工程教育认证背景下物联网工程专业实践教学探索与改革

吴韶波

摘 要：针对物联网工程专业的特点以及工程教育认证的要求，分析了物联网工程专业实践教学体系的课程设置，设计了物联网工程专业实验教学内容，并对实验教学模式进行了探究。

关键词：物联网工程；实践教学；教学内容；教学模式

中图分类号：TP393；G642 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2017）11-0-03

0 引 言

工程教育的一个突出特征在于对实践能力的培养，结合理论教学，通过技术实践，将多学科知识进行交叉融合，以满足未来社会在技术不断创新、产品创意、工程管理等方面的多样性人才需求。开展工程教育认证不仅可以推动高等工程教育与工业界的协同创新，还能促进我国工程教育与国际工程教育的互认，进而提升国际竞争力。工程教育专业认证更注重学生工程实践能力的培养，中国工程教育专业认证协会2015年发布的工程教育认证标准着重强调了培养学生解决复杂工程问题的能力要求。

物联网工程专业作为2010年开办的新工科专业，具有跨学科、技术广、发展快、综合性强的特点，对学生的综合实践能力要求较高。经过几年的教学实践与探索，逐渐摸索出一些经验，也发现了亟待解决的问题，急需针对工程教育认证的需求，围绕物联网工程专业的实践教学课程体系进行改革，从实践教学的目标确立、教学内容、教学模式、教学手段、考核机制、对学生毕业要求的能力支撑等进行设计和改革尝试，以满足工程教育认证要求为目标，培养具有鲜明特色的物联网工程人才的实践与创新能力。

参照计算机教学指导委员会物联网工程专业课程设置指导意见（2012年），物联网工程专业的实践教学体系不仅包含理论课教学的实验环节，还设置了“物联网工程专业认识与实践”“物联网感知综合实践”“物联网传输综合实践”“计算机通信网络实训”“物联网数据处理综合实践”、“嵌入式信息系统课程设计”和“物联网综合应用实践”等相关独立实践环节，如图1所示，旨在融合物联网感知层、网络层、应用层三层技术体系所包含的知识点，促进理论教学、实践教学、创新能力培养的紧密结合，突出创新与工程綜合实践能力的培养，拓宽学生知识面并紧跟先进技术的发展，这都需要从教学目标、教学内容等方面进行摸索和改革，并从多形式教学实施、多样化教学方式、多方位课程考核等方面实现全面提升。

1 教学目标的确立

工程教育改革引入成果导向教育（Outcome Based Education，OBE）理念，以学生为中心、以培养目标为导向，教学设计和教学实施的目标注重学生通过教育过程最后所取得的学习成果。认证标准（2015年版）中对“毕业要求”应覆盖的内容作了详细说明，主要涉及工程知识、问题分析、设计、研究、使用现代工具等12 项内容。而要达成这些毕业要求的前3项，要求学生能够将所学知识用于解决复杂工程问题。而“复杂工程问题”具有很高的综合性，仅靠常规方法很难完全解决，需要将多个相互关联的子问题通过建立合适的抽象模型进行解决，在建模过程中亦要体现出一定的创造性。

物联网工程专业是一个跨学科的专业，学生所学的课程包含数学、自然科学、工程基础知识和专业知识。所要解决的复杂工程问题，在设计上要满足特定的技术要求或工艺流程；在方法上除查阅文献等参考资料外，还要会借助实验、计算机仿真、硬件实现、信息综合等手段来对问题进行分析、预测、模拟、实现。这些都要求学生在四年内的一系列实践环节中完成从基本操作技能到实验技巧和创新思维、创新能力的培养。所以，要达到工程教育认证的毕业要求标准，必须明确实践体系中每一门实践课程的教学目标，并确定课程之间与能力培养的关联。

为了保证所有毕业生都能满足毕业要求，课程体系必须全方位覆盖所有培养目标和毕业要求的达成，培养的成果要跟教学环节关联对应。实践课程体系建设与完善关系到学生解决复杂工程问题的能力与创新能力的培养，故必须以工程教育专业认证为背景确定教学目标，进一步细化教学内容，采用多形式教学手段，探索合理的多方位考核方式。

实践课程内容的设计应该有企业参与进行，以保证紧跟行业技术发展，获得最新的行业技术信息及岗位能力需求，及时调整能力培养的目标和方法。

学生质量跟踪调查和评价是对教学过程的一个有益补充，通过对调查结果进行科学的整理和统计，为教学改革提供科学依据和参考，扬长避短、持续改进，逐步完善教学相关内容，引入先进知识，全面提升教学质量和教学水平。

2 教学内容的设计

我校2016版培养计划中，实践教学体系构建包括两类课程：一类是必修实践环节，如专业认识与实践、物联网感知、传输、数据处理、综合应用等课程；另一类是选修实践环节，如计算机通信网络实训、移动互联网应用开发实训和四门专业自主实践课（开放实验、创新创业、学科竞赛、科研项目）。这些课程总体上分为四个层次：基本操作技能实验、综合性实验、设计性实验、自主研究性实验。大一至大二学年，重点培养学生的实验基本操作和基本技能；大二至大三学年，着重培养实验技巧和创新思维，初步训练其分析问题、解决问题的能力；大三至大四学年，重点培养综合运用所学的理论知识与实验技能解决实际问题的能力，提升创新能力。从最初的认知到电子工艺实习、课程设计、专业实习、毕业设计，所有环节都有企业参与教学内容的设计并贯穿到实践过程中，实践内容紧跟社会需求和主流技术，使学生最终具有独立解决复杂工程问题的能力。

根据各门实践课程的教学目标，需进一步确定其教学内容及其与其他课程能力培养的关联性与延续性。依据工程教育认证对复杂工程问题7个特征的描述，物联网工程专业的实践教学内容可分为两类：单元实验和实例作品。单元实验主要是根据课程理论知识进行验证或实验，侧重于培养学生的实验研究能力；实例作品则根据某个应用命题进行系统集成和科研开发，着重培养学生的设计和开发能力。教学团队可以根据课程教学内容适当拓展加深，紧随主流先进技术，多个命题，学生自选题目自行设计完成作品，部分优秀作品可进一步完善参加学科竞赛。endprint

3 改革教学方法和手段，探索考核评价新思路

因为实践课程在不同的阶段具有不同的课程性质，所以需要按照课程特点来选择教学方法和手段。例如，对于安排在大二上学期的物联网工程认识与实践课程，学生在此之前已经学习了物联网工程导论课程，对物联网的主要技术有了初步了解，则此课程的教学内容就是让学生具备感性的认识。以往只是带领学生进行企业参观，了解智能家居、智能医疗、智能农业等应用的示范样板间。在2016版培养方案中，利用口袋实验室的套件让学生先按照给定的例程实现1～2个简单的功能，进一步提出小组的设想与技术思路，在后续的实践环节中逐步完善。

考虑到教学形式和实践管理模式的变化，课程的考核结构也应随之变化，适当分离对基础内容和创造性内容的考核、基础理论和实际解决问题能力的考核，采用综合评价，细化评分标准，逐步建立科学公平可操作的评价体系。单元实验根据预习报告、实验过程、实验结果、数据记录与分析4个方面进行现场评分；实例作品根据项目成果、现场操作、答辩、报告撰写和校企共同评价等环节评分，注重对学生能力和素质的考核。

以实际技能为导向改革考试方式，把实践能力和项目能力纳入考核范围。针对给定项目，小组成员分工合作、各司其职、责任到人，避免出现“搭车”现象。此方式通过参考学生在活动过程中的能力表现，结合课程核心知识的掌握与运用来实现。评价标准突出个性化，对不同的题目、不同分工、不同水平的学生都要有一定的针对性；强调个人的纵向比较，淡化团队的横向比较。把过程性评价与总结性评价相结合，以过程性评价为主；把对团队的评价与对个体的评价相结合，以对团队的评价为主。促进学生形成创新意识，培养创新精神和团队合作精神，提高综合实践能力，而不仅仅单纯针对结果进行评价。

4 建立质量跟踪调查机制和评价体系，持续改进

学生质量的好坏直接关系到专业的生存与发展，建立学生质量跟踪调查机制可更加准确地掌握用人单位对毕业生的评价，动态监控人才培养目标；通过用人单位和企业的反馈信息及时发现问题，调整教学内容和课程安排，持续进行改进，使课程设置更加贴近社会的实际需求。因此，有必要建立学生质量跟踪调查机制和评价体系，满足社会发展和建设的需要。

以工程教育认证标准为指导选择调查评价的指标并进行统计分析，质量跟踪调查必须具有可操作性和全面性，既要涵盖学生在校表现，又必须包括社会评价，将质量跟踪调查结果合理地应用到指导教学改革和培养目标的持续改进中，形成高校-学生-社会良性互动、相互促进的循环机制。

5 结 语

物联网作为发展迅猛的战略性新兴产业，未来需要大量的高素质应用型人才。经过近几年的教学实践，物联网工程专业面临着急需以强化实践教学环节、深化内涵建设为核心的教学改革，以利于学生系统思维的培养。在一系列由浅入深或模块化的实践类课程中，学生完成从认知到实际生产的渐进实践，不只考虑系统的功能需求，还要对性能指标、器件选型、系统成本等多方面约束条件进行考虑。课程内容与企业联系越紧密、与行业需求越接近，越熟悉主流技术和工程应用实际，越有益于提高学生解决复杂工程问题的能力。教学实践表明，依据OBE理念，顺应培养复合型高层次人才的需求，建立质量跟踪调查机制，持续改进，有利于扩大学生的物联网学科视野，培養学生的实验技能与创新思维，提高学生解决复杂工程问题的能力。

参考文献

[1] 吴功宜.对物联网工程专业教学体系建设的思考[J].计算机教育，2010 （21）：26-29.

[2] 教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会.高等学校计算机科学与技术专业公共核心知识体系与课程[M].北京：机械工业出版社，2010.

[3] 刘云浩.物联网工程导论[M].北京：科学出版社，2017.

[4]李富华，黄新，周江，等.工程教育认证背景下的高频电路实验教学探索[J]. 通讯世界，2016 （16）：254-255.

[5] 胡成全，魏晓辉，钟丽鸿，等.物联网工程专业课程设置与实践教学体系设计[J].计算机教育，2015 （6）：12-15.

[6] 李颖.工程认证背景下大学生工程实践能力培养创新研究与实践[J].河南化工，2014 （8）：59-61

[7] 郑小发.物联网工程专业中高职院校教学课程实验体系研究[J].物联网技术，2012，2（2）：75-77.

[8] 张朝磊，张在云. 基于工程教育认证标准培养解决复杂工程问题能力[J].中国冶金教育，2017 （4）：14-17.endprint