新工科背景下中職物聯網創客教學問題的研究

陳榮軍 徐獻圣 李綺橋 聶瓊 趙慧民 何力

摘要：為了使物聯網專業教學滿足新工科背景下人才培養的需求，提高物聯網專業人才培養的質量，對當前中職學校對物聯網專業能力的培養方向以及中職物聯網創客課程存在的問題進行分析研究，提出以二次開發平臺作為教學的軟件實踐平臺，以開源硬件技術作為硬件實踐平臺，采用STEM理念的教學方式來實施物聯網創客課程的一種改革策略。

關鍵詞：新工科;中職;物聯網;創客課程;人才培養;STEM

中圖分類號：G712? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）26-0120-03

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Abstract： In order to make the teaching of Internet of Things meet the needs of talent cultivation under the background of new subjects and improve the quality of talent cultivation of Internet of Things specialty， this paper makes an analysis and Study on the training direction of the professional ability of Internet of Things in secondary vocational schools and the problems existing in the course of Internet of Things creator in secondary vocational schools， and puts forward that the secondary development platform should be used as the teaching software practice platform and the open source hardware technology should be used as the hardware. Practice platform， the use of STEM concept of teaching methods to implement the Internet of Things Creator Course of a reform strategy.

Key words： new engineering and technical disciplines; secondary vocational; internet of things; creation course; personnel training; STEM

1 前言

與傳統工科相比，新工科是在國家戰略發展新需求、國際市場競爭新形式、創新創業能力新要求的背景下提出的教育改革新方向[1]。物聯網專業是新工科中的一個重要專業，具有多學科交融的特點。

根據《物聯網行業與職業教育分析報告》[2]，物聯網每年的人才需求量達百萬人，然而人才狀況卻非常嚴峻，供給量很少，各層次人才都存在不同程度的緊缺。近幾年，為了能培養更多企事業所急需的一線物聯網應用型技術人才，國家加大在職業教育中對物聯網人才建設的投入，省市教育廳局等部門同樣投入物聯網類相關項目比賽，大量示范院校響應號召增設物聯網專業。同時，教育一線上物聯網邊緣專業的教師也開始對中等職業學校物聯網專業建設的思考與探索[3]。

2 研究現狀

自2011年教育部開始公布批準11個省市自治區的高職高專增設物聯網應用技術專業[4]，物聯網專業職業教育才開始起步，而中職學校則更為滯后。雖然我國物聯網已進入高速發展階段，但由于開設時間不長，物聯網專業仍只是處于初級發展階段，專業建設更多借鑒了高職的經驗，相關教育研究期刊發表也稍微較少。截至2019年4月，在中國知網上關鍵字為“中職物聯網”的期刊有68篇，如圖1所示。中職物聯網文獻總體趨勢如圖2所示，其中2018年的同比增長率為92%，這說明近兩年中職物聯網專業開始受到教育者重視且已有一定的探索和實踐經驗，有進入快速發展期的趨勢。

在如何培養中職物聯網專業學生跨學科思維和創新思維的問題上，國內已有學者提出相關的想法。周丹[5]在培養具有跨學科思維的復合型人才問題上，提出將STEM教育理念融入我國職業教育當中，王悅[6]構建了STEM教育理念下職業教育課程體系。

苗勝[7]嘗試通過在STEM理念下開展創客課程，注重教學與實際應用的結合，引領學生體驗科學技術，培養創新的精神。胡衛平等人[8]認為開源硬件為“將STEM理念融入創客課程”提供了一個良好的硬件平臺。但不足的是，以上兩者的創客課程都被局限于培養硬件技術人員，而不滿足于物聯網復合型技術人才的培養。因此，研究對如何將中職物聯網創客課程設計成更符合專業人才培養目標具有比較重要的價值。

3 中職學校對物聯網專業能力培養目標分析

物聯網專業涉及領域寬泛，要求相對較高，主要培養的是復合型技術人才。有些學校將物聯網專業放到電子系（以硬件技術方向為主），有些學校則將物聯網專業放到計算機系（以軟件技術或網絡技術方向為主），從中體現其跨學科的復雜性。所要求學生具備的物聯網技術相關知識涵蓋了工程設計、硬件技術、軟件技術以及網絡通信技術，培養學生在未來的就業方向主要是對物聯網的工程實施、二次開發，對物聯網設備或物聯網應用系統的安裝、操作、調試、管理和維護，另外還包括對物聯網設備的營銷、售后服務等其他就業方向。

物聯網跨學科的特征要求學生能夠整合學科知識，才能夠更全面地掌握物聯網技術。在對物聯網設備進行調試、維護時，會遇到特別多復雜的問題，這就需要學生能夠發現問題，合理分析問題，善于抓重點、抓關鍵，這有利于提高解決問題的效率，保證物聯網設備的運作。

4 中職物聯網創客課程存在問題分析

4.1師資能力分析

創客課程的實施首先需要擁有一批“創客意識”的教師[9]，文獻[10]指出師資力量的缺乏是當前影響中職生創客培養的重要因素之一。文獻[2]分析報告指出，當前學校物聯網專業師資力量幾乎從“零”開始。同時，對廣州部分中職學校調查發現，中職學校內大部分的物聯網授課教師都是物聯網邊緣技術的教師，并非科班出身，比如是計算機技術教師或者是電子電路技術教師。主要的問題在于僅具備計算機技術的教師，缺乏電子電路的知識，而僅具備電子技術的教師，缺乏軟件方面的知識。

物聯網作為一門交叉學科，其跨學科的特征要求教師要同時具備計算機、電子、通信等多方面專業知識，同時要求教師需要擁有更宏觀的視野，對將物聯網概念或技術融入工業、農業、交通等各領域實際應用有一定的思考，甚至是涉獵到與物聯網密切相關的人工智能、大數據和云計算等一系列前沿信息技術。無論是從廣度還是從深度來看，對中職物聯網創客課程教師來說都是一個挑戰。總體來看，目前中職學校的物聯網創客師資能力較為薄弱。

4.2教學資源分析

教學資源是教學者展開教學過程中能夠利用的一切要素，主要包括了教學材料、教學環境及教學后援系統。這里所提到的教學資源主要是指物聯網實訓教學設備和教材資源。

第一，當前國內多數學校所采用的物聯網實訓設備缺乏實用性，多處于閑置狀態。藍魏[11]認為多數物聯網實訓這些無法直觀地演示物聯網技術原理，學生只能在上面進行簡單的布線或是觀看演示效果，缺少實際動手的實訓機會，在實際教學中學生易失去興趣，不利于培養學生的動手實踐能力及創新能力。

第二，中職物聯網專業教材體系尚未成熟。物聯網專業課沒有適合的教材，通常由高等教育教材代替中等職業教育的教材，不符合中職學情。首先，仍然是師資力量的問題，專業合格的教師才有能力開發和編寫相關的課程教材。其次，國內中職學生中考成績跨幅較大。從縱向上看，廣州某些中職學校內部存在有中考達500分以上的學生，也有成績僅200分的學生;從橫向上看，學校與學校之間也存在較大差異，一部分學校收錄的學生成績較為均衡，一部分學校收錄的學生成績差距過大。以上原因均導致難以把握中職教材難易程度的平衡線。

4.3教學方式問題分析

在目前的中職物聯網教學過程中，教師更多的還是以理論知識傳授為主的教學方法，以考試形式為主考查學生對知識點的把握[12]。有些教師意識到這種教學方式的不足之處，因此更換教學方式，但在實際課堂上，仍然以教師示范、學生模仿為主，學生遇到問題時很少會主動思考如何解決問題，多數采用詢問他人的方式以求解決問題，缺乏自主性。因此，這種教學方式和“填鴨式”教學方式并無差異。傳統的教學方式將培訓學生能力等同于給學生“喂”知識，但這樣并不代表培養了學生的思維能力。

教師不能只是單純地給學生灌輸知識和技術，應更多地是注重培養學生的思維。尤其是物聯網這種新工科專業，學生在學校所學的知識總具有相對滯后性，可能剛從學校畢業，所學技術就已被新技術所替代。我們不能確保學生如今所學的知識和技術在未來一定有用，但可確定的是他們在受教育過程中所形成的思維能力必然會影響他們終身。因此，在物聯網創客課程中，教師應該首先將教學重點放到培養學生分析與解決問題的能力、動手實踐能力、整合學科知識能力和創新能力，而不是單一地傳授知識點。

5 改進措施

STEM教育是以項目為載體，整合了過程與內容，融入競爭要素，采用科學的探究過程和工程設計過程，由學生主動參與并能夠把多學科的抽象知識與生活實際聯系，以協作或團隊合作方式解決實際問題的教育。

針對物聯網專業能力的定位、師資以及教學方式等問題提出一種改革策略，即以二次開發平臺作為教學的軟件實踐平臺，以開源硬件技術作為硬件實踐平臺，采用基于STEM理念的教學方式來實施物聯網創客課程，從而達到中職物聯網人才培養目標，如圖3所示。

6小結

綜上所述，中職物聯網專業課程應根據專業能力培養目標和教學現狀，緊跟日新月異的物聯網行業發展，適時調整課程策略，培養符合社會發展需求的技術應用型人才。

參考文獻：

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[2] 國泰安職業教育與產業發展研究院.物聯網行業與職業教育分析報告[R/OL].https：//www.qianzhan.com/analyst/detail/329/160308-5bffd734.html， 2016-03-08.

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[10] 孫保輝.中職生創客培養困境及出路研究[J].教育與裝備研究，2017，33（05）：6-10.

[11] 藍魏.基于Packet Tracer的中職物聯網實訓教學研究[J].物聯網技術，2018，8（08）：118-120.

[12] 姜衛軍.工作導向基礎上的中職物聯網課程實踐教學研究[J].新課程研究（中旬刊），2018（03）：80-82.

【通聯編輯：王力】