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工程教育下物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)研究論文
摘要：實(shí)踐教學(xué)體系構建是物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)建設的核心內容之一。在工程教育背景下，針對現代工程教育的要求和物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)，結合專(zhuān)業(yè)培養目標，從課內實(shí)踐體系頂層設計、課外學(xué)生競賽和導師指導下的創(chuàng )新團隊建設三個(gè)方面探索物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系的構建
關(guān)鍵詞：工程教育，物聯(lián)網(wǎng)，實(shí)踐教學(xué)
物聯(lián)網(wǎng)是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)通信之后的又一次信息產(chǎn)業(yè)浪潮，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)已被正式列為國家重點(diǎn)發(fā)展的戰略性新興產(chǎn)業(yè)之一。面對國家戰略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要，教育部于2010年批準設置了物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)，到2015年為止，全國已有200多所本科高等學(xué)校開(kāi)設了該專(zhuān)業(yè)，辦學(xué)規模不斷擴大[1]。中國石油大學(xué)（華東）自2011年起依托計算機專(zhuān)業(yè)設置物聯(lián)網(wǎng)培養方向，并于2014年4月獲批物聯(lián)網(wǎng)工程新專(zhuān)業(yè)，在物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)人才的培養上積累了一定的經(jīng)驗。物聯(lián)網(wǎng)工程作為工程應用型專(zhuān)業(yè)，如何科學(xué)的構建物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系是專(zhuān)業(yè)建設的核心內容之一[2]，我校在這方面也做了很多探索與實(shí)踐，取得較好的效果，為培養滿(mǎn)足社會(huì )需求的高素質(zhì)創(chuàng )新型物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)人才奠定了基礎。
一、物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系現狀
在物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)申請的籌備階段，學(xué)校先后到北航、西交、武大、華中科技等十余所開(kāi)設物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)的高校調研，并參加了2013年和2014年中國物聯(lián)網(wǎng)大會(huì )等多個(gè)研討會(huì )，與產(chǎn)業(yè)界和教育界相關(guān)人員做了較深入的交流。通過(guò)調研和交流發(fā)現，實(shí)踐教學(xué)體系改革是物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)建設和教學(xué)改革中最關(guān)注的領(lǐng)域，由于是新設專(zhuān)業(yè)，很多高校都在摸索。目前，大多高校延續傳統的“實(shí)踐內容=實(shí)驗+實(shí)習+畢業(yè)設計”實(shí)踐教學(xué)體系，但構建時(shí)由于物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)新、對應產(chǎn)業(yè)鏈長(cháng)、相關(guān)技術(shù)門(mén)類(lèi)差異大，往往將實(shí)踐環(huán)節分成零散的單元，各個(gè)實(shí)踐環(huán)節在具體實(shí)施過(guò)程中目標偏向單一、手段缺乏創(chuàng )新，各個(gè)環(huán)節彼此獨立，缺乏統一的協(xié)調和管理，不利于系統的培養學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng )新能力。
二、工程教育背景下的物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系
1．現代工程教育理念
現代工程教育理念起源于美國，它是伴隨美國工程教育的變革歷程而生成的一套完整的指導工程教育改革的理論體系[3]�，F代工程教育理念非常強調工程實(shí)踐訓練在教育中的作用，是對工程教育從“科學(xué)模式”回歸“工程模式”的重大變革。我國在《國家中長(cháng)期教育改革和發(fā)展規劃綱要（2010-2020年）》和《國家中長(cháng)期人才發(fā)展規劃綱要（2010-2020年）》中明確提出促進(jìn)我國由工程教育大國邁向工程教育強國，以現代工程教育理論為指導，培養造就創(chuàng )新能力強、適應社會(huì )經(jīng)濟發(fā)展需要的高質(zhì)量各類(lèi)型工程技術(shù)人才，為國家走新型工業(yè)化發(fā)展道路、建設創(chuàng )新型國家和人才強國戰略服務(wù)[4]。
因此，在工程教育背景下，進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系構建是非常有必要和有意義的。本文針對現代工程教育的要求和物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)，結合專(zhuān)業(yè)培養目標要求，以強化綜合能力和提高工程素質(zhì)及創(chuàng )新能力為培養核心，探索物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系的構建。
2．物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐教學(xué)體系構建
實(shí)踐教學(xué)涉及課程實(shí)驗、課程設計、專(zhuān)業(yè)實(shí)習、創(chuàng )新訓練、畢業(yè)設計等多個(gè)環(huán)節。這些環(huán)節按照層次又可劃分為基本技能訓練、綜合實(shí)踐和創(chuàng )新訓練等，構成一個(gè)多維的整體。因此，在設計各實(shí)踐環(huán)節內容時(shí)，應避免孤立存在，需整體規劃，并明確各環(huán)節在人才培養目標中的作用，同時(shí)結合課外學(xué)科競賽、學(xué)生創(chuàng )新團隊等多種形式，構建一個(gè)系統性強的實(shí)踐教學(xué)體系。要實(shí)現以上目標，關(guān)鍵是如何選擇主線(xiàn)將各環(huán)節串聯(lián)起來(lái)。
在工程教育背景下，工程實(shí)訓項目的實(shí)施在人才培養中起到關(guān)鍵作用，讓學(xué)生在項目實(shí)施中加深對專(zhuān)業(yè)理論的學(xué)習，同時(shí)培養學(xué)生的創(chuàng )新精神和團隊合作等方面的綜合能力。因此，我校在建設物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐教學(xué)體系時(shí)，采用如下思路：構建實(shí)踐教學(xué)體系首先結合專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)，密切聯(lián)系物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)，以工程實(shí)訓項目為驅動(dòng)，將項目實(shí)施作為主線(xiàn)，貫穿于課內外實(shí)踐教學(xué)的全過(guò)程，各實(shí)踐環(huán)節要為項目實(shí)施服務(wù)，這也符合國際工程教育界工程教育模式的特點(diǎn)。
具體實(shí)施時(shí)，主要包含專(zhuān)業(yè)課程的課內實(shí)踐體系頂層設計、課外學(xué)生競賽和導師指導下的創(chuàng )新團隊建設三個(gè)方面：
（1）重視專(zhuān)業(yè)課程的課內實(shí)踐體系頂層設計，以實(shí)際工程項目的實(shí)施為主線(xiàn)，打破各課程實(shí)踐環(huán)節界限，重組課程實(shí)驗及課程設計內容，以項目為驅動(dòng)設計課內實(shí)踐環(huán)節。課內的實(shí)踐環(huán)節是實(shí)踐教學(xué)體系中的基礎，也是關(guān)鍵的一環(huán)。課內實(shí)踐環(huán)節包括專(zhuān)業(yè)課程實(shí)驗、課程設計、實(shí)習等，在設計時(shí)，每門(mén)課程的實(shí)踐環(huán)節不單純?yōu)楸菊n程服務(wù)，而是要站在項目實(shí)施的角度進(jìn)行組織，重視各課程實(shí)踐環(huán)節之間的貫通和融合。根據學(xué)生的認知特點(diǎn)和規律，依托物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)中完整的實(shí)際工程項目，以工程實(shí)訓項目為主線(xiàn)，把項目實(shí)施過(guò)程中涉及的知識模塊分解到各課程實(shí)踐環(huán)節中。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具有鮮明的行業(yè)特征，可選擇幾個(gè)典型應用領(lǐng)域，如：智能家居、物流、智能交通、智慧油田等，結合現在實(shí)驗條件，設計若干個(gè)大型綜合性工程實(shí)訓項目案例，把每個(gè)工程項目案例的實(shí)施按照物聯(lián)網(wǎng)感知識別層、網(wǎng)絡(luò )構建層（傳輸層）和應用層（管理服務(wù)和創(chuàng )新應用層）的知識體系結構劃分成易于課程實(shí)踐實(shí)施的多個(gè)模塊，把這些模塊分解到專(zhuān)業(yè)課程的實(shí)踐環(huán)節中去，找到各模塊與專(zhuān)業(yè)課程知識點(diǎn)之間的對應關(guān)系。這樣學(xué)生能直接感受到所學(xué)知識在實(shí)際工作中的作用和地位，提高學(xué)生綜合利用學(xué)習知識解決實(shí)際問(wèn)題的能力，同時(shí)激發(fā)學(xué)習興趣。
（2）依托各種課外科技競賽，以工程實(shí)訓項目為紐帶，培養學(xué)生的自主創(chuàng )新能力。學(xué)科競賽是在課堂教學(xué)的基礎上，通過(guò)競賽的形式對學(xué)生的綜合素質(zhì)和能力進(jìn)行多方位考察的課外實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)。倡導、組織學(xué)生參加各類(lèi)課外學(xué)術(shù)科技競賽，是物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系的重要組成部分。目前我校在這方面有比較好的氛圍，但物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)作為新辦專(zhuān)業(yè)，在具體實(shí)施中，可能會(huì )存在學(xué)生無(wú)成熟經(jīng)驗借鑒、對本專(zhuān)業(yè)內的學(xué)科競賽不了解等問(wèn)題，因此，在學(xué)院層次，搭建一個(gè)課外實(shí)踐活動(dòng)網(wǎng)絡(luò )平臺，并嘗試通過(guò)社交網(wǎng)絡(luò )、課外實(shí)踐活動(dòng)與課內綜合實(shí)踐類(lèi)課程的融合等方式提高學(xué)生參與的積極性。針對學(xué)生普遍存在的課程負擔重、對競賽積極性不夠等問(wèn)題，可將課外競賽與課內實(shí)踐課融合。
（3）強化導師團隊指導下的學(xué)生創(chuàng )新團隊建設，鼓勵學(xué)生參加教師科研項目。為培養學(xué)生創(chuàng )新能力、開(kāi)闊學(xué)科視野，鼓勵學(xué)生參加教師科研項目或科研項目轉化的創(chuàng )新項目。由于本科學(xué)生知識水平有限、工程能力不強，他們的科技創(chuàng )新活動(dòng)尤其是活動(dòng)初期需要指導教師提供較多幫助。但在實(shí)際過(guò)程中，如果是一個(gè)學(xué)生創(chuàng )新團隊只有一位教師指導，會(huì )在時(shí)間和精力上無(wú)法保證，挫傷學(xué)生的積極性，同時(shí)單個(gè)指導教師掌握的知識也存在局限性。
因此，我們采用由多位教師和研究生組建導師團隊，學(xué)生在自愿的前提下，結合興趣點(diǎn)選擇加入相應的導師團隊，并按項目組建學(xué)生創(chuàng )新團隊。創(chuàng )新團隊的學(xué)生可直接參與到教師的科研課題中去，以科研項目為依托，將科研項目轉化為學(xué)生實(shí)踐項目，培養學(xué)生發(fā)現問(wèn)題、提出問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，提高學(xué)生理論與實(shí)際相結合的實(shí)踐能力和創(chuàng )新能力。參與科研課題，還能讓學(xué)生及時(shí)了解學(xué)科的最新研究動(dòng)向，并根據興趣愛(ài)好盡早確定自己的研究方向。
三、實(shí)踐效果
基于現代工程教育理念，中國石油大學(xué)（華東）在物聯(lián)網(wǎng)方向的計算機專(zhuān)業(yè)學(xué)生以及物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)學(xué)生中進(jìn)行了實(shí)踐教學(xué)體系的構建探索，取得了明顯的實(shí)踐效果。比如物聯(lián)網(wǎng)方向的計算機專(zhuān)業(yè)學(xué)生普遍具有較強的動(dòng)手實(shí)踐能力，參加各種學(xué)科競賽及創(chuàng )新項目的積極性高漲。2011年至2014年期間，每年均有二十多名學(xué)生積極參加物聯(lián)網(wǎng)設計、智能車(chē)和嵌入式設計大賽等各類(lèi)競賽，獲國家級一、二等獎及山東省一等獎等十多項獎項。物聯(lián)網(wǎng)新專(zhuān)業(yè)的學(xué)生雖然只處在低年級階段，但專(zhuān)業(yè)興趣濃厚，對新專(zhuān)業(yè)的認同感非常高，很多已提前進(jìn)入專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習，為參與各自實(shí)踐活動(dòng)及課內外競賽做準備。因此，基于現代工程教育理念探索物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系的構建是可行和有意義的。
參考文獻
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