新工科背景下物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)智慧學(xué)習(xí)模式的應(yīng)用研究

潘雪峰

[摘 要] 隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展，以“互聯(lián)網(wǎng)+”制造為特征的工業(yè)4.0時(shí)代對應(yīng)用型本科人才的培養(yǎng)提出了新的要求，面向工程教育的人才培養(yǎng)模式成為當(dāng)前應(yīng)用型本科高校人才培養(yǎng)的新指標(biāo)。智慧學(xué)習(xí)模式契合工程人才培養(yǎng)的目標(biāo)，結(jié)合工程教育的規(guī)律，將學(xué)生作為學(xué)習(xí)主體，使用實(shí)踐項(xiàng)目和創(chuàng)新項(xiàng)目為驅(qū)動，培養(yǎng)社會需求的具有實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力的工程型人才。

[關(guān) 鍵 詞] 新工科；智慧學(xué)習(xí)；物聯(lián)網(wǎng)工程

[中圖分類號] G434 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號] 2096-0603（2018）22-0020-02

新工科是在新科技革命、新產(chǎn)業(yè)革命、新經(jīng)濟(jì)背景下工程教育改革的重大戰(zhàn)略選擇，是今后我國工程教育發(fā)展的新思維、新方式[1]。新工科的內(nèi)涵是以立德樹人為引領(lǐng)，以應(yīng)對變化、塑造未來為建設(shè)理念，以繼承與創(chuàng)新、交叉與融合、協(xié)調(diào)與共享為主要途徑，培養(yǎng)未來多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才[2]。

當(dāng)前，我國高等工程教育經(jīng)過“質(zhì)量工程”“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”“2011計(jì)劃”“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)改革”等重大改革舉措，取得了一定成績，在規(guī)模、層次、專業(yè)上逐步形成工程教育體系，2016年我國正式加入“華盛頓協(xié)議”，標(biāo)志著我國工程教育真正融入世界[3]。以智能制造為主的“工業(yè)4.0”對培養(yǎng)改革創(chuàng)新人才提出了更高的要求。復(fù)旦大學(xué)、天津大學(xué)等高校迅速開展研討，并積極從人才培育模式等方面進(jìn)行了改革。

“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的學(xué)習(xí)呈現(xiàn)出學(xué)習(xí)過程自主化、學(xué)習(xí)方式聯(lián)通化和學(xué)習(xí)支持智能化的特點(diǎn)，因此催生了智慧學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)模式?！爸腔邸苯缍槿藗冞\(yùn)用相關(guān)知識、技能、方法等解決實(shí)際問題的能力[4]?！爸腔邸本哂兄黧w性、知識性、實(shí)踐性、綜合性四個(gè)基本特性。智慧教育大力倡導(dǎo)的是培養(yǎng)善于學(xué)習(xí)、善于協(xié)作、善于溝通、善于研判、善于創(chuàng)造、善于解決復(fù)雜問題的創(chuàng)新人才[5]。

新工科背景下，工程人才培養(yǎng)以創(chuàng)新為主導(dǎo)，智慧學(xué)習(xí)模式培養(yǎng)創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，將智慧學(xué)習(xí)模式應(yīng)用到新工科背景下的工程教育中，進(jìn)行專業(yè)建設(shè)能有效促進(jìn)創(chuàng)造型應(yīng)用人才的培養(yǎng)。

一、新工科人才需求與智慧學(xué)習(xí)的融合

（一）新工科背景下對人才的要求

新工科是在科技革命、產(chǎn)業(yè)變革、新經(jīng)濟(jì)以及新起點(diǎn)這樣的大背景下提出來的概念。新工科的主要研究內(nèi)容被歸納為“五個(gè)新”，即工程教育的新理念、學(xué)科專業(yè)的新結(jié)構(gòu)、人才培養(yǎng)的新模式、教育教學(xué)的新質(zhì)量、分類發(fā)展的新體系。對高校而言，新工科是指新興工科專業(yè)，也包括對傳統(tǒng)工科專業(yè)的融合與升級改造。

地方應(yīng)用型本科高校定位于服務(wù)社會，緊抓社會的需求，在新工科背景下注重知識轉(zhuǎn)化與應(yīng)用，加強(qiáng)應(yīng)用實(shí)踐和能力創(chuàng)新。在新工科背景下，地方應(yīng)用型本科高校人才培養(yǎng)需要從創(chuàng)新思維、實(shí)踐能力、溝通技巧、人文素養(yǎng)和技術(shù)技能訓(xùn)練幾方面并駕齊驅(qū)，但是培養(yǎng)人才追求創(chuàng)新的思維、持續(xù)學(xué)習(xí)能力是新工科人才培養(yǎng)的核心和內(nèi)涵。

（二）智慧學(xué)習(xí)培養(yǎng)人才的特色

智慧學(xué)習(xí)是支持和促進(jìn)個(gè)性、特色、內(nèi)驅(qū)、創(chuàng)新發(fā)展的學(xué)習(xí)，是要求學(xué)習(xí)者付出更多智慧的學(xué)習(xí)。

智慧學(xué)習(xí)中的泛在學(xué)習(xí)，在信息通信泛在化的技術(shù)上，“互聯(lián)網(wǎng)+”為泛在學(xué)習(xí)提供了環(huán)境和技術(shù)，為進(jìn)行終身學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。智慧學(xué)習(xí)中的跨學(xué)科、聯(lián)通式學(xué)習(xí)是海量冗余信息中學(xué)習(xí)的必然選擇。人的創(chuàng)新源于學(xué)習(xí)創(chuàng)新，智慧學(xué)習(xí)的內(nèi)涵是走向創(chuàng)新學(xué)習(xí)。目前的教育是知識教育階段，創(chuàng)新學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)極為薄弱，因此，在應(yīng)用型本科高校的專業(yè)人才培養(yǎng)中使用智慧學(xué)習(xí)模式、培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的人才十分必要。

在新工科背景下，應(yīng)用智慧學(xué)習(xí)模式培養(yǎng)適應(yīng)工業(yè)4.0需求的、具有主動實(shí)踐和創(chuàng)新能力的智慧型工程人才條件成熟，方法可行，也是高校順應(yīng)社會需要和國家號召的必然趨勢。

二、新工科背景下智慧學(xué)習(xí)模式的設(shè)計(jì)

智慧學(xué)習(xí)模式將學(xué)生作為學(xué)習(xí)主體，結(jié)合當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和設(shè)備為載體、多元化的知識資源為支撐、實(shí)踐項(xiàng)目和創(chuàng)新項(xiàng)目為驅(qū)動，綜合智慧教學(xué)模式中泛在學(xué)習(xí)、跨學(xué)科、聯(lián)通學(xué)習(xí)以及創(chuàng)新學(xué)習(xí)，契合新工科背景下工程教育培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的理念開展智慧教學(xué)模式設(shè)計(jì)。

智慧學(xué)習(xí)模式教學(xué)模型的主體思想是將教學(xué)在時(shí)間上清晰分離為講授、項(xiàng)目驅(qū)動內(nèi)化吸收和項(xiàng)目成果展示與討論三個(gè)環(huán)節(jié)。學(xué)生通過實(shí)踐項(xiàng)目和創(chuàng)新項(xiàng)目主動參與到學(xué)習(xí)過程中來，成為真正的權(quán)責(zé)對等的“教—學(xué)”主體，實(shí)現(xiàn)從有質(zhì)量到高質(zhì)量的轉(zhuǎn)變。

教學(xué)模型分為前期規(guī)劃、教學(xué)過程和教學(xué)評價(jià)三個(gè)部分。在智慧學(xué)習(xí)的開展中，豐富的微課資源和慕課資源具有體系完整、信息全面、形式多元、內(nèi)容豐富等特點(diǎn)，成為教學(xué)模式中的載體和基礎(chǔ)，為推動學(xué)生對知識點(diǎn)進(jìn)行拓展，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目實(shí)踐、自主探究學(xué)習(xí)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

智慧學(xué)習(xí)模式教學(xué)模型分為前期規(guī)劃、課堂教學(xué)、知識內(nèi)化和課堂教學(xué)四部分組成。前期規(guī)劃實(shí)現(xiàn)對課程的目標(biāo)、具體學(xué)情、資源整理等工作；教學(xué)過程按照教師主導(dǎo)知識點(diǎn)、學(xué)生項(xiàng)目討論展示的思想，由講授知識點(diǎn)（課堂教學(xué)）、實(shí)踐項(xiàng)目和創(chuàng)新項(xiàng)目驅(qū)動進(jìn)行知識內(nèi)化吸收（課后內(nèi)化）、項(xiàng)目成果展示與討論（課堂教學(xué)）三環(huán)節(jié)展開；教學(xué)評價(jià)階段根據(jù)教學(xué)過程總結(jié)經(jīng)驗(yàn)便于后期改進(jìn)。

綜合課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，將多門課程打通，結(jié)合專業(yè)特色，以項(xiàng)目為驅(qū)動，使用泛在學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)來完成項(xiàng)目設(shè)計(jì)。結(jié)合社會需求，在新工科背景下工程教育理念以創(chuàng)新能力培養(yǎng)目標(biāo)，跨學(xué)科、聯(lián)通學(xué)習(xí)，以創(chuàng)新項(xiàng)目為驅(qū)動促進(jìn)團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。通過創(chuàng)新項(xiàng)目孵化出具有創(chuàng)新意識、貼近專業(yè)特色、符合行業(yè)發(fā)展需求的項(xiàng)目，參與學(xué)科競賽，提升專業(yè)能力水平。

三、物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)智慧學(xué)習(xí)模式的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程普遍需要滿足實(shí)踐動手和能力拓展的要求，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程大多是在高年級開設(shè)的專業(yè)課。課程內(nèi)容涉及物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)、傳感器原理及應(yīng)用、RFID原理及應(yīng)用、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)等，一般都是交叉性較強(qiáng)的專業(yè)課，課程涉及的理論知識點(diǎn)多，難度較大，同時(shí)，在當(dāng)前應(yīng)用的背景下，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的社會應(yīng)用需要較高，對學(xué)生應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)軟硬件也有一定的要求。智慧學(xué)習(xí)模式按照物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程的教學(xué)實(shí)際，以學(xué)生為中心設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)，在保證學(xué)生對基本知識點(diǎn)掌握的同時(shí)，進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生實(shí)踐、獨(dú)立思考和探究學(xué)習(xí)的目的。

（一）智慧教學(xué)模式在專業(yè)課程教學(xué)過程的實(shí)施

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的學(xué)習(xí)對象中男生居多，對新知識、新應(yīng)用以及新方式接受快、反應(yīng)靈活、獨(dú)立積極，更容易發(fā)現(xiàn)和接受新事物，因此課堂氣氛活躍，能保證泛在學(xué)習(xí)、項(xiàng)目展示討論的可行性。課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)與原有大綱要求保持一致，但在原有基礎(chǔ)上可以增加課程在實(shí)踐環(huán)節(jié)以及專業(yè)拓展方面的要求。對于學(xué)習(xí)環(huán)境也做好前期規(guī)劃，目前學(xué)生擁有自己的計(jì)算機(jī)與手機(jī)等設(shè)備，學(xué)校圖書館也能提供查閱相關(guān)信息的計(jì)算機(jī)，在多元化的資源中傳感器、RFID相關(guān)知識點(diǎn)的資源豐富，因此，智慧學(xué)習(xí)模式在專業(yè)課程教學(xué)開展的條件基本成熟。

課堂的教學(xué)組織以混合教學(xué)方式開展，學(xué)生仍然作為主體，一部分課堂給教師講授基本框架和重難點(diǎn)，另一部分為學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目展示和組織討論。在課堂講授環(huán)節(jié)，教師把握課堂的主導(dǎo)，教師將課程的知識體系、知識點(diǎn)中的涉及的重難點(diǎn)在課堂上講解清楚，以激發(fā)學(xué)生興趣和內(nèi)化知識為目的，推薦輔助應(yīng)用軟件、課程資源、微慕資源等。針對物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程的特點(diǎn)，按照典型的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目擴(kuò)展形成小項(xiàng)目，布置項(xiàng)目任務(wù)，對學(xué)生進(jìn)行分組，使用項(xiàng)目進(jìn)行驅(qū)動。

知識內(nèi)化環(huán)節(jié)，學(xué)生作為自主學(xué)習(xí)的主體，依據(jù)教師提出的小項(xiàng)目，根據(jù)自己的個(gè)人特點(diǎn)和具體情況，進(jìn)行泛在學(xué)習(xí)和自主探究學(xué)習(xí)，以項(xiàng)目作為驅(qū)動力完成內(nèi)化吸收和知識擴(kuò)展。知識內(nèi)化環(huán)節(jié)在課下實(shí)現(xiàn)，采用項(xiàng)目驅(qū)動的方式，減少了時(shí)間限制。通過小組共同完成項(xiàng)目不僅提高了學(xué)生的實(shí)踐動手能力，更達(dá)到了知識內(nèi)化的目的。

項(xiàng)目展示和組織討論環(huán)節(jié)是學(xué)生通過項(xiàng)目驅(qū)動對知識內(nèi)化吸收之后，學(xué)生再回到課堂上，這個(gè)環(huán)節(jié)將課堂交給學(xué)生，教師作簡短引導(dǎo)，各小組對完成的項(xiàng)目進(jìn)行展示和講解，與班級其他學(xué)生和教師進(jìn)行互動交流。

教學(xué)評價(jià)環(huán)節(jié)可以端正學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)態(tài)度、強(qiáng)化學(xué)習(xí)目標(biāo)，還能為教學(xué)改進(jìn)提供參考依據(jù)。在評價(jià)環(huán)節(jié)采取對教學(xué)過程評價(jià)和結(jié)果評價(jià)相結(jié)合的方式。

（二）智慧學(xué)習(xí)模式綜合創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

新工科背景下，對培養(yǎng)人才的創(chuàng)新能力提出了更高的要求，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的實(shí)際情況，考慮工業(yè)4.0在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，將物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)、傳感器原理及應(yīng)用、RFID原理及應(yīng)用、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)等課程進(jìn)行融會貫通，形成綜合課程設(shè)計(jì)的大作業(yè)。在綜合課程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，以智能家居、物流跟蹤、智能城市作為主題設(shè)計(jì)安排應(yīng)用型強(qiáng)、專業(yè)度高、具有創(chuàng)新拓展的創(chuàng)新項(xiàng)目，鼓勵學(xué)生跨學(xué)科、聯(lián)通學(xué)習(xí)，開拓創(chuàng)新領(lǐng)域。

智慧學(xué)習(xí)模式與新工科背景下工程人才培養(yǎng)的理念相契合，有效利用“互聯(lián)網(wǎng)+”優(yōu)勢，以項(xiàng)目滲透的方式在物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)中應(yīng)用，保證基礎(chǔ)知識的累積，提高了綜合應(yīng)用實(shí)踐能力，培養(yǎng)了創(chuàng)新能力。

四、總結(jié)與思考

工程教育的目的是培養(yǎng)適應(yīng)工業(yè)4.0需求的工程人才，順應(yīng)新工科的核心理念，培養(yǎng)信息時(shí)代具有主動實(shí)踐、創(chuàng)新能力的智慧型人才是應(yīng)用型本科高校教學(xué)發(fā)展的趨勢。

智慧學(xué)習(xí)模式在物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的應(yīng)用為新工科背景下其他專業(yè)的改進(jìn)提供參考依據(jù)。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程涉及理論基礎(chǔ)、專業(yè)技能，在深度和廣度上具備可擴(kuò)展性。對物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)智慧學(xué)習(xí)模式的應(yīng)用，對其他專業(yè)在新工科背景下進(jìn)行專業(yè)改革提供一種可行的參考，具有推廣借鑒意義。

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