新工科背景下物联网专业学生创新实践能力培养

0 引 言

目前地方高校培养出的学生高分低能现象较为普遍，解决实际问题的能力有待提高，主要原因是现行的计算机课程教学体系普遍缺少对学生工程能力和创新能力的培养。创新能力的培养需要通过大量的实践来实现，其中学生的自学能力、获取并分析信息的能力、交流合作能力等实践能力的培养是重点^[1]。

教育管理部门和有关院校注意到这个现象，开展了新工科建设。物联网专业具备工科的交叉复合优势，是新工科中的一个重要专业。江西师范大学物联网专业积极响应新工科建设的要求，借鉴国内外高校的成功经验，面向社会实际需求，基于CDIO理念^[2]构建物联网方向本硕贯通的教学体系，着力培养学生的工程化开发能力和创新能力，进而形成一个融理论教学、工程实践、创新能力培养为一体的整体化培养机制，让学生的基础知识、科学素养、专业知识、创新能力、工程能力和职业素质都能得到全面均衡的发展。

1 物联网工程专业理论教学体系构建

物联网工程专业是一个交叉专业，培养的毕业生应系统掌握物联网的基本理论、技术和应用知识，同时还要具备良好的技术创新与工程实践能力^[3]。本硕贯通的创新人才培养模式能够将本科和硕士学习设计成一个有机连贯的整体，将本硕学生的学习、实践、创新融为一体。在本科阶段强化通识教育、加强实践创新能力培养、开展专业领域初步训练，硕士阶段重点强化研究开发训练、科研创新及发明^[4]。结合CDIO改革的总目标，培养具有更好的技术基础知识、具备创新开发与运行能力，并且具有社会与历史责任感的物联网专业人才。

在本科阶段，我们从“小型物联网构建综合设计”入手，通过设置感知层、接入层、应用层的相关课题，巩固学生对物联网基本原理和基础理论的理解，了解并掌握目前物联网的应用领域与未来方向，进一步提高学生编程能力、团队合作能力、综合运用所学知识的实践能力。

根据培养目标和能力的需要，可将课程分为基础模块、感知模块、网络通信与安全模块、数据处理模块、实践模块5个模块。

在研究生阶段，我们以导师团队的形式，从应用项目的研发入手，要求研究生尤其是专业硕士，必须有一定阶段的工程实践。在完成相关的基础课程后，以前沿技术为导向，结合专题讲座，提升学生的研究问题、解决问题的能力。

为根据培养目标和能力的需要，实行学分制，另设置必修环节。学位课分为公共基础、专业基础、专业方向课程和选修课程。必修环节包括实验技能训练、文献阅读综述、物联网技术前沿专题、学术报告会（不少于8次）、学位论文。

2 物联网工程专业实践教学体系构建

根据教育部高等教育司关于开展新工科研究与实践的通知^[5]（教高司函[2017]6号），新工科研究和实践包括工程教育的新理念、人才培养的新模式等。其中，人才培养的新模式是指在总结卓越工程师教育培养计划、CDIO等工程教育人才培养模式改革经验的基础上，开展深化产教融合、校企合作的体制机制和人才培养模式改革研究和实践。我们在连续完成二个年级卓越工程师项目的基础上，借鉴CDIO教育理念，结合创新能力培养这个目标，设计物联网工程专业实践教学体系。

1）以工程为主线，强化工程理念，设计实践教学。

为更好地传授工程理念，进一步提高师资队伍的应用实战型人才培养水平，学校给青年教师提供在企业工作的机会，以增强工程实践经历和项目管理实施经验；并对企业外聘教师在上岗前进行基本的教学方法和技能培训。

同时，把握行业动态和市场需求，以工程项目为载体，坚持工程理念不断线，设计课程实验、实践实习和毕业设计等实践教学环节，构建符合CDIO理念的物联网实践教学体系。我们制定了不同层次、不同目标的强化工程理念的方式方法，如图1所示。

2）综合运用多种教学模式，校企深层合作，全程联合培养。

在教学体制和模式方面，不断创新与企业的交流机制，采用了突出实效的多样化教学模式。学校精心挑选一批知名度高、行业背景深厚、综合实力强、能接受大量学生的企业进行多方位合作，聘请企业相关人员以多种形式，全程参与学生的培养。主要有如下措施：

企业参与完善专业培养方案。与企业联合制定企业培养方案，明确学生在企业实训时需要掌握的技能、完成的任务，并在此基础上完成毕业设计。学生在做项目设计时全程参照并遵守企业产品开发和工程项目实施管理制度。

联合企业深化实训基地建设，提升学生参与企业生产一线的深度和广度，不断提高学生应用知识解决实际问题的能力，提高学生实习的含金量。

促进产学研合作不断深入，推动合作方式的转变，学生全程参与到校企双方进行产品设计和开发方面的合作，既培养了学生应用知识解决实际问题的能力和产品开发能力，也通过学生的视野拓展了企业的设计理念，还能够进一步充实企业开发力量。

同时，综合使用了基于问题的学习、企业教师专题报告、基于项目的学习、案例教学等多种研究性学习方法，训练学生的创新能力，如图2所示。

3）面向社会需求，优化课程内容体系。

物联网工程专业面向新兴的物联网产业，强调应用导向。在课程配置方面，弱化理论课程，新增许多实践性较强的课程，如Android应用开发、智能终端、数字图像处理等。在课程内容上，精简理论介绍，引入工程背景的案例，让学生在案例中理解、应用并掌握理论。

4）以能力培养为中心，加强实践教学，由培养“单一型”人才转变为培养“多元化应用型人才”。

第一，重视学科基础理论，突出实践能力要求，改革考核评价方法。作为一门飞速发展的计算机学科，必须打好扎实的基础，毕业生才能够更好地应对层出不穷的新产品和日新月异的技术。同时，物联网专业具有很强的实践性特点，因此考核时根据课程的特点合理调整理论和实践考核所占的比重。为了有效地进行实践考核，做到实践考核的客观性和标准化，我们制定了合理的实践考核指标，引导学生重视实践，将实践能力的培养落到实处。第二，丰富实践教学环节，提供大量实践机会，重视学生的综合能力培养。从教学的各个环节入手，通过课堂示范、上机练习、课程设计、课外兴趣小组、科研与科技创新活动、各类比赛、暑期实训、企业实习、毕业论文等种种途径，为学生提供一整套专业实践机会，使学生勤于实践，从实践中不断得到激励，最终乐于实践。

同时，结合课堂教学提供各种演讲机会和写作任务，提高学生的表达技能和写作能力。通过经常组织各种集体活动、团队竞赛活动，提高学生的沟通和团队合作能力。与社会需求相匹配，物联网人才培养应当是金字塔结构，才能满足社会需求，降低企业的再培养成本。

5）其他提升学生创新能力的举措。

优化课程体系，加强综合性设计性实验；引导学生参加学科竞赛，如机器人大赛、ACM大赛等，提升设计水平；设置面向学生的科研创新课题；吸纳优秀学生参加与企业的联合攻关项目；着力搭建校内外综合实训平台，供学生发展创新能力；本硕贯通机制；毕业答辩导师回避制度。

3 培养效果

近几年，物联网专业学生成功申报学校开放实验项目20余项，学生积极参加ACM、机器人大赛等各级各类专业竞赛，累计获得国家奖励41项，省级和校级奖励121项，学生创新能力得到显著提高。本科生、研究生积极参与老师主持研发的各类纵向横向科研课题，在教师指导下进行科研论文的撰写和发表，取得了一定效果。其中有本科生在教师指导下，分别被CCF的B类、C类会议各录用1篇论文。研究生参与导师项目，取得一系列高水平成果，发表高质量论文多篇、省部级科研奖励多项，授权发明专利、实用新型、软件著作权、外观设计专利多项，多个研究生荣获省级和校级优秀论文，毕业生成为教育、通信、金融和政府等信息化部门技术骨干。

毕业生就业竞争力得到增强，就业率一直在省内名列前茅，如图3所示。每年有一批本科生考取华中科技大学、华东师范大学等985重点大学研究生，有一些研究生考取中科院等单位的博士生，研究生的就业率连续多年保持100%。用人单位认为我校毕业生道德品行优良，综合素质高，专业能力过硬，发展潜力巨大。

4 结 语

近年来，根据CDIO工程教育模式，对物联网专业学生进行创新能力的培养，取得了一定的效果，但也存在不足。我们通过问卷调查等形式了解到，今后需要在思想教育，强化学生的学习目的等方面做更多的工作。鼓励老师开设更多的前沿知识讲座，激发学生的兴趣；提升项目的趣味性，让学生愿意去做；严格考核制度，强化个人独立完成的能力；改善实验平台，开设更多的设计开发类实训项目，培养学生的创新能力。

基金项目&第一作者简介

江西省高等学校教学改革研究课题（JXJG-15-2-10）；江西省学位与研究生教育教学改革研究项目（JXYJG-2016-046）。

叶继华，男，教授，研究方向为物联网技术、智能信息处理，[e-mail]。

参考文献：

[1] 陈冬松, 孙阳春. CDIO工程教育模式下的工科院校人才培养途径[J]. 现代教育管理, 2011(11): 34-37.

[2] 秦磊华, 石柯, 甘早斌. 基于CDIO的物联网工程专业实践教学体系[J]. 高等工程教育研究, 2013(5): 168-172.

[3] 黄传河. 物联网工程专业的建设与规范研究[J]. 中国计算机学会通讯, 2014, 10(2): 55-57.

[4] 张明亮, 张洪兴, 黄薇, 等. 海洋类专业本硕贯通培养模式研究——以大连海洋大学为例[J]. 高教学刊, 2017(1): 13-15.

[5] 教高司. [2017]6号教育部高等教育司关于开展新工科研究与实践的通知[EB/OL]. [2017-02-20]. http://www.moe.edu.cn/s78/A08/A08_gggs/A08_sjhj/201702/t20170223_297158.html.

END

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