第二課堂訓練與大學生創新創業訓練項目延伸式的物聯網工程專業教學模式研究

梁志勛　趙家祺　易云飛　吳啟明　施運應

摘要：針對物聯網工程專業具有課程知識結構豐富、實踐與學科前沿結合程度深的特點，提出了結合“大眾創業，萬眾創新”戰略和新工科對于物聯網專業人才培養的新要求，借助第二課堂和大創項目作為延伸的人才培養模式。并探討了基于第二課堂平臺的大創項目組織管理與指導方式和物聯網第二課堂的建設與實施方法，以改變傳統的物聯網工程專業教學方式，培養符合行業要求的綜合型和技術應用的創新型物聯網專業人才。

關鍵詞：大創項目；物聯網工程專業；第二課堂建設；創新實踐

物聯網是一門涉及計算機、通信技術、電子技術、測控技術等專業基礎知識，以及管理學、軟件開發等多方面知識的交叉學科。自從2010年通過教育部審批成為140個高等學校戰略性新興產業相關本科新專業以來，物聯網工程專業備受各界重視，并成為就業前景廣闊的熱門領域，據統計，至今全國已經有超過700所院校開設了物聯網工程專業。各所高校都專門制訂了物聯網工程專業人才培養方案。作為還一個處于摸索階段的新興專業，學生需要學習包括計算機系列課程、信息與通信工程、模擬電子技術、物聯網技術及應用、物聯網安全技術等幾十門課程，同時還要打牢堅實的數學和物理基礎。從人才市場的需求來看，物聯網工程專業人才炙手可熱，但企業對人才的要求也是相當高。因為物聯網是個交叉學科，課程涉及知識面廣，并且具有相當的深度。因此對于本科生教育而言，需要在找準專業方向、夯實理論基礎的同時，增強實踐與應用能力。

2017年，教育部提出了新工科計劃，新工科建設提上日程。開展新工科建設是全面落實全國教育大會、新時代全國高校本科教育工作會議和“六卓越一拔尖”計劃2.0的重要舉措，是主動服務國家創新驅動發展“中國制造2025”“互聯網+”等重大戰略的積極行動。隨著“復旦共識”“天大行動”“北京指南”等一系列行動的推進落實，新工科建設已成為高等工程教育改革創新最前沿方向［1］。隨著“新工科”建設的推進和新技術產業的迅速發展，如何從教學模式建設出發，培養和造就一大批具有基礎扎實、創新能力卓越的工程科技人才，為我國新興產業發展和國際競爭提供智力及人才支撐，不僅是當務之急，更是長遠之策［2］。

高校第二課堂是大學教育不可或缺的育人環節，是第一課堂的補充和延伸，是實施實踐教育的重要載體，是將理論知識和實際相結合來提高大學生創新能力的重要場所。而在“大眾創業，萬眾創新”的國家戰略下，大學生創新創業項目已成為高校雙創教育的集中體現，是培養學生創新能力的主要實施環節。本文結合我校建設高水平應用型大學的目標和“新工科”背景下人才培養方案中對學生的培養目標，探討了借助第二課堂訓練與大創項目改變物聯網工程專業原有的教學模式，將物聯網工程專業多學科融合與集成創新的特征與“雙創”需求相契合，把專業特點轉化為專業特色和優勢［3］，更好地推動大學生創新創業向更高層次、更廣領域發展，培養研究型、綜合型、應用型的創新型人才。

1 第二課堂訓練與大創項目延伸式的物聯網工程專業教學模式與特點

1.1 物聯網工程專業教學模式和專業人才培養要求

物聯網工程專業具有課程知識結構豐富，整體面向實踐，與學科前沿深度結合的特點，因此對工科教育模式和人才培養理念提出了更高的要求，要著重培養學生扎實的理論基礎，出色的實踐動手能力以及卓越的工程素養。

1.2 第二課堂訓練與大創項目延伸式的物聯網工程專業教學模式要素

第二課堂在物聯網工程專業教學起到延伸作用，可以為理論知識提供實踐機會，為創新實踐提供場地，也使學生可以接觸到產業前沿。而大創項目可以為學生創新實踐提供平臺，為學生提供接觸和體驗科研和開發的機會，促使學生走進實驗室，走進實際生產研發，開闊眼界，培養專業興趣。

面向新工科形勢下的物聯網工程專業人才需求，以實踐創新為核心，以大創項目為延伸，以第二課堂為支撐，兼顧課內、課外協調發展，統籌理論學習、課程實驗、項目開發、學科競賽及創新創業五個要素，形成第二課堂訓練與大創項目延伸式的物聯網工程專業教學模式體系。

其中理論學習主要依靠課程學習，為實踐創新學習提供理論基礎。在課程講授的同時要積極激發學生對知識的主動追求，在打好扎實理論基礎的同時，培養學生對創新活動的興趣，吸引優秀學生加入第二課堂，參與到大創項目和學科競賽當中。課程實驗作為對課程理論學習的補充，是理論知識聯系實際的重要渠道，也是創新活動的重要切入口，通過科學合理的實驗內容設置，嚴格的設計操作，培養學生扎實的技術功底和踏實嚴謹的實驗作風，為之后參與競賽和項目開發打下良好技術基礎。在項目開發中，指導老師在項目過程中需要加強指導監督，使得學生可以在深入研究開發過程中培養創新思維、問題意識與產品意識，學習新的技術，并開闊眼界，培養學習能力、時間管理能力、寫作組織能力和思考能力等行業核心能力。組織和推薦學生參加各類學科競賽，比如，挑戰杯、全國大學生電子設計競賽、全國大學生物聯網技術大賽和機器人大賽等。以全國大學生電子設計競賽為例，競賽題目來源權威，并以實際項目為依托，兼顧實用性和創新性，需要學生根據具體情況進行分析，然后討論方案并進行具體設計［4］。而指導老師須在競賽過程當中及時指導，避免學生因復雜問題而產生挫敗感。學生在學科競賽當中取得成績和獎項可以幫助他們樹立自信心、體驗成功感，從而激發自信心。在鞏固和運用所學知識的同時，增強學生的學習興趣，使學生由被動接收課上知識逐步轉變為課下主動學習。而創新創業的關鍵在于新，核心在于嘗試，在創新創業中進行探索，積累經驗和技術。在我校專業人才培養方案的制訂當中，也加入了適當的創新創業學分，從而為創新創業提供一定的政策支持。在創新創業過程中，可以將積累的經驗和技術應用到課程學習當中，驅動課程內容和形式的更新，并且形成創新創業的氛圍之后，學生參與學習和實踐積極性也有提高。

2 第二課堂與大創項目延伸式教學模式建設方案

2.1 基于第二課堂的大創項目組織管理與指導

大創項目作為一種以學生為主體的創新創業實踐訓練活動，在組織和指導過程中，應堅持學生自主完成項目申報、項目研究和項目實施，自主撰寫文字材料等。整個過程中應以學生為主導，指導教師給予技術性的支持和監督。

大創項目的選題要求新穎性、創新性和探索性，難易程度適中，適合學生在教師指導下獨立完成，項目的工作量也要能夠保證能在項目期限內利用課余時間完成。常見的選題方向如下。

（1）教師科研課題當中可以由學生獨立完成的子命題，如2020年校級大創項目“基于可見光通信和Wi-Fi無線網的異構網絡設計與實現”為指導教師校級科研項目“基于可見光通信技術和無線局域網的異構網絡研究”的子項目。

（2）當地產業的發展相關的命題，如2022年國家級大創“基于物聯網技術的智慧蠶室”致力于通過改變傳統的養蠶模式來助力河池市桑蠶產業發展。

（3）與學科競賽相關的創新項目，如2021年廣西壯族自治區區級大創“基于物聯網技術的多功能信號源系統設計與實現”靈感來源于2020年校級大學生電子設計競賽賽題。

（4）在日常學習生活中發現的問題，如學生在組織和參加2022年ACM程序設計競賽時，發現學校缺少可用的代碼在線判別軟件，于是就申報了2022年國家級大創“基于K-means均值算法的反作弊Online Judge系統實現”。

現有的研究將指導教師按照指導行為分為支持型和控制型，支持型的指導教師擅長激發學生的內部動機，控制型的指導教師更擅長調動學生的外部動機［5］。但是無論何種指導方式，現有研究都充分肯定了導師在學生知識積累中的重要作用。學生在導師的指導下，根據項目實施計劃自主進行研究性學習，自主設計實驗方案、組織設備和材料、實施并管理實驗、分析處理數據、撰寫總結報告等工作。項目在實施過程中，必須以學生為主體，在創新創業項目的實施過程中，應注重學生在創新思維和創新實踐方面的收獲。導師應發揮輔助作用，營造一個教學相長、親密融合的學術氛圍。研究小組要定期召開研討與交流會，反思研究過程，調整研究思路，而項目指導教師應及時指導和跟蹤研究活動，及時引導學生解決研究過程中發現的問題，及時指導學生調整研究方向、對研究活動作出評價，并給出意見和建議。在項目經費方面，指導教師需要對項目經費的使用加強監督和管理，促使項目經費使用科學、合理、規范，以結題成果為導向，進一步突出學生為主體。立項項目在結題時，要求成果中不僅要有制作實物或者軟件，指導老師也要指導學生發表一篇論文或專利，固化取得的成果。

2.2 物聯網第二課堂的建設與實施

本文研究了物聯網第二課堂的“組織模式”“產教融合”“活動平臺”“物力支持”的建設方案與實施辦法，并以我校物聯網工程實驗室為基礎，通過教育理論研究和實踐教學活動逐步探索大創項目延伸式的第二課堂訓練與教學模式，為物聯網工程專業課程教學改革提供理論支撐和實踐保障。

2.2.1 組織模式

以申報大創項目和參加學科競賽的物聯網工程專業學生為主，建立物聯網第二課堂實驗室團隊，并根據客觀實際，不斷完善實驗室規章制度，以“制度”來管理學生，樹立良好的學習風氣和團隊合作精神，獎勵積極進取、紀律嚴明的學生，對于違反實驗室紀律的學生給予警告等措施，使學生們明確目標，積極努力參與學科競賽、大創項目等各項實踐活動中。積極組織團隊建設活動，將學生團隊凝聚在一起，使每個學生之間的配合更加默契，培養團隊精神，達到相互交流學習，共同進步的效果。做好“傳幫帶”，對于已經畢業參與工作的學生，也要邀請他們作為企業指導老師參與到學生培養當中，彌補校內指導教師對于行業現狀和市場需要了解的不足。除了對學生團隊的建設以外，還要建立起一支專業過硬，動手能力強，有豐富實踐教學經驗的指導教師團隊，每位老師都有不同的專業特長，滿足學生不同的指導需要，帶領學生將理論知識轉化為實踐能力，提高學生的學習興趣。指導老師日常也應加強和學生之間的溝通和交流，構建和諧的師生關系，掌握學生的學習情況，在學科競賽和項目攻關當中，應當加強對學生的鼓勵和支持，做學生的堅實后盾。

2.2.2 產教融合

創新創業教育不僅要在課堂上講授知識，更應該重視理論聯系實際能力，要達到理論和實踐相互融合。但是現階段的高校創新創業教育還是封閉在課堂上，與社會和企業需求脫節。因此在第二課堂建設當中，加強和企業之間的聯系，聘請企業技術人員擔任學生的校外指導教師，并且定期邀請他們開設講座，講授行業前沿信息，新技術和新標準，使得學生的學習和實踐緊跟時代和現實發展。同時校企共建研發團隊，推進開放式的物聯網人才培養模式，鼓勵學生在指導教師監督下組隊參與到企業研發當中，發揮高校在新工科建設中工程科技創新和產業創新的主體作用。

2.2.3 活動平臺

依靠大創項目、指導老師科研項目、實驗實訓項目和學科競賽，搭建豐富的活動平臺。鼓勵開展科研匯報，鍛煉學生的團隊協作能力和溝通、語言表達、活動組織等方面的綜合能力，鼓勵相關成果發表論文，申請專利和軟著。組織不同難度的學科競賽和設計不同難度等級的實驗實訓項目可以兼顧不同年級、不同層次的學生。以學科競賽為例，藍橋杯電子類EDA設計比賽主要面向大一年級剛剛學習電路和PEB設計的學生，電子設計競賽主要由大二、大三年級實力較強學生組隊參加，在學生學習較為深入，具有一定的深度探索能力，對行業有一定認知之后，就可以推薦他們參與“互聯網+”全國大學生創新創業大賽、“挑戰杯”中國大學生創業計劃競賽、全國高校物聯網創新應用大賽等國家高水平的專業大賽。

2.2.4 物力支持

本校專門開設了物聯網實驗室，為物聯網工程專業學生提供實驗開發和競賽的場地和設備。實驗室內儀器比較齊全，并定時更新常用元件和耗材，師生可以根據需要在專任教師的指導下開展實驗和專業活動。

3 物聯網工程專業第二課堂與大創項目延伸式教學模式實踐

物聯網工程實驗室從2015年開設至今，一直堅持和實踐第二課堂訓練與大創項目延伸式的教學模式，如今已培養了多屆學子，經過就業回訪，已經畢業的學生當中，就業單位和就業學生雙方的滿意度都比較高，對于提升學院的就業數量和質量起到一定的作用。到目前，由學生參與發表期刊的學術論文20余篇，其中多篇發表在核心期刊上，學生申請專利和軟件著作權共8個。2015年至2022年獲批大學生創新創業訓練計劃項目86項，其中國家級10項、省級45項、校級31項。在學科競賽中，2016年至2021年連續派隊參加全國大學生電子設計競賽，并累計獲國家級二等獎1次，自治區級一等獎2次、二等獎3次，三等獎13次。獲得廣西“挑戰杯”三等獎2次，其他專業競賽獎項眾多。

結語

創新是一個民族進步的靈魂，是一個國家興旺發達的不竭源泉，也是中華民族最深沉的民族稟賦。作為一個新工科專業，物聯網工程專業與創新實踐關系密切。因此將第二課堂作為第一課堂的延伸，通過大創項目作為平臺并結合學科競賽等方式進行創新和實踐訓練對物聯網專業教學方式改革與物聯網專業人才培養大有裨益。在今后的教學活動中繼續保持并在實踐當中加以改進，加強師資隊伍和第二課堂制度建設，促進應用創新型人才的培養。

參考文獻：

［1］劉佳歡，楊楠，魯金鳳，等.新工科建設與本科生創新創業項目管理研究［J］.高教學刊，2021，7（S1）：27-28+33.

［2］梁志勛，易云飛，趙家祺.多舉措促進傳感器原理及應用課程教學實踐研究［J］.科技創新導報，2021，18（15）：217-219+223.

［3］張會兵，潘芳，林煜明.“面向雙創、項目驅動”的物聯網工程專業實驗課程體系研究［J］.計算機教育，2017（07）：144-148.

［4］梁志勛，阮忠，易云飛.仿真技術在傳感器實驗教學中的應用研究［J］.中國教育信息化，2018（20）：88-90.

［5］喻秋山，張茹冰.大創項目導師指導行為、知識積累與學生創新思維培養［J］.湖北經濟學院學報（人文社會科學版），2022，19（02）：138-141.

基金項目：2022廣西高等教育本科教學改革項目（NO.2022JGA307）；廣西自然科學基金項目（NO.2020GX NSFAA159172，NO.2021GXNSFBA220023）；2021河池學院重點科研項目（NO.2021XJZD001）

作者簡介：梁志勛（1986—），男，水族，廣西柳州人，博士，副教授，研究方向：物聯網技術應用。