第二课堂训练与大学生创新创业训练项目延伸式的物联网工程专业教学模式研究

梁志勋　赵家祺　易云飞　吴启明　施运应

摘要：针对物联网工程专业具有课程知识结构丰富、实践与学科前沿结合程度深的特点，提出了结合“大众创业，万众创新”战略和新工科对于物联网专业人才培养的新要求，借助第二课堂和大创项目作为延伸的人才培养模式。并探讨了基于第二课堂平台的大创项目组织管理与指导方式和物联网第二课堂的建设与实施方法，以改变传统的物联网工程专业教学方式，培养符合行业要求的综合型和技术应用的创新型物联网专业人才。

关键词：大创项目；物联网工程专业；第二课堂建设；创新实践

物联网是一门涉及计算机、通信技术、电子技术、测控技术等专业基础知识，以及管理学、软件开发等多方面知识的交叉学科。自从2010年通过教育部审批成为140个高等学校战略性新兴产业相关本科新专业以来，物联网工程专业备受各界重视，并成为就业前景广阔的热门领域，据统计，至今全国已经有超过700所院校开设了物联网工程专业。各所高校都专门制订了物联网工程专业人才培养方案。作为还一个处于摸索阶段的新兴专业，学生需要学习包括计算机系列课程、信息与通信工程、模拟电子技术、物联网技术及应用、物联网安全技术等几十门课程，同时还要打牢坚实的数学和物理基础。从人才市场的需求来看，物联网工程专业人才炙手可热，但企业对人才的要求也是相当高。因为物联网是个交叉学科，课程涉及知识面广，并且具有相当的深度。因此对于本科生教育而言，需要在找准专业方向、夯实理论基础的同时，增强实践与应用能力。

2017年，教育部提出了新工科计划，新工科建设提上日程。开展新工科建设是全面落实全国教育大会、新时代全国高校本科教育工作会议和“六卓越一拔尖”计划2.0的重要举措，是主动服务国家创新驱动发展“中国制造2025”“互联网+”等重大战略的积极行动。随着“复旦共识”“天大行动”“北京指南”等一系列行动的推进落实，新工科建设已成为高等工程教育改革创新最前沿方向［1］。随着“新工科”建设的推进和新技术产业的迅速发展，如何从教学模式建设出发，培养和造就一大批具有基础扎实、创新能力卓越的工程科技人才，为我国新兴产业发展和国际竞争提供智力及人才支撑，不仅是当务之急，更是长远之策［2］。

高校第二课堂是大学教育不可或缺的育人环节，是第一课堂的补充和延伸，是实施实践教育的重要载体，是将理论知识和实际相结合来提高大学生创新能力的重要场所。而在“大众创业，万众创新”的国家战略下，大学生创新创业项目已成为高校双创教育的集中体现，是培养学生创新能力的主要实施环节。本文结合我校建设高水平应用型大学的目标和“新工科”背景下人才培养方案中对学生的培养目标，探讨了借助第二课堂训练与大创项目改变物联网工程专业原有的教学模式，将物联网工程专业多学科融合与集成创新的特征与“双创”需求相契合，把专业特点转化为专业特色和优势［3］，更好地推动大学生创新创业向更高层次、更广领域发展，培养研究型、综合型、应用型的创新型人才。

1 第二课堂训练与大创项目延伸式的物联网工程专业教学模式与特点

1.1 物联网工程专业教学模式和专业人才培养要求

物联网工程专业具有课程知识结构丰富，整体面向实践，与学科前沿深度结合的特点，因此对工科教育模式和人才培养理念提出了更高的要求，要着重培养学生扎实的理论基础，出色的实践动手能力以及卓越的工程素养。

1.2 第二课堂训练与大创项目延伸式的物联网工程专业教学模式要素

第二课堂在物联网工程专业教学起到延伸作用，可以为理论知识提供实践机会，为创新实践提供场地，也使学生可以接触到产业前沿。而大创项目可以为学生创新实践提供平台，为学生提供接触和体验科研和开发的机会，促使学生走进实验室，走进实际生产研发，开阔眼界，培养专业兴趣。

面向新工科形势下的物联网工程专业人才需求，以实践创新为核心，以大创项目为延伸，以第二课堂为支撑，兼顾课内、课外协调发展，统筹理论学习、课程实验、项目开发、学科竞赛及创新创业五个要素，形成第二课堂训练与大创项目延伸式的物联网工程专业教学模式体系。

其中理论学习主要依靠课程学习，为实践创新学习提供理论基础。在课程讲授的同时要积极激发学生对知识的主动追求，在打好扎实理论基础的同时，培养学生对创新活动的兴趣，吸引优秀学生加入第二课堂，参与到大创项目和学科竞赛当中。课程实验作为对课程理论学习的补充，是理论知识联系实际的重要渠道，也是创新活动的重要切入口，通过科学合理的实验内容设置，严格的设计操作，培养学生扎实的技术功底和踏实严谨的实验作风，为之后参与竞赛和项目开发打下良好技术基础。在项目开发中，指导老师在项目过程中需要加强指导监督，使得学生可以在深入研究开发过程中培养创新思维、问题意识与产品意识，学习新的技术，并开阔眼界，培养学习能力、时间管理能力、写作组织能力和思考能力等行业核心能力。组织和推荐学生参加各类学科竞赛，比如，挑战杯、全国大学生电子设计竞赛、全国大学生物联网技术大赛和机器人大赛等。以全国大学生电子设计竞赛为例，竞赛题目来源权威，并以实际项目为依托，兼顾实用性和创新性，需要学生根据具体情况进行分析，然后讨论方案并进行具体设计［4］。而指导老师须在竞赛过程当中及时指导，避免学生因复杂问题而产生挫败感。学生在学科竞赛当中取得成绩和奖项可以帮助他们树立自信心、体验成功感，从而激发自信心。在巩固和运用所学知识的同时，增强学生的学习兴趣，使学生由被动接收课上知识逐步转变为课下主动学习。而创新创业的关键在于新，核心在于尝试，在创新创业中进行探索，积累经验和技术。在我校專业人才培养方案的制订当中，也加入了适当的创新创业学分，从而为创新创业提供一定的政策支持。在创新创业过程中，可以将积累的经验和技术应用到课程学习当中，驱动课程内容和形式的更新，并且形成创新创业的氛围之后，学生参与学习和实践积极性也有提高。

2 第二课堂与大创项目延伸式教学模式建设方案

2.1 基于第二课堂的大创项目组织管理与指导

大创项目作为一种以学生为主体的创新创业实践训练活动，在组织和指导过程中，应坚持学生自主完成项目申报、项目研究和项目实施，自主撰写文字材料等。整个过程中应以学生为主导，指导教师给予技术性的支持和监督。

大创项目的选题要求新颖性、创新性和探索性，难易程度适中，适合学生在教师指导下独立完成，项目的工作量也要能够保证能在项目期限内利用课余时间完成。常见的选题方向如下。

（1）教师科研课题当中可以由学生独立完成的子命题，如2020年校级大创项目“基于可见光通信和Wi-Fi无线网的异构网络设计与实现”为指导教师校级科研项目“基于可见光通信技术和无线局域网的异构网络研究”的子项目。

（2）当地产业的发展相关的命题，如2022年国家级大创“基于物联网技术的智慧蚕室”致力于通过改变传统的养蚕模式来助力河池市桑蚕产业发展。

（3）与学科竞赛相关的创新项目，如2021年广西壮族自治区区级大创“基于物联网技术的多功能信号源系统设计与实现”灵感来源于2020年校级大学生电子设计竞赛赛题。

（4）在日常学习生活中发现的问题，如学生在组织和参加2022年ACM程序设计竞赛时，发现学校缺少可用的代码在线判别软件，于是就申报了2022年国家级大创“基于K-means均值算法的反作弊Online Judge系统实现”。

现有的研究将指导教师按照指导行为分为支持型和控制型，支持型的指导教师擅长激发学生的内部动机，控制型的指导教师更擅长调动学生的外部动机［5］。但是无论何种指导方式，现有研究都充分肯定了导师在学生知识积累中的重要作用。学生在导师的指导下，根据项目实施计划自主进行研究性学习，自主设计实验方案、组织设备和材料、实施并管理实验、分析处理数据、撰写总结报告等工作。项目在实施过程中，必须以学生为主体，在创新创业项目的实施过程中，应注重学生在创新思维和创新实践方面的收获。导师应发挥辅助作用，营造一个教学相长、亲密融合的学术氛围。研究小组要定期召开研讨与交流会，反思研究过程，调整研究思路，而项目指导教师应及时指导和跟踪研究活动，及时引导学生解决研究过程中发现的问题，及时指导学生调整研究方向、对研究活动作出评价，并给出意见和建议。在项目经费方面，指导教师需要对项目经费的使用加强监督和管理，促使项目经费使用科学、合理、规范，以结题成果为导向，进一步突出学生为主体。立项项目在结题时，要求成果中不仅要有制作实物或者软件，指导老师也要指导学生发表一篇论文或专利，固化取得的成果。

2.2 物联网第二课堂的建设与实施

本文研究了物联网第二课堂的“组织模式”“产教融合”“活动平台”“物力支持”的建设方案与实施办法，并以我校物联网工程实验室为基础，通过教育理论研究和实践教学活动逐步探索大创项目延伸式的第二课堂训练与教学模式，为物联网工程专业课程教学改革提供理论支撑和实践保障。

2.2.1 组织模式

以申报大创项目和参加学科竞赛的物联网工程专业学生为主，建立物联网第二课堂实验室团队，并根据客观实际，不断完善实验室规章制度，以“制度”来管理学生，树立良好的学习风气和团队合作精神，奖励积极进取、纪律严明的学生，对于违反实验室纪律的学生给予警告等措施，使学生们明确目标，积极努力参与学科竞赛、大创项目等各项实践活动中。积极组织团队建设活动，将学生团队凝聚在一起，使每个学生之间的配合更加默契，培养团队精神，达到相互交流学习，共同进步的效果。做好“传帮带”，对于已经毕业参与工作的学生，也要邀请他们作为企业指导老师参与到学生培养当中，弥补校内指导教师对于行业现状和市场需要了解的不足。除了对学生团队的建设以外，还要建立起一支专业过硬，动手能力强，有丰富实践教学经验的指导教师团队，每位老师都有不同的专业特长，满足学生不同的指导需要，带领学生将理论知识转化为实践能力，提高学生的学习兴趣。指导老师日常也应加强和学生之间的沟通和交流，构建和谐的师生关系，掌握学生的学习情况，在学科竞赛和项目攻关当中，应当加强对学生的鼓励和支持，做学生的坚实后盾。

2.2.2 产教融合

创新创业教育不仅要在课堂上讲授知识，更应该重视理论联系实际能力，要达到理论和实践相互融合。但是现阶段的高校创新创业教育还是封闭在课堂上，与社会和企业需求脱节。因此在第二课堂建设当中，加强和企业之间的联系，聘请企业技术人员担任学生的校外指导教师，并且定期邀请他们开设讲座，讲授行业前沿信息，新技术和新标准，使得学生的学习和实践紧跟时代和现实发展。同时校企共建研发团队，推进开放式的物联网人才培养模式，鼓励学生在指导教师监督下组队参与到企业研发当中，发挥高校在新工科建设中工程科技创新和产业创新的主体作用。

2.2.3 活动平台

依靠大创项目、指导老师科研项目、实验实训项目和学科竞赛，搭建丰富的活动平台。鼓励开展科研汇报，锻炼学生的团队协作能力和沟通、语言表达、活动组织等方面的综合能力，鼓励相关成果发表论文，申请专利和软著。组织不同难度的学科竞赛和设计不同难度等级的实验实训项目可以兼顾不同年级、不同层次的学生。以学科竞赛为例，蓝桥杯电子类EDA设计比赛主要面向大一年级刚刚学习电路和PEB设计的学生，电子设计竞赛主要由大二、大三年级实力较强学生组队参加，在学生学习较为深入，具有一定的深度探索能力，对行业有一定认知之后，就可以推荐他们参与“互联网+”全国大学生创新创业大赛、“挑战杯”中国大學生创业计划竞赛、全国高校物联网创新应用大赛等国家高水平的专业大赛。

2.2.4 物力支持

本校专门开设了物联网实验室，为物联网工程专业学生提供实验开发和竞赛的场地和设备。实验室内仪器比较齐全，并定时更新常用元件和耗材，师生可以根据需要在专任教师的指导下开展实验和专业活动。

3 物联网工程专业第二课堂与大创项目延伸式教学模式实践

物联网工程实验室从2015年开设至今，一直坚持和实践第二课堂训练与大创项目延伸式的教学模式，如今已培养了多届学子，经过就业回访，已经毕业的学生当中，就业单位和就业学生双方的满意度都比较高，对于提升学院的就业数量和质量起到一定的作用。到目前，由学生参与发表期刊的学术论文20余篇，其中多篇发表在核心期刊上，学生申请专利和软件著作权共8个。2015年至2022年获批大学生创新创业训练计划项目86项，其中国家级10项、省级45项、校级31项。在学科竞赛中，2016年至2021年连续派队参加全国大学生电子设计竞赛，并累计获国家级二等奖1次，自治区级一等奖2次、二等奖3次，三等奖13次。获得广西“挑战杯”三等奖2次，其他專业竞赛奖项众多。

结语

创新是一个民族进步的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭源泉，也是中华民族最深沉的民族禀赋。作为一个新工科专业，物联网工程专业与创新实践关系密切。因此将第二课堂作为第一课堂的延伸，通过大创项目作为平台并结合学科竞赛等方式进行创新和实践训练对物联网专业教学方式改革与物联网专业人才培养大有裨益。在今后的教学活动中继续保持并在实践当中加以改进，加强师资队伍和第二课堂制度建设，促进应用创新型人才的培养。

参考文献：

［1］刘佳欢，杨楠，鲁金凤，等.新工科建设与本科生创新创业项目管理研究［J］.高教学刊，2021，7（S1）：27-28+33.

［2］梁志勋，易云飞，赵家祺.多举措促进传感器原理及应用课程教学实践研究［J］.科技创新导报，2021，18（15）：217-219+223.

［3］张会兵，潘芳，林煜明.“面向双创、项目驱动”的物联网工程专业实验课程体系研究［J］.计算机教育，2017（07）：144-148.

［4］梁志勋，阮忠，易云飞.仿真技术在传感器实验教学中的应用研究［J］.中国教育信息化，2018（20）：88-90.

［5］喻秋山，张茹冰.大创项目导师指导行为、知识积累与学生创新思维培养［J］.湖北经济学院学报（人文社会科学版），2022，19（02）：138-141.

基金项目：2022广西高等教育本科教学改革项目（NO.2022JGA307）；广西自然科学基金项目（NO.2020GX NSFAA159172，NO.2021GXNSFBA220023）；2021河池学院重点科研项目（NO.2021XJZD001）

作者简介：梁志勋（1986—），男，水族，广西柳州人，博士，副教授，研究方向：物联网技术应用。