新工科物聯網工程專業人才培養模式思考

桂瓊 程小輝

摘 要：物聯網工程專業是跨學科、跨領域的新型學科，作為新工科典型專業，如何構建新工科物聯網工程專業人才培養模式？培養學科交叉融合、綜合素質高、創新能力強、能勝任物聯網行業發展需求的創新工程人才。文章從四個層面進行思考與探索：新工科-工程教育新理念；交叉與融合的課程體系；深度學習的教學模式；產學研深度合作。

關鍵詞：新工科；物聯網工程；學科交叉融合；深度學習

中圖分類號：C961 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2018）12-0167-03

Abstract： Internet of things engineering is a new interdisciplinary discipline. Internet of things engineering is a typical new engineering major in emerging engineering education. How to construct the talent training mode for internet of things engineering？ Emerging engineering education cultivated innovative engineering talents who have multi-disciplinary integration， high creative ability and comprehensive quality， can meet the development needs of the internet of things industry. This paper discusses the talent training mode for internet of things engineering from four dimensions. Firstly， emerging engineering education-new concept of engineering education. Secondly， the curriculum is multi-disciplinary integration. Thirdly， the teaching model based on deeper learning. Combination of production， education and scientific research was In-depth cooperation.

Keywords： the emerging engineering education； internet of things engineering； multi-disciplinary integration； deeper Learning

新一輪科技革命、產業變革與新經濟快速發展，對我國高等工程教育提出嚴峻挑戰，同時為高等工程教育成功轉型提供新機遇。當前，在我國深入實施“創新驅動發展”、“互聯網+”、“網絡強國”、“中國制造2025”等國家重大戰略背景下，高等工程教育迫切需要全方位深化改革。2017年2月18日教育部在復旦大學召開了綜合性高等工程教育發展戰略研討會，與會高校代表對新時期工程人才培養展開了熱烈討論，并達成“新工科”建設復旦共識，開啟了我國高等工程教育改革新思維。

物聯網工程專業是跨學科、跨領域的新型學科，作為新工科典型專業，如何從工程教育新理念，課程體系，教學模式與人才培養途徑等入手，培養創新能力強、學科交叉融合、綜合素質高，能勝任物聯網行業發展需求的創新工程人才？本文從四個方面對新工科物聯網工程專業人才培養模式進行思考與探索。

一、新工科——工程教育新理念

隨著人工智能、大數據、物聯網與云計算的廣泛應用，可以預測，未來工程“新業態”將呈現完全顛覆性的新模式，導致大量傳統工藝、技術與職業消失，例如，銀行出納員、商場銷售員、司機與快遞員等完全可被人工智能代替。未來需要能解決國家重大戰略需求與科技重大需求，能夠適應與引領未來產業革命與科技革命，具有創新能力，規劃能力與跨領域的創新工程人才。

新工科是對傳統工程教育理念的反思與改革，是我國工程教育的新思維與新理念。理念是行動的先驅，新工科專業建設應以理念的創新驅動工程教育的改革。因此，新工科物聯網工程專業人才培養模式要能體現時代的鮮明特色，滿足新業態發展變化，以立德樹人為引領，以“新工科”作為工程教育新理念，培養科學基礎理論深厚，具有較強的創新思維與實踐能力，終身學習能力、良好的團結協作的創新物聯網工程人才。

二、交叉與融合的課程體系

《“新工科”建設復旦共識》中強調發揮學科綜合優勢，主動作為，推動學科交叉融合和跨界整合，產生新的技術，培育新的工科領域，促進科學教育、人文教育、工程教育的有機融合……，倡導多學科思維交叉與融合，構建更系統、綜合的工程教育課程體系。

（一）建設新工科物聯網工程專業課程體系中的現實瓶頸

1. 學科與專業嚴格劃分，阻礙學科交叉融合

學生在中學階段過早接受文理分科教育或由于自身偏科原因，進入大學后，大多數工科學生受限于各自的專業，直接投入學科專業領域。另一方面，大學通識課程與專業融合度不高，學生涉及閱讀專業以外的書籍不夠，對其它學科專業知識知之甚少。顯然，學生知識面狹窄，被限制在一個狹窄的學科，甚至一個單純專業中，缺乏創新與跨時空的思維能力。

2. 產學研脫節，阻礙創新與實踐能力培養

目前，工程教育是乎停留在一個象牙塔里，產學研的機制沒有真正意義上落實。企業大都沒有參與高校工程教育專業的培養目標、人才培養方案與課程體系制定，知識體系滯后于產業發展需求，造成學生就業與物聯網行業發展需求的匹配度低。

（二）構建交叉與融合的課程體系

以新工科人才的特征為引領，培養勝任物聯網行業發展需求的創新工程人才，其關鍵是構建交叉與融合的課程體系。新工科交叉融合課程體系建設是一項高難度、全方位的動態系統工程。既需要突破傳統學科與剛性專業制度的壁壘，又需要思考引領未來產業、技術和經濟發展需求，研究多學科交叉融合的契合點，柔性制定通識課程與專業融合方式。

1. 搭建新工科大類招生平臺，構建交叉與融合的課程體系

新工科培養絕不是某個工程專業培養，而應是整合學校所有工科優勢，加強與行業企業、產業部門和研究機構合作，搭建一個跨院系、跨學科與跨專業的跨界整合新工科大類招生平臺，重新審視與布局大新工科建設，構建交叉與融合的課程體系。其優勢：第一，打破學生學科與專業壁壘，構建交叉與融合的課程體系。提高學生通識教育素養，加強通識課程與專業融合度，幫助學生重構包括數、理、化、文、史、哲的完善知識體系。從而提升學生思維方式，提高創新與跨時空的思維能力。第二，幫助學生在充分認識到新工科的基礎上，結合自身的興趣和愛好，采用雙向選擇專業，更符合學生的意愿，避免學生對專業迷茫，快速進入專業角色。第三，可以拉動學校弱勢工科專業的迅速發展，并將對其他學科專業建設與人才培養方案改革提供借鑒，起到示范與引領作用。

2. 建立產學研合作機制，構建交叉與融合的課程體系

對于新工科物聯網工程專業，學生內心普遍會有一種焦慮和不安，可能無數次問“新工科”是什么？“物聯網工程專業”是學計算機軟件或硬件？有什么不同？其專業優勢又是什么？甚至上完專業導論課后，學生內心可能仍充滿疑問。物聯網工程專業是由計算機科學與技術、信息與通信工程、電子科學與技術與控制科學與工程等學科的交叉、融合與拓展而形成的，以未來“新業態”作為物聯網工程教育的創新目標。因此，物聯網工程課程體系設置首先回歸交叉與融合和工程范式的原生態，加強新工程專業實踐環節。建立產學研合作機制，實現交叉與融合的課程體系。首先，加強產與教、學結合，校企聯合共同制定課程體系，特別是物聯網工程專業中智能樓宇、智能交通與企業應用技術等課程內容設置，實現交叉與融合，跨界培養，避免知識體系滯后于產業發展需求，提高學生就業與物聯網行業發展需求的匹配度。其次，加強教學與科研緊密結合。一方面，加強科研院所協同育人策略。科研院所直接參與物聯網工程專業的培養方案制定，特別是學科前沿課程，物聯網交叉學科特色課程。另一方面，加強“科教融合”的協同育人新模式。重視本科學生科研教育，以教師研究項目為支撐，直接將科研項目成果轉化為教學資源，實現課程教學與科學研究項目深度融合，構建交叉與融合的課程體系。

三、深度學習的教學模式

懷特海在《教育的目的》書中提出：“學生是有血有肉的人，教育的目的是為了激發和引導他們的自我發展之路”。近年來，許多高校致力于以學為中心教學改革，力圖回歸學習的本質與高等教育目的，讓學生充分享受學習與探究過程的快樂體驗，使學生的心靈與智慧向教育開放。隨著學生主動探究學習深化，出現更深層次需要思考問題——學生主動學習方法問題。學生學習方法主要有兩種：“深度學習”和“淺表學習”。采用“淺表學習”或“深度學習”，新工科學生在核心能力培養與學習成果上有著顯著差別。“淺表學習”是機械地接受與記憶知識，膚淺地掌握考試內容，只是出于外部的動機，以完成學習任務為目標。表現為不可遷移的知識與技能。而“深度學習”是一個過程而非結果，學生使用分析、綜合、批判性思維、跨學科思維和解決問題方式學習，表現為在認知、自我、人際領域等三個領域可遷移的知識與技能。

物聯網工程新工科培養勝任物聯網行業發展需求的創新工程人才，需要學生的深度工程學習，需要基于核心能力與學習成果教育。教師應如何引導學生進行深度工程學習？

1. 思政課程融入新工科物聯網工程專業教育

將社會主義核心價值觀融入專業課程教育的全過程。培養學生家國情懷與國際視野，強調跨文化交流的能力，讓學生以更自信的心態與世界平等對話，從而激發學生內部的學習動機與社會責任感。

2. 以學生為中心實施研究性教學

尊重學生的學習主體性與創新性，在新工科教學中融入科學研究的思想與方法，真實還原科學知識的探究與發現過程。一方面，教師為學生精心設計“問題”，鼓勵學生大膽質疑，敢于、勇于與善于發現問題。另一方面，教師為學生提供具有挑戰性的任務。這意味著賦予學生新的研究者身份，學習角度自然轉向學術性學習與研究，進入深度學習過程。經過長期不斷的理性思索和意志磨練，教師有針對性的指導，學生自身會潛移默化地透過事物的表象，形成知識與技能遷移，并最終創造出新知解決問題。師生之間始終保持一種自由平等的學術對話，營造一種質疑與探究的科研氛圍。

四、產學研深度合作

在“新工科”建設復旦共識中強調培養“具有較強行業背景知識、工程實踐能力、勝任行業發展需求的應用型和技術技能型人才”。顯然，在新工科專業建設中將工程實踐能力提高到一個新高度，產學研的深度合作將是新工科人才培養重要途徑。

與傳統產學研合作不同， 新工科產學研的深度合作著眼于穩定、持續、共贏的協同創新合作，強調新產業中代表性企業，合作教育內容的前沿性。在產學研的深度合作中，不斷引導學生積累工程實踐經驗，加強工程實踐能力，主動匹配物聯網行業發展需求。

如何實施產學研的深度合作？主要措施有以下幾種：

1. 企業、高校與研究院共同參與物聯網工程專業的課程體系設置。行業企業、高校與研究院三方共同對國家發展戰略、物聯網工程產業發展前沿領域，國際發展的產業趨勢進行研究與預測，準確把握行業發展需求，將動態變化行業發展需求融入到課程體系建設，并及時完善與修正物聯網工程人才培養方案。

2. 校企共建長期穩定的實踐與實習基地。積極引進國內大型物聯網行業企業資源，建設校外實習基地與產業創新聯盟，培養學生自主創新與研發能力，為新工科人才培養拓寬渠道。

3. 積極從產業部門和研究院所聘請物聯網業界專家充實教師隊伍，充分發揮其工程實踐優勢，不斷提升教師隊伍的創新創業的實踐水平。

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