OBE模式下物联网工程专业一体两翼协同育人改革实践

周 鹏，苏继斌，赵 青

(1.郑州航空工业管理学院智能工程学院，河南 郑州 450046；2. 商丘学院应用科技学院，河南 开封 475000)

物联网工程是一个多学科融合延伸、高度集成专业，涉及电子信息、计算机、人工智能、电气自动化等学科。目前全国高校开设物联网专业达到760多所，教学内容、学生动手能力与社会需求存在较大偏差，就业压力较大。在2018年全国教育大会精神和新工科背景下，社会需求大量掌握硬件检测和软件编程，即软硬融合一体化物联网专业人才。同时要求学生必须与市场接轨，实践成果要落地，因此开展OBE下物联网专业产学研协同育人模式实践改革尤为重要和紧迫。郑州航院依据学校办学定位，以航空领域需求为引领，突出航空特色大学，提出专业建设方案，开展基于OBE理念的2019-2022级本科培养方案社会调研，确定专业服务面向、人才培养规格，制定了OBE人才培养方案[1]。郑州航院贯彻落实教育部产学合作协同育人项目，推进现代信息技术与教育教学深度融合，构建全方位全过程深融合的协同育人新机制，更好地顺应教育部新工科建设和高等教育综合改革浪潮，抢占航空业带来的机遇和应用前景。

一、OBE模式下物联网工程专业一体两翼协同育人概况

OBE（Outcome Based Education)是成果追溯教育导向理念，是学习成果的大变革，重点关注教育的各个方面，使学生在学习过程中取得理想成果。牢牢把握教育目标，建立符合社会需求专业和核心课程体系，聚焦于学生受教育后理论知识和能力的提高，按照反向设计思路设计专业人才培养方案[2-4]。从而实现课堂建设的结合，课程体系与课程模块相结合，理论知识与应用实践相结合，教学改革与科技成果相结合，课堂引导与学生创新相结合。2019年是深入贯彻落实全国教育大会精神的开局之年，是学校全面落实综合改革、完成“十三五”规划目标的攻坚之年，是本科教学工作审核评估整改的关键之年。物联网工程专业顺势人工智能的迅猛发展及人才市场对智能技术人才的需求，根据学校“航空为本，管工结合”的办学特色、复合型应用人才的培养定位，开展物联网工程一体两翼协同育人模式改革试点。具体而言，“一体”是指不断强化物联网工程、人工智能等教学与科研现有优势，强调专业教育和个性化教育融合，突出学生创业就业成果一体，强调以学生为检验标准、以学生为中心的教育理念。“两翼”，一方面是指重点拓展以航空电子、航空智能为特色的物联网工程专业发展方向，体现“航空为本”的学校行业特色，另一方面是指不断探索以人工智能、大数据、互联网+特色的智能物联网发展方向，体现学校“管工结合”的办学特色，力图达到物联网工程与人工智能领域的有机融合，强调理论学习与科研实践相结合、校内与校外实践创新相结合。协同育人是指郑州航院与中科智库物联网技术研究院江苏有限公司共建教育部产学合作协同育人联合培养基地，积极开展新工科建设项目推进产学合作育人机制。

二、OBE模式下物联网工程专业一体两翼协同育人改革实践

（一）校企共建物联网工程协同育人联合培养基地

郑州航院与中科智库物联网技术研究院江苏有限公司共建教育部产学合作协同育人联合培养基地，积极开展新工科建设，推进产学研合作育人机制。中科智库物联网技术研究院江苏有限公司围绕目前行业热点技术（物联网技术、机器人、大数据、人工智能），依托中国科学院物联网研究发展中心与感知世界（北京）物联网技术研究院资源，从教学内容、教学方法和考核方式等环节进行深化改革，形成理论与实践深度融合课程体系。使学校教学能够完全与社会企业相融合，强化物联网工程设计、开发等能力培养，在传统以理论教学为主的教学计划基础上，通过优化课程设置，精选教学内容，并在教学计划中引入更多实用课程。 整合各方优势，通过资源共享将产业和技术最新发展、行业对人才培养的最新要求及时反馈到学校，协助学校完善教学内容和课程体系，建成满足行业发展需要课程和教材资源，打通最后一学里。

开展物联网工程协同育人联合培养基地建设，一方面能提高学生专业技能，增强学生创业意识。另一方面，也能实现物联网工程人才培养、创新创业教育和企业发展合作共赢。物联网工程专业根据市场就业岗位需求，有针对性分类培训物联网集成工程师、物联网平台运营工程师和物联网技术支持工程师，实现物联网领域的相关工作要求与人才培训无缝衔接。坚持以区域行业企业需求为导向，以校企合作教育为抓手，以产学研合作融合创新创业教学为途径，培养高素质复合型应用人才。通过企业将行业与技术前沿引入专业核心课程教学，不断更新教学内容与实践项目，让学生在新工科建设课程中不断提升专业兴趣，达到能作会作的目标。

（二）强化物联网工程OBE模式案例教学变革

构建OBE物联网工程协同育人模式，物联网工程专业的成果是什么？如何把成果（Outcomes）反映到课程中去？如何对相关核心课程进行计划和设置？对相关课程计划，需要以学生为中心，以培养学生的成果（Outcomes）为导向，进行工程案例训练和培育开放实验室项目[5-7]。

物联网工程OBE模式案例教学，主要包括实验课程、课程设计、实习、毕业设计及科技创新、社会实践等多种形式实践活动。首先，确定学习成果。最终的学习成果既是OBE的终点，也是它的起点。学习成果应明确阐述并直接或间接评估，因此往往将其转化为绩效指标。其次，构建实践课题创新课程体系，主要实验课程有：传感器应用技术、RFID原理及应用、物联网定位技术、嵌入式系统、无线传感器网络、物联网控制技术实验。课程设计有：程序设计综合实践、RFID原理及应用课程设计、物联网定位课程设计、单片机课程设计、无线传感器网络课程设计、嵌入式系统课程设计、创新创业实践、物联网工程设计与实施。以物联网案例+实训操作方法改革课堂教学，使用物联网应用实训案例作为教学材料，通过对案例进行分析，引导学生理解掌握物联网专业知识进而提高动手技能。企校共建实习：金工实习、认识实习、专业实习、创新创业、毕业实习和毕业设计，以企业开发的实际工程案例为例，制定学生课程设计内容。充分进行企业调研，了解企业对本课程需求，在此基础上与企业工程师共同研究选取课程内容，制定课程标准。再次，开展OBE多梯度评估。OBE教学评估侧重于学习成果，而不是教学内容、学习时间和学习方式。评估使用多梯度评估标准，强调学习成果和个人学习进度的内涵实现，并不强调学生之间的比较。将学生学习过程分为不同阶段，确定每个阶段的学习目标，学习目标从初级到高级，最后达到最高成果[8-9]。通过物联网工程OBE模式案例教学，提升大学生物联网各类竞赛实力和实践动手能力，将各类竞赛题目特别是已获奖题目以案例方式融入专业核心课程教学，作为项目教学案例，同时作为毕业设计和课设选题，提升创新能力和设计水平。

（三）OBE模式下物联网工程一体两翼协同育人实践教学创新

基于OBE对实践教学的要求，物联网工程提出以本为本的教育理念，强化学生实践创新能力，构建体验式实践教学新理念，尊重学生个性发展，调动学生主观能动性，挖掘学生潜质，提高学生知识运用综合能力和融合能力。根据社会发展需求，以实践创新能力培养为目标开展实践教学内容和实践教学资源建设，引入企业项目资源，将企业项目流程和标准引入物联网工程专业核心课程案例实训平台及项目案例资源库，创新实践教学。

一是实验课程创新。在实验教学方法上，实现“三个转变”，即由教师被动灌输向学生主动思考转变，由单纯验证问题向综合设计问题转变，由模仿操作向创新实训设计转变。开设综合创新实验课程达90%。

二是开发递进式、多元化实验项目。根据OBE创新人才培养需求，设置“综合设计型、研究创新型”多层次、多元化实验内容，逐步提高学生实验技能和综合应用能力，突显学生为主体、因材施教教育理念。基础实验以课程实验、课程设计和基本验证为主，主要考察学生对所学知识理解和强化，掌握科学的实验技能。综合设计型实验以专业实验和毕业设计等为主，提高学生综合设计能力。研究创新型实验以校企联合和竞赛项目为主，主要培养学生应用所学知识和技能方法，进行综合创新，强化创新精神和实践能力。

三是鼓励支持学生课外创新和开放实验室项目。支持学生申报郑州航院开放实验室项目和物联网设计竞赛项目，由针对少数优秀学生的选优训练转变为面向全体学生的能力素质综合训练。加强教学研究，鼓励学生在本科学习期间参与科创活动。组织培训或指导学生参加科技文化创新竞赛和项目，做好前期准备，优先推荐有项目研究基础的学生参加由国家教育部高教司或河南省教育厅组织的各类学科竞赛。航院学生每年均参加全国大学生物联网设计大赛并获奖，激发学生把学术知识转换成实践能力兴趣。

四是学生共享科研平台建设。实验教学中心依托智能建筑物联网技术与应用国家地方联合工程研究中心、航空电子技术河南省工程实验室、河南省安全防范大数据产业研究院、目标探测与识别技术郑州市重点实验室和物联网郑州市重点实验室等科研平台，最大程度保证学生实践能力培养。依托综合性实践基地，在认识实习和专业实习环节中，学生可以深入生产一线，熟悉相关操作流程，掌握基本生产工艺，增强工程意识。构造创新能力为核心教学模式，培养学生工程实践创新能力，实施贯穿人才培养全过程的创新训练体系，实现模块化教学、项目制教学、翻转课堂、目标驱动式教学模式探索，提升项目实践和综合实训能力。每年学校培育物联网大赛创新团队，参加全国大学生物联遴选优秀企划书，优秀创新创业团队，参加国家级、省级创新创业大赛。

三、OBE模式下物联网工程专业一体两翼协同育人机制创新

根据不同学科特点，成果以卓越人才培养为目标引领，提出433协同育人机制，强化通识教育，专业教育和个性化教育一体两翼，突出产出成果一体，辅助学研两翼，因材施教，分类培养，根据每门课的育人功能，把社会主义核心价值观的要求，把实现民族复兴理想和责任融入课堂教学之中，培养学生综合应用能力，创新创业能力，满足不同领域，不同行业，不同类别的人才需求。其中：433分别是指教学环节的“四制”，教学组织的“三改”和教学实践的“三平台”建设，成果具有广泛的普适性和成果应用效果。

（一）教学环节突出“四制”

导师制是指从学生大一开始直接参与导师团队科研，及时把握国际学术前沿动态，培养学生复合创新能力[10-12]。课题制是指要求学生独立承担各类创新课题，在老师的指导下，将课堂知识应用于第二课堂实践，课题来源可以是教师的科研项目。上级各部门大学生创新创业项目，校内各类创新创意创业项目，产学研合作项目，协同创新项目等，培养学生的挑战意识，合作精神，统筹协调能力和承受挫折能力，课题制重点针对普通“专业人才”和“应用人才”，提升综合应用能力。滚动制是指根据学生分类采取动态调整，对卓越班学生，每学期根据综合评定结果，实行末位分流，退出导师课题团队，进入普通类人才培养，分流空缺吸收普通类优秀学生补充，对承担各类课题的学生，根据阶段性创新成果决定是否继续资助。答辩制是指所有实践教学活动都采用答辩评价验收。

（二）教学组织突出“三改”

课程体系改革针对卓越、专业、应用三种不同类型的人才培养设置不同课程体系，分类培养，属于第一类课程体系变革。其中：卓越人才培养注重学术创新成果课程和实践，专业人才培养专注前沿领域技术课程与实践，应用人才注重实用管理技术课程与实践。在传统教学方法基础上，增加以学生和导师最新科研成果探究分析，课题数据分析自主研讨和企业一线实用技能解读教学方法改革等，来实现第二类教学方法改革。第三类课程评价标准改革则以课程资源建设情况，科技成果融入程度，教学队伍科研教学水平，学生创新创业质量，学生学习能力和学习成果等作为课程评价标准。

（三）教学实践突出“三平台”建设

基础实践平台指校内专业基础实验室，完成课程设计相关的实践实训。应用实践平台指校外产学教研联合实验室，培养学生工程应用，管理服务等综合应用能力。创新实践平台指科研实验室，培养学生创新创造能力。OBE模式下物联网工程教学改革应以促进学生成才为目标，教师应根据教学要求和需要，及时更新教学内容，最新研究成果和实践经验融入课堂教学，注重教师开展科学研究对人才培养的贡献度，建立科研反哺教学的长效机制。

四、结束语

探讨OBE模式下物联网工程专业一体两翼协同育人改革与实践，推进产学研深度融合，专业教育和个性化教育一体两翼，突出产出成果一体，辅助学研两翼。开展实施产学研协同育人项目，保证物联网工程专业的独特性和实用性，让学生在新工科建设课程中不断提升专业兴趣，增强学生实践创新能力和社会适应性，为高校人才培养模式变革提供参考。