新工科背景下中職物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)客教學(xué)問題的研究

陳榮軍 徐獻圣 李綺橋 聶瓊 趙慧民 何力

摘要：為了使物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教學(xué)滿足新工科背景下人才培養(yǎng)的需求，提高物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才培養(yǎng)的質(zhì)量，對當(dāng)前中職學(xué)校對物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)能力的培養(yǎng)方向以及中職物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)客課程存在的問題進行分析研究，提出以二次開發(fā)平臺作為教學(xué)的軟件實踐平臺，以開源硬件技術(shù)作為硬件實踐平臺，采用STEM理念的教學(xué)方式來實施物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)客課程的一種改革策略。

關(guān)鍵詞：新工科;中職;物聯(lián)網(wǎng);創(chuàng)客課程;人才培養(yǎng);STEM

中圖分類號：G712? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）26-0120-03

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標識碼（OSID）：

Abstract： In order to make the teaching of Internet of Things meet the needs of talent cultivation under the background of new subjects and improve the quality of talent cultivation of Internet of Things specialty， this paper makes an analysis and Study on the training direction of the professional ability of Internet of Things in secondary vocational schools and the problems existing in the course of Internet of Things creator in secondary vocational schools， and puts forward that the secondary development platform should be used as the teaching software practice platform and the open source hardware technology should be used as the hardware. Practice platform， the use of STEM concept of teaching methods to implement the Internet of Things Creator Course of a reform strategy.

Key words： new engineering and technical disciplines; secondary vocational; internet of things; creation course; personnel training; STEM

1 前言

與傳統(tǒng)工科相比，新工科是在國家戰(zhàn)略發(fā)展新需求、國際市場競爭新形式、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力新要求的背景下提出的教育改革新方向[1]。物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)是新工科中的一個重要專業(yè)，具有多學(xué)科交融的特點。

根據(jù)《物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)與職業(yè)教育分析報告》[2]，物聯(lián)網(wǎng)每年的人才需求量達百萬人，然而人才狀況卻非常嚴峻，供給量很少，各層次人才都存在不同程度的緊缺。近幾年，為了能培養(yǎng)更多企事業(yè)所急需的一線物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用型技術(shù)人才，國家加大在職業(yè)教育中對物聯(lián)網(wǎng)人才建設(shè)的投入，省市教育廳局等部門同樣投入物聯(lián)網(wǎng)類相關(guān)項目比賽，大量示范院校響應(yīng)號召增設(shè)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)。同時，教育一線上物聯(lián)網(wǎng)邊緣專業(yè)的教師也開始對中等職業(yè)學(xué)校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)建設(shè)的思考與探索[3]。

2 研究現(xiàn)狀

自2011年教育部開始公布批準11個省市自治區(qū)的高職高專增設(shè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)[4]，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)職業(yè)教育才開始起步，而中職學(xué)校則更為滯后。雖然我國物聯(lián)網(wǎng)已進入高速發(fā)展階段，但由于開設(shè)時間不長，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)仍只是處于初級發(fā)展階段，專業(yè)建設(shè)更多借鑒了高職的經(jīng)驗，相關(guān)教育研究期刊發(fā)表也稍微較少。截至2019年4月，在中國知網(wǎng)上關(guān)鍵字為“中職物聯(lián)網(wǎng)”的期刊有68篇，如圖1所示。中職物聯(lián)網(wǎng)文獻總體趨勢如圖2所示，其中2018年的同比增長率為92%，這說明近兩年中職物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)開始受到教育者重視且已有一定的探索和實踐經(jīng)驗，有進入快速發(fā)展期的趨勢。

在如何培養(yǎng)中職物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)學(xué)生跨學(xué)科思維和創(chuàng)新思維的問題上，國內(nèi)已有學(xué)者提出相關(guān)的想法。周丹[5]在培養(yǎng)具有跨學(xué)科思維的復(fù)合型人才問題上，提出將STEM教育理念融入我國職業(yè)教育當(dāng)中，王悅[6]構(gòu)建了STEM教育理念下職業(yè)教育課程體系。

苗勝[7]嘗試通過在STEM理念下開展創(chuàng)客課程，注重教學(xué)與實際應(yīng)用的結(jié)合，引領(lǐng)學(xué)生體驗科學(xué)技術(shù)，培養(yǎng)創(chuàng)新的精神。胡衛(wèi)平等人[8]認為開源硬件為“將STEM理念融入創(chuàng)客課程”提供了一個良好的硬件平臺。但不足的是，以上兩者的創(chuàng)客課程都被局限于培養(yǎng)硬件技術(shù)人員，而不滿足于物聯(lián)網(wǎng)復(fù)合型技術(shù)人才的培養(yǎng)。因此，研究對如何將中職物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)客課程設(shè)計成更符合專業(yè)人才培養(yǎng)目標具有比較重要的價值。

3 中職學(xué)校對物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)能力培養(yǎng)目標分析

物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)涉及領(lǐng)域?qū)挿海笙鄬^高，主要培養(yǎng)的是復(fù)合型技術(shù)人才。有些學(xué)校將物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)放到電子系（以硬件技術(shù)方向為主），有些學(xué)校則將物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)放到計算機系（以軟件技術(shù)或網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方向為主），從中體現(xiàn)其跨學(xué)科的復(fù)雜性。所要求學(xué)生具備的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相關(guān)知識涵蓋了工程設(shè)計、硬件技術(shù)、軟件技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生在未來的就業(yè)方向主要是對物聯(lián)網(wǎng)的工程實施、二次開發(fā)，對物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備或物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的安裝、操作、調(diào)試、管理和維護，另外還包括對物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的營銷、售后服務(wù)等其他就業(yè)方向。

物聯(lián)網(wǎng)跨學(xué)科的特征要求學(xué)生能夠整合學(xué)科知識，才能夠更全面地掌握物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。在對物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備進行調(diào)試、維護時，會遇到特別多復(fù)雜的問題，這就需要學(xué)生能夠發(fā)現(xiàn)問題，合理分析問題，善于抓重點、抓關(guān)鍵，這有利于提高解決問題的效率，保證物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的運作。

4 中職物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)客課程存在問題分析

4.1師資能力分析

創(chuàng)客課程的實施首先需要擁有一批“創(chuàng)客意識”的教師[9]，文獻[10]指出師資力量的缺乏是當(dāng)前影響中職生創(chuàng)客培養(yǎng)的重要因素之一。文獻[2]分析報告指出，當(dāng)前學(xué)校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)師資力量幾乎從“零”開始。同時，對廣州部分中職學(xué)校調(diào)查發(fā)現(xiàn)，中職學(xué)校內(nèi)大部分的物聯(lián)網(wǎng)授課教師都是物聯(lián)網(wǎng)邊緣技術(shù)的教師，并非科班出身，比如是計算機技術(shù)教師或者是電子電路技術(shù)教師。主要的問題在于僅具備計算機技術(shù)的教師，缺乏電子電路的知識，而僅具備電子技術(shù)的教師，缺乏軟件方面的知識。

物聯(lián)網(wǎng)作為一門交叉學(xué)科，其跨學(xué)科的特征要求教師要同時具備計算機、電子、通信等多方面專業(yè)知識，同時要求教師需要擁有更宏觀的視野，對將物聯(lián)網(wǎng)概念或技術(shù)融入工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通等各領(lǐng)域?qū)嶋H應(yīng)用有一定的思考，甚至是涉獵到與物聯(lián)網(wǎng)密切相關(guān)的人工智能、大數(shù)據(jù)和云計算等一系列前沿信息技術(shù)。無論是從廣度還是從深度來看，對中職物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)客課程教師來說都是一個挑戰(zhàn)?？傮w來看，目前中職學(xué)校的物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)客師資能力較為薄弱。

4.2教學(xué)資源分析

教學(xué)資源是教學(xué)者展開教學(xué)過程中能夠利用的一切要素，主要包括了教學(xué)材料、教學(xué)環(huán)境及教學(xué)后援系統(tǒng)。這里所提到的教學(xué)資源主要是指物聯(lián)網(wǎng)實訓(xùn)教學(xué)設(shè)備和教材資源。

第一，當(dāng)前國內(nèi)多數(shù)學(xué)校所采用的物聯(lián)網(wǎng)實訓(xùn)設(shè)備缺乏實用性，多處于閑置狀態(tài)。藍魏[11]認為多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)實訓(xùn)這些無法直觀地演示物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)原理，學(xué)生只能在上面進行簡單的布線或是觀看演示效果，缺少實際動手的實訓(xùn)機會，在實際教學(xué)中學(xué)生易失去興趣，不利于培養(yǎng)學(xué)生的動手實踐能力及創(chuàng)新能力。

第二，中職物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教材體系尚未成熟。物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課沒有適合的教材，通常由高等教育教材代替中等職業(yè)教育的教材，不符合中職學(xué)情。首先，仍然是師資力量的問題，專業(yè)合格的教師才有能力開發(fā)和編寫相關(guān)的課程教材。其次，國內(nèi)中職學(xué)生中考成績跨幅較大。從縱向上看，廣州某些中職學(xué)校內(nèi)部存在有中考達500分以上的學(xué)生，也有成績僅200分的學(xué)生;從橫向上看，學(xué)校與學(xué)校之間也存在較大差異，一部分學(xué)校收錄的學(xué)生成績較為均衡，一部分學(xué)校收錄的學(xué)生成績差距過大。以上原因均導(dǎo)致難以把握中職教材難易程度的平衡線。

4.3教學(xué)方式問題分析

在目前的中職物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)過程中，教師更多的還是以理論知識傳授為主的教學(xué)方法，以考試形式為主考查學(xué)生對知識點的把握[12]。有些教師意識到這種教學(xué)方式的不足之處，因此更換教學(xué)方式，但在實際課堂上，仍然以教師示范、學(xué)生模仿為主，學(xué)生遇到問題時很少會主動思考如何解決問題，多數(shù)采用詢問他人的方式以求解決問題，缺乏自主性。因此，這種教學(xué)方式和“填鴨式”教學(xué)方式并無差異。傳統(tǒng)的教學(xué)方式將培訓(xùn)學(xué)生能力等同于給學(xué)生“喂”知識，但這樣并不代表培養(yǎng)了學(xué)生的思維能力。

教師不能只是單純地給學(xué)生灌輸知識和技術(shù)，應(yīng)更多地是注重培養(yǎng)學(xué)生的思維。尤其是物聯(lián)網(wǎng)這種新工科專業(yè)，學(xué)生在學(xué)校所學(xué)的知識總具有相對滯后性，可能剛從學(xué)校畢業(yè)，所學(xué)技術(shù)就已被新技術(shù)所替代。我們不能確保學(xué)生如今所學(xué)的知識和技術(shù)在未來一定有用，但可確定的是他們在受教育過程中所形成的思維能力必然會影響他們終身。因此，在物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)客課程中，教師應(yīng)該首先將教學(xué)重點放到培養(yǎng)學(xué)生分析與解決問題的能力、動手實踐能力、整合學(xué)科知識能力和創(chuàng)新能力，而不是單一地傳授知識點。

5 改進措施

STEM教育是以項目為載體，整合了過程與內(nèi)容，融入競爭要素，采用科學(xué)的探究過程和工程設(shè)計過程，由學(xué)生主動參與并能夠把多學(xué)科的抽象知識與生活實際聯(lián)系，以協(xié)作或團隊合作方式解決實際問題的教育。

針對物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)能力的定位、師資以及教學(xué)方式等問題提出一種改革策略，即以二次開發(fā)平臺作為教學(xué)的軟件實踐平臺，以開源硬件技術(shù)作為硬件實踐平臺，采用基于STEM理念的教學(xué)方式來實施物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)客課程，從而達到中職物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)目標，如圖3所示。

6小結(jié)

綜上所述，中職物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程應(yīng)根據(jù)專業(yè)能力培養(yǎng)目標和教學(xué)現(xiàn)狀，緊跟日新月異的物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)發(fā)展，適時調(diào)整課程策略，培養(yǎng)符合社會發(fā)展需求的技術(shù)應(yīng)用型人才。

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【通聯(lián)編輯：王力】