新工科背景下《物联网基础及应用》课程建设研究

奎晓燕 郭克华 刘卫国 杜华坤

摘要：在新工科背景下，以非计算机类工科专业学生为例，针对当前高等教育教学中存在的问题，提出了如何建设《物联网基础及应用》课程的改革思路，并立足新工科和非计算机类工科学生特点，基于物联网核心技术建设新课程，最终实现与互联网、计算机、大数据、移动应用开发等技术的交叉融合，对高校课程建设和改革提供帮助。

关键词：新工科;物联网;课程建设;教育教学改革

Course Construction Research of The Fundamental and Application of Internet of Things

under the background of Emerging Engineering Education

KUI Xiao yan GUO Ke hua LIU Wei guo DU Hua kun 2

（1.School of Information Science and Engineering， Central South University;

2.School of Geosciences and Info Physics， Central South University， Changsha 410083， China）

Abstract：Under the background of the emerging engineering education， taking the non computer engineering students as an example， the article puts forward the reform ideas on how to build the course of The fundamental and application of internet of things in view of the problems existing in the current higher education teaching， and based on the characteristics of the emerging engineering education and non computer engineering students， the new curriculum is built based on the core technology of the Internet of things. Finally， it is expected to achieve cross convergence with technologies such as Internet， computer， big data， and mobile application development and so on， which will provide help for the construction and reform of university curriculum.

Key Words：emerging engineering education; internet of things; course construction; education and teaching reform

0 引言

2015年，國务院出台《关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见》和《统筹推进世界一流大学和一流学科建设总体方案》，提出要围绕国家的创新驱动发展战略，深化高校创新创业教育改革，培养具有历史使命感和社会责任心、富有创新精神和实践能力的各类创新型、应用型、复合型优秀人才[1]，目的是满足当前和未来的战略新兴产业竞争人才培养需要。2017年教育部启动 “新工科”发展研究工作，新工科建设在我国高等教育界掀起一阵改革热潮，引起巨大反响[2 4]。

长期以来非计算机类工科专业课程设置主要围绕《大学计算机基础》、《程序设计》、《数据库基础》几门主干课程展开。新工科背景下，随着互联网+的推进，传统的课程设置已经不能满足新的人才培养需求，一系列适应时代发展，适合非计算机类工科专业学生知识和能力教育的课程急需建设和开发。在新的课程体系下培养过硬的新工科工程人才，以实现新工科教育目标。

近年来，物联网技术发展非常迅速，已经在工业、农业、城市管理、民生、安防、交通、军事以及外贸出口等多个领域应用，非计算机类工科专业学生很多会到这些领域工作，在非计算机类工科专业学生中开设《物联网基础及应用》课程非常必要。

本文针对“新工科”多学科交叉融合特征和“新工科”人才培养在知识、能力和素质上的要求，在非计算机类工科专业信息技术类课程体系和教学内容改革方面开展研究与实践，建设《物联网基础及应用》课程。将信息技术前沿知识融入课程体系，开拓学生视野，培养学生的学习能力和工程应用能力。

1 课程建设思路

2016年6月教育部下发的《关于中央部门所属高校深化教育教学改革的指导意见》指出：“具有学科专业优势和现代教育技术优势的高校，要以受众面广量大的公共课、基础课和专业核心课为重点，致力于以学为本的课程体系重塑、课程内容改革，建设一批以大规模在线开放课程为代表、课程应用与教学服务相融通的优质在线开放课程[5 6]。”从“以教为主”变成“以学为主”是教育教学的一场革命，没有互联网的支撑是不可能实现的。通过“新工科”建设，要逐渐形成基于信息技术的新型教育教学模式与教育服务供给方式。

在新工科背景下，建设面向非计算机类工科专业学生的《物联网基础及应用》课程要立足新工科和非计算机类工科学生特点，基于物联网核心技术建设新课程，体现物联网感知这一关键属性，体现新技术、新业态、新产业需求，体现把“物”联到互联网上这一核心思想，体现与互联网、计算机、大数据、移动应用开发等技术的交叉和融合。

2 改革措施与实施步骤

2.1 课程教学内容

教学内容选择和组织是课程建设根本。通过研究物联网技术的发展趋势制定新工科人才培养目标，通过研究课程的核心内容构建拓展型知识结构[7 8]。由于现实问题和社会需求这两者都是不可控制的变量，因此在构建知识结构时，基础课教师要引导学生通过深度学习，吃透核心课程所蕴含的自然之理，从而具备向任何知识领域进行拓展的能力。构建拓展型知识结构需要做“减法”而非“加法”，即构建少而精的核心课程体系，严格考核，强化基础，以不变应万变。同时，要开展实验教学设计，构建基础型、综合设计型和研究创新型“三层次”实验教学体系[9]。要根据不同专业学生特点和对应行业需求开展分层级的实验教学体系研究，结合课程设计等实践性教学环节，开展创新型实验选题、案例分析、考核评价等一系列研究工作。

2.2 课程教学模式

在进行课程教学模式研究和改革时，要抓住新工科工程师至少需要具备的批判性思维、自拓展的知识结构、技术理解力、设计思维、领导能力等品质，从课堂教学内容优化、教学方法创新、教师指导模式变革、课程考核方式与评价标准改革等方面，进行课程教学新模式的探索和实践。“新工科”建设核心问题在于探索实施工程教育人才培养的“新模式”。 “新工科”教育不再是传授知识的过程，也不是简单学习生产技能，最重要的是帮助学生形成正确的思维方式，掌握认识问题、分析问题、解决问题的方法，提高学生的思维质量和创新能力。要改变上大学就是听大学的多年积弊，将“单声道”的课堂教学模式改变成为交流—质疑—辩论的“多声道”教学模式;教学内容也要作相应改革，应该构建以问题为导向的课程教学内容体系，把独立思考和综合判断能力放在首位。新工科课程结构中不仅要有专业知识板块，还应纳入现代技术工具课程。通过《物联网基础及应用》课程，帮助学生认识到能应用现代技术工具仅仅是基础性目标，更为重要的是提升未来工程师的“技术理解能力”[10 15]。

2.3 课程教学资源

课程建设过程中，教学资源建设很重要，应当从基础知识、实践指南、案例分析、习题测试等方面建设《物联网基础及应用》教学资源库。基础知识主要是掌握物联网的基础核心知识，实践指南和案例分析是教学的延伸和参考，实际案例重在提高学生的应用能力，习题测试是考查学生对相关知识的掌握情况。建设的资源库覆盖面要广，有代表性、启发性，能具有示范、引导作用。

2.4 辅助教学改革

课程建设要做到理论教学和实践教学相结合、线上教学与线下教学相结合，通过优化供给方式，提升教育科学化水平。通过线上线下资源共享方式，一方面传授知识，另一方面为终身教育打好基础。

课程建设步骤如图1所示。实践、分析、总结，重视积累阶段性成果，不断调整与完善，滚动式推进相关研究工作。在实践研究中不断进行归纳总结，通过有效的方法训练学生的思维，使学生能有意识地使用相关知识和技能解决实际问题，成为新工科时代的合格人才。

3 结语

本文对新工科背景下面向非计算机类工科专业学生

建设《物联网基础及应用》课程进行了探索，更新了传统的教育理念和教育模式，使之符合新工科的教育理念。完善了适应新行业、新业态的新工科专业知识体系，提出了适合新工科背景的教学模式改革。通过启发式研讨方式，为学生提供多元化的学习空间。对于激发学生的学习热情，提升教学质量和效果具有积极的促进作用。

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