新工科背景下物聯網工程專業智慧學習模式的應用研究

潘雪峰

[摘 要] 隨著信息技術的迅速發展，以“互聯網+”制造為特征的工業4.0時代對應用型本科人才的培養提出了新的要求，面向工程教育的人才培養模式成為當前應用型本科高校人才培養的新指標。智慧學習模式契合工程人才培養的目標，結合工程教育的規律，將學生作為學習主體，使用實踐項目和創新項目為驅動，培養社會需求的具有實踐能力、創新能力的工程型人才。

[關 鍵 詞] 新工科；智慧學習；物聯網工程

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

新工科是在新科技革命、新產業革命、新經濟背景下工程教育改革的重大戰略選擇，是今后我國工程教育發展的新思維、新方式[1]。新工科的內涵是以立德樹人為引領，以應對變化、塑造未來為建設理念，以繼承與創新、交叉與融合、協調與共享為主要途徑，培養未來多元化、創新型卓越工程人才[2]。

當前，我國高等工程教育經過“質量工程”“卓越工程師教育培養計劃”“2011計劃”“創新創業改革”等重大改革舉措，取得了一定成績，在規模、層次、專業上逐步形成工程教育體系，2016年我國正式加入“華盛頓協議”，標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4.0”對培養改革創新人才提出了更高的要求。復旦大學、天津大學等高校迅速開展研討，并積極從人才培育模式等方面進行了改革。

“互聯網+”時代的學習呈現出學習過程自主化、學習方式聯通化和學習支持智能化的特點，因此催生了智慧學習的學習模式。“智慧”界定為人們運用相關知識、技能、方法等解決實際問題的能力[4]。“智慧”具有主體性、知識性、實踐性、綜合性四個基本特性。智慧教育大力倡導的是培養善于學習、善于協作、善于溝通、善于研判、善于創造、善于解決復雜問題的創新人才[5]。

新工科背景下，工程人才培養以創新為主導，智慧學習模式培養創新意識和創新能力，將智慧學習模式應用到新工科背景下的工程教育中，進行專業建設能有效促進創造型應用人才的培養。

一、新工科人才需求與智慧學習的融合

（一）新工科背景下對人才的要求

新工科是在科技革命、產業變革、新經濟以及新起點這樣的大背景下提出來的概念。新工科的主要研究內容被歸納為“五個新”，即工程教育的新理念、學科專業的新結構、人才培養的新模式、教育教學的新質量、分類發展的新體系。對高校而言，新工科是指新興工科專業，也包括對傳統工科專業的融合與升級改造。

地方應用型本科高校定位于服務社會，緊抓社會的需求，在新工科背景下注重知識轉化與應用，加強應用實踐和能力創新。在新工科背景下，地方應用型本科高校人才培養需要從創新思維、實踐能力、溝通技巧、人文素養和技術技能訓練幾方面并駕齊驅，但是培養人才追求創新的思維、持續學習能力是新工科人才培養的核心和內涵。

（二）智慧學習培養人才的特色

智慧學習是支持和促進個性、特色、內驅、創新發展的學習，是要求學習者付出更多智慧的學習。

智慧學習中的泛在學習，在信息通信泛在化的技術上，“互聯網+”為泛在學習提供了環境和技術，為進行終身學習奠定了基礎。智慧學習中的跨學科、聯通式學習是海量冗余信息中學習的必然選擇。人的創新源于學習創新，智慧學習的內涵是走向創新學習。目前的教育是知識教育階段，創新學習的基礎極為薄弱，因此，在應用型本科高校的專業人才培養中使用智慧學習模式、培養具有創新意識和創新能力的人才十分必要。

在新工科背景下，應用智慧學習模式培養適應工業4.0需求的、具有主動實踐和創新能力的智慧型工程人才條件成熟，方法可行，也是高校順應社會需要和國家號召的必然趨勢。

二、新工科背景下智慧學習模式的設計

智慧學習模式將學生作為學習主體，結合當前網絡技術和設備為載體、多元化的知識資源為支撐、實踐項目和創新項目為驅動，綜合智慧教學模式中泛在學習、跨學科、聯通學習以及創新學習，契合新工科背景下工程教育培養學生創新能力的理念開展智慧教學模式設計。

智慧學習模式教學模型的主體思想是將教學在時間上清晰分離為講授、項目驅動內化吸收和項目成果展示與討論三個環節。學生通過實踐項目和創新項目主動參與到學習過程中來，成為真正的權責對等的“教—學”主體，實現從有質量到高質量的轉變。

教學模型分為前期規劃、教學過程和教學評價三個部分。在智慧學習的開展中，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、內容豐富等特點，成為教學模式中的載體和基礎，為推動學生對知識點進行拓展，實現項目實踐、自主探究學習奠定了堅實的基礎。

智慧學習模式教學模型分為前期規劃、課堂教學、知識內化和課堂教學四部分組成。前期規劃實現對課程的目標、具體學情、資源整理等工作；教學過程按照教師主導知識點、學生項目討論展示的思想，由講授知識點（課堂教學）、實踐項目和創新項目驅動進行知識內化吸收（課后內化）、項目成果展示與討論（課堂教學）三環節展開；教學評價階段根據教學過程總結經驗便于后期改進。

綜合課程設計環節，將多門課程打通，結合專業特色，以項目為驅動，使用泛在學習、自主學習來完成項目設計。結合社會需求，在新工科背景下工程教育理念以創新能力培養目標，跨學科、聯通學習，以創新項目為驅動促進團隊協作能力、工程實踐能力、創新能力的培養。通過創新項目孵化出具有創新意識、貼近專業特色、符合行業發展需求的項目，參與學科競賽，提升專業能力水平。

三、物聯網工程專業智慧學習模式的應用

物聯網工程專業課程普遍需要滿足實踐動手和能力拓展的要求，物聯網工程專業課程大多是在高年級開設的專業課。課程內容涉及物聯網通信技術、傳感器原理及應用、RFID原理及應用、無線傳感器網絡等，一般都是交叉性較強的專業課，課程涉及的理論知識點多，難度較大，同時，在當前應用的背景下，物聯網技術的社會應用需要較高，對學生應用物聯網相關軟硬件也有一定的要求。智慧學習模式按照物聯網工程專業課程的教學實際，以學生為中心設計教學環節，在保證學生對基本知識點掌握的同時，進一步強化學生實踐、獨立思考和探究學習的目的。

（一）智慧教學模式在專業課程教學過程的實施

物聯網工程專業的學習對象中男生居多，對新知識、新應用以及新方式接受快、反應靈活、獨立積極，更容易發現和接受新事物，因此課堂氣氛活躍，能保證泛在學習、項目展示討論的可行性。課程教學內容和教學目標與原有大綱要求保持一致，但在原有基礎上可以增加課程在實踐環節以及專業拓展方面的要求。對于學習環境也做好前期規劃，目前學生擁有自己的計算機與手機等設備，學校圖書館也能提供查閱相關信息的計算機，在多元化的資源中傳感器、RFID相關知識點的資源豐富，因此，智慧學習模式在專業課程教學開展的條件基本成熟。

課堂的教學組織以混合教學方式開展，學生仍然作為主體，一部分課堂給教師講授基本框架和重難點，另一部分為學生進行項目展示和組織討論。在課堂講授環節，教師把握課堂的主導，教師將課程的知識體系、知識點中的涉及的重難點在課堂上講解清楚，以激發學生興趣和內化知識為目的，推薦輔助應用軟件、課程資源、微慕資源等。針對物聯網工程專業課程的特點，按照典型的實驗項目擴展形成小項目，布置項目任務，對學生進行分組，使用項目進行驅動。

知識內化環節，學生作為自主學習的主體，依據教師提出的小項目，根據自己的個人特點和具體情況，進行泛在學習和自主探究學習，以項目作為驅動力完成內化吸收和知識擴展。知識內化環節在課下實現，采用項目驅動的方式，減少了時間限制。通過小組共同完成項目不僅提高了學生的實踐動手能力，更達到了知識內化的目的。

項目展示和組織討論環節是學生通過項目驅動對知識內化吸收之后，學生再回到課堂上，這個環節將課堂交給學生，教師作簡短引導，各小組對完成的項目進行展示和講解，與班級其他學生和教師進行互動交流。

教學評價環節可以端正學習者的學習態度、強化學習目標，還能為教學改進提供參考依據。在評價環節采取對教學過程評價和結果評價相結合的方式。

（二）智慧學習模式綜合創新能力的培養

新工科背景下，對培養人才的創新能力提出了更高的要求，結合物聯網工程專業的實際情況，考慮工業4.0在物聯網應用，將物聯網通信技術、傳感器原理及應用、RFID原理及應用、無線傳感器網絡等課程進行融會貫通，形成綜合課程設計的大作業。在綜合課程設計的基礎上，以智能家居、物流跟蹤、智能城市作為主題設計安排應用型強、專業度高、具有創新拓展的創新項目，鼓勵學生跨學科、聯通學習，開拓創新領域。

智慧學習模式與新工科背景下工程人才培養的理念相契合，有效利用“互聯網+”優勢，以項目滲透的方式在物聯網工程專業中應用，保證基礎知識的累積，提高了綜合應用實踐能力，培養了創新能力。

四、總結與思考

工程教育的目的是培養適應工業4.0需求的工程人才，順應新工科的核心理念，培養信息時代具有主動實踐、創新能力的智慧型人才是應用型本科高校教學發展的趨勢。

智慧學習模式在物聯網工程專業的應用為新工科背景下其他專業的改進提供參考依據。物聯網工程專業課程涉及理論基礎、專業技能，在深度和廣度上具備可擴展性。對物聯網工程專業智慧學習模式的應用，對其他專業在新工科背景下進行專業改革提供一種可行的參考，具有推廣借鑒意義。

參考文獻：

[1]祝智庭.智慧教育新發展：從翻轉課堂到智慧課堂及智慧學習空間[J].開放教育研究，2016（1）：18-26.

[2]劉智珺.大學課堂與研究性學習[J].中國成人教育，2011（10）.

[3]梁利東，劉有余，王建彬.淺析工程教育專業認證成果導向理念的正向實施方法[J].中國教育技術裝備，2016（16）：87-88.

[4]鐘登華.新工科建設的內涵與行動[J].高等工程教育研究，2017（3）：1-6.

[5]林健.面向未來的中國新工科建設[J].清華大學教育研究，2017（38）：26-35.