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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(gòu)建是物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)建設(shè)的核心內(nèi)容之一。在工程教育背景下，針對(duì)現(xiàn)代工程教育的要求和物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)，結(jié)合專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，從課內(nèi)實(shí)踐體系頂層設(shè)計(jì)、課外學(xué)生競(jìng)賽和導(dǎo)師指導(dǎo)下的創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)建設(shè)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(gòu)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(jì)算機(jī)、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(guó)家重點(diǎn)發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一。面對(duì)國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要，教育部于2010年批準(zhǔn)設(shè)置了物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)，到2015年為止，全國(guó)已有200多所本科高等學(xué)校開(kāi)設(shè)了該專(zhuān)業(yè)，辦學(xué)規(guī)模不斷擴(kuò)大[1]。中國(guó)石油大學(xué)（華東）自2011年起依托計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)設(shè)置物聯(lián)網(wǎng)培養(yǎng)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(yǎng)上積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。物聯(lián)網(wǎng)工程作為工程應(yīng)用型專(zhuān)業(yè)，如何科學(xué)的構(gòu)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(shè)的核心內(nèi)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(yǎng)滿足社會(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(chǔ)。
一、物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系現(xiàn)狀
在物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)申請(qǐng)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(shè)物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)的高校調(diào)研，并參加了2013年和2014年中國(guó)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(diào)研和交流發(fā)現(xiàn)，實(shí)踐教學(xué)體系改革是物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)建設(shè)和教學(xué)改革中最關(guān)注的領(lǐng)域，由于是新設(shè)專(zhuān)業(yè)，很多高校都在摸索。目前，大多高校延續(xù)傳統(tǒng)的“實(shí)踐內(nèi)容=實(shí)驗(yàn)+實(shí)習(xí)+畢業(yè)設(shè)計(jì)”實(shí)踐教學(xué)體系，但構(gòu)建時(shí)由于物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)新、對(duì)應(yīng)產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng)、相關(guān)技術(shù)門(mén)類(lèi)差異大，往往將實(shí)踐環(huán)節(jié)分成零散的單元，各個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)在具體實(shí)施過(guò)程中目標(biāo)偏向單一、手段缺乏創(chuàng)新，各個(gè)環(huán)節(jié)彼此獨(dú)立，缺乏統(tǒng)一的協(xié)調(diào)和管理，不利于系統(tǒng)的培養(yǎng)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(xiàn)代工程教育理念
現(xiàn)代工程教育理念起源于美國(guó)，它是伴隨美國(guó)工程教育的變革歷程而生成的一套完整的指導(dǎo)工程教育改革的理論體系[3]�，F(xiàn)代工程教育理念非常強(qiáng)調(diào)工程實(shí)踐訓(xùn)練在教育中的作用，是對(duì)工程教育從“科學(xué)模式”回歸“工程模式”的重大變革。我國(guó)在《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》和《國(guó)家中長(zhǎng)期人才發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》中明確提出促進(jìn)我國(guó)由工程教育大國(guó)邁向工程教育強(qiáng)國(guó)，以現(xiàn)代工程教育理論為指導(dǎo)，培養(yǎng)造就創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的高質(zhì)量各類(lèi)型工程技術(shù)人才，為國(guó)家走新型工業(yè)化發(fā)展道路、建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家和人才強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)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(gòu)建是非常有必要和有意義的。本文針對(duì)現(xiàn)代工程教育的要求和物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)，結(jié)合專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)要求，以強(qiáng)化綜合能力和提高工程素質(zhì)及創(chuàng)新能力為培養(yǎng)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(gòu)建。
2．物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐教學(xué)體系構(gòu)建
實(shí)踐教學(xué)涉及課程實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、專(zhuān)業(yè)實(shí)習(xí)、創(chuàng)新訓(xùn)練、畢業(yè)設(shè)計(jì)等多個(gè)環(huán)節(jié)。這些環(huán)節(jié)按照層次又可劃分為基本技能訓(xùn)練、綜合實(shí)踐和創(chuàng)新訓(xùn)練等，構(gòu)成一個(gè)多維的整體。因此，在設(shè)計(jì)各實(shí)踐環(huán)節(jié)內(nèi)容時(shí)，應(yīng)避免孤立存在，需整體規(guī)劃，并明確各環(huán)節(jié)在人才培養(yǎng)目標(biāo)中的作用，同時(shí)結(jié)合課外學(xué)科競(jìng)賽、學(xué)生創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)等多種形式，構(gòu)建一個(gè)系統(tǒng)性強(qiáng)的實(shí)踐教學(xué)體系。要實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)，關(guān)鍵是如何選擇主線將各環(huán)節(jié)串聯(lián)起來(lái)。
在工程教育背景下，工程實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的實(shí)施在人才培養(yǎng)中起到關(guān)鍵作用，讓學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)施中加深對(duì)專(zhuān)業(yè)理論的學(xué)習(xí)，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和團(tuán)隊(duì)合作等方面的綜合能力。因此，我校在建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐教學(xué)體系時(shí)，采用如下思路：構(gòu)建實(shí)踐教學(xué)體系首先結(jié)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(xùn)項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)，將項(xiàng)目實(shí)施作為主線，貫穿于課內(nèi)外實(shí)踐教學(xué)的全過(guò)程，各實(shí)踐環(huán)節(jié)要為項(xiàng)目實(shí)施服務(wù)，這也符合國(guó)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(nèi)實(shí)踐體系頂層設(shè)計(jì)、課外學(xué)生競(jìng)賽和導(dǎo)師指導(dǎo)下的創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)建設(shè)三個(gè)方面：
（1）重視專(zhuān)業(yè)課程的課內(nèi)實(shí)踐體系頂層設(shè)計(jì)，以實(shí)際工程項(xiàng)目的實(shí)施為主線，打破各課程實(shí)踐環(huán)節(jié)界限，重組課程實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計(jì)內(nèi)容，以項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)課內(nèi)實(shí)踐環(huán)節(jié)。課內(nèi)的實(shí)踐環(huán)節(jié)是實(shí)踐教學(xué)體系中的基礎(chǔ)，也是關(guān)鍵的一環(huán)。課內(nèi)實(shí)踐環(huán)節(jié)包括專(zhuān)業(yè)課程實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、實(shí)習(xí)等，在設(shè)計(jì)時(shí)，每門(mén)課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)不單純?yōu)楸菊n程服務(wù)，而是要站在項(xiàng)目實(shí)施的角度進(jìn)行組織，重視各課程實(shí)踐環(huán)節(jié)之間的貫通和融合。根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)和規(guī)律，依托物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)中完整的實(shí)際工程項(xiàng)目，以工程實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目為主線，把項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中涉及的知識(shí)模塊分解到各課程實(shí)踐環(huán)節(jié)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(yīng)用領(lǐng)域，如：智能家居、物流、智能交通、智慧油田等，結(jié)合現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)條件，設(shè)計(jì)若干個(gè)大型綜合性工程實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目案例，把每個(gè)工程項(xiàng)目案例的實(shí)施按照物聯(lián)網(wǎng)感知識(shí)別層、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層（傳輸層）和應(yīng)用層（管理服務(wù)和創(chuàng)新應(yīng)用層）的知識(shí)體系結(jié)構(gòu)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(jié)中去，找到各模塊與專(zhuān)業(yè)課程知識(shí)點(diǎn)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。這樣學(xué)生能直接感受到所學(xué)知識(shí)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(xí)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，同時(shí)激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。
（2）依托各種課外科技競(jìng)賽，以工程實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目為紐帶，培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新能力。學(xué)科競(jìng)賽是在課堂教學(xué)的基礎(chǔ)上，通過(guò)競(jìng)賽的形式對(duì)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(dǎo)、組織學(xué)生參加各類(lèi)課外學(xué)術(shù)科技競(jìng)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(yàn)借鑒、對(duì)本專(zhuān)業(yè)內(nèi)的學(xué)科競(jìng)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(tái)，并嘗試通過(guò)社交網(wǎng)絡(luò)、課外實(shí)踐活動(dòng)與課內(nèi)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(duì)學(xué)生普遍存在的課程負(fù)擔(dān)重、對(duì)競(jìng)賽積極性不夠等問(wèn)題，可將課外競(jìng)賽與課內(nèi)實(shí)踐課融合。
（3）強(qiáng)化導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)指導(dǎo)下的學(xué)生創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)建設(shè)，鼓勵(lì)學(xué)生參加教師科研項(xiàng)目。為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、開(kāi)闊學(xué)科視野，鼓勵(lì)學(xué)生參加教師科研項(xiàng)目或科研項(xiàng)目轉(zhuǎn)化的創(chuàng)新項(xiàng)目。由于本科學(xué)生知識(shí)水平有限、工程能力不強(qiáng)，他們的科技創(chuàng)新活動(dòng)尤其是活動(dòng)初期需要指導(dǎo)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(tuán)隊(duì)只有一位教師指導(dǎo)，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(dǎo)教師掌握的知識(shí)也存在局限性。
因此，我們采用由多位教師和研究生組建導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)，學(xué)生在自愿的前提下，結(jié)合興趣點(diǎn)選擇加入相應(yīng)的導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)，并按項(xiàng)目組建學(xué)生創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)的學(xué)生可直接參與到教師的科研課題中去，以科研項(xiàng)目為依托，將科研項(xiàng)目轉(zhuǎn)化為學(xué)生實(shí)踐項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)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(jié)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(jù)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(xiàn)代工程教育理念，中國(guó)石油大學(xué)（華東）在物聯(lián)網(wǎng)方向的計(jì)算機(jī)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(gòu)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(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)學(xué)生普遍具有較強(qiáng)的動(dòng)手實(shí)踐能力，參加各種學(xué)科競(jìng)賽及創(chuàng)新項(xiàng)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(shè)計(jì)、智能車(chē)和嵌入式設(shè)計(jì)大賽等各類(lèi)競(jìng)賽，獲國(guó)家級(jí)一、二等獎(jiǎng)及山東省一等獎(jiǎng)等十多項(xiàng)獎(jiǎng)項(xiàng)。物聯(lián)網(wǎng)新專(zhuān)業(yè)的學(xué)生雖然只處在低年級(jí)階段，但專(zhuān)業(yè)興趣濃厚，對(duì)新專(zhuān)業(yè)的認(rèn)同感非常高，很多已提前進(jìn)入專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)，為參與各自實(shí)踐活動(dòng)及課內(nèi)外競(jìng)賽做準(zhǔn)備。因此，基于現(xiàn)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(gòu)建是可行和有意義的。
參考文獻(xiàn)
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