曹 領(lǐng),劉 海
(安陽(yáng)工學(xué)院 計(jì)算機(jī)科學(xué)與信息工程學(xué)院,河南 安陽(yáng) 45000)
物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)作為國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)近幾年來(lái)得到蓬勃發(fā)展,智能家居、智慧交通、智能制造、智慧農(nóng)業(yè)等諸多領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)品不斷涌現(xiàn),深入影響到我們工作和生活的方方面面。為解決物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展過(guò)程中的人才需求問(wèn)題,物聯(lián)網(wǎng)工程本科專業(yè)也應(yīng)運(yùn)而生,自2010年批準(zhǔn)設(shè)立以來(lái),已有4屆畢業(yè)生踏上物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)各個(gè)崗位,成為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的中堅(jiān)力量。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)成立之初,其知識(shí)體系、培養(yǎng)目標(biāo)、培養(yǎng)計(jì)劃和培養(yǎng)模式基本上是空白的[1]。由于物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)知識(shí)涵蓋面廣,多屬于交叉學(xué)科,人才崗位需求也不像傳統(tǒng)行業(yè)那樣清晰明確,這就導(dǎo)致在教學(xué)過(guò)程中,教師與學(xué)生的教與學(xué)的過(guò)程目標(biāo)不明晰。大多數(shù)學(xué)校現(xiàn)有專業(yè)與物聯(lián)網(wǎng)工程的技術(shù)體系、知識(shí)體系、理論體系和應(yīng)用體系大不相同,所以物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的教學(xué)可以借鑒但不能照搬現(xiàn)有專業(yè)的教學(xué)模式[2]。項(xiàng)目小組驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式將更貼近實(shí)際工作場(chǎng)景的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的形式引入教學(xué)過(guò)程,以項(xiàng)目小組活動(dòng)的形式組織教學(xué)和考核,可以適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)工程相關(guān)課程的特點(diǎn),能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和創(chuàng)造性,取得更好的教學(xué)效果,提高學(xué)生的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。
物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)不像其他傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)那樣有清晰的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和發(fā)展脈絡(luò),還處在飛速發(fā)展和不斷優(yōu)化的過(guò)程中。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)成立和發(fā)展的時(shí)間還比較短,高校在制定物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案時(shí)對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的人才需求無(wú)法很好地把握。不同的院校在制定人才培養(yǎng)方案時(shí),多根據(jù)自己對(duì)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)人才發(fā)展需求的理解以及學(xué)校原有的相關(guān)專業(yè)培養(yǎng)經(jīng)驗(yàn)來(lái)制定培養(yǎng)方案。這難免會(huì)造成高校的人才培養(yǎng)計(jì)劃與人才市場(chǎng)的需求脫節(jié),培養(yǎng)方案滯后無(wú)法及時(shí)滿足物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)人才的需求。
課程體系是支撐高校完成人才培養(yǎng)目標(biāo),保障專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)效果的重要因素。鑒于物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)成立時(shí)間尚短,各類高校在設(shè)置自己的課程體系時(shí)也不盡相同。985、211等重點(diǎn)高校多將課程重點(diǎn)放在理論性強(qiáng)、基礎(chǔ)知識(shí)要求高的課程上,一般高校和高職院校在借鑒優(yōu)秀院校課程體系的基礎(chǔ)上,偏重設(shè)置一些應(yīng)用性強(qiáng)的課程,著重鍛煉學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力。雖然側(cè)重點(diǎn)有所不同,但大體上均是從計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)工程、通信工程、軟件工程等專業(yè)中抽出核心理論課程組成物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的課程體系。這就出現(xiàn)了開設(shè)課程不固定、課程之間的銜接缺乏系統(tǒng)性、無(wú)法體現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)特色、理論與實(shí)踐之間的配合不夠緊密等諸多實(shí)際問(wèn)題。
經(jīng)過(guò)近幾年的發(fā)展,很多高校及教學(xué)儀器企業(yè)推出了一系列的實(shí)驗(yàn)方案及實(shí)驗(yàn)設(shè)備,但這些實(shí)驗(yàn)還多為單片機(jī)、嵌入式系統(tǒng)、傳感器原理等的實(shí)驗(yàn)或其延伸,沒有深入探索物聯(lián)網(wǎng)工程3層架構(gòu)下,感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層之間的有機(jī)聯(lián)系,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展中一些深層次的問(wèn)題沒有觸及,物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)特色挖掘不深。
物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已被提升到國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略的高度,當(dāng)前以及將來(lái)物聯(lián)網(wǎng)各個(gè)細(xì)分領(lǐng)域不同層次的人才需求量巨大。物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)涉及行業(yè)廣、橫跨專業(yè)領(lǐng)域多、實(shí)踐性強(qiáng)、發(fā)展速度快等特點(diǎn)決定了物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)人才必須滿足知識(shí)面廣、動(dòng)手能力強(qiáng)、接受新事物快等素質(zhì)要求。從用人單位的角度看,一些行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè),如華為、中興、阿里巴巴等,都已經(jīng)設(shè)立了專門的物聯(lián)網(wǎng)事業(yè)部門,設(shè)置了物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的各類崗位進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的市場(chǎng)調(diào)研、產(chǎn)品研發(fā)及市場(chǎng)推廣,同時(shí)注重人才儲(chǔ)備,有一定的前瞻性;而一些中小型的、創(chuàng)新型的企業(yè)沒有實(shí)力實(shí)現(xiàn)完備的部門設(shè)置,崗位的設(shè)置也是按照產(chǎn)品開發(fā)需求或是項(xiàng)目需求來(lái)進(jìn)行的。各級(jí)別高校中所培養(yǎng)的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才大多數(shù)將要進(jìn)入的是這些中小型的、創(chuàng)新型公司。這些需求特點(diǎn)給高校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的人才培養(yǎng)帶來(lái)巨大的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。
項(xiàng)目教學(xué)法基于群體學(xué)習(xí)理論、建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論和多元智力理論,強(qiáng)調(diào)緊扣教學(xué)目標(biāo)和要求,倡導(dǎo)學(xué)生以小組合作方式完成項(xiàng)目和交流展示成果[3]。采用項(xiàng)目小組驅(qū)動(dòng)教學(xué)的模式使教師的教學(xué)過(guò)程和學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程更加有的放矢,可以彌補(bǔ)當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)存在的培養(yǎng)方案不成熟、課程體系不完善、實(shí)踐教學(xué)不深入等問(wèn)題,使學(xué)生可以更早地接觸崗位角色,使高校的人才培養(yǎng)更好地滿足行業(yè)需求。
3.1.1 項(xiàng)目小組的生命周期
項(xiàng)目小組的生命周期可以分為萌芽期、形成期和成熟期3個(gè)階段,與物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)本科4年的培養(yǎng)周期的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖1所示。
圖1 項(xiàng)目小組生命周期與本科培養(yǎng)周期對(duì)應(yīng)關(guān)系
大一、大二是專業(yè)基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)階段,專業(yè)基礎(chǔ)課包括物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論、程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、電子技術(shù)基礎(chǔ)、計(jì)算機(jī)組成原理、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、單片機(jī)原理、信號(hào)系統(tǒng)與通訊原理等課程,學(xué)生在此期間逐漸建立對(duì)專業(yè)發(fā)展方向的認(rèn)識(shí)并學(xué)習(xí)相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)。此時(shí)組建的項(xiàng)目小組,功能類似于學(xué)習(xí)小組或興趣發(fā)展小組,學(xué)生在教師的引導(dǎo)下自由組合形成學(xué)習(xí)小組,在學(xué)習(xí)中取長(zhǎng)補(bǔ)短共同進(jìn)步,激發(fā)組員樹立在專業(yè)發(fā)展方面的共同目標(biāo)。
大三是核心專業(yè)課的學(xué)習(xí)階段,核心專業(yè)課包括Zigbee原理與應(yīng)用、傳感器技術(shù)、無(wú)線傳感網(wǎng)技術(shù)、射頻識(shí)別技術(shù)及應(yīng)用、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等課程。學(xué)生在此階段已經(jīng)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)所涉領(lǐng)域有了一定了解,逐漸形成自己的崗位角色意向,在教師的引導(dǎo)下可以同自己的學(xué)習(xí)小組成員組建成崗位角色相對(duì)完整的項(xiàng)目小組,并在共同完成課程考核、課程設(shè)計(jì),組隊(duì)申報(bào)科創(chuàng)項(xiàng)目及參加大學(xué)生各類競(jìng)賽等活動(dòng)過(guò)程中不斷磨合,提高專業(yè)知識(shí)掌握水平,培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)配合意識(shí)。
大四是專業(yè)拓展課程的學(xué)習(xí)階段,專業(yè)拓展課程包括安卓系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)、HTML5技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)編程、無(wú)線傳感網(wǎng)操作系統(tǒng)、云計(jì)算等。進(jìn)入大四的學(xué)生,已經(jīng)逐漸形成就業(yè)意向,開始為進(jìn)入相關(guān)行業(yè)領(lǐng)域或崗位角色做準(zhǔn)備,此時(shí)項(xiàng)目小組在經(jīng)歷了若干項(xiàng)目的磨煉之后,各成員之間的角色配合關(guān)系逐漸明晰,在實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中可以進(jìn)一步磨合,提高團(tuán)隊(duì)配合解決較復(fù)雜的實(shí)際問(wèn)題的能力,為將來(lái)就業(yè)或創(chuàng)業(yè)打下基礎(chǔ)。
3.1.2 項(xiàng)目小組成員及教師的角色劃分
項(xiàng)目小組成員及教師的角色劃分是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程,伴隨著項(xiàng)目小組不同的生命周期發(fā)展變化,具體劃分如圖2所示。
圖2 項(xiàng)目小組及教師角色劃分
項(xiàng)目小組成員之間在項(xiàng)目小組的萌芽期是學(xué)習(xí)伙伴的關(guān)系,學(xué)習(xí)過(guò)程中互幫互助、共同進(jìn)步。在項(xiàng)目小組的形成期,根據(jù)各成員在知識(shí)基礎(chǔ)、性格愛好、就業(yè)意向等方面的不同在小組內(nèi)部會(huì)形成不同的角色劃分,這為學(xué)生在將來(lái)走向人才市場(chǎng)填寫簡(jiǎn)歷的崗位意向提供了路演的機(jī)會(huì)。根據(jù)市場(chǎng)調(diào)研及一些企業(yè)或機(jī)構(gòu)發(fā)布的物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)崗位需求,當(dāng)前所需的崗位大致包括物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品開發(fā)工程師、物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目管理工程師、物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目集成與測(cè)試工程師、物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目實(shí)施技術(shù)支持與服務(wù)工程師等。在進(jìn)入項(xiàng)目小組的成熟期后,項(xiàng)目小組內(nèi)部角色基本明確,可以完成一個(gè)小型開發(fā)項(xiàng)目從提出到實(shí)施的各項(xiàng)任務(wù),形成一個(gè)小型創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)的雛形。項(xiàng)目小組成員及角色是動(dòng)態(tài)的,根據(jù)學(xué)習(xí)進(jìn)度的變化、專業(yè)發(fā)展方向的選擇及具體項(xiàng)目的需求可以進(jìn)行項(xiàng)目小組成員的調(diào)整和人員的增刪。
教師在項(xiàng)目小組中的角色是動(dòng)態(tài)、多樣的。在萌芽期,教師的角色更多的是教學(xué)的指導(dǎo)者,學(xué)習(xí)興趣培養(yǎng)的引導(dǎo)者。在形成期,教師除了作為教學(xué)的指導(dǎo)者外,還增加了項(xiàng)目經(jīng)理、模擬用戶、項(xiàng)目組成員等多種角色。在項(xiàng)目小組的成熟期,學(xué)生的自學(xué)能力、自我管理能力進(jìn)一步加強(qiáng),教師的角色更多的是問(wèn)題的提出者或是疑難問(wèn)題的解答者。
3.1.3 項(xiàng)目小組的選題
在項(xiàng)目小組的萌芽階段,學(xué)生主要處于基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)階段,項(xiàng)目選題主要來(lái)自教師指定的學(xué)習(xí)目標(biāo)任務(wù)及一些課程實(shí)訓(xùn)課題。在項(xiàng)目小組形成階段,學(xué)生正在學(xué)習(xí)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的核心專業(yè)課,各個(gè)學(xué)生根據(jù)自身特點(diǎn)必然會(huì)出現(xiàn)不同的專業(yè)發(fā)展意向,如基于Windows、IOS、安卓等平臺(tái)的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā),基于單片機(jī)及嵌入式設(shè)備的智能硬件的開發(fā),基于某一具體需求的集成項(xiàng)目開發(fā)等。此時(shí)的選題可由老師根據(jù)自己的研究方向指定,或在小組討論的基礎(chǔ)上根據(jù)學(xué)生的興趣愛好確定題目。在項(xiàng)目小組的成熟階段,學(xué)生具備相當(dāng)?shù)膶I(yè)知識(shí)基礎(chǔ),對(duì)行業(yè)發(fā)展有了一定的了解,此階段可以拓展選修課程的學(xué)習(xí)、參加各類比賽為載體,自選物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)+、工業(yè)4.0等相關(guān)題目,以相對(duì)穩(wěn)定的小組成員構(gòu)成作為一個(gè)團(tuán)隊(duì)完成相對(duì)復(fù)雜的設(shè)計(jì)開發(fā)任務(wù),并最終能孵化出一些有價(jià)值的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目。
3.2.1 項(xiàng)目小組驅(qū)動(dòng)理論課教學(xué)活動(dòng)
由項(xiàng)目小組驅(qū)動(dòng)的理論課教學(xué)模式將打破按照教材從頭到尾的按部就班的理論課教學(xué)過(guò)程,將傳統(tǒng)的老師講學(xué)生聽的教學(xué)活動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閷n}講座、小組討論及答疑,將教學(xué)大綱所要求掌握的知識(shí)點(diǎn)融入到這些教學(xué)活動(dòng)中。根據(jù)不同階段各項(xiàng)目小組所要完成的學(xué)習(xí)任務(wù)或項(xiàng)目任務(wù),針對(duì)各項(xiàng)目小組中出現(xiàn)的共性問(wèn)題,開展專題講座,解決一些重點(diǎn)難點(diǎn)的理論知識(shí)點(diǎn)。除開展專題講座外,教師還要參與各項(xiàng)目小組的專題討論會(huì),作為旁聽者或是項(xiàng)目參與者為小組的項(xiàng)目實(shí)施提出建議,對(duì)小組遇到的疑難問(wèn)題進(jìn)行答疑。必要的時(shí)候教師要針對(duì)項(xiàng)目小組中的某一類角色進(jìn)行指導(dǎo),或是同某一位同學(xué)進(jìn)行面對(duì)面的交流,這樣能讓學(xué)生更好地了解角色分工,掌握理論知識(shí)要點(diǎn),保障項(xiàng)目實(shí)施的技術(shù)可能性。
3.2.2 項(xiàng)目小組驅(qū)動(dòng)實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)
項(xiàng)目小組驅(qū)動(dòng)的實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)是在項(xiàng)目小組驅(qū)動(dòng)理論教學(xué)活動(dòng)的基礎(chǔ)上,根據(jù)各小組項(xiàng)目的實(shí)際需求、相關(guān)課程的實(shí)踐教學(xué)大綱規(guī)定的教學(xué)任務(wù)來(lái)進(jìn)行的。項(xiàng)目導(dǎo)向的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法要以學(xué)生為主體,讓學(xué)生進(jìn)入項(xiàng)目任務(wù)的情景中,使學(xué)生發(fā)揮主觀能動(dòng)性,能綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)完成項(xiàng)目任務(wù),教師起引導(dǎo)和指導(dǎo)作用[4]。項(xiàng)目小組驅(qū)動(dòng)實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)可以在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行,也可以在實(shí)訓(xùn)實(shí)習(xí)基地或?qū)嶋H項(xiàng)目所需要的實(shí)踐場(chǎng)景中進(jìn)行,學(xué)生根據(jù)指定或自選的學(xué)習(xí)任務(wù)或設(shè)計(jì)項(xiàng)目,按照自己所負(fù)責(zé)的任務(wù)角色分組完成實(shí)踐任務(wù)。這種實(shí)踐教學(xué)模式改變了原有的按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)效果的做法,增加了實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的多樣性和試驗(yàn)場(chǎng)景的豐富性,充分調(diào)動(dòng)了每一位學(xué)生的積極性。
3.2.3 項(xiàng)目小組驅(qū)動(dòng)教學(xué)的考核方式
適當(dāng)?shù)目己朔绞讲粌H可以檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果,而且可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,引導(dǎo)學(xué)生更好地完成理論及實(shí)踐課程學(xué)習(xí)任務(wù),獲得較好的項(xiàng)目實(shí)施效果。傳統(tǒng)的卷面考試只能靜態(tài)考察學(xué)生理論知識(shí)的掌握情況,對(duì)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力考核不夠全面。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的相關(guān)課程具有實(shí)踐性強(qiáng)、涉及面廣等特點(diǎn),若采用傳統(tǒng)的卷面考試形式,不僅考核效果不好,還會(huì)打擊學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。項(xiàng)目小組驅(qū)動(dòng)教學(xué)的考核以項(xiàng)目小組為單位,按照項(xiàng)目完成情況,各人在小組的角色分工,以小組討論的參與度、項(xiàng)目的完成度、項(xiàng)目文檔及項(xiàng)目答辯情況為依據(jù)進(jìn)行考核,對(duì)完成在校級(jí)及以上各類大學(xué)生科技競(jìng)賽中獲獎(jiǎng)項(xiàng)目的小組成員也可以給予免試獎(jiǎng)勵(lì)。
項(xiàng)目小組驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式在安陽(yáng)工學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的單片機(jī)原理及應(yīng)用、Zigbee技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)編程等課程中進(jìn)行了試驗(yàn),覆蓋了大二到大四3個(gè)年級(jí),每班人數(shù)在70人左右。從萌芽期的每10人一個(gè)項(xiàng)目小組,到形成期成熟期的3~5人一個(gè)小組。教學(xué)形式和考核形式的改革極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,崗位角色的定位讓學(xué)生學(xué)習(xí)更有目標(biāo)和動(dòng)力,項(xiàng)目小組的團(tuán)隊(duì)活動(dòng)培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí),具備了解決一定規(guī)模復(fù)雜問(wèn)題的能力。各項(xiàng)目小組申報(bào)的各級(jí)科技創(chuàng)新項(xiàng)目20余項(xiàng),大三及大四的項(xiàng)目小組在參加全國(guó)大學(xué)生藍(lán)橋杯大賽、Intel物聯(lián)網(wǎng)大賽、河南省機(jī)器人大賽等競(jìng)賽中獲得了較好成績(jī)。項(xiàng)目小組完成的智能滅火小車、基于BLE的室內(nèi)定位、智能農(nóng)田灌溉等項(xiàng)目不僅成為大四學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題,還成為了他們開展后續(xù)的創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目的基礎(chǔ)。
基于項(xiàng)目小組驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式在物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)中的實(shí)施還面臨著很多實(shí)際問(wèn)題,比如同原有培養(yǎng)方案課程體系的銜接問(wèn)題、項(xiàng)目選題與課程教學(xué)的匹配問(wèn)題、各任課教師之間的協(xié)作問(wèn)題、項(xiàng)目小組活動(dòng)的場(chǎng)地問(wèn)題等。同時(shí),這種教學(xué)模式也對(duì)教師提出了更高的要求,教師必須對(duì)所授課程特點(diǎn)進(jìn)行深入研究,把握課程知識(shí)點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)實(shí)踐方法,指導(dǎo)學(xué)生完成分組、選題、小組活動(dòng)等工作,最終達(dá)到教學(xué)相長(zhǎng)的目標(biāo)。
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