新工科人才创新创业能力培养实践与研究

2020-01-05周梅张登银李养群许斌

软件导刊 2020年11期

周梅张登银李养群许斌

摘要：为了提升新工科人才创新创业能力，以南京邮电大学新工科专业物联网工程专业为例，针对创新创业人才培养方面存在的实践环节设置不合理、培养方式单一、创新创业平台不足以及专业人才培养质量标准缺乏等问题，探讨构建1个培养目标、2项教育理念、3个创新创业支撑平台、4个实践教学层面、5种不同培养方式的“12345”物联网工程专业培养新模式。同时，对于该新模式下新工科人才培养质量，构建以“创新创业能力培养”为核心的物联网工程专业人才培养质量标准。该模式经过近3年的实践，学生的创新创业能力有了显著提高：学生以第一作者发表学术论文年均6篇，申请专利年均4件，分别较往年提高23.7%和34.6%;学生科研创新创业项目和成果获奖、学科和技能竞赛获奖数共计年均43项，其中国家级奖项15项，省级奖项16项，分别较往年提高15.6%和27.8%。研究表明，“12345”物联网工程专业培养新模式有力推动了学生创新创业能力提升。

关键词：新工科人才;创新创业能力;物联网工程;质量标准;工程教育专业认证

DOI：10. 11907/rjdk. 202070 開放科学（资源服务）标识码（OSID）：

中图分类号：G434 文献标识码：A 文章编号：1672-7800（2020）011-0262-06

Practice and Research on the Cultivation of Talents for Innovation and Entrepreneurship in New Engineering

——Taking Internet of Things Engineering Major as an Example

ZHOU Mei，ZHANG Deng-yin，LI Yang-qun，XU Bin

（School of Internet of Things， Nanjing University of Posts and Telecommunications， Nanjing 210003， China）

Abstract：In order to enhance the innovative and entrepreneurial ability of new engineering talents， aiming at the unreasonable setting of practical links， the single training method， the insufficient innovation and entrepreneurship platform and the lack of quality standards for professional talent training in the cultivation of innovative and entrepreneurial talents， this article， taking the major of Internet of Things Engineering from Nanjing University of Posts and Telecommunications as an example， explores the establishment of a new “12345” IoT engineering professional training model with 1 goal， 2 concepts， 3 innovation and entrepreneurship platforms， 4 practical teaching levels and 5 different training methods. At the same time， a quality standard for the training of Internet of Things engineering professionals with “innovative and entrepreneurial ability training” as the core is established for the training quality of new engineering talents. After nearly 3 years of practice of this model， students innovation and entrepreneurship capabilities have been significantly improved， Students published 6 academic papers and applied for 4 patents every year as the first author， which are increased 23.7% and 34.6%， respectively compared with previous years. A total of 43 disciplines and skills were awarded in the students scientific research， innovation and entrepreneurship projects and achievements， including 15 national awards and 16 provincial awards， respectively 15.6% and 27.8% higher than in previous years. It can be seen that the new training mode of “12345” of Internet of Things engineering major has effectively promoted the improvement of students various innovative and entrepreneurial abilities.

Key Words： new engineering talents; innovative and entrepreneurial ability; IoT engineering; quality standard; engineering education accreditation

0 引言

中共十九大报告指出，创新是引领发展的第一动力，是建立现代化经济体系的战略支撑：要培养造就一大批具有国际水平的战略科技人才、科技领军人才、青年科技人才和高水平创新团队。为响应国家战略需求，支撑服务新经济，突破核心关键技术，构筑后发优势，在未来全球创新生态系统中占据战略制高点，迫切需要培养大批拥有更强创新创业能力的新兴工程科技人才服务于国家战略发展[1]。

在“大众创业，万众创新”的新时代，高层次科技创新型人才是推动科技进步、社会发展最重要的力量，也是新经济发展繁荣的动力之源[2]。构建适应战略性新兴产业发展需求的创新人才培养模式成为新工科教育的重要使命。为此，在新工科备受关注的时代背景下，对南京邮电大学物联网工程专业创新人才培养实践问题进行分析，探讨新时期该新兴专业学生创新创业能力提升机制，以期为新工科人才创新创业能力培养提供新的思路。

1 物联网工程专业人才培养现状与问题

为适应国家战略新兴产业发展需求，南京邮电大学于2009年成立物联网学院，物联网工程专业开始在物联网学院进行招生。目前，该专业每年招生在100名左右，近几年平均在校生人数为400名。近5年毕业生就业率为100%，升学率为25%左右，主要就业单位在华为、中兴通讯等国内知名的IT企业以及电信、移动、联通等通信服务商，为社会培养了近千名经济发展急需的物联网工程专业人才。

在物联网产业快速发展的时代背景下，如何根据时代发展要求培养物联网专业人才，成为该专业面临的巨大挑战。目前，国内对于物联网工程专业建设的研究主要有：杨桂松等[3]探索了新工科背景下的物联网工程自适应实践教学模式，设计了多学科交叉融合的课程体系，制定了培养创新能力的培养方案;崔艳蓉等[4]探讨了物联网工程专业实验课程和课程设计设置，并从数据获取、数据传输及应用等方面讨论了物联网工程专业实习实训安排;陈颖文等[5]以学生应具有的能力为导向，从物联网三层架构所涵盖的技术内容，梳理出物联网工程专业的课程体系，并基于专业能力与课程内容之间的对应关系，提出教学实施建议;桂小林等[6]从物联网工程专业创建、教学内容构建、专业实习基地创建、全国大学生物联网设计竞赛创办、专业规范的创立等方面探讨了物联网工程专业建设;黄旭等[7]在深入分析物联网工程专业学科支撑特点的基础上，提出了涵盖教学体系、教师教学能力、实验室等方面的多学科融合方法。上述研究均未能从专业创新实践平台构建、专业培养方式创新以及培养质量标准构建等方面进行物联网工程专业建设的探讨。因此，本文在实践的基础上，通过构建“12345”物联网工程专业新模式，对上述几个方面进行探索和研究。

经过多年的教育实践，通过深入分析现状，发现本专业现有的培养模式在创新创业人才培养中面临的问题具体包括4个方面。

1.1 创新性课程实践环节设置有待优化

物联网工程涉及的技术包括计算技术、传输技术、控制技术、传感技术、数据存储技术等方面[8]。该专业实践性很强，需要在教学过程中贯彻工程设计与建设方面的技能教学[9]。虽然本专业的部分课程设置了课内实验，但往往局限于验证性实验，综合性与设计性实验比例不高。并且，由于专业课程实践未能结合新时期的社會需求进行设置，因此导致实践环节设置与社会需求之间出现了一定脱节。

1.2 多样化专业培养方式亟需深化

现阶段，高等学校的人才培养模式仍然采用趋于一体化的单一人才培养方式。教与学方式单一，且“单向灌输”和“填鸭式”教学模式忽视了学生主观能动性、个性培养，忽略了市场对人才的需求，与学生个性化培养需求背道而驰，在一定程度上限制了学生知识的获取和能力提高。因此，有必要探索工科+多样化的培养方式，为学生提供“个性化”“定制化”教育。

1.3 专业创新创业平台建设有待完善

创业实践过程是融入创新元素、运用创业方法、发展创业技能的综合性实践过程，加强创新创业平台建设是开展创新创业的实践需要[10]。因此，必然要求高校构建创新创业平台，以实现教学过程与生产过程的对接。而由于不同专业、不同年级的学生对创新创业的需求不同，致使学生对创新创业平台的功能要求也会有所不同。因此，学院有必要深入了解学生对创新创业的需求，构建满足本专业需求的不同类型、不同层次的创新创业实践平台，以形成统一、高效的实践育人平台体系。

1.4 专业人才培养质量标准有待构建

以“学生中心、产出导向、坚持改进”为核心的成果导向教育（OBE）理念，已成为国内工程教育专业认证的标准。该标准强调学生产出以驱动教育系统运行，教育者首先设想学生未来的职业成就，构想出学生毕业时应达到的能力和水平，然后设计适宜的课程结构和教学工程，以保证学生达到这些预期目标[11]。新时期，更要基于工程教育专业认证规范，探索物联网工程专业人才培养质量标准，为本专业人才培养过程提供依据，又为人才培养质量提供保障[12]。

2 物联网工程专业创新创业人才培养探索与实践

国家对于物联网工程创新创业人才的需求日益迫切。对此，学院在长期的研究与实践中，依据新工科专业特色，逐步建立了“12345”物联网工程专业培养新模式，如图1所示。

即：1个培养目标（创新创业能力提升）;2项教育理念（OBE教育理念和CDIO工程教育模式）;3个支撑平台（院级创新创业实验室、校企创新创业平台、省级科技创新平台）;4个实践层面（基础、专业、综合、创新）;5种培养方式（学科竞赛、科技创新、企业实践、跨学科课程整合、跨学科合作团队）。

2.1 遵循“整合优化，融会贯通”原则，统筹规划实践环节课程

对培养方案中的实践环节进行统筹规划，构建并实施专业实践与创新能力培养相融合的全过程、层次化、递进式的实践教学体系，使集中性实践→实验室开放项目→大学生创新项目→学科竞赛→毕业设计等实践环节相互贯通，强化学生实践创新能力。

CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果。它代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate）。按照CDIO的工程教育理念，教育过程是以学生为主体，让学生在实际项目中进行全过程的学习，倡导“做中学”的模式，从而培养学生实践创新能力。因此，本文将结合南京邮电大学物联网工程专业办学实践，借鉴CDIO教育理念，建立以学生创新创业能力培养为目标，“基础—专业—综合—创新”的全过程递进式实践教学能力培养体系，如图2所示。

遵循“由浅入深、循序渐进”的认识规律，本文设计了如图2所示的物联网工程专业实践教学体系。“基础层面”阶段主要设置了专业学生实践能力创新所必需的实践类课程，如认识实习、电装实习以及程序设计等。“专业层面”阶段设置了物联网专业所必需的数据感知、算法、仿真以及安全等方面的课程。如数据结构与算法课程设计、MATLAB与仿真、物联网综合实验、物联网安全实验等。从专业课程的实践中可以发现：随着专业学习的进一步深入，CDIO理念的“构思—设计—实现—运作”逐渐在实践课程教学中体现出来。“综合设计层面”旨在实现专业知识与实际应用相结合，鼓励学生参与教师科研项目、各类物联网相关学科竞赛、实验室开放项目、大学生创新训练项目等。在具体项目实践中，按照CDIO的“做中学”以及“构思—设计—实现—运作”理念，允许学生根据自己的兴趣和爱好构思和设计实践内容，再由教师就所设计的内容进行指导和把关，最后提交学院专家组审核以确定实践内容。这样做的优点在于：一是保证了实践教学内容与专业要求相关，有一定的可行性，为后期实践教学成果的产出打下良好基础;二是实践教学内容是学生自己设计和构思的，会促使学生更加主动地完成实践内容，大大增强了学生的主人翁意识，从而进一步提高学生实际动手、创新创业能力。

2.2 遵循“能力为主，个性培养”原则，探索多样化培养方式

2.2.1 学科竞赛

鼓励更多学生参加ACM国际大学生程序设计竞赛、国际/全国大学生数学建模竞赛、机器人竞赛、电子设计竞赛、信息安全竞赛等。结合学生可以参加的学科竞赛种类，搜集整理有关参赛材料的准备、报送、书写要求、PPT制作、参赛礼仪等，加強学生对于学科竞赛环节的认识和了解;推进学生经验交流互动，采用“成功案例”的激励教学法，请参加过学科竞赛并取得一定成绩的学生与其他学生进行广泛地交流和互动，通过亲身经历，带动更多学生加入学科竞赛的队伍中。

2.2.2 科技创新

学院充分利用物联网科技园大学生创新苗圃项目，鼓励学生参与创新训练活动。在专业创新训练中继续实施“导师制”，加强学生个性化培养，鼓励更多学生参加“大学生创新创业训练计划项目”、教师横向、纵向科研项目、学校创新苗圃项目等。实施“项目驱动”实践教学模式，培养学生创新意识、团队合作精神和团队领导能力。

2.2.3 企业实践

企业实践是学生将所学用于解决实际问题的绝佳场所，为此，学院高度重视学生企业实践。学院专业课程组多次派专人到与专业相关的企事业单位联系，开展校企合作，共建校外专业实习、实训基地。目前已建有稳定的校外实习、实训基地12个。学生通过生产实习进入企业进行实践学习，增强对所学基础理论和专业知识的感性认识，从而提高实际问题解决能力。

2.2.4 跨学科课程整合

在人才培养体系中改革课程体系，开设跨学科课程，探索面向复杂工程问题的课程建设。2018年，学院基于OBE教育理念对物联网工程专业培养方案进行了修订。在此次修订过程中，改革了课程体系，开设了不同类别的跨学科课程，例如，增加了《金融概论》《商业银行业务与经营》与《互联网金融》等经济类课程，《移动智能与互联网导论》与《人工智能材料语信息传感》等人工智能与信息技术类课程，以及《创新创业执行力与领导力》与《科技创新方法与应用》等创新创业类相关课程。这些跨学科课程的开设有助于学生扩展知识面、开阔视野，并提高其思维和创新能力。

2.2.5 跨学科合作团队

物联网工程专业是一门交叉性与综合性很强的学科。因此，跨学科团队构建更有利于学生创新能力培养。构建跨学科、跨专业、跨年级的学生合作团队，激发学生创新思维，发挥每个学生在团队中的优势和作用。团队构建之后，学生之间的合作会促进不同学科间的资源共享，从而提供了更加自由、开放的学术氛围。创新团队开展的科研活动，既提高了学生的学术水平，也培养了学生的团队合作精神，达到事半功倍的效果[13]。

2.3 汇聚各方资源，吸引多方参与，建设基于工科优势特色的高校创新创业平台

本着“产教融合、互利共生”的协同育人宗旨，为鼓励学生积极参与创新活动和创业实践，学院建立了院级创新创业实验室—校企创新创业平台—省级科技创新平台三层渐进式平台架构。

在基于院级创新创业平台建设基础上，学院成立了“物联梦工场”学生创新创业实验室与“智能互联网+”学生创新创业实验室，重点组织学生开展“智慧物流和仓储”“工业物联网云平台”以及“无人驾驶小车”等创新活动，作为学院今后学生创新竞赛特色项目进行培育。

为了实现校内创新创业项目成果转化与落地，学院建立了校企创新创业平台。这些学院创新创业实践平台的建立集聚了各类社会资源，形成了创新创业教育、创新创业实践、创业服务一体化的创新创业服务体系。

此外，南京邮电大学物联网学院还成立了省级科技创新平台，以期为学院科技创新项目提供有力支撑，提高创新效率和效益。

[3] 杨桂松，彭志伟，何杏宇. 面向新工科的物联网工程实践教学模式探索[J]. 实验室研究与探索， 2020，39（8）：160-165.

[4] 崔艳蓉，陈勇，胡蓉华. 物联网工程专业实践教学体系研究[J]. 实验技术与管理，2019，36（6）：198-200.

[5] 陈颖文，钟萍，逄德明. 以能力为导向浅谈物联网工程专业人才的培养[J]. 计算机工程与科学，2018，40（S1）：124-127.

[6] 桂小林，王东，黄传河，等. 基于新工科理念的物联网工程专业建设[J]. 中国大学教学，2018，34（7）：25-30.

[7] 黃旭，蒋云良，顾永跟. 物联网工程专业建设中多学科融合的探索与实践[J]. 高等工程教育研究，2016，37（2）：86-90.

[8] 教育部高等学校计算机科学与技术专业教学指导分委员会. 高等学校物联网工程专业发展战略研究报告暨专业规范（试行）[S]. 北京：机械工业出版社，2012.

[9] 黄旭，蒋云良，顾永跟. 物联网工程专业建设中多学科融合的探索与实践[J]. 高等工程教育研究，2016，37（2）：86-90.