基于CDIO物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)方案改革

譚 波 羅 凱 簡毅飛 唐 溢

（電子科技大學(xué)成都學(xué)院 電子工程系 四川成都 611731）

基于CDIO物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)方案改革

譚 波 羅 凱 簡毅飛 唐 溢

（電子科技大學(xué)成都學(xué)院 電子工程系 四川成都 611731）

近年來，我國的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)崛起速度非常快，從而導(dǎo)致短期內(nèi)人才供需矛盾集中爆發(fā)。為了適應(yīng)行業(yè)發(fā)展需要，我院開設(shè)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)已經(jīng)迫在眉睫。其中，人才培養(yǎng)方案的構(gòu)建在保障人才培養(yǎng)質(zhì)量上有著至關(guān)重要的作用。文章從現(xiàn)狀、培養(yǎng)目標(biāo)、改革思路和改革內(nèi)容建設(shè)等幾個方面對該專業(yè)的人才培養(yǎng)方案進(jìn)行了闡述，并從教學(xué)方法與手段等方面提出了相應(yīng)的解決方案。

一、物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的創(chuàng)新與特色

從智慧地球到感知中國，物聯(lián)網(wǎng)是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)和移動通信之后的又一次信息產(chǎn)業(yè)浪潮。物聯(lián)網(wǎng)通過射頻識別、激光掃描、紅外感應(yīng)器等信息傳感設(shè)備，按協(xié)議規(guī)范，把物品與物品之間以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)連接起來，進(jìn)行信息交換資源共享，從而實(shí)現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。在技術(shù)體系上物聯(lián)網(wǎng)融合了計(jì)算機(jī)科學(xué)、通信工程、微電子檢測、自動化等多門專業(yè)技術(shù)。如何將多門學(xué)科綜合起來，較好地運(yùn)用于物聯(lián)網(wǎng)工程是掌握好這門專業(yè)的關(guān)鍵。物聯(lián)網(wǎng)作為典型交叉學(xué)科，涉及技術(shù)廣，因此在物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論教學(xué)過程中必須貫穿以全局指導(dǎo)局部的思想，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整體優(yōu)化，力求為后續(xù)的技術(shù)學(xué)習(xí)構(gòu)建一個基本知識框架。

二、改革前的狀態(tài)

大學(xué)生在進(jìn)入大學(xué)之前，絕大部分只是憑專業(yè)名稱或十分簡單的專業(yè)介紹對所學(xué)專業(yè)有一個直觀理解，對自己專業(yè)認(rèn)識較少，甚至不知道所開設(shè)的課程對從事本專業(yè)工作有何作用，導(dǎo)致入學(xué)時找不到學(xué)習(xí)方向和目標(biāo)，對專業(yè)課程的學(xué)習(xí)缺乏動力。而現(xiàn)有高校的教學(xué)計(jì)劃中，很少有學(xué)校開設(shè)引導(dǎo)類的課程，幫助學(xué)生全面了解所學(xué)專業(yè)，提高學(xué)習(xí)興趣。由于物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論兼?zhèn)淅碚撔耘c實(shí)踐性，知識覆蓋面廣，加之學(xué)生認(rèn)識偏差和學(xué)習(xí)方法等主觀問題，能夠讓學(xué)生很好地掌握課程知識點(diǎn)并非易事，因此，專業(yè)教師通過對CDIO工程教育的理論研究，根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論課程教學(xué)的規(guī)律，制定一套適用于物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)學(xué)生的導(dǎo)論課程非常必要。

三、改革的理念與思路

基于物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新課程的改革并不是要淡化理論課程的學(xué)習(xí)，而是要改革教學(xué)方法，采取能激起學(xué)生興趣的教學(xué)方法，理論課程的教學(xué)不能采取傳統(tǒng)的“滿堂灌”的教學(xué)方式，而應(yīng)采取基于問題的學(xué)習(xí)、師生互動主題研討、案例教學(xué)、論文研究、項(xiàng)目訓(xùn)練等教學(xué)形式，著力培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題和創(chuàng)新思維能力。為了提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性可以從以下幾個方面進(jìn)行改革：

1．實(shí)施教學(xué)和研究互動、課內(nèi)和課外互動、寓學(xué)于研的培養(yǎng)模式，設(shè)置基于課程的科研訓(xùn)練項(xiàng)目和自主科研訓(xùn)練項(xiàng)目兩類，資助學(xué)生開展研究工作。

基于課程的科研訓(xùn)練項(xiàng)目由研究型教學(xué)課程責(zé)任教師組織課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)教師指導(dǎo)。自主科研訓(xùn)練項(xiàng)目一般為學(xué)生進(jìn)入高年級后，在導(dǎo)師的指導(dǎo)下自主選題，經(jīng)學(xué)院審批后開展科研訓(xùn)練工作，并以小組的形式參加創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、機(jī)械設(shè)計(jì)競賽、力學(xué)競賽、挑戰(zhàn)杯等科技競賽活動。較好地完成科研訓(xùn)練項(xiàng)目的學(xué)生可以取得實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)分，鼓勵學(xué)生以科研訓(xùn)練項(xiàng)目研究成果為內(nèi)容撰寫畢業(yè)論文，完成畢業(yè)環(huán)節(jié)。

2．在知名企業(yè)建立學(xué)生實(shí)踐基地。

學(xué)生可優(yōu)先獲得去該類企業(yè)實(shí)習(xí)的機(jī)會，并鼓勵其在企業(yè)中開展科研訓(xùn)練項(xiàng)目的研究工作。 通過組織科研訓(xùn)練團(tuán)隊(duì)、社會工作等途徑培養(yǎng)學(xué)生的組織、溝通、協(xié)調(diào)等領(lǐng)導(dǎo)能力。

3．定期組織開展學(xué)術(shù)討論。

在導(dǎo)師的指導(dǎo)下對各自研究的課題，發(fā)表各自觀點(diǎn)，營造良好的學(xué)習(xí)交流氛圍，激發(fā)創(chuàng)造力，提高學(xué)生的表達(dá)和溝通能力。

4．教學(xué)過程中教師的自我完善。

物聯(lián)網(wǎng)工程作為新興的研究領(lǐng)域，面臨著涉及專業(yè)多、學(xué)科建設(shè)不成熟、課程體系有待完善和高校缺乏能夠全面掌握實(shí)踐教學(xué)的師資隊(duì)伍等問題，因此對這門學(xué)科的任課教師提出了更多要求。教師在授課之前必須充分備課，通過自學(xué)、參加培訓(xùn)、教研探討、學(xué)術(shù)交流等多種方式擴(kuò)充自身知識結(jié)構(gòu)，不斷更新自我認(rèn)知內(nèi)容，并且要根據(jù)學(xué)生提問、師生交流、平時作業(yè)、考試等環(huán)節(jié)的反饋信息，及時調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法，保證教學(xué)質(zhì)量。

四、改革的內(nèi)容：理論和實(shí)踐

物聯(lián)網(wǎng)的課程內(nèi)容豐富，各部分知識點(diǎn)要求程度并不相同，在教學(xué)過程中應(yīng)注重系統(tǒng)性授課。首先突出重點(diǎn)，把握好內(nèi)容難易程度適中，運(yùn)用多樣化教學(xué)方式。例如，物聯(lián)網(wǎng)歷史、研究現(xiàn)狀、應(yīng)用案例等內(nèi)容可以作為一般性介紹，而在物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)基礎(chǔ)、信息處理與軟件服務(wù)等方面則要重點(diǎn)介紹。再則在講授新知識點(diǎn)時，應(yīng)盡量避免過多使用專業(yè)詞匯。由于物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論課程內(nèi)容比較抽象，新生還不能掌握大多數(shù)專業(yè)詞匯，如果過多使用會增加學(xué)生理解的難度。最后在教材選擇上應(yīng)避免使用過于簡單或過于復(fù)雜的教材。由于物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)剛剛設(shè)立，在教材和參考資料上相對比較欠缺，所以教材選擇一定要根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況和教學(xué)效果綜合考慮，力求通俗易懂，比如一些專著，雖然內(nèi)容、組織論證非常好，但作為一年級新生專業(yè)入門教材并不太適合，可以選擇一些具有引導(dǎo)作用的入門性優(yōu)秀教材。

由于一年級學(xué)生知識掌握程度參差不齊，物聯(lián)網(wǎng)課程內(nèi)容比較抽象，如果采用單一的授課方法，很難達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果，可能對學(xué)生的后續(xù)課程學(xué)習(xí)產(chǎn)生消極的負(fù)面影響，甚至?xí)屗麄儺a(chǎn)生厭學(xué)情緒。因此，多樣化教學(xué)方式應(yīng)該貫穿于整個授課過程。例如案例式教學(xué)，啟發(fā)式教學(xué)，交互式教學(xué)等等。再則可以采用多元化教學(xué)，構(gòu)建課堂之外的教學(xué)環(huán)境，例如，精品課程網(wǎng)站、遠(yuǎn)程輔導(dǎo)、網(wǎng)絡(luò)教室、網(wǎng)上討論輔導(dǎo)平臺bbs、電子圖書等網(wǎng)上教學(xué)資源，打破傳統(tǒng)課堂教學(xué)時間和空間受限的弊端，可以通過計(jì)算機(jī)、掌上電腦、手機(jī)等終端通信設(shè)備隨時隨地進(jìn)行教學(xué)，為學(xué)生課余提供一個自主學(xué)習(xí)、思索、討論的開放空間。

物聯(lián)網(wǎng)工程作為實(shí)踐性很強(qiáng)的工科學(xué)科，實(shí)驗(yàn)是教學(xué)中的必備環(huán)節(jié)。學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)操作的感性認(rèn)識可以加深對理論知識的理解。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中應(yīng)該注意以下幾方面。

1．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)該豐富多樣。例如大部分物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)學(xué)生都有自己的筆記本電腦，在講解物聯(lián)網(wǎng)中對等式網(wǎng)絡(luò)時，為加深學(xué)生對技術(shù)的認(rèn)識，可讓學(xué)生開啟無線網(wǎng)卡，配置對等式模型，實(shí)現(xiàn)小型對等式無線局域網(wǎng)搭建實(shí)驗(yàn)；在講解無線個人區(qū)域網(wǎng)時，可以讓學(xué)生運(yùn)用手機(jī)中的藍(lán)牙通信功能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，進(jìn)一步了解無線個人區(qū)域網(wǎng)的特點(diǎn)，如10米內(nèi)傳輸、傳輸速度、主從節(jié)點(diǎn)關(guān)系等；在講解物聯(lián)網(wǎng)安全知識時，可以演示一些趣味防御實(shí)例，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性。

2．在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)時必須精心選題，突出專業(yè)特點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)題目應(yīng)具有代表性，知識點(diǎn)覆蓋全面。例如在講解傳感器感知知識時，可以選擇圖像采集、鍵盤與顯示屏模擬感知等典型實(shí)驗(yàn)。

3．可以組織小組互助。實(shí)驗(yàn)前對學(xué)生進(jìn)行分組，合理搭配小組成員，并選出組長。實(shí)驗(yàn)過程中遇到問題時可以讓學(xué)生先在小組內(nèi)討論，養(yǎng)成主動積極的學(xué)習(xí)態(tài)度。

4．組織豐富多彩的集趣味性、專業(yè)性于一體活動，讓學(xué)生在一起交流學(xué)習(xí)心得和方法，并可以去實(shí)習(xí)基地實(shí)踐，提高實(shí)際運(yùn)用能力。

五、課程考核方式改革

根據(jù)CDIO教學(xué)大綱中對物聯(lián)網(wǎng)課程的教學(xué)要求，其教學(xué)內(nèi)容和項(xiàng)目的設(shè)計(jì)建立在對學(xué)生的引導(dǎo)及激發(fā)學(xué)習(xí)興趣上，結(jié)合專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)要求，堅(jiān)持理論聯(lián)系實(shí)際、學(xué)以致用的原則，在學(xué)生入校時即對學(xué)生進(jìn)行全方位的專業(yè)知識教育。圍繞物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)創(chuàng)新這一教學(xué)劃分，也應(yīng)該將課程考核方式進(jìn)行改革：

1．理論教學(xué)部分的考核方式

理論部分的考核不再采用單一的卷面考試形式，學(xué)生可以結(jié)合10次講座所講授的內(nèi)容，獨(dú)立查閱中英文文獻(xiàn)，開展市場調(diào)研，撰寫不少于5000字的調(diào)研報(bào)告或課程論文，并制作講授課件，參加課堂上模擬的“21世紀(jì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)前沿國際論壇”，對調(diào)研報(bào)告或論文內(nèi)容進(jìn)行講授。教師可以根據(jù)學(xué)生調(diào)研報(bào)告或論文撰寫質(zhì)量和課堂講授的表現(xiàn)，以及平時教學(xué)活動全部環(huán)節(jié)的表現(xiàn)，確定此部分的分?jǐn)?shù)。

2．項(xiàng)目制作實(shí)踐部分的考核方式

（1）項(xiàng)目制作實(shí)踐的組織形式及成果提交。項(xiàng)目制作實(shí)踐時學(xué)生以4～6人為一個項(xiàng)目小組，每個小組配備一名指導(dǎo)教師。項(xiàng)目制作實(shí)踐以小組為單位，在理論課堂外執(zhí)行；項(xiàng)目組內(nèi)活動方式有：座談式交流研討，專題式講解介紹，邊做邊探討式互動，系統(tǒng)性總結(jié)等。組間活動主要采用總結(jié)介紹方式。項(xiàng)目完成后團(tuán)隊(duì)需提交的成果資料可以為：電路圖，硬件實(shí)物，工作原理介紹，項(xiàng)目工作總結(jié)或課程論文等。

（2）項(xiàng)目制作實(shí)踐考評方式與標(biāo)準(zhǔn)。項(xiàng)目制作實(shí)踐的成績分為優(yōu)（＞90分）、良（80～89分）、中（70～79分）、及格（60～69分）、不及格（＜60分）五檔。項(xiàng)目制作實(shí)踐總體評分由導(dǎo)師和教學(xué)組成員共同評定，采用團(tuán)隊(duì)成員之間互評、團(tuán)隊(duì)間互評及導(dǎo)師評定的考評方式。每個學(xué)生的成績?nèi)Q于其所在團(tuán)隊(duì)的最終成績和個人在團(tuán)隊(duì)工作中的參與程度，參與程度由每個團(tuán)隊(duì)成員之間互相打分。團(tuán)隊(duì)的最終成績由團(tuán)隊(duì)間互相打分及導(dǎo)師根據(jù)團(tuán)隊(duì)成員綜合表現(xiàn)給分，評分時應(yīng)綜合考慮各團(tuán)隊(duì)在制作過程中的表現(xiàn)，主要觀察的方面有：成員之間是否分工合作，是否有詳細(xì)的工作計(jì)劃，項(xiàng)目總結(jié)答辯時的表現(xiàn)等。項(xiàng)目制作實(shí)踐總成績的組成：團(tuán)隊(duì)的綜合成績50%，個人表現(xiàn)成績50%。在綜合成績中，項(xiàng)目工作總結(jié)或論文30%，答辯30%，團(tuán)隊(duì)協(xié)作度20%。個人表現(xiàn)主要考核個人在團(tuán)隊(duì)工作中的參與程度和個人在口頭表達(dá)能力、書面表達(dá)能力、溝通協(xié)作能力、工程創(chuàng)新能力、領(lǐng)導(dǎo)能力等方面的提高程度。

（3）課程總成績的評定。課程總成績由理論和項(xiàng)目制作實(shí)踐兩部分組成，其中理論成績占30%，項(xiàng)目制作實(shí)踐占70%，由此得出課程總成績。

結(jié)語

由于物聯(lián)網(wǎng)在技術(shù)體系上融合了計(jì)算機(jī)科學(xué)、通信工程、微電子檢測、自動化等多門專業(yè)技術(shù)。如何將多門學(xué)科綜合起來，較好地運(yùn)用于物聯(lián)網(wǎng)工程是掌握好這門專業(yè)的關(guān)鍵。物聯(lián)網(wǎng)作為典型交叉學(xué)科，涉及技術(shù)廣，因此在物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論教學(xué)過程中必須貫穿以全局指導(dǎo)局部的思想，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整體優(yōu)化，力求為后續(xù)的課程教學(xué)構(gòu)建一個基本知識框架。

譚波 男，1980年10月 漢 四川，達(dá)州 研究生 講師 教學(xué)管理和研究