基于專創(chuàng)融合的“物聯(lián)網(wǎng)硬件技術(shù)基礎(chǔ)”課程的教學改革與探究

陳春瑋，歐浩源

（廣東職業(yè)技術(shù)學院，廣東佛山 528000）

一、課程專創(chuàng)融合改革的研究背景

新時代的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育已經(jīng)成為我國實施科教興國戰(zhàn)略、人才強國戰(zhàn)略、創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略的一個重要內(nèi)容，將為培育學生的綜合能力和創(chuàng)新思維，增強教育服務創(chuàng)新發(fā)展奠定基礎(chǔ)。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與專業(yè)教育的融合，是從工具型教育、知識型教育到智能型教育的發(fā)展，它的核心是全面提高學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)素質(zhì)，塑造全面發(fā)展的人才。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育應該貫穿于高校人才教育的全過程[1]。

專創(chuàng)融合指的是專業(yè)教育與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識培養(yǎng)的有機融合，教育理念也是從單一的專業(yè)學科轉(zhuǎn)向多學科交叉的趨勢發(fā)展。特別是近些年開設(shè)的新工科專業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用技術(shù)、人工智能應用技術(shù)、大數(shù)據(jù)應用技術(shù)、區(qū)塊鏈應用技術(shù)等都是突破傳統(tǒng)單一學科的跨學科的交叉融合的課程而構(gòu)成。2019年1月，《國家職業(yè)教育實施方案》發(fā)布，將學歷證書與職業(yè)技能等級證書結(jié)合起來以“1+X證書”制度被重點提出。作為一項重磅改革的舉措，“1+X證書”制度目的在于深化復合型技術(shù)技能人才培養(yǎng)培訓改革，促進產(chǎn)教融合，推進校企合作，鼓勵職業(yè)院校學生拓展就業(yè)創(chuàng)業(yè)本領(lǐng)[2]。專創(chuàng)融合課程正是為了強化學生動手實踐能力，促進專業(yè)知識與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識的融合，培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力、創(chuàng)業(yè)思維、團隊意識而進行改革[3]。“物聯(lián)網(wǎng)硬件技術(shù)基礎(chǔ)”課程是物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程，是學生開發(fā)更復雜的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的基礎(chǔ)。物聯(lián)網(wǎng)的嵌入式開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)智能硬件開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)云平臺開發(fā)都要圍繞“物聯(lián)網(wǎng)硬件技術(shù)基礎(chǔ)”這門課程展開教學。專創(chuàng)融合的“物聯(lián)網(wǎng)硬件技術(shù)基礎(chǔ)”課程的改革已經(jīng)成為物聯(lián)網(wǎng)應用技術(shù)專業(yè)改革的源頭，同時以專創(chuàng)融合為基點“物聯(lián)網(wǎng)硬件技術(shù)基礎(chǔ)”的課程改革可以帶動物聯(lián)網(wǎng)其他課程的深度優(yōu)化。

二、“物聯(lián)網(wǎng)硬件技術(shù)基礎(chǔ)”的課程現(xiàn)狀分析

（一）“物聯(lián)網(wǎng)硬件技術(shù)基礎(chǔ)”課程學情分析

“物聯(lián)網(wǎng)硬件技術(shù)基礎(chǔ)”的授課對象為“物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用”專業(yè)的學生，該專業(yè)的生源主要有：學校學考自主招生、來自高考的高本銜接班、來自高考的普通班以及從中職過來的1+X證書考生。雖然學生來源途徑多，學生基礎(chǔ)水平有差別，但動手能力強、實踐興趣濃厚，是他們的一個普遍特點。

通過往屆學生的數(shù)據(jù)，大部分同學們在掌握了電路分析、電子基礎(chǔ)、單片機原理與傳感器技術(shù)這些物聯(lián)網(wǎng)應用的基本硬件知識后，有著很大的探索和求知欲望，積極參與各類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽，希望通過動手實踐來體現(xiàn)自我價值。

（二）課程的專創(chuàng)融合內(nèi)容不足

“物聯(lián)網(wǎng)硬件技術(shù)基礎(chǔ)”教學方式是以CC2530微控制器為核心進行案例項目而展開，內(nèi)容從理論層面看還是非常豐富，具體有LED燈控制、按鍵掃描處理、外部中斷應用、定時器1、定時器3、定時器4、看門狗定時器、系統(tǒng)時鐘設(shè)置、串行數(shù)據(jù)收發(fā)應用、ADC采樣處理、光照傳感器、溫度傳感器、OLED顯示應用、物聯(lián)網(wǎng)綜合應用項目等。課程以應用為導向，通過案例項目的實施，引導學生通過動手實踐，在直接經(jīng)驗習得的過程中去獲得間接經(jīng)驗，以做中教、做中學的方式，讓學生在具體實踐中理解基礎(chǔ)理論。但是學會了課程的案例未必就能應用到現(xiàn)實項目中，在課堂上的案例往往是為了理解某一個知識點而精心設(shè)計的，缺乏現(xiàn)實應用價值。通過突破知識點來灌輸給學生的方式是缺少創(chuàng)新意識，缺少創(chuàng)業(yè)思維的。傳統(tǒng)的“物聯(lián)網(wǎng)硬件技術(shù)基礎(chǔ)”課程已經(jīng)不適合當下提倡的專創(chuàng)融合課程需求了。

（三）教學手段和方法缺乏創(chuàng)新

以往的“物聯(lián)網(wǎng)硬件技術(shù)基礎(chǔ)”教學方法大多以教師為中心，盡管教學資源準備很充分，但還是缺少學生主動參與課堂的環(huán)節(jié)，整個教學過程還是以知識點填鴨式輸入為主，學生缺少獨立思考的過程，成為知識的被動接受者[4]。單方面的灌輸束縛了學生自主拓展學習能力、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)思維、團隊合作意識。教學手段大多以PPT、授課等傳統(tǒng)方式，單一的教學手段大大降低了學生學習的興趣，很難激發(fā)學生創(chuàng)新和發(fā)散思維。“物聯(lián)網(wǎng)硬件技術(shù)基礎(chǔ)”是一門動手實踐極強的課程，現(xiàn)有教材往往過于理論化，缺少以案例實驗展開的教材。

（四）產(chǎn)教融合、校企合作過于形式化

產(chǎn)教融合是指產(chǎn)業(yè)與教育深度融合，人才培養(yǎng)、科學研究 、科技服務為一體的辦學理念，形成學校與企業(yè)渾然一體的辦學模式。但是在實際落實中往往是引進企業(yè)的教學設(shè)備形成一體的實訓室為最終目的，缺少與企業(yè)開發(fā)相對應的配套的教學資源，導致教學設(shè)備很難融入教學中，或者違背專業(yè)開設(shè)最初制定的人才培養(yǎng)方案。企業(yè)缺少與學校專業(yè)培養(yǎng)的深度探討，同時也缺少針對性的師資培訓，導致很多實訓室的建設(shè)在后續(xù)課程開設(shè)過程中沒有充分利用。經(jīng)驗豐富的企業(yè)工程師沒有參與課程的開發(fā)與實踐，教師單方面的努力是遠遠不夠，這就很難讓課程接近行業(yè)、接近產(chǎn)業(yè)，從而阻礙了學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)思維導向。

三、基于專創(chuàng)融合的“物聯(lián)網(wǎng)硬件技術(shù)基礎(chǔ)”的課程改革具體措施

（一）基于專創(chuàng)融合的教學內(nèi)容改革

“物聯(lián)網(wǎng)硬件技術(shù)基礎(chǔ)”是“物聯(lián)網(wǎng)應用技術(shù)”的專業(yè)基礎(chǔ)課，安排在大一下學期，共48學時，24次課。本“專創(chuàng)融合”特色課程擬在每次課合適的時候，安排10分鐘，分三大部分20次課對學生進行創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育，結(jié)合老師的成功創(chuàng)業(yè)案例，講授在物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)故事，傳授創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)知識，激發(fā)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)靈感，鼓勵開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動。課程的教學內(nèi)容結(jié)構(gòu)和安排如圖1所示。

圖1 專創(chuàng)融合的課程的教學內(nèi)容結(jié)構(gòu)和安排

（二）基于專創(chuàng)融合的教學策略改革

教學方法以學生為中心，以“物聯(lián)網(wǎng)硬件技術(shù)基礎(chǔ)”課程為載體，結(jié)合授課老師的創(chuàng)業(yè)經(jīng)歷和感悟，以授課教師創(chuàng)業(yè)產(chǎn)品為案例，通過講授法、案例分析法和任務驅(qū)動法，向?qū)W生講授創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的核心知識與實戰(zhàn)應用，啟發(fā)學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)思維，構(gòu)建創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的知識體系，引導學生正確開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動，積極參加各類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽，將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育貫穿于《物聯(lián)網(wǎng)硬件技術(shù)基礎(chǔ)》專業(yè)教學全過程。

本“專創(chuàng)融合”特色課程的教學組織形式主要有以下五種：課堂面授：在“物聯(lián)網(wǎng)硬件技術(shù)基礎(chǔ)”的課堂花十分鐘，進行創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育；線上交流：通過社群、直播等新媒體建立交流平臺，進行多方位學習；線下拓展：通過組織專題討論和創(chuàng)業(yè)沙龍活動，進行學術(shù)討論和應用拓展；實戰(zhàn)應用：結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用專業(yè)，構(gòu)思項目，撰寫計劃書，形成完整方案；項目培育：對優(yōu)秀項目進行重點培育打磨，參加各類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)比賽。

信息技術(shù)手段包含錄制創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)微課，方便課堂面授和學生課后學習；利用直播平臺等手段，連線創(chuàng)業(yè)校友，分享創(chuàng)業(yè)案例與成功經(jīng)驗；利用視頻網(wǎng)站資源，進行創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)拓展學習。

（三）培養(yǎng)優(yōu)秀學生，激發(fā)創(chuàng)新思維，培育優(yōu)質(zhì)項目

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用專業(yè)學生動手能力強，實踐興趣濃厚，在完成“物聯(lián)網(wǎng)硬件技術(shù)基礎(chǔ)”專業(yè)基礎(chǔ)課的學習后，基本具備獨立設(shè)計物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的專業(yè)能力。通過專創(chuàng)融合教育，學生具備了系統(tǒng)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)知識，形成了創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)思維，點燃了他們的創(chuàng)新激情，培育了他們的創(chuàng)業(yè)能力。對部分優(yōu)秀學生進行重點培育，對部分優(yōu)質(zhì)項目進行重點培育，在課程結(jié)束的時候，我們會形成一些能夠參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽的項目，擁有具有創(chuàng)新創(chuàng)新知識的學生。在這種情況下，不管是參加“挑戰(zhàn)杯”大學生課外作品大賽還是“互聯(lián)網(wǎng)+”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽，都可以獲得很好的成績。

（四）企業(yè)工程師參與學生課程實訓與教學

“物聯(lián)網(wǎng)硬件技術(shù)基礎(chǔ)”課程選用的實訓套件來自佛山市圖志科技有限公司的旗艦產(chǎn)品，由授課老師設(shè)計、制作、運營，該產(chǎn)品與課程的專業(yè)技術(shù)緊密結(jié)合，同時又是主講老師自身經(jīng)營的創(chuàng)業(yè)產(chǎn)品，其中不但注入了物聯(lián)網(wǎng)硬件的專業(yè)知識，還蘊含了很多創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的核心要點，是本“專創(chuàng)融合”項目很好的案例。

為了拉近行業(yè)的距離，我們與合作企業(yè)深度研討，讓有豐富經(jīng)驗的工程師直接參與學生課程實訓周的教學。比如，新大陸工程師可以作為學生的實訓指導老師，以企業(yè)任務的形式安排教學活動，分小組以任務卡形式展開實訓。這個過程不僅可以豐富教學內(nèi)容，而且也能培養(yǎng)學生的職業(yè)素養(yǎng)。我們專任老師與企業(yè)老師相互學習，取長補短，真正形成了學校與企業(yè)渾然一體的辦學模式。

（五）構(gòu)建專創(chuàng)教育資源體系，探索創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育新模式

隨著“物聯(lián)網(wǎng)硬件技術(shù)基礎(chǔ)”課程的實施，教學內(nèi)容不斷完善、教學方法不斷改進、教學資源不斷補充、教學經(jīng)驗不斷積累，進而形成一套專創(chuàng)教學的資源體系，探索出適合物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的專創(chuàng)教育模式。如果該模式收效顯著，則可進行更高層次的總結(jié)提煉，向更合適的專業(yè)進行推廣。

四、專創(chuàng)融合改革的教學成效

“物聯(lián)網(wǎng)硬件技術(shù)基礎(chǔ)”課程是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的一個重要基礎(chǔ)。具有本課程專業(yè)基礎(chǔ)同時又有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神的同學可積極參與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動。這既是本課程的一個重要教育成果，又為周圍的同學提供了很好的榜樣。

（一）參加技能競賽的成果

物聯(lián)網(wǎng)應用技術(shù)專業(yè)以“物聯(lián)網(wǎng)硬件技術(shù)基礎(chǔ)”為基點的專創(chuàng)融合教學模式展開后，近兩年來，我校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)學生參加技能大賽從單一的物聯(lián)網(wǎng)應用技術(shù)賽項拓展到智能硬件賽項、智能機器全景賽項、智慧網(wǎng)聯(lián)等，由省教育廳舉辦的技能大賽拓展到各行業(yè)協(xié)會的知名賽事，成績頗為顯著。我校物聯(lián)網(wǎng)應用技術(shù)專業(yè)學生參加各類技能大賽獲得國家級三等獎三項；省級一等獎四項，二等獎三項，三等獎一項。技能競賽帶動整個專業(yè)學生的學習氛圍，同時可以培養(yǎng)學生的專業(yè)素養(yǎng)、大國工匠精神。

（二）參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)比賽的成果

我們以工作室的模式孵化各類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，“物聯(lián)網(wǎng)協(xié)同創(chuàng)新項目工作室”為學生開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動提供了場地和條件。工作室的研發(fā)內(nèi)容大致分為硬件開發(fā)、軟件開發(fā)、智能開發(fā)，幾乎覆蓋物聯(lián)網(wǎng)全場景。學生根據(jù)自己的專長和興趣加入其中一個小組，各小組真實還原了企業(yè)開發(fā)的團隊合作形式。工作室學生的《生命引路者——全覆蓋多功能的智能消防產(chǎn)品》創(chuàng)業(yè)項目參加獲得“挑戰(zhàn)杯”比賽和“互聯(lián)網(wǎng)+”創(chuàng)業(yè)比賽，成績斐然，獲得廣東大學生計算機作品競賽一等獎、泛珠三角計算機作品競賽三等獎、“挑戰(zhàn)杯”廣東大學生創(chuàng)業(yè)計劃競賽金獎并晉級國賽，同時獲得學生為主的實用新型專利5項、公開發(fā)明專利2項。工作室學生的《基于Cat.1物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的環(huán)境監(jiān)測與預警系統(tǒng)》獲得廣東省科技創(chuàng)新戰(zhàn)略專項資金“攀登計劃”一般項目。工作室學生的《基于LuatOS的物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計》獲得廣東大學生計算機作品競賽一等獎并入圍泛珠三角總決賽。這些成果離不開“物聯(lián)網(wǎng)硬件技術(shù)基礎(chǔ)”課程的專創(chuàng)融合改革。

五、結(jié)束語

我們要將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育和“物聯(lián)網(wǎng)硬件技術(shù)基礎(chǔ)”專業(yè)課程進行深度融合，面向全體學生，貫穿專業(yè)教育全過程，培養(yǎng)學生的綜合能力，構(gòu)建學生創(chuàng)新思維，點燃學生創(chuàng)業(yè)激情，弘揚人的主體性、發(fā)展人的創(chuàng)造性、開發(fā)人的潛能、培養(yǎng)人的健全人格，塑造全面發(fā)展的學生。