鄒津婷 張啟美 李秋月 劉治齊

（長春大學(xué)旅游學(xué)院，吉林 長春 130000）

1 引言

新工科的產(chǎn)生和發(fā)展，源于新興產(chǎn)業(yè)、新興技術(shù)對創(chuàng)新性、具有國際競爭力的復(fù)合型人才的迫切需求。新工科主要指針對新興產(chǎn)業(yè)的專業(yè)，以互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)智能為核心，包括大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)工程、人工智能等相關(guān)工科專業(yè)。物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)隨著5G技術(shù)商用進(jìn)程的逐步深入，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)將迎來爆發(fā)式增長。在高校育人過程中，專業(yè)需要培養(yǎng)能夠系統(tǒng)地掌握物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)理論、方法和技能，具備傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、應(yīng)用開發(fā)技術(shù)等信息領(lǐng)域?qū)拸V的專業(yè)知識的高級工程技術(shù)人才。如何打破傳統(tǒng)教學(xué)中重理論輕技能、教與學(xué)相脫節(jié)、德育與智育融合深度不夠等問題，為創(chuàng)新型人才培養(yǎng)提供一個強(qiáng)有力的學(xué)科環(huán)境尤為重要[1]。

2 新工科背景下物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程教學(xué)創(chuàng)新改革思路

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是一項(xiàng)具有多個獨(dú)立的學(xué)科相互融合形成的新工科，新工科的建設(shè)需要保留自身的獨(dú)特性，要完全區(qū)分于傳統(tǒng)的工科專業(yè)。教學(xué)創(chuàng)新改革的主要目的是提高物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才的專業(yè)實(shí)踐能力、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力和強(qiáng)化工程思維[2]。

圖1 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)教學(xué)創(chuàng)新改革研究思路

3 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程教學(xué)改革中的教育基礎(chǔ)理論

3.1 基于OBE教育理念的教學(xué)模式

成果導(dǎo)向教育是指基于學(xué)習(xí)產(chǎn)出的教育模式，重點(diǎn)突出“學(xué)生中心、成果導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”的工程教育理念。OBE教學(xué)理念既重視基礎(chǔ)和專業(yè)能力培養(yǎng)，又重視與科學(xué)前沿、工程實(shí)際和社會應(yīng)用實(shí)踐的密切關(guān)系，旨在使課程規(guī)劃與教學(xué)符合產(chǎn)業(yè)需求，形成學(xué)習(xí)產(chǎn)出驅(qū)動整個教學(xué)活動和學(xué)生學(xué)習(xí)產(chǎn)出評價的結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)，以解決教學(xué)問題[3]。

3.2 基于混合式教學(xué)理念的教學(xué)模式

混合式教學(xué)是指在教學(xué)中使用兩種以上的教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)，通常是指線上課程和線下教學(xué)混合使用。在新工科建設(shè)背景下的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教學(xué)實(shí)施中，各專業(yè)課程均可采用課內(nèi)課外、線上線下混合教學(xué)模式，其優(yōu)勢在于打破空間、時間、知識界限。

3.3 CDIO教學(xué)理念的實(shí)踐教學(xué)模式

CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果。CDIO代表產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的構(gòu)思、設(shè)計、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)作過程。在課程的實(shí)踐教學(xué)改革中，以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)物聯(lián)網(wǎng)電子設(shè)計相關(guān)工程。

4 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)電子技術(shù)課程教學(xué)改革實(shí)踐實(shí)施

4.1 教學(xué)內(nèi)容與數(shù)字化資源建設(shè)

課程教學(xué)內(nèi)容根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)需求進(jìn)行分層設(shè)計，對電子技術(shù)基礎(chǔ)、數(shù)字電子技術(shù)和電工電子技術(shù)等課程的內(nèi)容進(jìn)行整合，構(gòu)建了基礎(chǔ)、進(jìn)階、挑戰(zhàn)三個層次多類別的課程體系[4]。在多元教學(xué)模式中突出在線學(xué)習(xí)特點(diǎn)及學(xué)習(xí)規(guī)律，打破課程章節(jié)限制，以“項(xiàng)目任務(wù)+工程實(shí)例”“思維導(dǎo)圖”等形式進(jìn)行脈絡(luò)重構(gòu)，保障了線上線下學(xué)習(xí)的無縫對接，既實(shí)現(xiàn)了“知識碎片化組織”，又實(shí)現(xiàn)“知識網(wǎng)絡(luò)化鏈接”，從而形成了完整的電子工程應(yīng)用知識體系。數(shù)字化資源庫的建設(shè)，依托網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，從前導(dǎo)學(xué)習(xí)資源、線下課程資源、技能提升資源、工程實(shí)例資源等模塊展開建設(shè)，以注重培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)素養(yǎng)和職業(yè)能力為目標(biāo)，使學(xué)生的學(xué)習(xí)“破空間、破時間”限制。

4.2 教學(xué)過程設(shè)計

圖2 電子技術(shù)課程混合式教學(xué)過程設(shè)計

課程以多元化教學(xué)模式設(shè)計為主線，深入推進(jìn)智慧教學(xué)進(jìn)課堂，運(yùn)用現(xiàn)代技術(shù)把散碎的校園學(xué)習(xí)環(huán)境“無縫”銜接起來，結(jié)合OBE教學(xué)理念、混合式教學(xué)模式和CDIO工程實(shí)踐教學(xué)方法，設(shè)計智慧學(xué)習(xí)空間，構(gòu)建了一個知識分享型課堂。教學(xué)過程中，先導(dǎo)部分學(xué)生接收任務(wù)，經(jīng)過線上自學(xué)，獲得基礎(chǔ)知識和預(yù)備任務(wù)；在線下教學(xué)階段，采用以電子設(shè)計競賽為主線的“知識資源、項(xiàng)目應(yīng)用、自主實(shí)踐、創(chuàng)新思維”四層教學(xué)資源體系，結(jié)合多元化考核評價體系完成以學(xué)生為主體的教學(xué)過程設(shè)計。

4.3 課程思政融合建設(shè)

在課程思政的建設(shè)中，結(jié)合每個章節(jié)重要知識點(diǎn)，深度挖掘思政元素，把社會主義核心價值觀的要求，把實(shí)現(xiàn)民族復(fù)興的理想和責(zé)任融入到課程教學(xué)之中，實(shí)現(xiàn)“價值引領(lǐng)、知識傳授、能力培養(yǎng)”同頻共振，達(dá)成“三位一體”教學(xué)目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、誠信、互助、友愛、奉獻(xiàn)、協(xié)作等大國工匠精神，全方面增強(qiáng)學(xué)生的社會責(zé)任意識，潛移默化中引導(dǎo)學(xué)生樹立為社會進(jìn)步及發(fā)展、為實(shí)現(xiàn)民族強(qiáng)大的夢想而不懈奮斗的遠(yuǎn)大理想[5]。

4.4 教學(xué)模式改革

線上線下混合式教學(xué)模式中，線上采用學(xué)校自主建設(shè)的電子技術(shù)課程資源，包括有前導(dǎo)學(xué)習(xí)資源、線下課程資源、技能提升資源、工程實(shí)例資源四個大模塊，每個模塊分別包括：課前知識導(dǎo)引、課程視頻、多媒體課件、實(shí)踐資源、項(xiàng)目作業(yè)、思維導(dǎo)圖、課后測試、章節(jié)測試、重點(diǎn)難點(diǎn)解析、知識拓展、主題討論區(qū)等內(nèi)容，將學(xué)生的工程能力、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)貫穿于每個模塊中；線下課程教學(xué)模式以O(shè)BE教育理念指導(dǎo)下，以課程學(xué)習(xí)產(chǎn)出的項(xiàng)目任務(wù)驅(qū)動整個教學(xué)活動和學(xué)生學(xué)習(xí)活動，最終通過混合式教學(xué)模式解決課堂教學(xué)問題。

4.5 以CDIO工程教育理念為指引的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系改革

課程實(shí)踐教學(xué)體系改革中，通過綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)計，達(dá)成知識、能力、素質(zhì)和思政等教學(xué)目標(biāo)，使學(xué)生具備逆向的工程設(shè)計思維、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維，以及新工科復(fù)合型人才所要求的分析問題能力、問題推理與建模能力、實(shí)驗(yàn)的設(shè)計和操作能力、口頭表達(dá)和寫作能力及團(tuán)隊合作管理五種能力。

圖3 結(jié)合CDIO工程教育理念的電子技術(shù)課程實(shí)踐教學(xué)設(shè)計

由淺入深、由點(diǎn)到面構(gòu)建了三個層次的綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，在基礎(chǔ)任務(wù)中結(jié)合教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行任務(wù)下達(dá)，學(xué)生通過教學(xué)資源及線下課程學(xué)習(xí)，獨(dú)立完成基礎(chǔ)學(xué)科知識的驗(yàn)證和學(xué)習(xí)，在實(shí)操中探尋知識，并使工程推理能力得到提升；進(jìn)階任務(wù)為基礎(chǔ)任務(wù)的能力拓展訓(xùn)練，通過增加任務(wù)難度，循序漸進(jìn)使學(xué)生在實(shí)踐中獲得核心工程知識，從而獲得解決實(shí)際工程問題的能力；挑戰(zhàn)任務(wù)為項(xiàng)目的工程應(yīng)用實(shí)例，任務(wù)以課后團(tuán)隊完成為主，增加工程設(shè)計的多項(xiàng)應(yīng)用要求，最終作品以市場應(yīng)用為最終目的，學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐思維和職業(yè)技能再次提升。整體三個任務(wù)均以系統(tǒng)CDIO工程項(xiàng)目的構(gòu)思—設(shè)計—實(shí)現(xiàn)—運(yùn)作過程為背景，引導(dǎo)學(xué)生“做中學(xué)、學(xué)中做”，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓こ趟季S及創(chuàng)新的實(shí)踐能力。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，充分利用Multisim虛擬仿真平臺，將理論—仿真—實(shí)踐教學(xué)三位一體，有效結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生由被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向主動學(xué)習(xí)，并突出實(shí)踐應(yīng)用，從而有效促進(jìn)教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成。

4.6 教學(xué)評價改革

在電子技術(shù)的“金課”教學(xué)創(chuàng)新改革中，改變傳統(tǒng)的“期末試卷+平時成績”的評價體制，增大了學(xué)習(xí)過程考核比例，結(jié)合創(chuàng)新項(xiàng)目任務(wù)，建立動態(tài)評價機(jī)制，提升教學(xué)效果。充分利用線上平臺的智慧工具，把學(xué)生學(xué)習(xí)過程的各項(xiàng)考核作為考核核心，將課堂表現(xiàn)、隨堂測試、互動答疑等環(huán)節(jié)納入考核指標(biāo)，學(xué)生由“被動學(xué)習(xí)”向“主動探索”轉(zhuǎn)變，學(xué)生綜合素質(zhì)和綜合能力得到提升，課程的高階性、挑戰(zhàn)度得到增強(qiáng)。

4.7 課程教學(xué)改革實(shí)踐的創(chuàng)新之處

（1）構(gòu)建三個層次多類別的電子技術(shù)課程體系

根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)對應(yīng)的不同職業(yè)崗位需求，對電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)和電工電子技術(shù)等課程的內(nèi)容進(jìn)行了整合，構(gòu)建了三個層次多類別的課程體系。緊密結(jié)合工程實(shí)際和學(xué)科前沿，對知識點(diǎn)逐層分解，以問題探究+項(xiàng)目驅(qū)動式為主進(jìn)行教學(xué)，使學(xué)生多維度獲得成長[6]。

（2）“課程思政”元素融合

課程有機(jī)融入中國電子電路發(fā)展歷程及矚目成就、國家戰(zhàn)略規(guī)劃中的電子芯片發(fā)展背后的故事、核心知識點(diǎn)蘊(yùn)含的偉大思想、結(jié)合實(shí)際解決問題的專業(yè)思維等，課題組教師共同打磨思政元素，形成課程思政案例集。

（3）以學(xué)生競賽促進(jìn)創(chuàng)新能力培養(yǎng)

課程組組織學(xué)生參加全國大學(xué)生電子設(shè)計大賽、“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽和中國“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽等學(xué)科競賽項(xiàng)目，以此為平臺，全面提升學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力，全方位鍛煉學(xué)生的邏輯思維能力，利于應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)[7]。

5 結(jié)語

我校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)開設(shè)于2018年，經(jīng)過電子技術(shù)課程教學(xué)創(chuàng)新改革的實(shí)踐與探索，課程的教學(xué)內(nèi)容更加符合新工科人才能力需求，實(shí)踐教學(xué)效果顯著提升，學(xué)生參加學(xué)科競賽及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目成果明顯，學(xué)生的工程實(shí)踐能力得到一定強(qiáng)化。通過實(shí)踐驗(yàn)證，多元化的教學(xué)創(chuàng)新改革模式適合新工科背景下的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程建設(shè)，可以更好實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)專業(yè)實(shí)踐能力強(qiáng)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)素質(zhì)高和工程思維嚴(yán)謹(jǐn)?shù)母咚刭|(zhì)新工科人才的目標(biāo)。