OBE模式下物聯網工程專業一體兩翼協同育人改革實踐

周 鵬，蘇繼斌，趙 青

(1.鄭州航空工業管理學院智能工程學院，河南 鄭州 450046；2. 商丘學院應用科技學院，河南 開封 475000)

物聯網工程是一個多學科融合延伸、高度集成專業，涉及電子信息、計算機、人工智能、電氣自動化等學科。目前全國高校開設物聯網專業達到760多所，教學內容、學生動手能力與社會需求存在較大偏差，就業壓力較大。在2018年全國教育大會精神和新工科背景下，社會需求大量掌握硬件檢測和軟件編程，即軟硬融合一體化物聯網專業人才。同時要求學生必須與市場接軌，實踐成果要落地，因此開展OBE下物聯網專業產學研協同育人模式實踐改革尤為重要和緊迫。鄭州航院依據學校辦學定位，以航空領域需求為引領，突出航空特色大學，提出專業建設方案，開展基于OBE理念的2019-2022級本科培養方案社會調研，確定專業服務面向、人才培養規格，制定了OBE人才培養方案[1]。鄭州航院貫徹落實教育部產學合作協同育人項目，推進現代信息技術與教育教學深度融合，構建全方位全過程深融合的協同育人新機制，更好地順應教育部新工科建設和高等教育綜合改革浪潮，搶占航空業帶來的機遇和應用前景。

一、OBE模式下物聯網工程專業一體兩翼協同育人概況

OBE（Outcome Based Education)是成果追溯教育導向理念，是學習成果的大變革，重點關注教育的各個方面，使學生在學習過程中取得理想成果。牢牢把握教育目標，建立符合社會需求專業和核心課程體系，聚焦于學生受教育后理論知識和能力的提高，按照反向設計思路設計專業人才培養方案[2-4]。從而實現課堂建設的結合，課程體系與課程模塊相結合，理論知識與應用實踐相結合，教學改革與科技成果相結合，課堂引導與學生創新相結合。2019年是深入貫徹落實全國教育大會精神的開局之年，是學校全面落實綜合改革、完成“十三五”規劃目標的攻堅之年，是本科教學工作審核評估整改的關鍵之年。物聯網工程專業順勢人工智能的迅猛發展及人才市場對智能技術人才的需求，根據學校“航空為本，管工結合”的辦學特色、復合型應用人才的培養定位，開展物聯網工程一體兩翼協同育人模式改革試點。具體而言，“一體”是指不斷強化物聯網工程、人工智能等教學與科研現有優勢，強調專業教育和個性化教育融合，突出學生創業就業成果一體，強調以學生為檢驗標準、以學生為中心的教育理念。“兩翼”，一方面是指重點拓展以航空電子、航空智能為特色的物聯網工程專業發展方向，體現“航空為本”的學校行業特色，另一方面是指不斷探索以人工智能、大數據、互聯網+特色的智能物聯網發展方向，體現學校“管工結合”的辦學特色，力圖達到物聯網工程與人工智能領域的有機融合，強調理論學習與科研實踐相結合、校內與校外實踐創新相結合。協同育人是指鄭州航院與中科智庫物聯網技術研究院江蘇有限公司共建教育部產學合作協同育人聯合培養基地，積極開展新工科建設項目推進產學合作育人機制。

二、OBE模式下物聯網工程專業一體兩翼協同育人改革實踐

（一）校企共建物聯網工程協同育人聯合培養基地

鄭州航院與中科智庫物聯網技術研究院江蘇有限公司共建教育部產學合作協同育人聯合培養基地，積極開展新工科建設，推進產學研合作育人機制。中科智庫物聯網技術研究院江蘇有限公司圍繞目前行業熱點技術（物聯網技術、機器人、大數據、人工智能），依托中國科學院物聯網研究發展中心與感知世界（北京）物聯網技術研究院資源，從教學內容、教學方法和考核方式等環節進行深化改革，形成理論與實踐深度融合課程體系。使學校教學能夠完全與社會企業相融合，強化物聯網工程設計、開發等能力培養，在傳統以理論教學為主的教學計劃基礎上，通過優化課程設置，精選教學內容，并在教學計劃中引入更多實用課程。 整合各方優勢，通過資源共享將產業和技術最新發展、行業對人才培養的最新要求及時反饋到學校，協助學校完善教學內容和課程體系，建成滿足行業發展需要課程和教材資源，打通最后一學里。

開展物聯網工程協同育人聯合培養基地建設，一方面能提高學生專業技能，增強學生創業意識。另一方面，也能實現物聯網工程人才培養、創新創業教育和企業發展合作共贏。物聯網工程專業根據市場就業崗位需求，有針對性分類培訓物聯網集成工程師、物聯網平臺運營工程師和物聯網技術支持工程師，實現物聯網領域的相關工作要求與人才培訓無縫銜接。堅持以區域行業企業需求為導向，以校企合作教育為抓手，以產學研合作融合創新創業教學為途徑，培養高素質復合型應用人才。通過企業將行業與技術前沿引入專業核心課程教學，不斷更新教學內容與實踐項目，讓學生在新工科建設課程中不斷提升專業興趣，達到能作會作的目標。

（二）強化物聯網工程OBE模式案例教學變革

構建OBE物聯網工程協同育人模式，物聯網工程專業的成果是什么？如何把成果（Outcomes）反映到課程中去？如何對相關核心課程進行計劃和設置？對相關課程計劃，需要以學生為中心，以培養學生的成果（Outcomes）為導向，進行工程案例訓練和培育開放實驗室項目[5-7]。

物聯網工程OBE模式案例教學，主要包括實驗課程、課程設計、實習、畢業設計及科技創新、社會實踐等多種形式實踐活動。首先，確定學習成果。最終的學習成果既是OBE的終點，也是它的起點。學習成果應明確闡述并直接或間接評估，因此往往將其轉化為績效指標。其次，構建實踐課題創新課程體系，主要實驗課程有：傳感器應用技術、RFID原理及應用、物聯網定位技術、嵌入式系統、無線傳感器網絡、物聯網控制技術實驗。課程設計有：程序設計綜合實踐、RFID原理及應用課程設計、物聯網定位課程設計、單片機課程設計、無線傳感器網絡課程設計、嵌入式系統課程設計、創新創業實踐、物聯網工程設計與實施。以物聯網案例+實訓操作方法改革課堂教學，使用物聯網應用實訓案例作為教學材料，通過對案例進行分析，引導學生理解掌握物聯網專業知識進而提高動手技能。企校共建實習：金工實習、認識實習、專業實習、創新創業、畢業實習和畢業設計，以企業開發的實際工程案例為例，制定學生課程設計內容。充分進行企業調研，了解企業對本課程需求，在此基礎上與企業工程師共同研究選取課程內容，制定課程標準。再次，開展OBE多梯度評估。OBE教學評估側重于學習成果，而不是教學內容、學習時間和學習方式。評估使用多梯度評估標準，強調學習成果和個人學習進度的內涵實現，并不強調學生之間的比較。將學生學習過程分為不同階段，確定每個階段的學習目標，學習目標從初級到高級，最后達到最高成果[8-9]。通過物聯網工程OBE模式案例教學，提升大學生物聯網各類競賽實力和實踐動手能力，將各類競賽題目特別是已獲獎題目以案例方式融入專業核心課程教學，作為項目教學案例，同時作為畢業設計和課設選題，提升創新能力和設計水平。

（三）OBE模式下物聯網工程一體兩翼協同育人實踐教學創新

基于OBE對實踐教學的要求，物聯網工程提出以本為本的教育理念，強化學生實踐創新能力，構建體驗式實踐教學新理念，尊重學生個性發展，調動學生主觀能動性，挖掘學生潛質，提高學生知識運用綜合能力和融合能力。根據社會發展需求，以實踐創新能力培養為目標開展實踐教學內容和實踐教學資源建設，引入企業項目資源，將企業項目流程和標準引入物聯網工程專業核心課程案例實訓平臺及項目案例資源庫，創新實踐教學。

一是實驗課程創新。在實驗教學方法上，實現“三個轉變”，即由教師被動灌輸向學生主動思考轉變，由單純驗證問題向綜合設計問題轉變，由模仿操作向創新實訓設計轉變。開設綜合創新實驗課程達90%。

二是開發遞進式、多元化實驗項目。根據OBE創新人才培養需求，設置“綜合設計型、研究創新型”多層次、多元化實驗內容，逐步提高學生實驗技能和綜合應用能力，突顯學生為主體、因材施教教育理念。基礎實驗以課程實驗、課程設計和基本驗證為主，主要考察學生對所學知識理解和強化，掌握科學的實驗技能。綜合設計型實驗以專業實驗和畢業設計等為主，提高學生綜合設計能力。研究創新型實驗以校企聯合和競賽項目為主，主要培養學生應用所學知識和技能方法，進行綜合創新，強化創新精神和實踐能力。

三是鼓勵支持學生課外創新和開放實驗室項目。支持學生申報鄭州航院開放實驗室項目和物聯網設計競賽項目，由針對少數優秀學生的選優訓練轉變為面向全體學生的能力素質綜合訓練。加強教學研究，鼓勵學生在本科學習期間參與科創活動。組織培訓或指導學生參加科技文化創新競賽和項目，做好前期準備，優先推薦有項目研究基礎的學生參加由國家教育部高教司或河南省教育廳組織的各類學科競賽。航院學生每年均參加全國大學生物聯網設計大賽并獲獎，激發學生把學術知識轉換成實踐能力興趣。

四是學生共享科研平臺建設。實驗教學中心依托智能建筑物聯網技術與應用國家地方聯合工程研究中心、航空電子技術河南省工程實驗室、河南省安全防范大數據產業研究院、目標探測與識別技術鄭州市重點實驗室和物聯網鄭州市重點實驗室等科研平臺，最大程度保證學生實踐能力培養。依托綜合性實踐基地，在認識實習和專業實習環節中，學生可以深入生產一線，熟悉相關操作流程，掌握基本生產工藝，增強工程意識。構造創新能力為核心教學模式，培養學生工程實踐創新能力，實施貫穿人才培養全過程的創新訓練體系，實現模塊化教學、項目制教學、翻轉課堂、目標驅動式教學模式探索，提升項目實踐和綜合實訓能力。每年學校培育物聯網大賽創新團隊，參加全國大學生物聯遴選優秀企劃書，優秀創新創業團隊，參加國家級、省級創新創業大賽。

三、OBE模式下物聯網工程專業一體兩翼協同育人機制創新

根據不同學科特點，成果以卓越人才培養為目標引領，提出433協同育人機制，強化通識教育，專業教育和個性化教育一體兩翼，突出產出成果一體，輔助學研兩翼，因材施教，分類培養，根據每門課的育人功能，把社會主義核心價值觀的要求，把實現民族復興理想和責任融入課堂教學之中，培養學生綜合應用能力，創新創業能力，滿足不同領域，不同行業，不同類別的人才需求。其中：433分別是指教學環節的“四制”，教學組織的“三改”和教學實踐的“三平臺”建設，成果具有廣泛的普適性和成果應用效果。

（一）教學環節突出“四制”

導師制是指從學生大一開始直接參與導師團隊科研，及時把握國際學術前沿動態，培養學生復合創新能力[10-12]。課題制是指要求學生獨立承擔各類創新課題，在老師的指導下，將課堂知識應用于第二課堂實踐，課題來源可以是教師的科研項目。上級各部門大學生創新創業項目，校內各類創新創意創業項目，產學研合作項目，協同創新項目等，培養學生的挑戰意識，合作精神，統籌協調能力和承受挫折能力，課題制重點針對普通“專業人才”和“應用人才”，提升綜合應用能力。滾動制是指根據學生分類采取動態調整，對卓越班學生，每學期根據綜合評定結果，實行末位分流，退出導師課題團隊，進入普通類人才培養，分流空缺吸收普通類優秀學生補充，對承擔各類課題的學生，根據階段性創新成果決定是否繼續資助。答辯制是指所有實踐教學活動都采用答辯評價驗收。

（二）教學組織突出“三改”

課程體系改革針對卓越、專業、應用三種不同類型的人才培養設置不同課程體系，分類培養，屬于第一類課程體系變革。其中：卓越人才培養注重學術創新成果課程和實踐，專業人才培養專注前沿領域技術課程與實踐，應用人才注重實用管理技術課程與實踐。在傳統教學方法基礎上，增加以學生和導師最新科研成果探究分析，課題數據分析自主研討和企業一線實用技能解讀教學方法改革等，來實現第二類教學方法改革。第三類課程評價標準改革則以課程資源建設情況，科技成果融入程度，教學隊伍科研教學水平，學生創新創業質量，學生學習能力和學習成果等作為課程評價標準。

（三）教學實踐突出“三平臺”建設

基礎實踐平臺指校內專業基礎實驗室，完成課程設計相關的實踐實訓。應用實踐平臺指校外產學教研聯合實驗室，培養學生工程應用，管理服務等綜合應用能力。創新實踐平臺指科研實驗室，培養學生創新創造能力。OBE模式下物聯網工程教學改革應以促進學生成才為目標，教師應根據教學要求和需要，及時更新教學內容，最新研究成果和實踐經驗融入課堂教學，注重教師開展科學研究對人才培養的貢獻度，建立科研反哺教學的長效機制。

四、結束語

探討OBE模式下物聯網工程專業一體兩翼協同育人改革與實踐，推進產學研深度融合，專業教育和個性化教育一體兩翼，突出產出成果一體，輔助學研兩翼。開展實施產學研協同育人項目，保證物聯網工程專業的獨特性和實用性，讓學生在新工科建設課程中不斷提升專業興趣，增強學生實踐創新能力和社會適應性，為高校人才培養模式變革提供參考。