新工科背景下《物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)及應(yīng)用》課程建設(shè)研究

奎曉燕 郭克華 劉衛(wèi)國 杜華坤

摘要：在新工科背景下，以非計(jì)算機(jī)類工科專業(yè)學(xué)生為例，針對當(dāng)前高等教育教學(xué)中存在的問題，提出了如何建設(shè)《物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)及應(yīng)用》課程的改革思路，并立足新工科和非計(jì)算機(jī)類工科學(xué)生特點(diǎn)，基于物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)建設(shè)新課程，最終實(shí)現(xiàn)與互聯(lián)網(wǎng)、計(jì)算機(jī)、大數(shù)據(jù)、移動應(yīng)用開發(fā)等技術(shù)的交叉融合，對高校課程建設(shè)和改革提供幫助。

關(guān)鍵詞：新工科;物聯(lián)網(wǎng);課程建設(shè);教育教學(xué)改革

Course Construction Research of The Fundamental and Application of Internet of Things

under the background of Emerging Engineering Education

KUI Xiao?yan?GUO Ke?hua?LIU Wei?guo?DU Hua?kun?2

（1.School of Information Science and Engineering， Central South University;

2.School of Geosciences and Info?Physics， Central South University， Changsha 410083， China）

Abstract：Under the background of the emerging engineering education， taking the non?computer engineering students as an example， the article puts forward the reform ideas on how to build the course of The fundamental and application of internet of things?in view of the problems existing in the current higher education teaching， and based on the characteristics of the emerging engineering education and non?computer engineering students， the new curriculum is built based on the core technology of the Internet of things. Finally， it is expected to achieve cross convergence with technologies such as Internet， computer， big data， and mobile application development and so on， which will provide?help for the construction and reform of university curriculum.

Key Words：emerging engineering education; internet of things; course construction; education and teaching reform

0?引言

2015年，國務(wù)院出臺《關(guān)于深化高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的實(shí)施意見》和《統(tǒng)籌推進(jìn)世界一流大學(xué)和一流學(xué)科建設(shè)總體方案》，提出要圍繞國家的創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，深化高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革，培養(yǎng)具有歷史使命感和社會責(zé)任心、富有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的各類創(chuàng)新型、應(yīng)用型、復(fù)合型優(yōu)秀人才[1]，目的是滿足當(dāng)前和未來的戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)競爭人才培養(yǎng)需要。2017年教育部啟動 “新工科”發(fā)展研究工作，新工科建設(shè)在我國高等教育界掀起一陣改革熱潮，引起巨大反響[2?4]。

長期以來非計(jì)算機(jī)類工科專業(yè)課程設(shè)置主要圍繞《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》、《程序設(shè)計(jì)》、《數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)》幾門主干課程展開。新工科背景下，隨著互聯(lián)網(wǎng)+的推進(jìn)，傳統(tǒng)的課程設(shè)置已經(jīng)不能滿足新的人才培養(yǎng)需求，一系列適應(yīng)時代發(fā)展，適合非計(jì)算機(jī)類工科專業(yè)學(xué)生知識和能力教育的課程急需建設(shè)和開發(fā)。在新的課程體系下培養(yǎng)過硬的新工科工程人才，以實(shí)現(xiàn)新工科教育目標(biāo)。

近年來，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展非常迅速，已經(jīng)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、城市管理、民生、安防、交通、軍事以及外貿(mào)出口等多個領(lǐng)域應(yīng)用，非計(jì)算機(jī)類工科專業(yè)學(xué)生很多會到這些領(lǐng)域工作，在非計(jì)算機(jī)類工科專業(yè)學(xué)生中開設(shè)《物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)及應(yīng)用》課程非常必要。

本文針對“新工科”多學(xué)科交叉融合特征和“新工科”人才培養(yǎng)在知識、能力和素質(zhì)上的要求，在非計(jì)算機(jī)類工科專業(yè)信息技術(shù)類課程體系和教學(xué)內(nèi)容改革方面開展研究與實(shí)踐，建設(shè)《物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)及應(yīng)用》課程。將信息技術(shù)前沿知識融入課程體系，開拓學(xué)生視野，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和工程應(yīng)用能力。

1?課程建設(shè)思路

2016年6月教育部下發(fā)的《關(guān)于中央部門所屬高校深化教育教學(xué)改革的指導(dǎo)意見》指出：“具有學(xué)科專業(yè)優(yōu)勢和現(xiàn)代教育技術(shù)優(yōu)勢的高校，要以受眾面廣量大的公共課、基礎(chǔ)課和專業(yè)核心課為重點(diǎn)，致力于以學(xué)為本的課程體系重塑、課程內(nèi)容改革，建設(shè)一批以大規(guī)模在線開放課程為代表、課程應(yīng)用與教學(xué)服務(wù)相融通的優(yōu)質(zhì)在線開放課程[5?6]?！睆摹耙越虨橹鳌弊兂伞耙詫W(xué)為主”是教育教學(xué)的一場革命，沒有互聯(lián)網(wǎng)的支撐是不可能實(shí)現(xiàn)的。通過“新工科”建設(shè)，要逐漸形成基于信息技術(shù)的新型教育教學(xué)模式與教育服務(wù)供給方式。

在新工科背景下，建設(shè)面向非計(jì)算機(jī)類工科專業(yè)學(xué)生的《物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)及應(yīng)用》課程要立足新工科和非計(jì)算機(jī)類工科學(xué)生特點(diǎn)，基于物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)建設(shè)新課程，體現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)感知這一關(guān)鍵屬性，體現(xiàn)新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新產(chǎn)業(yè)需求，體現(xiàn)把“物”聯(lián)到互聯(lián)網(wǎng)上這一核心思想，體現(xiàn)與互聯(lián)網(wǎng)、計(jì)算機(jī)、大數(shù)據(jù)、移動應(yīng)用開發(fā)等技術(shù)的交叉和融合。

2?改革措施與實(shí)施步驟

2.1?課程教學(xué)內(nèi)容

教學(xué)內(nèi)容選擇和組織是課程建設(shè)根本。通過研究物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展趨勢制定新工科人才培養(yǎng)目標(biāo)，通過研究課程的核心內(nèi)容構(gòu)建拓展型知識結(jié)構(gòu)[7?8]。由于現(xiàn)實(shí)問題和社會需求這兩者都是不可控制的變量，因此在構(gòu)建知識結(jié)構(gòu)時，基礎(chǔ)課教師要引導(dǎo)學(xué)生通過深度學(xué)習(xí)，吃透核心課程所蘊(yùn)含的自然之理，從而具備向任何知識領(lǐng)域進(jìn)行拓展的能力。構(gòu)建拓展型知識結(jié)構(gòu)需要做“減法”而非“加法”，即構(gòu)建少而精的核心課程體系，嚴(yán)格考核，強(qiáng)化基礎(chǔ)，以不變應(yīng)萬變。同時，要開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)，構(gòu)建基礎(chǔ)型、綜合設(shè)計(jì)型和研究創(chuàng)新型“三層次”實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系[9]。要根據(jù)不同專業(yè)學(xué)生特點(diǎn)和對應(yīng)行業(yè)需求開展分層級的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系研究，結(jié)合課程設(shè)計(jì)等實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，開展創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)選題、案例分析、考核評價等一系列研究工作。

2.2?課程教學(xué)模式

在進(jìn)行課程教學(xué)模式研究和改革時，要抓住新工科工程師至少需要具備的批判性思維、自拓展的知識結(jié)構(gòu)、技術(shù)理解力、設(shè)計(jì)思維、領(lǐng)導(dǎo)能力等品質(zhì)，從課堂教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化、教學(xué)方法創(chuàng)新、教師指導(dǎo)模式變革、課程考核方式與評價標(biāo)準(zhǔn)改革等方面，進(jìn)行課程教學(xué)新模式的探索和實(shí)踐。“新工科”建設(shè)核心問題在于探索實(shí)施工程教育人才培養(yǎng)的“新模式”。 “新工科”教育不再是傳授知識的過程，也不是簡單學(xué)習(xí)生產(chǎn)技能，最重要的是幫助學(xué)生形成正確的思維方式，掌握認(rèn)識問題、分析問題、解決問題的方法，提高學(xué)生的思維質(zhì)量和創(chuàng)新能力。要改變上大學(xué)就是聽大學(xué)的多年積弊，將“單聲道”的課堂教學(xué)模式改變成為交流—質(zhì)疑—辯論的“多聲道”教學(xué)模式;教學(xué)內(nèi)容也要作相應(yīng)改革，應(yīng)該構(gòu)建以問題為導(dǎo)向的課程教學(xué)內(nèi)容體系，把獨(dú)立思考和綜合判斷能力放在首位。新工科課程結(jié)構(gòu)中不僅要有專業(yè)知識板塊，還應(yīng)納入現(xiàn)代技術(shù)工具課程。通過《物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)及應(yīng)用》課程，幫助學(xué)生認(rèn)識到能應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)工具僅僅是基礎(chǔ)性目標(biāo)，更為重要的是提升未來工程師的“技術(shù)理解能力”[10?15]。

2.3?課程教學(xué)資源

課程建設(shè)過程中，教學(xué)資源建設(shè)很重要，應(yīng)當(dāng)從基礎(chǔ)知識、實(shí)踐指南、案例分析、習(xí)題測試等方面建設(shè)《物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)及應(yīng)用》教學(xué)資源庫?；A(chǔ)知識主要是掌握物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)核心知識，實(shí)踐指南和案例分析是教學(xué)的延伸和參考，實(shí)際案例重在提高學(xué)生的應(yīng)用能力，習(xí)題測試是考查學(xué)生對相關(guān)知識的掌握情況。建設(shè)的資源庫覆蓋面要廣，有代表性、啟發(fā)性，能具有示范、引導(dǎo)作用。

2.4?輔助教學(xué)改革

課程建設(shè)要做到理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合、線上教學(xué)與線下教學(xué)相結(jié)合，通過優(yōu)化供給方式，提升教育科學(xué)化水平。通過線上線下資源共享方式，一方面?zhèn)魇谥R，另一方面為終身教育打好基礎(chǔ)。

課程建設(shè)步驟如圖1所示。實(shí)踐、分析、總結(jié)，重視積累階段性成果，不斷調(diào)整與完善，滾動式推進(jìn)相關(guān)研究工作。在實(shí)踐研究中不斷進(jìn)行歸納總結(jié)，通過有效的方法訓(xùn)練學(xué)生的思維，使學(xué)生能有意識地使用相關(guān)知識和技能解決實(shí)際問題，成為新工科時代的合格人才。

3?結(jié)語

本文對新工科背景下面向非計(jì)算機(jī)類工科專業(yè)學(xué)生

建設(shè)《物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)及應(yīng)用》課程進(jìn)行了探索，更新了傳統(tǒng)的教育理念和教育模式，使之符合新工科的教育理念。完善了適應(yīng)新行業(yè)、新業(yè)態(tài)的新工科專業(yè)知識體系，提出了適合新工科背景的教學(xué)模式改革。通過啟發(fā)式研討方式，為學(xué)生提供多元化的學(xué)習(xí)空間。對于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提升教學(xué)質(zhì)量和效果具有積極的促進(jìn)作用。

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