工程教育下物联网专业实践教学研究论文

工程教育下物联网专业实践教学研究论文

　　摘要：实践教学体系构建是物联网专业建设的核心内容之一。在工程教育背景下，针对现代工程教育的要求和物联网专业特点，结合专业培养目标，从课内实践体系顶层设计、课外学生竞赛和导师指导下的创新团队建设三个方面探索物联网工程专业实践教学体系的构建

　　关键词：工程教育，物联网，实践教学

　　物联网是继计算机、互联网和移动通信之后的又一次信息产业浪潮，物联网产业已被正式列为国家重点发展的战略性新兴产业之一。面对国家战略性新兴产业发展的需要，教育部于2010年批准设置了物联网工程专业，到2015年为止，全国已有200多所本科高等学校开设了该专业，办学规模不断扩大[1]。中国石油大学（华东）自2011年起依托计算机专业设置物联网培养方向，并于2014年4月获批物联网工程新专业，在物联网专业人才的培养上积累了一定的经验。物联网工程作为工程应用型专业，如何科学的构建物联网专业实践教学体系是专业建设的核心内容之一[2]，我校在这方面也做了很多探索与实践，取得较好的效果，为培养满足社会需求的高素质创新型物联网专业人才奠定了基础。

　　一、物联网专业实践教学体系现状

　　在物联网专业申请的筹备阶段，学校先后到北航、西交、武大、华中科技等十余所开设物联网专业的高校调研，并参加了2013年和2014年中国物联网大会等多个研讨会，与产业界和教育界相关人员做了较深入的交流。通过调研和交流发现，实践教学体系改革是物联网专业建设和教学改革中最关注的领域，由于是新设专业，很多高校都在摸索。目前，大多高校延续传统的“实践内容=实验+实习+毕业设计”实践教学体系，但构建时由于物联网专业新、对应产业链长、相关技术门类差异大，往往将实践环节分成零散的单元，各个实践环节在具体实施过程中目标偏向单一、手段缺乏创新，各个环节彼此独立，缺乏统一的协调和管理，不利于系统的培养学生实践能力和创新能力。

　　二、工程教育背景下的物联网专业实践教学体系

　　1．现代工程教育理念

　　现代工程教育理念起源于美国，它是伴随美国工程教育的变革历程而生成的一套完整的指导工程教育改革的理论体系[3]。现代工程教育理念非常强调工程实践训练在教育中的作用，是对工程教育从“科学模式”回归“工程模式”的重大变革。我国在《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》和《国家中长期人才发展规划纲要（2010-2020年）》中明确提出促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国，以现代工程教育理论为指导，培养造就创新能力强、适应社会经济发展需要的高质量各类型工程技术人才，为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务[4]。

　　因此，在工程教育背景下，进行物联网专业实践教学体系构建是非常有必要和有意义的。本文针对现代工程教育的要求和物联网工程专业特点，结合专业培养目标要求，以强化综合能力和提高工程素质及创新能力为培养核心，探索物联网工程专业实践教学体系的构建。

　　2．物联网实践教学体系构建

　　实践教学涉及课程实验、课程设计、专业实习、创新训练、毕业设计等多个环节。这些环节按照层次又可划分为基本技能训练、综合实践和创新训练等，构成一个多维的整体。因此，在设计各实践环节内容时，应避免孤立存在，需整体规划，并明确各环节在人才培养目标中的作用，同时结合课外学科竞赛、学生创新团队等多种形式，构建一个系统性强的实践教学体系。要实现以上目标，关键是如何选择主线将各环节串联起来。

　　在工程教育背景下，工程实训项目的实施在人才培养中起到关键作用，让学生在项目实施中加深对专业理论的学习，同时培养学生的创新精神和团队合作等方面的综合能力。因此，我校在建设物联网实践教学体系时，采用如下思路：构建实践教学体系首先结合专业特点，密切联系物联网产业，以工程实训项目为驱动，将项目实施作为主线，贯穿于课内外实践教学的全过程，各实践环节要为项目实施服务，这也符合国际工程教育界工程教育模式的特点。

　　具体实施时，主要包含专业课程的课内实践体系顶层设计、课外学生竞赛和导师指导下的创新团队建设三个方面：

　　（1）重视专业课程的课内实践体系顶层设计，以实际工程项目的实施为主线，打破各课程实践环节界限，重组课程实验及课程设计内容，以项目为驱动设计课内实践环节。课内的实践环节是实践教学体系中的基础，也是关键的一环。课内实践环节包括专业课程实验、课程设计、实习等，在设计时，每门课程的实践环节不单纯为本课程服务，而是要站在项目实施的角度进行组织，重视各课程实践环节之间的贯通和融合。根据学生的认知特点和规律，依托物联网产业中完整的实际工程项目，以工程实训项目为主线，把项目实施过程中涉及的知识模块分解到各课程实践环节中。物联网技术具有鲜明的行业特征，可选择几个典型应用领域，如：智能家居、物流、智能交通、智慧油田等，结合现在实验条件，设计若干个大型综合性工程实训项目案例，把每个工程项目案例的实施按照物联网感知识别层、网络构建层（传输层）和应用层（管理服务和创新应用层）的知识体系结构划分成易于课程实践实施的多个模块，把这些模块分解到专业课程的实践环节中去，找到各模块与专业课程知识点之间的对应关系。这样学生能直接感受到所学知识在实际工作中的作用和地位，提高学生综合利用学习知识解决实际问题的能力，同时激发学习兴趣。

　　（2）依托各种课外科技竞赛，以工程实训项目为纽带，培养学生的自主创新能力。学科竞赛是在课堂教学的基础上，通过竞赛的形式对学生的综合素质和能力进行多方位考察的课外实践教学活动。倡导、组织学生参加各类课外学术科技竞赛，是物联网工程专业实践教学体系的重要组成部分。目前我校在这方面有比较好的氛围，但物联网工程专业作为新办专业，在具体实施中，可能会存在学生无成熟经验借鉴、对本专业内的学科竞赛不了解等问题，因此，在学院层次，搭建一个课外实践活动网络平台，并尝试通过社交网络、课外实践活动与课内综合实践类课程的融合等方式提高学生参与的积极性。针对学生普遍存在的课程负担重、对竞赛积极性不够等问题，可将课外竞赛与课内实践课融合。

　　（3）强化导师团队指导下的学生创新团队建设，鼓励学生参加教师科研项目。为培养学生创新能力、开阔学科视野，鼓励学生参加教师科研项目或科研项目转化的创新项目。由于本科学生知识水平有限、工程能力不强，他们的科技创新活动尤其是活动初期需要指导教师提供较多帮助。但在实际过程中，如果是一个学生创新团队只有一位教师指导，会在时间和精力上无法保证，挫伤学生的积极性，同时单个指导教师掌握的知识也存在局限性。

　　因此，我们采用由多位教师和研究生组建导师团队，学生在自愿的前提下，结合兴趣点选择加入相应的导师团队，并按项目组建学生创新团队。创新团队的学生可直接参与到教师的科研课题中去，以科研项目为依托，将科研项目转化为学生实践项目，培养学生发现问题、提出问题、解决问题的能力，提高学生理论与实际相结合的实践能力和创新能力。参与科研课题，还能让学生及时了解学科的最新研究动向，并根据兴趣爱好尽早确定自己的研究方向。

　　三、实践效果

　　基于现代工程教育理念，中国石油大学（华东）在物联网方向的计算机专业学生以及物联网专业学生中进行了实践教学体系的构建探索，取得了明显的实践效果。比如物联网方向的计算机专业学生普遍具有较强的动手实践能力，参加各种学科竞赛及创新项目的积极性高涨。2011年至2014年期间，每年均有二十多名学生积极参加物联网设计、智能车和嵌入式设计大赛等各类竞赛，获国家级一、二等奖及山东省一等奖等十多项奖项。物联网新专业的学生虽然只处在低年级阶段，但专业兴趣浓厚，对新专业的认同感非常高，很多已提前进入专业课程的学习，为参与各自实践活动及课内外竞赛做准备。因此，基于现代工程教育理念探索物联网专业实践教学体系的构建是可行和有意义的。

　　参考文献

　　[1]吴韶波，李振华.物联网工程专业教学体系建设探讨[J].中国电力教育.2013.31（11）：51-53

　　[2]马忠梅，孙娟，李奇.物联网工程专业课程体系与实践探讨[J].单片机与嵌入式系统应用.2011.18(11):1-4

　　[3]王淑芳，金涌.大工程观教育理念下工程教育课程体系与教学改革[J].化工高等教育.2011.9(01):13-19

　　[4]曹剑敏，李燕，周颖越，蓝蔚青.高校本科工程教育改革初探[J].科技创新导报.2011.15(30):195-195

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