施炯,李君

（浙江萬里學(xué)院 信息與智能工程學(xué)院,浙江 寧波 315100）

0 引言

為主動應(yīng)對當(dāng)前產(chǎn)業(yè)變革和轉(zhuǎn)型升級所帶來的挑戰(zhàn)，服務(wù)“數(shù)字經(jīng)濟(jì)”、“中國制造”和“互聯(lián)網(wǎng)+”等國家戰(zhàn)略，增強高校工程技術(shù)人才培養(yǎng)對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的適應(yīng)性，提升全球化和國際視野，構(gòu)建工程教育的質(zhì)量監(jiān)控體系，我國于2016年正式加入國際工程教育《華盛頓協(xié)議》組織[1]。截至2020年底，全國共有257所普通高等學(xué)校1 600個專業(yè)通過了工程教育認(rèn)證，涉及機械、儀器等22個工科專業(yè)類。

工程教育認(rèn)證以“學(xué)生中心、產(chǎn)出導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”為基本理念[2]，以培養(yǎng)學(xué)生“解決復(fù)雜工程問題”能力為根本定位，對人才培養(yǎng)目標(biāo)、畢業(yè)要求、課程體系、教學(xué)落實、評價與反饋等各個環(huán)節(jié)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計與實施。在上述諸多因素之中，課程體系是開展專業(yè)教學(xué)的重要依據(jù)，是實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)規(guī)格的重要載體。物聯(lián)網(wǎng)工程屬于計算機類專業(yè)，具有跨多學(xué)科、綜合性強的特點，是教育部2010年開始批準(zhǔn)建設(shè)的戰(zhàn)略新興相關(guān)專業(yè)。隨著工程教育認(rèn)證工作的開展，現(xiàn)有的專業(yè)課程體系與工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)存在較大差別。因此，如何根據(jù)工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的要求，在深入調(diào)研的基礎(chǔ)之上，構(gòu)建培養(yǎng)“解決復(fù)雜工程問題”為主線的課程體系，以支撐人才培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成，是非常必要而且迫切的。

1 課程體系構(gòu)建依據(jù)

面向工程教育認(rèn)證的課程體系構(gòu)建，需要從人才培養(yǎng)的目標(biāo)定位出發(fā)，制定覆蓋工程教育認(rèn)證通用標(biāo)準(zhǔn)和專業(yè)補充標(biāo)準(zhǔn)的畢業(yè)要求及其指標(biāo)點分解，并以此為依據(jù)，構(gòu)建支撐畢業(yè)要求達(dá)成的專業(yè)課程體系和實訓(xùn)實踐課程體系。

1.1 人才培養(yǎng)目標(biāo)定位

人才培養(yǎng)目標(biāo)首先要符合學(xué)校的人才培養(yǎng)基本定位，應(yīng)用型的高校需要培養(yǎng)應(yīng)用型的人才，“應(yīng)用型”并不代表“低水平”，應(yīng)用型人才培養(yǎng)關(guān)注的同樣是“復(fù)雜的工程問題”，且問題呈現(xiàn)應(yīng)用的特征，與應(yīng)用系統(tǒng)關(guān)聯(lián)密切[3]。其次，人才培養(yǎng)目標(biāo)需要考慮生源和師資隊伍情況，也就是說，專業(yè)要清楚招進(jìn)來學(xué)生的情況、現(xiàn)有師資隊伍的擅長，再確定培養(yǎng)的學(xué)生將來適合做什么。第三，人才培養(yǎng)目標(biāo)要體現(xiàn)辦學(xué)特色，應(yīng)用型人才培養(yǎng)應(yīng)多考慮地方區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需求，扎根地方、服務(wù)地方，才能讓人才培養(yǎng)更具活力和生命力。第四，人才培養(yǎng)目標(biāo)要與《普通高等學(xué)校計算機專業(yè)類教學(xué)質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)》相符合，突出核心知識與核心能力的協(xié)同[4]。最后，由于工程教育認(rèn)證中對于人才培養(yǎng)目標(biāo)的時間限定是“學(xué)生畢業(yè)5年后”，因此，這就要求專業(yè)對于畢業(yè)生進(jìn)行廣泛的跟蹤和調(diào)研，同時，需要邀請行業(yè)、用人單位共同參與對畢業(yè)生的素質(zhì)、能力進(jìn)行客觀評價。該人才培養(yǎng)目標(biāo)定位的過程可以用圖1來描述。

圖1 人才培養(yǎng)目標(biāo)定位

以東部某高校為例，其物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)面向“中國制造2025”試點城市對物聯(lián)網(wǎng)人才的需求，結(jié)合學(xué)校應(yīng)用型辦學(xué)定位和生源特點，將人才培養(yǎng)定位在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈的網(wǎng)絡(luò)通信、應(yīng)用開發(fā)和系統(tǒng)集成這3個環(huán)節(jié)，其人才培養(yǎng)目標(biāo)描述如下：以培養(yǎng)中國特色社會主義建設(shè)者和接班人為目的，面向“中國制造2025”國家戰(zhàn)略下的區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的需求，培養(yǎng)知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)統(tǒng)一，具有良好的思想品德和人文科學(xué)素養(yǎng)，掌握扎實的數(shù)學(xué)、自然科學(xué)基礎(chǔ)知識和物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)知識，具備計算思維能力、設(shè)計物聯(lián)網(wǎng)解決方案和開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的能力，具有較強的工程實踐、合作交流和終身學(xué)習(xí)的能力，能在物聯(lián)網(wǎng)及其相關(guān)工程領(lǐng)域從事軟硬件產(chǎn)品設(shè)計、應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)、工程管理及維護(hù)等工作的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。

1.2 畢業(yè)要求及指標(biāo)點分解

專業(yè)人才培養(yǎng)最終是否能夠達(dá)成既定的培養(yǎng)目標(biāo)，需要有明確、公開、可衡量的畢業(yè)要求來支撐。2017年11月修訂的工程教育認(rèn)證通用標(biāo)準(zhǔn)中，設(shè)置了工程知識、問題分析、設(shè)計/開發(fā)解決方案、研究、使用現(xiàn)代工具這5條技術(shù)性要求，以及工程與社會、環(huán)境和可持續(xù)性發(fā)展、職業(yè)規(guī)范、個人和團(tuán)隊、溝通、項目管理、終身學(xué)習(xí)這7條非技術(shù)性要求。這12條要求面向全工程周期，描述的是學(xué)生的能力產(chǎn)出，而非知識輸入，這也是“產(chǎn)出導(dǎo)向”思想的集中體現(xiàn)。

目前來看，一般高校在進(jìn)行工程專業(yè)認(rèn)證時，會對每一項畢業(yè)要求分解成若干個指標(biāo)點，再將每一項指標(biāo)點分配給對應(yīng)的課程去支撐和落實，為后續(xù)的畢業(yè)要求達(dá)成度評價打好基礎(chǔ)。值得注意的是，在對指標(biāo)點進(jìn)行分解的時候，要體現(xiàn)其內(nèi)在的邏輯性，并不是隨意拆分，特別需要滿足兩點：即全覆蓋和可衡量。全覆蓋是指分解的指標(biāo)點必須覆蓋認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的畢業(yè)要求，可衡量是指各分解的指標(biāo)點必須提供一個可衡量的達(dá)成判斷標(biāo)準(zhǔn)[5]。

專業(yè)在人才培養(yǎng)方案的制定過程中，需要充分考慮認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的12條畢業(yè)要求，并根據(jù)“全覆蓋和可衡量”的原則，進(jìn)行指標(biāo)點細(xì)化，從知識結(jié)構(gòu)、能力結(jié)構(gòu)和素質(zhì)結(jié)構(gòu)層面進(jìn)行規(guī)定。如表1所示，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)可以按照“問題描述—建模求解—推理分析—比較綜合”的復(fù)雜工程問題解決流程對“畢業(yè)要求1——工程知識”進(jìn)行指標(biāo)點的分解，并給出各指標(biāo)點對應(yīng)的支撐課程。

表1 畢業(yè)要求1及指標(biāo)點分解表

2 課程體系構(gòu)建

畢業(yè)要求的達(dá)成需要有課程進(jìn)行支撐，2017年11月修訂的工程教育認(rèn)證通用標(biāo)準(zhǔn)中，對不同類別的課程最低學(xué)分進(jìn)行了規(guī)定：數(shù)學(xué)與自然科學(xué)類課程至少占總學(xué)分的15%，工程基礎(chǔ)類課程、專業(yè)基礎(chǔ)類課程與專業(yè)類課程至少占總學(xué)分的30%，工程實踐與畢業(yè)設(shè)計（論文）至少占總學(xué)分的20%，人文社會科學(xué)類通識教育課程至少占總學(xué)分的15%。同時，在計算機類專業(yè)補充標(biāo)準(zhǔn)中，強調(diào)了“培養(yǎng)學(xué)生計算思維、基本算法、程序設(shè)計和系統(tǒng)能力”的重要性，對專業(yè)實踐環(huán)節(jié)中作業(yè)的數(shù)量和難度進(jìn)行了說明。

2.1 課程設(shè)置

根據(jù)人才培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求，專業(yè)設(shè)計了“基礎(chǔ)課程”“核心課程”“模塊課程”和“素質(zhì)拓展課程”4個層次的課程體系，如表2所示。

表2 專業(yè)課程設(shè)置表

基礎(chǔ)課程包含公共基礎(chǔ)課、公共選修課和專業(yè)基礎(chǔ)課：公共基礎(chǔ)課涵蓋了思想政治理論和實踐類、軍事理論和實踐、心理健康教育、大學(xué)英語、體育與健康等課程；公共選修課包括人文社科和藝術(shù)審美類課程，專業(yè)基礎(chǔ)課包括高等數(shù)學(xué)、離散數(shù)學(xué)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計、線性代數(shù)與積分變換、大學(xué)物理、大學(xué)物理實驗、計算機應(yīng)用基礎(chǔ)、C語言程序設(shè)計。

專業(yè)核心課包括核心理論和獨立實踐類課程。其中，核心理論課面向物聯(lián)網(wǎng)感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層的核心知識開設(shè)，包括面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計、數(shù)字電子技術(shù)、電路與電子技術(shù)、傳感器原理及應(yīng)用、單片機原理及應(yīng)用、計算機網(wǎng)絡(luò)、操作系統(tǒng)、控制理論及應(yīng)用、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法、射頻識別技術(shù)與應(yīng)用、無線傳感網(wǎng)技術(shù)。計算機類專業(yè)補充標(biāo)準(zhǔn)中強調(diào)，必須保證學(xué)生受到足夠的訓(xùn)練，包括課程作業(yè)與專業(yè)實踐環(huán)節(jié)，專業(yè)課程必須有數(shù)量和難度與培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題能力相適應(yīng)的作業(yè)，專業(yè)實踐環(huán)節(jié)至少應(yīng)包含兩個基于多門課程綜合、具有一定規(guī)模的系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)，因此，在核心獨立實踐環(huán)節(jié)，包含計算機網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計、數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計、電路與電子技術(shù)課程設(shè)計這3門課對應(yīng)的課程設(shè)計，以及綜合了多門課程的單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計和物聯(lián)網(wǎng)感知、傳輸與控制系統(tǒng)實踐。

模塊課程包括模塊限選課、模塊選修課和行業(yè)應(yīng)用選修課。計算機專業(yè)類教學(xué)質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)中給出了關(guān)于人才培養(yǎng)多樣化的建議，以應(yīng)用型人才培養(yǎng)為主的高校，應(yīng)倡導(dǎo)校企合作、校地合作，結(jié)合本地經(jīng)濟(jì)社會需求，培養(yǎng)從事軟硬件產(chǎn)品設(shè)計、應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)、工程管理及維護(hù)等工作的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。專業(yè)結(jié)合“中國制造2025”試點城市和長三角“數(shù)字經(jīng)濟(jì)”對物聯(lián)網(wǎng)人才的需求，設(shè)置了物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)模塊和移動互聯(lián)網(wǎng)軟件開發(fā)模塊這兩個方向的模塊課程。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)模塊以具有感知功能的小型嵌入式設(shè)備和邊緣計算平臺為基礎(chǔ)，培養(yǎng)具備嵌入式、電子與電器、控制等知識，從事感知、控制和執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計、開發(fā)、維護(hù)和管理等工作的人才。該模塊課程嵌入了華為Lite OS物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)、華為NB IoT芯片和華為云物聯(lián)網(wǎng)解決方案，可以參加華為HCIA IoT或者HCIP IoT Developer認(rèn)證考試。移動互聯(lián)網(wǎng)軟件開發(fā)模塊以微信小程序和HTML5等跨平臺終端、Web服務(wù)器為基礎(chǔ)，培養(yǎng)具備開發(fā)移動互聯(lián)網(wǎng)終端應(yīng)用、搭建Web應(yīng)用服務(wù)器、開發(fā)Web應(yīng)用的人才。通過學(xué)習(xí)，學(xué)生可考取Web前端開發(fā)工程師等認(rèn)證。通過模塊限選課的培養(yǎng)，使學(xué)生在軟、硬件知識的基礎(chǔ)上融入系統(tǒng)觀，在掌握計算系統(tǒng)基本原理的基礎(chǔ)上，具備進(jìn)一步開發(fā)并構(gòu)建以計算技術(shù)為核心的系統(tǒng)，掌握系統(tǒng)內(nèi)部各組成之間的邏輯和關(guān)聯(lián)。行業(yè)應(yīng)用選修包含工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實踐、港口物流系統(tǒng)實踐和智能家電系統(tǒng)實踐這3門課，學(xué)生需要在這3門行業(yè)應(yīng)用課程中選修其中1門課程進(jìn)行學(xué)習(xí)。該類課程以行業(yè)人才能力需求為導(dǎo)向，以企業(yè)真實的項目為教學(xué)內(nèi)容，采用企業(yè)化的管理方式，讓學(xué)生通過完成項目的形式進(jìn)行學(xué)習(xí)。

素質(zhì)拓展課程包括形勢與政策、職業(yè)發(fā)展與規(guī)劃、職業(yè)素養(yǎng)提升與就業(yè)指導(dǎo)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基礎(chǔ)和專業(yè)素質(zhì)拓展等課程。同時，為了培養(yǎng)具有交叉學(xué)科知識和技能的復(fù)合型人才，滿足學(xué)生多樣化、個性化發(fā)展需求，學(xué)校設(shè)置了五元化特色課程，包含創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、學(xué)科競賽、公務(wù)員考試、國內(nèi)考研、信息技術(shù)類課程。

2.2 實踐實訓(xùn)體系設(shè)置

本科工程教育明確了以“培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題”為核心，而實踐教學(xué)環(huán)節(jié)是其中重要的環(huán)節(jié)之一。專業(yè)從知識、能力、素養(yǎng)遞進(jìn)式培養(yǎng)的角度出發(fā)，設(shè)計五層次的實踐實訓(xùn)教學(xué)體系。

首先是專業(yè)認(rèn)知實踐環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生對于專業(yè)的基本認(rèn)知能力，包括學(xué)科基礎(chǔ)課程、專業(yè)核心課程中包含的實驗環(huán)節(jié)和課程對應(yīng)的課程設(shè)計環(huán)節(jié)。其次是項目綜合設(shè)計實踐環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生在綜合多門課程知識的基礎(chǔ)上進(jìn)行項目設(shè)計和實踐，如單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計和物聯(lián)網(wǎng)感知、傳輸與控制系統(tǒng)實踐。第三個環(huán)節(jié)是行業(yè)系統(tǒng)設(shè)計與實踐，從系統(tǒng)層面培養(yǎng)學(xué)生對于物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)的需求分析、解決方案設(shè)計、系統(tǒng)開發(fā)、工程管理及維護(hù)的能力，包含物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)模塊和移動互聯(lián)網(wǎng)軟件開發(fā)模塊的綜合設(shè)計課程，以及工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實踐、港口物流系統(tǒng)實踐和智能家電系統(tǒng)實踐課程。第四個環(huán)節(jié)是畢業(yè)設(shè)計和畢業(yè)實習(xí)環(huán)節(jié)，通過與校外實踐基地的合作，安排學(xué)生進(jìn)行畢業(yè)實習(xí)，重點培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)規(guī)范、團(tuán)隊合作精神、有效溝通和交流能力；同時，通過“真題真做”，將學(xué)生在實習(xí)過程中的實際項目作為畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容，以解決物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)實際工程問題為目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題能力。最后一個環(huán)節(jié)是開放創(chuàng)新，以“萬里篤創(chuàng)”國家級眾創(chuàng)空間為依托，開展學(xué)科競賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)第二課堂，將國家級和省級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目團(tuán)隊、參與教師科研項目的學(xué)生團(tuán)隊納入眾創(chuàng)空間進(jìn)行管理，培養(yǎng)學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力。該五層次實踐實訓(xùn)教學(xué)體系設(shè)計如表3所示。

表3 實踐實訓(xùn)體系設(shè)置表

3 課程設(shè)置和人才培養(yǎng)成效評價

評價課程設(shè)置和人才培養(yǎng)，最有效和最直接的檢驗標(biāo)準(zhǔn)就是畢業(yè)生在社會與專業(yè)領(lǐng)域取得的成績和企業(yè)、社會對專業(yè)畢業(yè)生的評價。本專業(yè)在人才培養(yǎng)方案的制定過程中，注重畢業(yè)生和用人單位的跟蹤和調(diào)研，通過3種渠道進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和分析：首先是本專業(yè)設(shè)計的相關(guān)調(diào)查表格，由學(xué)院的學(xué)工部負(fù)責(zé)向?qū)W生和企業(yè)進(jìn)行發(fā)放和回收；其次是委托第三方獨立機構(gòu)進(jìn)行定期的調(diào)研和分析，獲得調(diào)研報告；再次是浙江省教育評估院進(jìn)行的面向畢業(yè)生和用人單位的調(diào)研。

圖2給出了學(xué)生對專業(yè)的就業(yè)及發(fā)展、專業(yè)的課程設(shè)置、專業(yè)技能要求、專業(yè)的知識體系、專業(yè)職業(yè)素養(yǎng)要求各方面的認(rèn)同情況雷達(dá)圖，數(shù)據(jù)來源于第三方機構(gòu)麥可思公司給出的2019-2020學(xué)年我校學(xué)生的成長評價報告，該報告是基于麥可思公司對我校所有學(xué)生以專業(yè)為單位進(jìn)行的整體調(diào)研。從調(diào)研數(shù)據(jù)可以看出，本專業(yè)學(xué)生對專業(yè)各方面的認(rèn)同度（86%～88%）均高于同類院校平均水平（80%～83%），本校學(xué)生對專業(yè)的整體認(rèn)知和認(rèn)同情況較好。

圖2 麥可思公司給出的專業(yè)學(xué)生評價圖

表4給出了省教育評估院發(fā)布的2016屆和2017屆畢業(yè)生的調(diào)研數(shù)據(jù)。2017屆用人單位評價中，學(xué)生實踐動手能力90.8分，專業(yè)水平87.7分，合作與協(xié)調(diào)能力90.8分，人際溝通能力87.8分，均高于全省平均。從調(diào)研數(shù)據(jù)可以看出，專業(yè)畢業(yè)生在知識、能力、素質(zhì)等方面均得到了用人單位的認(rèn)可，說明專業(yè)對人才培養(yǎng)目標(biāo)的設(shè)定較為合理。

表4 浙江省教育評估院給出的本專業(yè)畢業(yè)生調(diào)研數(shù)據(jù)表

4 結(jié)語

工程教育認(rèn)證工作有利于培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力，提升工程技術(shù)人才對產(chǎn)業(yè)的適應(yīng)度，拓展國際視野。本文從工程教育認(rèn)證通用標(biāo)準(zhǔn)和計算機類專業(yè)補充標(biāo)準(zhǔn)出發(fā)，結(jié)合某高校的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的探索和實踐，給出了面向工程教育認(rèn)證的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程體系構(gòu)建的依據(jù)，并據(jù)此設(shè)置畢業(yè)要求及各指標(biāo)點分項，構(gòu)建了以“基礎(chǔ)課、核心課、模塊課和素質(zhì)拓展課”為核心的四層次課程體系，設(shè)計了以“專業(yè)認(rèn)知、項目綜合設(shè)計、行業(yè)系統(tǒng)實踐、畢業(yè)設(shè)計和畢業(yè)實習(xí)、開放創(chuàng)新”五個層次的實踐實訓(xùn)教學(xué)，對同類高校的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教學(xué)體系構(gòu)建提供了一定的經(jīng)驗借鑒。