工程教育下物聯網專業實踐教學研究論文
摘要：實踐教學體系構建是物聯網專業建設的核心內容之一。在工程教育背景下，針對現代工程教育的要求和物聯網專業特點，結合專業培養目標，從課內實踐體系頂層設計、課外學生競賽和導師指導下的創新團隊建設三個方面探索物聯網工程專業實踐教學體系的構建
關鍵詞：工程教育，物聯網，實踐教學
物聯網是繼計算機、互聯網和移動通信之后的又一次信息產業浪潮，物聯網產業已被正式列為國家重點發展的戰略性新興產業之一。面對國家戰略性新興產業發展的需要，教育部于2010年批準設置了物聯網工程專業，到2015年為止，全國已有200多所本科高等學校開設了該專業，辦學規模不斷擴大[1]。中國石油大學（華東）自2011年起依托計算機專業設置物聯網培養方向，并于2014年4月獲批物聯網工程新專業，在物聯網專業人才的培養上積累了一定的經驗。物聯網工程作為工程應用型專業，如何科學的構建物聯網專業實踐教學體系是專業建設的核心內容之一[2]，我校在這方面也做了很多探索與實踐，取得較好的效果，為培養滿足社會需求的高素質創新型物聯網專業人才奠定了基礎。
一、物聯網專業實踐教學體系現狀
在物聯網專業申請的籌備階段，學校先后到北航、西交、武大、華中科技等十余所開設物聯網專業的高校調研，并參加了2013年和2014年中國物聯網大會等多個研討會，與產業界和教育界相關人員做了較深入的交流。通過調研和交流發現，實踐教學體系改革是物聯網專業建設和教學改革中最關注的領域，由于是新設專業，很多高校都在摸索。目前，大多高校延續傳統的“實踐內容=實驗+實習+畢業設計”實踐教學體系，但構建時由于物聯網專業新、對應產業鏈長、相關技術門類差異大，往往將實踐環節分成零散的單元，各個實踐環節在具體實施過程中目標偏向單一、手段缺乏創新，各個環節彼此獨立，缺乏統一的協調和管理，不利于系統的培養學生實踐能力和創新能力。
二、工程教育背景下的物聯網專業實踐教學體系
1．現代工程教育理念
現代工程教育理念起源于美國，它是伴隨美國工程教育的變革歷程而生成的一套完整的指導工程教育改革的理論體系[3]。現代工程教育理念非常強調工程實踐訓練在教育中的作用，是對工程教育從“科學模式”回歸“工程模式”的重大變革。我國在《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》和《國家中長期人才發展規劃綱要（2010-2020年）》中明確提出促進我國由工程教育大國邁向工程教育強國，以現代工程教育理論為指導，培養造就創新能力強、適應社會經濟發展需要的高質量各類型工程技術人才，為國家走新型工業化發展道路、建設創新型國家和人才強國戰略服務[4]。
因此，在工程教育背景下，進行物聯網專業實踐教學體系構建是非常有必要和有意義的。本文針對現代工程教育的要求和物聯網工程專業特點，結合專業培養目標要求，以強化綜合能力和提高工程素質及創新能力為培養核心，探索物聯網工程專業實踐教學體系的構建。
2．物聯網實踐教學體系構建
實踐教學涉及課程實驗、課程設計、專業實習、創新訓練、畢業設計等多個環節。這些環節按照層次又可劃分為基本技能訓練、綜合實踐和創新訓練等，構成一個多維的整體。因此，在設計各實踐環節內容時，應避免孤立存在，需整體規劃，并明確各環節在人才培養目標中的作用，同時結合課外學科競賽、學生創新團隊等多種形式，構建一個系統性強的實踐教學體系。要實現以上目標，關鍵是如何選擇主線將各環節串聯起來。
在工程教育背景下，工程實訓項目的實施在人才培養中起到關鍵作用，讓學生在項目實施中加深對專業理論的學習，同時培養學生的創新精神和團隊合作等方面的綜合能力。因此，我校在建設物聯網實踐教學體系時，采用如下思路：構建實踐教學體系首先結合專業特點，密切聯系物聯網產業，以工程實訓項目為驅動，將項目實施作為主線，貫穿于課內外實踐教學的全過程，各實踐環節要為項目實施服務，這也符合國際工程教育界工程教育模式的特點。
具體實施時，主要包含專業課程的課內實踐體系頂層設計、課外學生競賽和導師指導下的創新團隊建設三個方面：
（1）重視專業課程的課內實踐體系頂層設計，以實際工程項目的實施為主線，打破各課程實踐環節界限，重組課程實驗及課程設計內容，以項目為驅動設計課內實踐環節。課內的實踐環節是實踐教學體系中的基礎，也是關鍵的一環。課內實踐環節包括專業課程實驗、課程設計、實習等，在設計時，每門課程的實踐環節不單純為本課程服務，而是要站在項目實施的角度進行組織，重視各課程實踐環節之間的貫通和融合。根據學生的認知特點和規律，依托物聯網產業中完整的實際工程項目，以工程實訓項目為主線，把項目實施過程中涉及的知識模塊分解到各課程實踐環節中。物聯網技術具有鮮明的行業特征，可選擇幾個典型應用領域，如：智能家居、物流、智能交通、智慧油田等，結合現在實驗條件，設計若干個大型綜合性工程實訓項目案例，把每個工程項目案例的實施按照物聯網感知識別層、網絡構建層（傳輸層）和應用層（管理服務和創新應用層）的知識體系結構劃分成易于課程實踐實施的多個模塊，把這些模塊分解到專業課程的實踐環節中去，找到各模塊與專業課程知識點之間的對應關系。這樣學生能直接感受到所學知識在實際工作中的作用和地位，提高學生綜合利用學習知識解決實際問題的能力，同時激發學習興趣。
（2）依托各種課外科技競賽，以工程實訓項目為紐帶，培養學生的自主創新能力。學科競賽是在課堂教學的基礎上，通過競賽的形式對學生的綜合素質和能力進行多方位考察的課外實踐教學活動。倡導、組織學生參加各類課外學術科技競賽，是物聯網工程專業實踐教學體系的重要組成部分。目前我校在這方面有比較好的氛圍，但物聯網工程專業作為新辦專業，在具體實施中，可能會存在學生無成熟經驗借鑒、對本專業內的學科競賽不了解等問題，因此，在學院層次，搭建一個課外實踐活動網絡平臺，并嘗試通過社交網絡、課外實踐活動與課內綜合實踐類課程的融合等方式提高學生參與的積極性。針對學生普遍存在的課程負擔重、對競賽積極性不夠等問題，可將課外競賽與課內實踐課融合。
（3）強化導師團隊指導下的學生創新團隊建設，鼓勵學生參加教師科研項目。為培養學生創新能力、開闊學科視野，鼓勵學生參加教師科研項目或科研項目轉化的創新項目。由于本科學生知識水平有限、工程能力不強，他們的科技創新活動尤其是活動初期需要指導教師提供較多幫助。但在實際過程中，如果是一個學生創新團隊只有一位教師指導，會在時間和精力上無法保證，挫傷學生的積極性，同時單個指導教師掌握的知識也存在局限性。
因此，我們采用由多位教師和研究生組建導師團隊，學生在自愿的前提下，結合興趣點選擇加入相應的導師團隊，并按項目組建學生創新團隊。創新團隊的學生可直接參與到教師的科研課題中去，以科研項目為依托，將科研項目轉化為學生實踐項目，培養學生發現問題、提出問題、解決問題的能力，提高學生理論與實際相結合的實踐能力和創新能力。參與科研課題，還能讓學生及時了解學科的最新研究動向，并根據興趣愛好盡早確定自己的研究方向。
三、實踐效果
基于現代工程教育理念，中國石油大學（華東）在物聯網方向的計算機專業學生以及物聯網專業學生中進行了實踐教學體系的構建探索，取得了明顯的實踐效果。比如物聯網方向的計算機專業學生普遍具有較強的動手實踐能力，參加各種學科競賽及創新項目的積極性高漲。2011年至2014年期間，每年均有二十多名學生積極參加物聯網設計、智能車和嵌入式設計大賽等各類競賽，獲國家級一、二等獎及山東省一等獎等十多項獎項。物聯網新專業的學生雖然只處在低年級階段，但專業興趣濃厚，對新專業的認同感非常高，很多已提前進入專業課程的學習，為參與各自實踐活動及課內外競賽做準備。因此，基于現代工程教育理念探索物聯網專業實踐教學體系的構建是可行和有意義的。
參考文獻
[1]吳韶波，李振華.物聯網工程專業教學體系建設探討[J].中國電力教育.2013.31（11）：51-53
[2]馬忠梅，孫娟，李奇.物聯網工程專業課程體系與實踐探討[J].單片機與嵌入式系統應用.2011.18(11):1-4
[3]王淑芳，金涌.大工程觀教育理念下工程教育課程體系與教學改革[J].化工高等教育.2011.9(01):13-19
[4]曹劍敏，李燕，周穎越，藍蔚青.高校本科工程教育改革初探[J].科技創新導報.2011.15(30):195-195
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