新工科背景下《物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)及應用》課程建設(shè)研究

奎曉燕 郭克華 劉衛(wèi)國 杜華坤

摘要：在新工科背景下，以非計算機類工科專業(yè)學生為例，針對當前高等教育教學中存在的問題，提出了如何建設(shè)《物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)及應用》課程的改革思路，并立足新工科和非計算機類工科學生特點，基于物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)建設(shè)新課程，最終實現(xiàn)與互聯(lián)網(wǎng)、計算機、大數(shù)據(jù)、移動應用開發(fā)等技術(shù)的交叉融合，對高校課程建設(shè)和改革提供幫助。

關(guān)鍵詞：新工科;物聯(lián)網(wǎng);課程建設(shè);教育教學改革

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，國務(wù)院出臺《關(guān)于深化高等學校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的實施意見》和《統(tǒng)籌推進世界一流大學和一流學科建設(shè)總體方案》，提出要圍繞國家的創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，深化高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革，培養(yǎng)具有歷史使命感和社會責任心、富有創(chuàng)新精神和實踐能力的各類創(chuàng)新型、應用型、復合型優(yōu)秀人才[1]，目的是滿足當前和未來的戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)競爭人才培養(yǎng)需要。2017年教育部啟動 “新工科”發(fā)展研究工作，新工科建設(shè)在我國高等教育界掀起一陣改革熱潮，引起巨大反響[2?4]。

長期以來非計算機類工科專業(yè)課程設(shè)置主要圍繞《大學計算機基礎(chǔ)》、《程序設(shè)計》、《數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)》幾門主干課程展開。新工科背景下，隨著互聯(lián)網(wǎng)+的推進，傳統(tǒng)的課程設(shè)置已經(jīng)不能滿足新的人才培養(yǎng)需求，一系列適應時代發(fā)展，適合非計算機類工科專業(yè)學生知識和能力教育的課程急需建設(shè)和開發(fā)。在新的課程體系下培養(yǎng)過硬的新工科工程人才，以實現(xiàn)新工科教育目標。

近年來，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展非常迅速，已經(jīng)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、城市管理、民生、安防、交通、軍事以及外貿(mào)出口等多個領(lǐng)域應用，非計算機類工科專業(yè)學生很多會到這些領(lǐng)域工作，在非計算機類工科專業(yè)學生中開設(shè)《物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)及應用》課程非常必要。

本文針對“新工科”多學科交叉融合特征和“新工科”人才培養(yǎng)在知識、能力和素質(zhì)上的要求，在非計算機類工科專業(yè)信息技術(shù)類課程體系和教學內(nèi)容改革方面開展研究與實踐，建設(shè)《物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)及應用》課程。將信息技術(shù)前沿知識融入課程體系，開拓學生視野，培養(yǎng)學生的學習能力和工程應用能力。

1?課程建設(shè)思路

2016年6月教育部下發(fā)的《關(guān)于中央部門所屬高校深化教育教學改革的指導意見》指出：“具有學科專業(yè)優(yōu)勢和現(xiàn)代教育技術(shù)優(yōu)勢的高校，要以受眾面廣量大的公共課、基礎(chǔ)課和專業(yè)核心課為重點，致力于以學為本的課程體系重塑、課程內(nèi)容改革，建設(shè)一批以大規(guī)模在線開放課程為代表、課程應用與教學服務(wù)相融通的優(yōu)質(zhì)在線開放課程[5?6]。”從“以教為主”變成“以學為主”是教育教學的一場革命，沒有互聯(lián)網(wǎng)的支撐是不可能實現(xiàn)的。通過“新工科”建設(shè)，要逐漸形成基于信息技術(shù)的新型教育教學模式與教育服務(wù)供給方式。

在新工科背景下，建設(shè)面向非計算機類工科專業(yè)學生的《物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)及應用》課程要立足新工科和非計算機類工科學生特點，基于物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)建設(shè)新課程，體現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)感知這一關(guān)鍵屬性，體現(xiàn)新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新產(chǎn)業(yè)需求，體現(xiàn)把“物”聯(lián)到互聯(lián)網(wǎng)上這一核心思想，體現(xiàn)與互聯(lián)網(wǎng)、計算機、大數(shù)據(jù)、移動應用開發(fā)等技術(shù)的交叉和融合。

2?改革措施與實施步驟

2.1?課程教學內(nèi)容

教學內(nèi)容選擇和組織是課程建設(shè)根本。通過研究物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展趨勢制定新工科人才培養(yǎng)目標，通過研究課程的核心內(nèi)容構(gòu)建拓展型知識結(jié)構(gòu)[7?8]。由于現(xiàn)實問題和社會需求這兩者都是不可控制的變量，因此在構(gòu)建知識結(jié)構(gòu)時，基礎(chǔ)課教師要引導學生通過深度學習，吃透核心課程所蘊含的自然之理，從而具備向任何知識領(lǐng)域進行拓展的能力。構(gòu)建拓展型知識結(jié)構(gòu)需要做“減法”而非“加法”，即構(gòu)建少而精的核心課程體系，嚴格考核，強化基礎(chǔ)，以不變應萬變。同時，要開展實驗教學設(shè)計，構(gòu)建基礎(chǔ)型、綜合設(shè)計型和研究創(chuàng)新型“三層次”實驗教學體系[9]。要根據(jù)不同專業(yè)學生特點和對應行業(yè)需求開展分層級的實驗教學體系研究，結(jié)合課程設(shè)計等實踐性教學環(huán)節(jié)，開展創(chuàng)新型實驗選題、案例分析、考核評價等一系列研究工作。

2.2?課程教學模式

在進行課程教學模式研究和改革時，要抓住新工科工程師至少需要具備的批判性思維、自拓展的知識結(jié)構(gòu)、技術(shù)理解力、設(shè)計思維、領(lǐng)導能力等品質(zhì)，從課堂教學內(nèi)容優(yōu)化、教學方法創(chuàng)新、教師指導模式變革、課程考核方式與評價標準改革等方面，進行課程教學新模式的探索和實踐。“新工科”建設(shè)核心問題在于探索實施工程教育人才培養(yǎng)的“新模式”。 “新工科”教育不再是傳授知識的過程，也不是簡單學習生產(chǎn)技能，最重要的是幫助學生形成正確的思維方式，掌握認識問題、分析問題、解決問題的方法，提高學生的思維質(zhì)量和創(chuàng)新能力。要改變上大學就是聽大學的多年積弊，將“單聲道”的課堂教學模式改變成為交流—質(zhì)疑—辯論的“多聲道”教學模式;教學內(nèi)容也要作相應改革，應該構(gòu)建以問題為導向的課程教學內(nèi)容體系，把獨立思考和綜合判斷能力放在首位。新工科課程結(jié)構(gòu)中不僅要有專業(yè)知識板塊，還應納入現(xiàn)代技術(shù)工具課程。通過《物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)及應用》課程，幫助學生認識到能應用現(xiàn)代技術(shù)工具僅僅是基礎(chǔ)性目標，更為重要的是提升未來工程師的“技術(shù)理解能力”[10?15]。

2.3?課程教學資源

課程建設(shè)過程中，教學資源建設(shè)很重要，應當從基礎(chǔ)知識、實踐指南、案例分析、習題測試等方面建設(shè)《物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)及應用》教學資源庫。基礎(chǔ)知識主要是掌握物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)核心知識，實踐指南和案例分析是教學的延伸和參考，實際案例重在提高學生的應用能力，習題測試是考查學生對相關(guān)知識的掌握情況。建設(shè)的資源庫覆蓋面要廣，有代表性、啟發(fā)性，能具有示范、引導作用。

2.4?輔助教學改革

課程建設(shè)要做到理論教學和實踐教學相結(jié)合、線上教學與線下教學相結(jié)合，通過優(yōu)化供給方式，提升教育科學化水平。通過線上線下資源共享方式，一方面?zhèn)魇谥R，另一方面為終身教育打好基礎(chǔ)。

課程建設(shè)步驟如圖1所示。實踐、分析、總結(jié)，重視積累階段性成果，不斷調(diào)整與完善，滾動式推進相關(guān)研究工作。在實踐研究中不斷進行歸納總結(jié)，通過有效的方法訓練學生的思維，使學生能有意識地使用相關(guān)知識和技能解決實際問題，成為新工科時代的合格人才。

3?結(jié)語

本文對新工科背景下面向非計算機類工科專業(yè)學生

建設(shè)《物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)及應用》課程進行了探索，更新了傳統(tǒng)的教育理念和教育模式，使之符合新工科的教育理念。完善了適應新行業(yè)、新業(yè)態(tài)的新工科專業(yè)知識體系，提出了適合新工科背景的教學模式改革。通過啟發(fā)式研討方式，為學生提供多元化的學習空間。對于激發(fā)學生的學習熱情，提升教學質(zhì)量和效果具有積極的促進作用。

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