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        新工科背景下物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)學生創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)

        2018-04-02 01:24:44葉繼華王明文王仕民劉長紅雷震春
        計算機教育 2018年3期
        關(guān)鍵詞:創(chuàng)新能力工程能力

        葉繼華,王明文,王仕民,劉長紅,雷震春

        (江西師范大學 計算機信息工程學院 江西 南昌,330022)

        0 引 言

        目前地方高校培養(yǎng)出的學生高分低能現(xiàn)象較為普遍,解決實際問題的能力有待提高,主要原因是現(xiàn)行的計算機課程教學體系普遍缺少對學生工程能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。創(chuàng)新能力的培養(yǎng)需要通過大量的實踐來實現(xiàn),其中學生的自學能力、獲取并分析信息的能力、交流合作能力等實踐能力的培養(yǎng)是重點[1]。

        教育管理部門和有關(guān)院校注意到這個現(xiàn)象,開展了新工科建設(shè)。物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)具備工科的交叉復合優(yōu)勢,是新工科中的一個重要專業(yè)。江西師范大學物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)積極響應(yīng)新工科建設(shè)的要求,借鑒國內(nèi)外高校的成功經(jīng)驗,面向社會實際需求,基于CDIO理念[2]構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)方向本碩貫通的教學體系,著力培養(yǎng)學生的工程化開發(fā)能力和創(chuàng)新能力,進而形成一個融理論教學、工程實踐、創(chuàng)新能力培養(yǎng)為一體的整體化培養(yǎng)機制,讓學生的基礎(chǔ)知識、科學素養(yǎng)、專業(yè)知識、創(chuàng)新能力、工程能力和職業(yè)素質(zhì)都能得到全面均衡的發(fā)展。

        1 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)理論教學體系構(gòu)建

        物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是一個交叉專業(yè),培養(yǎng)的畢業(yè)生應(yīng)系統(tǒng)掌握物聯(lián)網(wǎng)的基本理論、技術(shù)和應(yīng)用知識,同時還要具備良好的技術(shù)創(chuàng)新與工程實踐能力[3]。本碩貫通的創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式能夠?qū)⒈究坪痛T士學習設(shè)計成一個有機連貫的整體,將本碩學生的學習、實踐、創(chuàng)新融為一體。在本科階段強化通識教育、加強實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)、開展專業(yè)領(lǐng)域初步訓練,碩士階段重點強化研究開發(fā)訓練、科研創(chuàng)新及發(fā)明[4]。結(jié)合CDIO改革的總目標,培養(yǎng)具有更好的技術(shù)基礎(chǔ)知識、具備創(chuàng)新開發(fā)與運行能力,并且具有社會與歷史責任感的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才。

        在本科階段,我們從“小型物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建綜合設(shè)計”入手,通過設(shè)置感知層、接入層、應(yīng)用層的相關(guān)課題,鞏固學生對物聯(lián)網(wǎng)基本原理和基礎(chǔ)理論的理解,了解并掌握目前物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域與未來方向,進一步提高學生編程能力、團隊合作能力、綜合運用所學知識的實踐能力。

        根據(jù)培養(yǎng)目標和能力的需要,可將課程分為基礎(chǔ)模塊、感知模塊、網(wǎng)絡(luò)通信與安全模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、實踐模塊5個模塊。

        在研究生階段,我們以導師團隊的形式,從應(yīng)用項目的研發(fā)入手,要求研究生尤其是專業(yè)碩士,必須有一定階段的工程實踐。在完成相關(guān)的基礎(chǔ)課程后,以前沿技術(shù)為導向,結(jié)合專題講座,提升學生的研究問題、解決問題的能力。

        為根據(jù)培養(yǎng)目標和能力的需要,實行學分制,另設(shè)置必修環(huán)節(jié)。學位課分為公共基礎(chǔ)、專業(yè)基礎(chǔ)、專業(yè)方向課程和選修課程。必修環(huán)節(jié)包括實驗技能訓練、文獻閱讀綜述、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)前沿專題、學術(shù)報告會(不少于8次)、學位論文。

        2 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實踐教學體系構(gòu)建

        根據(jù)教育部高等教育司關(guān)于開展新工科研究與實踐的通知[5](教高司函[2017]6號),新工科研究和實踐包括工程教育的新理念、人才培養(yǎng)的新模式等。其中,人才培養(yǎng)的新模式是指在總結(jié)卓越工程師教育培養(yǎng)計劃、CDIO等工程教育人才培養(yǎng)模式改革經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,開展深化產(chǎn)教融合、校企合作的體制機制和人才培養(yǎng)模式改革研究和實踐。我們在連續(xù)完成二個年級卓越工程師項目的基礎(chǔ)上,借鑒CDIO教育理念,結(jié)合創(chuàng)新能力培養(yǎng)這個目標,設(shè)計物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實踐教學體系。

        1)以工程為主線,強化工程理念,設(shè)計實踐教學。

        為更好地傳授工程理念,進一步提高師資隊伍的應(yīng)用實戰(zhàn)型人才培養(yǎng)水平,學校給青年教師提供在企業(yè)工作的機會,以增強工程實踐經(jīng)歷和項目管理實施經(jīng)驗;并對企業(yè)外聘教師在上崗前進行基本的教學方法和技能培訓。

        同時,把握行業(yè)動態(tài)和市場需求,以工程項目為載體,堅持工程理念不斷線,設(shè)計課程實驗、實踐實習和畢業(yè)設(shè)計等實踐教學環(huán)節(jié),構(gòu)建符合CDIO理念的物聯(lián)網(wǎng)實踐教學體系。我們制定了不同層次、不同目標的強化工程理念的方式方法,如圖1所示。

        圖1 強化工程理念的若干途徑

        2)綜合運用多種教學模式,校企深層合作,全程聯(lián)合培養(yǎng)。

        在教學體制和模式方面,不斷創(chuàng)新與企業(yè)的交流機制,采用了突出實效的多樣化教學模式。學校精心挑選一批知名度高、行業(yè)背景深厚、綜合實力強、能接受大量學生的企業(yè)進行多方位合作,聘請企業(yè)相關(guān)人員以多種形式,全程參與學生的培養(yǎng)。主要有如下措施:

        企業(yè)參與完善專業(yè)培養(yǎng)方案。與企業(yè)聯(lián)合制定企業(yè)培養(yǎng)方案,明確學生在企業(yè)實訓時需要掌握的技能、完成的任務(wù),并在此基礎(chǔ)上完成畢業(yè)設(shè)計。學生在做項目設(shè)計時全程參照并遵守企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)和工程項目實施管理制度。

        聯(lián)合企業(yè)深化實訓基地建設(shè),提升學生參與企業(yè)生產(chǎn)一線的深度和廣度,不斷提高學生應(yīng)用知識解決實際問題的能力,提高學生實習的含金量。

        促進產(chǎn)學研合作不斷深入,推動合作方式的轉(zhuǎn)變,學生全程參與到校企雙方進行產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)方面的合作,既培養(yǎng)了學生應(yīng)用知識解決實際問題的能力和產(chǎn)品開發(fā)能力,也通過學生的視野拓展了企業(yè)的設(shè)計理念,還能夠進一步充實企業(yè)開發(fā)力量。

        同時,綜合使用了基于問題的學習、企業(yè)教師專題報告、基于項目的學習、案例教學等多種研究性學習方法,訓練學生的創(chuàng)新能力,如圖2所示。

        圖2 教學模式示意圖

        3)面向社會需求,優(yōu)化課程內(nèi)容體系。

        物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)面向新興的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè),強調(diào)應(yīng)用導向。在課程配置方面,弱化理論課程,新增許多實踐性較強的課程,如Android應(yīng)用開發(fā)、智能終端、數(shù)字圖像處理等。在課程內(nèi)容上,精簡理論介紹,引入工程背景的案例,讓學生在案例中理解、應(yīng)用并掌握理論。

        4)以能力培養(yǎng)為中心,加強實踐教學,由培養(yǎng)“單一型”人才轉(zhuǎn)變?yōu)榕囵B(yǎng)“多元化應(yīng)用型人才”。

        第一,重視學科基礎(chǔ)理論,突出實踐能力要求,改革考核評價方法。作為一門飛速發(fā)展的計算機學科,必須打好扎實的基礎(chǔ),畢業(yè)生才能夠更好地應(yīng)對層出不窮的新產(chǎn)品和日新月異的技術(shù)。同時,物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)具有很強的實踐性特點,因此考核時根據(jù)課程的特點合理調(diào)整理論和實踐考核所占的比重。為了有效地進行實踐考核,做到實踐考核的客觀性和標準化,我們制定了合理的實踐考核指標,引導學生重視實踐,將實踐能力的培養(yǎng)落到實處。第二,豐富實踐教學環(huán)節(jié),提供大量實踐機會,重視學生的綜合能力培養(yǎng)。從教學的各個環(huán)節(jié)入手,通過課堂示范、上機練習、課程設(shè)計、課外興趣小組、科研與科技創(chuàng)新活動、各類比賽、暑期實訓、企業(yè)實習、畢業(yè)論文等種種途徑,為學生提供一整套專業(yè)實踐機會,使學生勤于實踐,從實踐中不斷得到激勵,最終樂于實踐。

        同時,結(jié)合課堂教學提供各種演講機會和寫作任務(wù),提高學生的表達技能和寫作能力。通過經(jīng)常組織各種集體活動、團隊競賽活動,提高學生的溝通和團隊合作能力。與社會需求相匹配,物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)應(yīng)當是金字塔結(jié)構(gòu),才能滿足社會需求,降低企業(yè)的再培養(yǎng)成本。

        5)其他提升學生創(chuàng)新能力的舉措。

        優(yōu)化課程體系,加強綜合性設(shè)計性實驗;引導學生參加學科競賽,如機器人大賽、ACM大賽等,提升設(shè)計水平;設(shè)置面向?qū)W生的科研創(chuàng)新課題;吸納優(yōu)秀學生參加與企業(yè)的聯(lián)合攻關(guān)項目;著力搭建校內(nèi)外綜合實訓平臺,供學生發(fā)展創(chuàng)新能力;本碩貫通機制;畢業(yè)答辯導師回避制度。

        3 培養(yǎng)效果

        近幾年,物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)學生成功申報學校開放實驗項目20余項,學生積極參加ACM、機器人大賽等各級各類專業(yè)競賽,累計獲得國家獎勵41項,省級和校級獎勵121項,學生創(chuàng)新能力得到顯著提高。本科生、研究生積極參與老師主持研發(fā)的各類縱向橫向科研課題,在教師指導下進行科研論文的撰寫和發(fā)表,取得了一定效果。其中有本科生在教師指導下,分別被CCF的B類、C類會議各錄用1篇論文。研究生參與導師項目,取得一系列高水平成果,發(fā)表高質(zhì)量論文多篇、省部級科研獎勵多項,授權(quán)發(fā)明專利、實用新型、軟件著作權(quán)、外觀設(shè)計專利多項,多個研究生榮獲省級和校級優(yōu)秀論文,畢業(yè)生成為教育、通信、金融和政府等信息化部門技術(shù)骨干。

        畢業(yè)生就業(yè)競爭力得到增強,就業(yè)率一直在省內(nèi)名列前茅,如圖3所示。每年有一批本科生考取華中科技大學、華東師范大學等985重點大學研究生,有一些研究生考取中科院等單位的博士生,研究生的就業(yè)率連續(xù)多年保持100%。用人單位認為我校畢業(yè)生道德品行優(yōu)良,綜合素質(zhì)高,專業(yè)能力過硬,發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

        圖3 近3年學生初次就業(yè)情況

        4 結(jié) 語

        近年來,根據(jù)CDIO工程教育模式,對物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)學生進行創(chuàng)新能力的培養(yǎng),取得了一定的效果,但也存在不足。我們通過問卷調(diào)查等形式了解到,今后需要在思想教育,強化學生的學習目的等方面做更多的工作。鼓勵老師開設(shè)更多的前沿知識講座,激發(fā)學生的興趣;提升項目的趣味性,讓學生愿意去做;嚴格考核制度,強化個人獨立完成的能力;改善實驗平臺,開設(shè)更多的設(shè)計開發(fā)類實訓項目,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。

        參考文獻:

        [1]陳冬松, 孫陽春. CDIO工程教育模式下的工科院校人才培養(yǎng)途徑[J]. 現(xiàn)代教育管理, 2011(11): 34-37.

        [2]秦磊華, 石柯, 甘早斌. 基于CDIO的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實踐教學體系[J]. 高等工程教育研究, 2013(5): 168-172.

        [3]黃傳河. 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的建設(shè)與規(guī)范研究[J]. 中國計算機學會通訊, 2014, 10(2): 55-57.

        [4]張明亮, 張洪興, 黃薇, 等. 海洋類專業(yè)本碩貫通培養(yǎng)模式研究——以大連海洋大學為例[J]. 高教學刊, 2017(1): 13-15.

        [5]教高司. [2017]6號教育部高等教育司關(guān)于開展新工科研究與實踐的通知[EB/OL]. [2017-02-20]. http://www.moe.edu.cn/s78/A08/A08_gggs/A08_sjhj/201702/t20170223_297158.html.

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