吳韶波

摘 要：針對物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的特點(diǎn)以及工程教育認(rèn)證的要求，分析了物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系的課程設(shè)置，設(shè)計(jì)了物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，并對實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式進(jìn)行了探究。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)工程；實(shí)踐教學(xué)；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)模式

中圖分類號：TP393；G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-1302（2017）11-0-03

0 引 言

工程教育的一個(gè)突出特征在于對實(shí)踐能力的培養(yǎng)，結(jié)合理論教學(xué)，通過技術(shù)實(shí)踐，將多學(xué)科知識進(jìn)行交叉融合，以滿足未來社會在技術(shù)不斷創(chuàng)新、產(chǎn)品創(chuàng)意、工程管理等方面的多樣性人才需求。開展工程教育認(rèn)證不僅可以推動(dòng)高等工程教育與工業(yè)界的協(xié)同創(chuàng)新，還能促進(jìn)我國工程教育與國際工程教育的互認(rèn)，進(jìn)而提升國際競爭力。工程教育專業(yè)認(rèn)證更注重學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)，中國工程教育專業(yè)認(rèn)證協(xié)會2015年發(fā)布的工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)著重強(qiáng)調(diào)了培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力要求。

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)作為2010年開辦的新工科專業(yè)，具有跨學(xué)科、技術(shù)廣、發(fā)展快、綜合性強(qiáng)的特點(diǎn)，對學(xué)生的綜合實(shí)踐能力要求較高。經(jīng)過幾年的教學(xué)實(shí)踐與探索，逐漸摸索出一些經(jīng)驗(yàn)，也發(fā)現(xiàn)了亟待解決的問題，急需針對工程教育認(rèn)證的需求，圍繞物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)課程體系進(jìn)行改革，從實(shí)踐教學(xué)的目標(biāo)確立、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、教學(xué)手段、考核機(jī)制、對學(xué)生畢業(yè)要求的能力支撐等進(jìn)行設(shè)計(jì)和改革嘗試，以滿足工程教育認(rèn)證要求為目標(biāo)，培養(yǎng)具有鮮明特色的物聯(lián)網(wǎng)工程人才的實(shí)踐與創(chuàng)新能力。

參照計(jì)算機(jī)教學(xué)指導(dǎo)委員會物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程設(shè)置指導(dǎo)意見（2012年），物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)體系不僅包含理論課教學(xué)的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，還設(shè)置了“物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)認(rèn)識與實(shí)踐”“物聯(lián)網(wǎng)感知綜合實(shí)踐”“物聯(lián)網(wǎng)傳輸綜合實(shí)踐”“計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)”“物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理綜合實(shí)踐”、“嵌入式信息系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)”和“物聯(lián)網(wǎng)綜合應(yīng)用實(shí)踐”等相關(guān)獨(dú)立實(shí)踐環(huán)節(jié)，如圖1所示，旨在融合物聯(lián)網(wǎng)感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層三層技術(shù)體系所包含的知識點(diǎn)，促進(jìn)理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)、創(chuàng)新能力培養(yǎng)的緊密結(jié)合，突出創(chuàng)新與工程綜合實(shí)踐能力的培養(yǎng)，拓寬學(xué)生知識面并緊跟先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，這都需要從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容等方面進(jìn)行摸索和改革，并從多形式教學(xué)實(shí)施、多樣化教學(xué)方式、多方位課程考核等方面實(shí)現(xiàn)全面提升。

1 教學(xué)目標(biāo)的確立

工程教育改革引入成果導(dǎo)向教育（Outcome Based Education，OBE）理念，以學(xué)生為中心、以培養(yǎng)目標(biāo)為導(dǎo)向，教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)實(shí)施的目標(biāo)注重學(xué)生通過教育過程最后所取得的學(xué)習(xí)成果。認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)（2015年版）中對“畢業(yè)要求”應(yīng)覆蓋的內(nèi)容作了詳細(xì)說明，主要涉及工程知識、問題分析、設(shè)計(jì)、研究、使用現(xiàn)代工具等12 項(xiàng)內(nèi)容。而要達(dá)成這些畢業(yè)要求的前3項(xiàng)，要求學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識用于解決復(fù)雜工程問題。而“復(fù)雜工程問題”具有很高的綜合性，僅靠常規(guī)方法很難完全解決，需要將多個(gè)相互關(guān)聯(lián)的子問題通過建立合適的抽象模型進(jìn)行解決，在建模過程中亦要體現(xiàn)出一定的創(chuàng)造性。

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是一個(gè)跨學(xué)科的專業(yè)，學(xué)生所學(xué)的課程包含數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識。所要解決的復(fù)雜工程問題，在設(shè)計(jì)上要滿足特定的技術(shù)要求或工藝流程；在方法上除查閱文獻(xiàn)等參考資料外，還要會借助實(shí)驗(yàn)、計(jì)算機(jī)仿真、硬件實(shí)現(xiàn)、信息綜合等手段來對問題進(jìn)行分析、預(yù)測、模擬、實(shí)現(xiàn)。這些都要求學(xué)生在四年內(nèi)的一系列實(shí)踐環(huán)節(jié)中完成從基本操作技能到實(shí)驗(yàn)技巧和創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。所以，要達(dá)到工程教育認(rèn)證的畢業(yè)要求標(biāo)準(zhǔn)，必須明確實(shí)踐體系中每一門實(shí)踐課程的教學(xué)目標(biāo)，并確定課程之間與能力培養(yǎng)的關(guān)聯(lián)。

為了保證所有畢業(yè)生都能滿足畢業(yè)要求，課程體系必須全方位覆蓋所有培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求的達(dá)成，培養(yǎng)的成果要跟教學(xué)環(huán)節(jié)關(guān)聯(lián)對應(yīng)。實(shí)踐課程體系建設(shè)與完善關(guān)系到學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，故必須以工程教育專業(yè)認(rèn)證為背景確定教學(xué)目標(biāo)，進(jìn)一步細(xì)化教學(xué)內(nèi)容，采用多形式教學(xué)手段，探索合理的多方位考核方式。

實(shí)踐課程內(nèi)容的設(shè)計(jì)應(yīng)該有企業(yè)參與進(jìn)行，以保證緊跟行業(yè)技術(shù)發(fā)展，獲得最新的行業(yè)技術(shù)信息及崗位能力需求，及時(shí)調(diào)整能力培養(yǎng)的目標(biāo)和方法。

學(xué)生質(zhì)量跟蹤調(diào)查和評價(jià)是對教學(xué)過程的一個(gè)有益補(bǔ)充，通過對調(diào)查結(jié)果進(jìn)行科學(xué)的整理和統(tǒng)計(jì)，為教學(xué)改革提供科學(xué)依據(jù)和參考，揚(yáng)長避短、持續(xù)改進(jìn)，逐步完善教學(xué)相關(guān)內(nèi)容，引入先進(jìn)知識，全面提升教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)水平。

2 教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)

我校2016版培養(yǎng)計(jì)劃中，實(shí)踐教學(xué)體系構(gòu)建包括兩類課程：一類是必修實(shí)踐環(huán)節(jié)，如專業(yè)認(rèn)識與實(shí)踐、物聯(lián)網(wǎng)感知、傳輸、數(shù)據(jù)處理、綜合應(yīng)用等課程；另一類是選修實(shí)踐環(huán)節(jié)，如計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)實(shí)訓(xùn)和四門專業(yè)自主實(shí)踐課（開放實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、學(xué)科競賽、科研項(xiàng)目）。這些課程總體上分為四個(gè)層次：基本操作技能實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、自主研究性實(shí)驗(yàn)。大一至大二學(xué)年，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)基本操作和基本技能；大二至大三學(xué)年，著重培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)技巧和創(chuàng)新思維，初步訓(xùn)練其分析問題、解決問題的能力；大三至大四學(xué)年，重點(diǎn)培養(yǎng)綜合運(yùn)用所學(xué)的理論知識與實(shí)驗(yàn)技能解決實(shí)際問題的能力，提升創(chuàng)新能力。從最初的認(rèn)知到電子工藝實(shí)習(xí)、課程設(shè)計(jì)、專業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)，所有環(huán)節(jié)都有企業(yè)參與教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)并貫穿到實(shí)踐過程中，實(shí)踐內(nèi)容緊跟社會需求和主流技術(shù)，使學(xué)生最終具有獨(dú)立解決復(fù)雜工程問題的能力。

根據(jù)各門實(shí)踐課程的教學(xué)目標(biāo)，需進(jìn)一步確定其教學(xué)內(nèi)容及其與其他課程能力培養(yǎng)的關(guān)聯(lián)性與延續(xù)性。依據(jù)工程教育認(rèn)證對復(fù)雜工程問題7個(gè)特征的描述，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容可分為兩類：單元實(shí)驗(yàn)和實(shí)例作品。單元實(shí)驗(yàn)主要是根據(jù)課程理論知識進(jìn)行驗(yàn)證或?qū)嶒?yàn)，側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)研究能力；實(shí)例作品則根據(jù)某個(gè)應(yīng)用命題進(jìn)行系統(tǒng)集成和科研開發(fā)，著重培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)和開發(fā)能力。教學(xué)團(tuán)隊(duì)可以根據(jù)課程教學(xué)內(nèi)容適當(dāng)拓展加深，緊隨主流先進(jìn)技術(shù)，多個(gè)命題，學(xué)生自選題目自行設(shè)計(jì)完成作品，部分優(yōu)秀作品可進(jìn)一步完善參加學(xué)科競賽。endprint

3 改革教學(xué)方法和手段，探索考核評價(jià)新思路

因?yàn)閷?shí)踐課程在不同的階段具有不同的課程性質(zhì)，所以需要按照課程特點(diǎn)來選擇教學(xué)方法和手段。例如，對于安排在大二上學(xué)期的物聯(lián)網(wǎng)工程認(rèn)識與實(shí)踐課程，學(xué)生在此之前已經(jīng)學(xué)習(xí)了物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論課程，對物聯(lián)網(wǎng)的主要技術(shù)有了初步了解，則此課程的教學(xué)內(nèi)容就是讓學(xué)生具備感性的認(rèn)識。以往只是帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行企業(yè)參觀，了解智能家居、智能醫(yī)療、智能農(nóng)業(yè)等應(yīng)用的示范樣板間。在2016版培養(yǎng)方案中，利用口袋實(shí)驗(yàn)室的套件讓學(xué)生先按照給定的例程實(shí)現(xiàn)1～2個(gè)簡單的功能，進(jìn)一步提出小組的設(shè)想與技術(shù)思路，在后續(xù)的實(shí)踐環(huán)節(jié)中逐步完善。

考慮到教學(xué)形式和實(shí)踐管理模式的變化，課程的考核結(jié)構(gòu)也應(yīng)隨之變化，適當(dāng)分離對基礎(chǔ)內(nèi)容和創(chuàng)造性內(nèi)容的考核、基礎(chǔ)理論和實(shí)際解決問題能力的考核，采用綜合評價(jià)，細(xì)化評分標(biāo)準(zhǔn)，逐步建立科學(xué)公平可操作的評價(jià)體系。單元實(shí)驗(yàn)根據(jù)預(yù)習(xí)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)過程、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、數(shù)據(jù)記錄與分析4個(gè)方面進(jìn)行現(xiàn)場評分；實(shí)例作品根據(jù)項(xiàng)目成果、現(xiàn)場操作、答辯、報(bào)告撰寫和校企共同評價(jià)等環(huán)節(jié)評分，注重對學(xué)生能力和素質(zhì)的考核。

以實(shí)際技能為導(dǎo)向改革考試方式，把實(shí)踐能力和項(xiàng)目能力納入考核范圍。針對給定項(xiàng)目，小組成員分工合作、各司其職、責(zé)任到人，避免出現(xiàn)“搭車”現(xiàn)象。此方式通過參考學(xué)生在活動(dòng)過程中的能力表現(xiàn)，結(jié)合課程核心知識的掌握與運(yùn)用來實(shí)現(xiàn)。評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)突出個(gè)性化，對不同的題目、不同分工、不同水平的學(xué)生都要有一定的針對性；強(qiáng)調(diào)個(gè)人的縱向比較，淡化團(tuán)隊(duì)的橫向比較。把過程性評價(jià)與總結(jié)性評價(jià)相結(jié)合，以過程性評價(jià)為主；把對團(tuán)隊(duì)的評價(jià)與對個(gè)體的評價(jià)相結(jié)合，以對團(tuán)隊(duì)的評價(jià)為主。促進(jìn)學(xué)生形成創(chuàng)新意識，培養(yǎng)創(chuàng)新精神和團(tuán)隊(duì)合作精神，提高綜合實(shí)踐能力，而不僅僅單純針對結(jié)果進(jìn)行評價(jià)。

4 建立質(zhì)量跟蹤調(diào)查機(jī)制和評價(jià)體系，持續(xù)改進(jìn)

學(xué)生質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到專業(yè)的生存與發(fā)展，建立學(xué)生質(zhì)量跟蹤調(diào)查機(jī)制可更加準(zhǔn)確地掌握用人單位對畢業(yè)生的評價(jià)，動(dòng)態(tài)監(jiān)控人才培養(yǎng)目標(biāo)；通過用人單位和企業(yè)的反饋信息及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和課程安排，持續(xù)進(jìn)行改進(jìn)，使課程設(shè)置更加貼近社會的實(shí)際需求。因此，有必要建立學(xué)生質(zhì)量跟蹤調(diào)查機(jī)制和評價(jià)體系，滿足社會發(fā)展和建設(shè)的需要。

以工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)為指導(dǎo)選擇調(diào)查評價(jià)的指標(biāo)并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，質(zhì)量跟蹤調(diào)查必須具有可操作性和全面性，既要涵蓋學(xué)生在校表現(xiàn)，又必須包括社會評價(jià)，將質(zhì)量跟蹤調(diào)查結(jié)果合理地應(yīng)用到指導(dǎo)教學(xué)改革和培養(yǎng)目標(biāo)的持續(xù)改進(jìn)中，形成高校-學(xué)生-社會良性互動(dòng)、相互促進(jìn)的循環(huán)機(jī)制。

5 結(jié) 語

物聯(lián)網(wǎng)作為發(fā)展迅猛的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，未來需要大量的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。經(jīng)過近幾年的教學(xué)實(shí)踐，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)面臨著急需以強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)、深化內(nèi)涵建設(shè)為核心的教學(xué)改革，以利于學(xué)生系統(tǒng)思維的培養(yǎng)。在一系列由淺入深或模塊化的實(shí)踐類課程中，學(xué)生完成從認(rèn)知到實(shí)際生產(chǎn)的漸進(jìn)實(shí)踐，不只考慮系統(tǒng)的功能需求，還要對性能指標(biāo)、器件選型、系統(tǒng)成本等多方面約束條件進(jìn)行考慮。課程內(nèi)容與企業(yè)聯(lián)系越緊密、與行業(yè)需求越接近，越熟悉主流技術(shù)和工程應(yīng)用實(shí)際，越有益于提高學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力。教學(xué)實(shí)踐表明，依據(jù)OBE理念，順應(yīng)培養(yǎng)復(fù)合型高層次人才的需求，建立質(zhì)量跟蹤調(diào)查機(jī)制，持續(xù)改進(jìn)，有利于擴(kuò)大學(xué)生的物聯(lián)網(wǎng)學(xué)科視野，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能與創(chuàng)新思維，提高學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力。

參考文獻(xiàn)

[1] 吳功宜.對物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)教學(xué)體系建設(shè)的思考[J].計(jì)算機(jī)教育，2010 （21）：26-29.

[2] 教育部高等學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)教學(xué)指導(dǎo)委員會.高等學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)公共核心知識體系與課程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

[3] 劉云浩.物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論[M].北京：科學(xué)出版社，2017.

[4]李富華，黃新，周江，等.工程教育認(rèn)證背景下的高頻電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索[J]. 通訊世界，2016 （16）：254-255.

[5] 胡成全，魏曉輝，鐘麗鴻，等.物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程設(shè)置與實(shí)踐教學(xué)體系設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)教育，2015 （6）：12-15.

[6] 李穎.工程認(rèn)證背景下大學(xué)生工程實(shí)踐能力培養(yǎng)創(chuàng)新研究與實(shí)踐[J].河南化工，2014 （8）：59-61

[7] 鄭小發(fā).物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)中高職院校教學(xué)課程實(shí)驗(yàn)體系研究[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2012，2（2）：75-77.

[8] 張朝磊，張?jiān)谠? 基于工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)解決復(fù)雜工程問題能力[J].中國冶金教育，2017 （4）：14-17.endprint