧交通应用等高阶实验项目，更加深入地了解其在智能物联网领域的应用。这种理论与实践的结合可以加强学生的综合能力和问题解决能力。

建立综合教学研究平台：为了支持教学和实践活动，建立导航定位云综合教学研究平台。该平台提供硬件设备、软件工具和实验环境，让学生能够参与到导航系统的设计和性能验证中。通过这个平台，学生可以进行实时定位和导航实验，并利用云计算和大数据技术进行数据分析和应用。

（一）  课内与课外融合，创新模块化教学体系

在构建课程体系时，可以遵循以下指导原则。

基础强化与素质提升：注重打好基础知识和技能的基础，培养学生的专业素养，并提升其综合素质和能力水平。