物聯網工程專業實踐教學環節教學模式改革研究

王志國 高和亮 王曉強 黃建偉 馬少瑛

摘 要：通過“卓越工程師”計劃加強校企合作，針對專業實踐教學進行改革，提高學生工程實踐能力和創新能力，但是由于各種原因導致實踐教學環節缺乏整體性、系統性的規劃，培養方案修訂工作與專業實踐需求不能及時匹配。在實踐教學過程中，基于安全、技術保密等原因只允許學生對生產過程進行了解和觀摩，學生不能直接參與實際操作，生產實習效果無法得到保證。針對以上問題，我校通過“產學研”合作，建設校外專業實踐教育基地，制定專業實踐課程方案，對企業自主研發的嵌入式智能家居項目采用案例驅動模式，讓學生利用傳感器結合嵌入式開發板，通過驅動編程框架編寫硬件相關驅動代碼，應用Python編程制作界面程序，模擬企業的實際項目開發流程，通過指導老師帶領學生完成項目的前期調研、策劃、需求分析、總體設計、詳細設計、編碼、測試等環節的工作任務，共同協作完成一個項目的開發，提高學生的項目實戰能力。

關鍵詞：產學研;項目驅動;實踐教學;教學模式改革

中圖分類號：TB???? 文獻標識碼：A????? doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2021.19.072

0 引言

人類創造力發展主要依靠創新精神，而創新需要在實踐中進行推動。教育工作者應該結合理論教學，通過各個方面的技術實踐，讓學生具備獨立的創新能力，進行跨學科知識融合，滿足技術的不斷創新，解決社會對多樣性人才的需求。

物聯網工程專業作為我校新開辦的新工科專業，具有學科交叉、軟硬件集成、綜合分析性強的特點，對學生的綜合實踐能力提出更高的挑戰。通過物聯網工程專業教學實踐和探索，根據學生畢業能力支撐的要求，從教學內容、教學手段、考核機制等進行設計和改革嘗試，培養具有鮮明地區特色的物聯網工程人才。

2020年北京工業大學王秀娟等針對新工科建設圍繞專業育人目標，課程目標等，提出了課程的改革思路，以適應新工科建設的需求。2020年南華大學屈愛平等結合物聯網技術的行業發展趨勢以及物聯網工程專業人才培養現狀，針對當前新工科和創新等熱點問題，結合南華大學的辦學定位，探索具有地方和行業特色的物聯網專業人才培養模式，以提高物聯網工程專業的人才培養質量。2018年西安科技大學黨琪等分析了目前高校實踐教學環節存在的問題，并提出了以培養學生創新能力為目標的實踐教學環節改革舉措，2017年福建師范大學陳曦碧等主要從畢業論文（設計）、實習、實驗教學、大學生創新創業訓練計劃四個主要實踐教學環節的管理著手，采取有效措施提高各環節質量，并重視管理人員培養;2017年北京信息科技大學吳韶波針對物聯網工程專業的特點以及工程教育認證的要求，分析了物聯網工程專業實踐教學體系的課程設置，設計了物聯網工程專業實驗教學內容，并對實驗教學模式進行了探究。2016年沈陽工程學院戴憲濱提出實踐教學體系始終堅持以學生為主體，教師為主導，突出學生在實踐環節中的“主動性、獨立性和創造性”。2016年余文森對應用創新型物聯網人才培養實踐教學體系進行研究，提出基于應用創新型人才內涵、地域特色以及學校專業優勢，給出物聯網工程專業應用創新型人才培養的目標定位。

針對我校物聯網工程專業的實際情況，以培養目標和定位為指導，優化課程內容，改革評價方法，探索更有效的教學模式，以培養學生創新能力為目標的實踐教學改革研究就顯得尤為重要。

1 目前存在的教學問題

我校通過“卓越工程師”計劃加強校企合作，針對物聯網工程專業實踐教學進行改革，提高學生工程實踐能力和創新能力，但是仍然存在如下問題：

（1）專業實踐教學環節缺乏整體性、系統性的規劃，培養方案修訂工作與專業實踐需求不能及時匹配。

（2）西部地區物聯網企業相對較少，學生在實習過程中存在一定安全和技術保密隱患，企業接受學生實習的積極性不高，只允許學生對生產過程進行了解和觀摩，學生不能直接參與實際操作過程，生產實習效果無法得到保證。

（3）物聯網工程專業屬于新型專業，具有工程實踐背景專任教師較少，實習指導教師在企業的工作經歷和實踐經驗比較欠缺，導致在項目驅動式實踐教學的過程中存在一些問題。

2 具體改革目標、方法及內容

2.1 改革目標

（1）根據人才培養定位和創新教育目標要求，結合工程教育專業認證需求，及時修訂物聯網工程專業的人才培養方案，同時在實踐教學中進行檢驗和修正。

（2）利用企業的相關資源，加強實踐實訓平臺和設施的聯合建設，有效解決學生實習場地問題，讓學生能夠主動參與到企業的生產過程，結合所學理論知識，在實踐中探索、驗證和創新。

（3）提高教師實踐教學和創新能力，讓教師積極參與到理論和實踐結合的教學過程，必要的時候可以選配實習指導教師去企業進行培訓，與企業工程師共同探討實踐教學方案。

2.2 改革方法及內容

2.2.1 改革方法

將創新教育與理論教學、實踐教學各環節進行有機融合，結合工程教育專業認證需求，及時修訂物聯網工程專業的人才培養方案，增加實踐教學環節在培養方案中所占比重。在教學過程中，采用項目驅動的方式對各知識點進行綜合設計學習，充分利用學校已有的實驗教學示范中心和重點實驗室的實驗平臺外，加強與企業進行“產學研”合作，建設校外專業實踐教育基地，熟悉企業軟件開發模式及流程，提高學生軟件編程技術的實戰能力，制訂校企聯合專業實踐課程方案。

2.2.2 實踐課程內容

智能家居是利用先進的計算機技術、嵌入式技術和網絡通信技術，將家中的照明系統和報警系統通過家庭網絡連接到一起。該系統具有安全、方便、快捷、高效、智能化和個性化的特點，同時在節能方面的效果優勢非常明顯，具有廣闊的市場前景。本實踐課題將針對人們在現實生活中的真實需求量身打造，讓人與家居之間有效互動，感受更加舒適，更加人性化的現代生活。