新工科背景下獨(dú)立學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)教學(xué)體系研究與探索

摘 要：對京津冀地區(qū)高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)進(jìn)行調(diào)研，以天津大學(xué)仁愛學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)建設(shè)為案例，根據(jù)行業(yè)背景與社會需求制定培養(yǎng)計(jì)劃，引入MOOC等前端教學(xué)技術(shù)及CDIO新型育人理念，以競賽驅(qū)動及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育輔助，提出適合獨(dú)立學(xué)院的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)教學(xué)體系，對全國新工科建設(shè)背景下獨(dú)立學(xué)院新專業(yè)建設(shè)和物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)起到示范作用。

關(guān)鍵詞：新工科;物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè);獨(dú)立學(xué)院;培養(yǎng)模式;創(chuàng)新創(chuàng)業(yè);人才培養(yǎng)

中圖分類號：TP393;G642.0文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：2095-1302（2019）04-0-03

0 引 言

隨著當(dāng)今世界新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革加速進(jìn)行，我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)，高等教育步入新階段。2017年2月以來，教育部積極推進(jìn)新工科建設(shè)，先后形成了“復(fù)旦共識”“天大行動”和“北京指南”，高等教育應(yīng)主動適應(yīng)新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新經(jīng)濟(jì)發(fā)展，以互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)智能為核心，升級改造物聯(lián)網(wǎng)、智能制造、機(jī)器人、基因工程等新工科專業(yè)培養(yǎng)體系，推動大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能、智能科學(xué)與技術(shù)等相關(guān)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展[1]。

產(chǎn)業(yè)革命背景下物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)要求畢業(yè)生既要掌握扎實(shí)的理論基礎(chǔ)、豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，更要全面掌握當(dāng)前技術(shù)前沿及其發(fā)展趨勢，培養(yǎng)前瞻性視角和創(chuàng)新精神。因此，高校尤其是獨(dú)立學(xué)院傳統(tǒng)的人才教育培養(yǎng)模式不再適合新科技時(shí)代的發(fā)展[2]，亟待探索建立獨(dú)立學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)發(fā)展新范式，結(jié)合產(chǎn)業(yè)需求調(diào)整專業(yè)培養(yǎng)結(jié)構(gòu)，結(jié)合技術(shù)發(fā)展調(diào)整培養(yǎng)計(jì)劃，更新物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才知識體系，結(jié)合學(xué)生志趣調(diào)整教學(xué)方法，創(chuàng)新工程教育方式與手段。

1 行業(yè)背景及需求評估

麥肯錫預(yù)測，到2020年，物聯(lián)網(wǎng)市場在基于信息通信技術(shù)領(lǐng)域的支出產(chǎn)值將達(dá)5 810億美元，年復(fù)合增長率在7%～15%之間;預(yù)計(jì)離散型制造、運(yùn)輸、物流及公用事業(yè)等行業(yè)在物聯(lián)網(wǎng)平臺、系統(tǒng)和服務(wù)上的投入各自將達(dá)400億美元。2020年全球垂直行業(yè)占比情況預(yù)測如圖1所示。預(yù)計(jì)北美物聯(lián)網(wǎng)消費(fèi)級電子市場將從2017年的900億美元增加到2022年的1 800億美元，年復(fù)合增長率達(dá)10.9%[3]。

天津大學(xué)仁愛學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)教研組通過參加2018年第二屆世界智能大會并走訪天津物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)園區(qū)多家物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)，按專業(yè)課程的企業(yè)推薦度排序如圖2所示。此類課程主要包括嵌入式應(yīng)用技術(shù)、傳感器與檢測技術(shù)、單片機(jī)原理與應(yīng)用、移動終端應(yīng)用開發(fā)、Java程序設(shè)計(jì)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)綜合實(shí)訓(xùn)等。

2 傳統(tǒng)工程類專業(yè)培養(yǎng)體系現(xiàn)狀

教研組通過對區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況、企業(yè)用人需求、雙一流高校與獨(dú)立學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)專業(yè)建設(shè)情況、實(shí)時(shí)運(yùn)行、生源情況、人才產(chǎn)出等多角度全方位調(diào)研，梳理了目前專業(yè)建設(shè)及人才培養(yǎng)過程中存在的問題：2010年初教育部開始設(shè)立物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)專業(yè)[4-5]，相關(guān)經(jīng)驗(yàn)少，國內(nèi)外并無成功培養(yǎng)模式可供借鑒;獨(dú)立學(xué)院專業(yè)定位、培養(yǎng)方案、課程教材、師資和實(shí)驗(yàn)設(shè)備等人才培養(yǎng)模式不成熟，仍有眾多問題待解決;教師結(jié)構(gòu)不盡合理，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)新，但相關(guān)知識單一陳舊，不能快速改變觀念、更新知識，以適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)教育要求;教師培訓(xùn)經(jīng)費(fèi)短缺，教師提升及繼續(xù)教育機(jī)會不多。

3 引入前端教學(xué)技術(shù)及新型育人理念

考慮到傳統(tǒng)工程類專業(yè)培養(yǎng)過程影響新工科建設(shè)及人才培養(yǎng)總體效果等因素，天津大學(xué)仁愛學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課題組提出傳統(tǒng)教學(xué)結(jié)合慕課（Massive Open Online Course，MOOC）前端技術(shù)，引入最新理念CDIO（Conceive Design Implement Operate）結(jié)合課堂理論講授，輔之以競賽驅(qū)動和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育，完善物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)教學(xué)體系。

3.1 MOOC

MOOC指大規(guī)模在線開放課程[6]，始于2012年美國諸多頂尖大學(xué)聯(lián)合設(shè)計(jì)的一種新型在線網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)形式，具有便于使用、費(fèi)用低廉、資源豐富可共享等特點(diǎn)。將其引入教學(xué)及評價(jià)體系可以補(bǔ)充課堂內(nèi)容，讓學(xué)生近距離接觸一線名師和行業(yè)領(lǐng)軍人物，學(xué)習(xí)其實(shí)踐中處理問題的寶貴經(jīng)驗(yàn)。其次，MOOC資源可持續(xù)，可重復(fù)觀看且易于獲取統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，能夠鍛煉學(xué)生統(tǒng)籌規(guī)劃時(shí)間安排、自主學(xué)習(xí)、主動思考的能力。教師更要合理組織課堂活動，安排學(xué)習(xí)進(jìn)度，使課堂講解與MOOC內(nèi)容相輔相成。

3.2 CDIO

引入CDIO工程教育模式[7]，將畢業(yè)生的工程能力分為工程基礎(chǔ)知識、個(gè)人能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和工程系統(tǒng)能力四個(gè)層面，讓學(xué)生主動以實(shí)踐驗(yàn)證課程、課程聯(lián)系實(shí)踐的方式學(xué)習(xí)工程，符合物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)涉及多學(xué)科交叉融合、重應(yīng)用的特點(diǎn)，有助于培養(yǎng)畢業(yè)生較強(qiáng)的工程實(shí)踐能力。CDIO模式引入專業(yè)實(shí)踐課程體系架構(gòu)如圖3所示。例如，在天津大學(xué)仁愛學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實(shí)踐類課程《物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)》中，以題目“實(shí)驗(yàn)室監(jiān)控管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)”為例，教師提供系統(tǒng)硬件平臺，安排題目及具體指標(biāo)要求，學(xué)生根據(jù)題目結(jié)合所學(xué)專業(yè)理論，通過查閱資料，構(gòu)思系統(tǒng)框架、人員分工、分模塊設(shè)計(jì)、系統(tǒng)整合測試等步驟，將課上所學(xué)理論用于實(shí)際工程設(shè)計(jì)，提升學(xué)生工程和社會能力。

此外，為了保證培養(yǎng)過程與當(dāng)前科技發(fā)展接軌，課題組與天津市職業(yè)技能公共實(shí)訓(xùn)中心、百科融創(chuàng)科技發(fā)展有限公司、深圳市訊方技術(shù)股份有限公司、深圳市沃爾核材股份有限公司等單位展開校企合作，聘請企業(yè)導(dǎo)師整合更新培養(yǎng)計(jì)劃及實(shí)踐實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)教融合、聯(lián)合培養(yǎng)。

3.3 競賽驅(qū)動

傳統(tǒng)工科人才培養(yǎng)模式形式單一，易導(dǎo)致學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)興趣不強(qiáng)烈，尤其對于物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)，知識體系龐雜，涵蓋多個(gè)專業(yè)學(xué)科，獨(dú)立學(xué)院的學(xué)生面對多學(xué)科多領(lǐng)域課程知識，如果對專業(yè)學(xué)習(xí)路線不清晰，很容易喪失專業(yè)興趣。此外，傳統(tǒng)教學(xué)僅滿足課程知識的傳授與掌握，缺乏對學(xué)生創(chuàng)新應(yīng)用能力的訓(xùn)練。因此課題組思考構(gòu)建以賽促學(xué)、以賽致用的競賽驅(qū)動教學(xué)體系，頒布競賽獎勵機(jī)制并抵扣相關(guān)課程學(xué)分，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和專業(yè)技能，提高學(xué)生工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力。競賽驅(qū)動下物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系結(jié)構(gòu)如圖4所示。

3.4 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)

教育部積極推進(jìn)新工科建設(shè)過程中，在“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”的趨勢下，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力始終是一項(xiàng)重要議題。獨(dú)立學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)建設(shè)更應(yīng)從創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育現(xiàn)狀入手，旨在使專業(yè)教育與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育融合發(fā)展。

教研組與合作企業(yè)建立協(xié)同創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)培養(yǎng)模式，由企業(yè)提供平臺將創(chuàng)意原型變成產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)意價(jià)值。學(xué)校合理劃分創(chuàng)客空間區(qū)域，有序安排創(chuàng)客活動。教師進(jìn)行理論教學(xué)，企業(yè)工程師進(jìn)行創(chuàng)客活動指導(dǎo)，將創(chuàng)客項(xiàng)目實(shí)用、深入、可持續(xù)地開展，培養(yǎng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)、誠實(shí)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，溝通交流、團(tuán)隊(duì)合作的意識，靈活創(chuàng)新、艱苦創(chuàng)業(yè)的精神。

4 結(jié) 語

物聯(lián)網(wǎng)融合多種技術(shù)且發(fā)展迅猛，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)畢業(yè)生要有工程實(shí)踐能力。在教育部新工科建設(shè)推動下，在物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)教學(xué)過程中，需引入前端教學(xué)技術(shù)及新型育人理念，結(jié)合競賽驅(qū)動和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)培養(yǎng)理念，不斷改革創(chuàng)新教學(xué)體系，緊跟科技發(fā)展潮流。

參 考 文 獻(xiàn)

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