基于专创融合的“物联网硬件技术基础”课程的教学改革与探究

2023-10-25陈春玮欧浩源

科学咨询 2023年18期

陈春玮，欧浩源

（广东职业技术学院，广东佛山 528000）

一、课程专创融合改革的研究背景

新时代的创新创业教育已经成为我国实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略的一个重要内容，将为培育学生的综合能力和创新思维，增强教育服务创新发展奠定基础。创新创业教育与专业教育的融合，是从工具型教育、知识型教育到智能型教育的发展，它的核心是全面提高学生的创新创业素质，塑造全面发展的人才。创新创业教育应该贯穿于高校人才教育的全过程[1]。

专创融合指的是专业教育与创新创业意识培养的有机融合，教育理念也是从单一的专业学科转向多学科交叉的趋势发展。特别是近些年开设的新工科专业物联网应用技术、人工智能应用技术、大数据应用技术、区块链应用技术等都是突破传统单一学科的跨学科的交叉融合的课程而构成。2019年1月，《国家职业教育实施方案》发布，将学历证书与职业技能等级证书结合起来以“1+X证书”制度被重点提出。作为一项重磅改革的举措，“1+X证书”制度目的在于深化复合型技术技能人才培养培训改革，促进产教融合，推进校企合作，鼓励职业院校学生拓展就业创业本领[2]。专创融合课程正是为了强化学生动手实践能力，促进专业知识与创新创业意识的融合，培养学生创新能力、创业思维、团队意识而进行改革[3]。“物联网硬件技术基础”课程是物联网专业的核心基础课程，是学生开发更复杂的物联网产品的基础。物联网的嵌入式开发、物联网智能硬件开发、物联网云平台开发都要围绕“物联网硬件技术基础”这门课程展开教学。专创融合的“物联网硬件技术基础”课程的改革已经成为物联网应用技术专业改革的源头，同时以专创融合为基点“物联网硬件技术基础”的课程改革可以带动物联网其他课程的深度优化。

二、“物联网硬件技术基础”的课程现状分析

（一）“物联网硬件技术基础”课程学情分析

“物联网硬件技术基础”的授课对象为“物联网技术应用”专业的学生，该专业的生源主要有：学校学考自主招生、来自高考的高本衔接班、来自高考的普通班以及从中职过来的1+X证书考生。虽然学生来源途径多，学生基础水平有差别，但动手能力强、实践兴趣浓厚，是他们的一个普遍特点。

通过往届学生的数据，大部分同学们在掌握了电路分析、电子基础、单片机原理与传感器技术这些物联网应用的基本硬件知识后，有着很大的探索和求知欲望，积极参与各类创新创业大赛，希望通过动手实践来体现自我价值。

（二）课程的专创融合内容不足

“物联网硬件技术基础”教学方式是以CC2530微控制器为核心进行案例项目而展开，内容从理论层面看还是非常丰富，具体有LED灯控制、按键扫描处理、外部中断应用、定时器1、定时器3、定时器4、看门狗定时器、系统时钟设置、串行数据收发应用、ADC采样处理、光照传感器、温度传感器、OLED显示应用、物联网综合应用项目等。课程以应用为导向，通过案例项目的实施，引导学生通过动手实践，在直接经验习得的过程中去获得间接经验，以做中教、做中学的方式，让学生在具体实践中理解基础理论。但是学会了课程的案例未必就能应用到现实项目中，在课堂上的案例往往是为了理解某一个知识点而精心设计的，缺乏现实应用价值。通过突破知识点来灌输给学生的方式是缺少创新意识，缺少创业思维的。传统的“物联网硬件技术基础”课程已经不适合当下提倡的专创融合课程需求了。

（三）教学手段和方法缺乏创新

以往的“物联网硬件技术基础”教学方法大多以教师为中心，尽管教学资源准备很充分，但还是缺少学生主动参与课堂的环节，整个教学过程还是以知识点填鸭式输入为主，学生缺少独立思考的过程，成为知识的被动接受者[4]。单方面的灌输束缚了学生自主拓展学习能力、创新创业思维、团队合作意识。教学手段大多以PPT、授课等传统方式，单一的教学手段大大降低了学生学习的兴趣，很难激发学生创新和发散思维。“物联网硬件技术基础”是一门动手实践极强的课程，现有教材往往过于理论化，缺少以案例实验展开的教材。

（四）产教融合、校企合作过于形式化

产教融合是指产业与教育深度融合，人才培养、科学研究、科技服务为一体的办学理念，形成学校与企业浑然一体的办学模式。但是在实际落实中往往是引进企业的教学设备形成一体的实训室为最终目的，缺少与企业开发相对应的配套的教学资源，导致教学设备很难融入教学中，或者违背专业开设最初制定的人才培养方案。企业缺少与学校专业培养的深度探讨，同时也缺少针对性的师资培训，导致很多实训室的建设在后续课程开设过程中没有充分利用。经验丰富的企业工程师没有参与课程的开发与实践，教师单方面的努力是远远不够，这就很难让课程接近行业、接近产业，从而阻碍了学生的创新创业思维导向。

三、基于专创融合的“物联网硬件技术基础”的课程改革具体措施

（一）基于专创融合的教学内容改革

“物联网硬件技术基础”是“物联网应用技术”的专业基础课，安排在大一下学期，共48学时，24次课。本“专创融合”特色课程拟在每次课合适的时候，安排10分钟，分三大部分20次课对学生进行创新创业教育，结合老师的成功创业案例，讲授在物联网行业的创新创业故事，传授创新创业知识，激发创新创业灵感，鼓励开展创新创业活动。课程的教学内容结构和安排如图1所示。

图1 专创融合的课程的教学内容结构和安排

（二）基于专创融合的教学策略改革

教学方法以学生为中心，以“物联网硬件技术基础”课程为载体，结合授课老师的创业经历和感悟，以授课教师创业产品为案例，通过讲授法、案例分析法和任务驱动法，向学生讲授创新创业的核心知识与实战应用，启发学生的创新创业思维，构建创新创业的知识体系，引导学生正确开展创新创业活动，积极参加各类创新创业大赛，将创新创业教育贯穿于《物联网硬件技术基础》专业教学全过程。

本“专创融合”特色课程的教学组织形式主要有以下五种：课堂面授：在“物联网硬件技术基础”的课堂花十分钟，进行创新创业教育；线上交流：通过社群、直播等新媒体建立交流平台，进行多方位学习；线下拓展：通过组织专题讨论和创业沙龙活动，进行学术讨论和应用拓展；实战应用：结合物联网技术应用专业，构思项目，撰写计划书，形成完整方案；项目培育：对优秀项目进行重点培育打磨，参加各类创新创业比赛。

信息技术手段包含录制创新创业微课，方便课堂面授和学生课后学习；利用直播平台等手段，连线创业校友，分享创业案例与成功经验；利用视频网站资源，进行创新创业拓展学习。

（三）培养优秀学生，激发创新思维，培育优质项目

物联网技术应用专业学生动手能力强，实践兴趣浓厚，在完成“物联网硬件技术基础”专业基础课的学习后，基本具备独立设计物联网产品的专业能力。通过专创融合教育，学生具备了系统的创新创业知识，形成了创新创业思维，点燃了他们的创新激情，培育了他们的创业能力。对部分优秀学生进行重点培育，对部分优质项目进行重点培育，在课程结束的时候，我们会形成一些能够参加创新创业大赛的项目，拥有具有创新创新知识的学生。在这种情况下，不管是参加“挑战杯”大学生课外作品大赛还是“互联网+”创新创业大赛，都可以获得很好的成绩。

（四）企业工程师参与学生课程实训与教学

“物联网硬件技术基础”课程选用的实训套件来自佛山市图志科技有限公司的旗舰产品，由授课老师设计、制作、运营，该产品与课程的专业技术紧密结合，同时又是主讲老师自身经营的创业产品，其中不但注入了物联网硬件的专业知识，还蕴含了很多创新创业的核心要点，是本“专创融合”项目很好的案例。

为了拉近行业的距离，我们与合作企业深度研讨，让有丰富经验的工程师直接参与学生课程实训周的教学。比如，新大陆工程师可以作为学生的实训指导老师，以企业任务的形式安排教学活动，分小组以任务卡形式展开实训。这个过程不仅可以丰富教学内容，而且也能培养学生的职业素养。我们专任老师与企业老师相互学习，取长补短，真正形成了学校与企业浑然一体的办学模式。

（五）构建专创教育资源体系，探索创新创业教育新模式

随着“物联网硬件技术基础”课程的实施，教学内容不断完善、教学方法不断改进、教学资源不断补充、教学经验不断积累，进而形成一套专创教学的资源体系，探索出适合物联网领域的专创教育模式。如果该模式收效显著，则可进行更高层次的总结提炼，向更合适的专业进行推广。

四、专创融合改革的教学成效

“物联网硬件技术基础”课程是物联网技术领域创新创业的一个重要基础。具有本课程专业基础同时又有创新创业精神的同学可积极参与创新创业活动。这既是本课程的一个重要教育成果，又为周围的同学提供了很好的榜样。

（一）参加技能竞赛的成果

物联网应用技术专业以“物联网硬件技术基础”为基点的专创融合教学模式展开后，近两年来，我校物联网专业学生参加技能大赛从单一的物联网应用技术赛项拓展到智能硬件赛项、智能机器全景赛项、智慧网联等，由省教育厅举办的技能大赛拓展到各行业协会的知名赛事，成绩颇为显著。我校物联网应用技术专业学生参加各类技能大赛获得国家级三等奖三项；省级一等奖四项，二等奖三项，三等奖一项。技能竞赛带动整个专业学生的学习氛围，同时可以培养学生的专业素养、大国工匠精神。

（二）参加创新创业比赛的成果

我们以工作室的模式孵化各类创新创业项目，“物联网协同创新项目工作室”为学生开展创新创业活动提供了场地和条件。工作室的研发内容大致分为硬件开发、软件开发、智能开发，几乎覆盖物联网全场景。学生根据自己的专长和兴趣加入其中一个小组，各小组真实还原了企业开发的团队合作形式。工作室学生的《生命引路者——全覆盖多功能的智能消防产品》创业项目参加获得“挑战杯”比赛和“互联网+”创业比赛，成绩斐然，获得广东大学生计算机作品竞赛一等奖、泛珠三角计算机作品竞赛三等奖、“挑战杯”广东大学生创业计划竞赛金奖并晋级国赛，同时获得学生为主的实用新型专利5项、公开发明专利2项。工作室学生的《基于Cat.1物联网技术的环境监测与预警系统》获得广东省科技创新战略专项资金“攀登计划”一般项目。工作室学生的《基于LuatOS的物联网环境监测系统设计》获得广东大学生计算机作品竞赛一等奖并入围泛珠三角总决赛。这些成果离不开“物联网硬件技术基础”课程的专创融合改革。