曹 領(lǐng)，劉 海

（安陽工學(xué)院 計算機科學(xué)與信息工程學(xué)院，河南 安陽 45000）

0 引 言

物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)作為國家重點發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)近幾年來得到蓬勃發(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)展過程中的人才需求問題，物聯(lián)網(wǎng)工程本科專業(yè)也應(yīng)運而生，自2010年批準設(shè)立以來，已有4屆畢業(yè)生踏上物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)各個崗位，成為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的中堅力量。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)成立之初，其知識體系、培養(yǎng)目標、培養(yǎng)計劃和培養(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)過程中，教師與學(xué)生的教與學(xué)的過程目標不明晰。大多數(shù)學(xué)?，F(xiàn)有專業(yè)與物聯(lián)網(wǎng)工程的技術(shù)體系、知識體系、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]。項目小組驅(qū)動教學(xué)模式將更貼近實際工作場景的項目團隊的形式引入教學(xué)過程，以項目小組活動的形式組織教學(xué)和考核，可以適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)工程相關(guān)課程的特點，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)競爭力。

1 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)教學(xué)面臨的困境

1.1 培養(yǎng)方案尚不成熟

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)化的過程中。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)成立和發(fā)展的時間還比較短，高校在制定物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案時對產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的人才需求無法很好地把握。不同的院校在制定人才培養(yǎng)方案時，多根據(jù)自己對物聯(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)驗來制定培養(yǎng)方案。這難免會造成高校的人才培養(yǎng)計劃與人才市場的需求脫節(jié)，培養(yǎng)方案滯后無法及時滿足物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展對人才的需求。

1.2 課程體系不完善

課程體系是支撐高校完成人才培養(yǎng)目標，保障專業(yè)知識學(xué)習(xí)效果的重要因素。鑒于物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)成立時間尚短，各類高校在設(shè)置自己的課程體系時也不盡相同。985、211等重點高校多將課程重點放在理論性強、基礎(chǔ)知識要求高的課程上，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)用性強的課程，著重鍛煉學(xué)生的實踐動手能力。雖然側(cè)重點有所不同，但大體上均是從計算機科學(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、無法體現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)特色、理論與實踐之間的配合不夠緊密等諸多實際問題。

1.3 實踐教學(xué)環(huán)節(jié)不深入

經(jīng)過近幾年的發(fā)展，很多高校及教學(xué)儀器企業(yè)推出了一系列的實驗方案及實驗設(shè)備，但這些實驗還多為單片機、嵌入式系統(tǒng)、傳感器原理等的實驗或其延伸，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)用層之間的有機聯(lián)系，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展中一些深層次的問題沒有觸及，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)特色挖掘不深。

2 物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才需求分析

物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已被提升到國家發(fā)展戰(zhàn)略的高度，當(dāng)前以及將來物聯(lián)網(wǎng)各個細分領(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、實踐性強、發(fā)展速度快等特點決定了物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)人才必須滿足知識面廣、動手能力強、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)的各類崗位進行物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的市場調(diào)研、產(chǎn)品研發(fā)及市場推廣，同時注重人才儲備，有一定的前瞻性；而一些中小型的、創(chuàng)新型的企業(yè)沒有實力實現(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)需求或是項目需求來進行的。各級別高校中所培養(yǎng)的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才大多數(shù)將要進入的是這些中小型的、創(chuàng)新型公司。這些需求特點給高校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的人才培養(yǎng)帶來巨大的挑戰(zhàn)和機遇。

3 項目小組驅(qū)動教學(xué)模式方案設(shè)計

項目教學(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，強調(diào)緊扣教學(xué)目標和要求，倡導(dǎo)學(xué)生以小組合作方式完成項目和交流展示成果[3]。采用項目小組驅(qū)動教學(xué)的模式使教師的教學(xué)過程和學(xué)生的學(xué)習(xí)過程更加有的放矢，可以彌補當(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、實踐教學(xué)不深入等問題，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 項目小組的組建

3.1.1 項目小組的生命周期

項目小組的生命周期可以分為萌芽期、形成期和成熟期3個階段，與物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)本科4年的培養(yǎng)周期的對應(yīng)關(guān)系如圖1所示。

圖1 項目小組生命周期與本科培養(yǎng)周期對應(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)計基礎(chǔ)、電子技術(shù)基礎(chǔ)、計算機組成原理、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、單片機原理、信號系統(tǒng)與通訊原理等課程，學(xué)生在此期間逐漸建立對專業(yè)發(fā)展方向的認識并學(xué)習(xí)相關(guān)基礎(chǔ)知識。此時組建的項目小組，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)中取長補短共同進步，激發(fā)組員樹立在專業(yè)發(fā)展方面的共同目標。

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)、無線傳感網(wǎng)技術(shù)、射頻識別技術(shù)及應(yīng)用、無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等課程。學(xué)生在此階段已經(jīng)對物聯(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完整的項目小組，并在共同完成課程考核、課程設(shè)計，組隊申報科創(chuàng)項目及參加大學(xué)生各類競賽等活動過程中不斷磨合，提高專業(yè)知識掌握水平，培養(yǎng)團隊配合意識。

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、無線傳感網(wǎng)操作系統(tǒng)、云計算等。進入大四的學(xué)生，已經(jīng)逐漸形成就業(yè)意向，開始為進入相關(guān)行業(yè)領(lǐng)域或崗位角色做準備，此時項目小組在經(jīng)歷了若干項目的磨煉之后，各成員之間的角色配合關(guān)系逐漸明晰，在實習(xí)和畢業(yè)設(shè)計過程中可以進一步磨合，提高團隊配合解決較復(fù)雜的實際問題的能力，為將來就業(yè)或創(chuàng)業(yè)打下基礎(chǔ)。

3.1.2 項目小組成員及教師的角色劃分

項目小組成員及教師的角色劃分是一個動態(tài)的過程，伴隨著項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 項目小組及教師角色劃分

項目小組成員之間在項目小組的萌芽期是學(xué)習(xí)伙伴的關(guān)系，學(xué)習(xí)過程中互幫互助、共同進步。在項目小組的形成期，根據(jù)各成員在知識基礎(chǔ)、性格愛好、就業(yè)意向等方面的不同在小組內(nèi)部會形成不同的角色劃分，這為學(xué)生在將來走向人才市場填寫簡歷的崗位意向提供了路演的機會。根據(jù)市場調(diào)研及一些企業(yè)或機構(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)項目管理工程師、物聯(lián)網(wǎng)項目集成與測試工程師、物聯(lián)網(wǎng)項目實施技術(shù)支持與服務(wù)工程師等。在進入項目小組的成熟期后，項目小組內(nèi)部角色基本明確，可以完成一個小型開發(fā)項目從提出到實施的各項任務(wù)，形成一個小型創(chuàng)業(yè)團隊的雛形。項目小組成員及角色是動態(tài)的，根據(jù)學(xué)習(xí)進度的變化、專業(yè)發(fā)展方向的選擇及具體項目的需求可以進行項目小組成員的調(diào)整和人員的增刪。

教師在項目小組中的角色是動態(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，還增加了項目經(jīng)理、模擬用戶、項目組成員等多種角色。在項目小組的成熟期，學(xué)生的自學(xué)能力、自我管理能力進一步加強，教師的角色更多的是問題的提出者或是疑難問題的解答者。

3.1.3 項目小組的選題

在項目小組的萌芽階段，學(xué)生主要處于基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)階段，項目選題主要來自教師指定的學(xué)習(xí)目標任務(wù)及一些課程實訓(xùn)課題。在項目小組形成階段，學(xué)生正在學(xué)習(xí)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的核心專業(yè)課，各個學(xué)生根據(jù)自身特點必然會出現(xiàn)不同的專業(yè)發(fā)展意向，如基于Windows、IOS、安卓等平臺的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)，基于單片機及嵌入式設(shè)備的智能硬件的開發(fā)，基于某一具體需求的集成項目開發(fā)等。此時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。在項目小組的成熟階段，學(xué)生具備相當(dāng)?shù)膶I(yè)知識基礎(chǔ)，對行業(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，以相對穩(wěn)定的小組成員構(gòu)成作為一個團隊完成相對復(fù)雜的設(shè)計開發(fā)任務(wù)，并最終能孵化出一些有價值的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目。

3.2 項目小組驅(qū)動教學(xué)活動及考核方式

3.2.1 項目小組驅(qū)動理論課教學(xué)活動

由項目小組驅(qū)動的理論課教學(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)過程，將傳統(tǒng)的老師講學(xué)生聽的教學(xué)活動轉(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點融入到這些教學(xué)活動中。根據(jù)不同階段各項目小組所要完成的學(xué)習(xí)任務(wù)或項目任務(wù)，針對各項目小組中出現(xiàn)的共性問題，開展專題講座，解決一些重點難點的理論知識點。除開展專題講座外，教師還要參與各項目小組的專題討論會，作為旁聽者或是項目參與者為小組的項目實施提出建議，對小組遇到的疑難問題進行答疑。必要的時候教師要針對項目小組中的某一類角色進行指導(dǎo)，或是同某一位同學(xué)進行面對面的交流，這樣能讓學(xué)生更好地了解角色分工，掌握理論知識要點，保障項目實施的技術(shù)可能性。

3.2.2 項目小組驅(qū)動實踐教學(xué)活動

項目小組驅(qū)動的實踐教學(xué)活動是在項目小組驅(qū)動理論教學(xué)活動的基礎(chǔ)上，根據(jù)各小組項目的實際需求、相關(guān)課程的實踐教學(xué)大綱規(guī)定的教學(xué)任務(wù)來進行的。項目導(dǎo)向的實驗教學(xué)方法要以學(xué)生為主體，讓學(xué)生進入項目任務(wù)的情景中，使學(xué)生發(fā)揮主觀能動性，能綜合應(yīng)用所學(xué)知識完成項目任務(wù)，教師起引導(dǎo)和指導(dǎo)作用[4]。項目小組驅(qū)動實踐教學(xué)活動可以在實驗室進行，也可以在實訓(xùn)實習(xí)基地或?qū)嶋H項目所需要的實踐場景中進行，學(xué)生根據(jù)指定或自選的學(xué)習(xí)任務(wù)或設(shè)計項目，按照自己所負責(zé)的任務(wù)角色分組完成實踐任務(wù)。這種實踐教學(xué)模式改變了原有的按照實驗指導(dǎo)書驗證實驗效果的做法，增加了實驗項目的多樣性和試驗場景的豐富性，充分調(diào)動了每一位學(xué)生的積極性。

3.2.3 項目小組驅(qū)動教學(xué)的考核方式

適當(dāng)?shù)目己朔绞讲粌H可以檢驗學(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踐課程學(xué)習(xí)任務(wù)，獲得較好的項目實施效果。傳統(tǒng)的卷面考試只能靜態(tài)考察學(xué)生理論知識的掌握情況，對學(xué)生解決實際問題的能力考核不夠全面。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的相關(guān)課程具有實踐性強、涉及面廣等特點，若采用傳統(tǒng)的卷面考試形式，不僅考核效果不好，還會打擊學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。項目小組驅(qū)動教學(xué)的考核以項目小組為單位，按照項目完成情況，各人在小組的角色分工，以小組討論的參與度、項目的完成度、項目文檔及項目答辯情況為依據(jù)進行考核，對完成在校級及以上各類大學(xué)生科技競賽中獲獎項目的小組成員也可以給予免試獎勵。

4 教學(xué)效果

項目小組驅(qū)動教學(xué)模式在安陽工學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的單片機原理及應(yīng)用、Zigbee技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)編程等課程中進行了試驗，覆蓋了大二到大四3個年級，每班人數(shù)在70人左右。從萌芽期的每10人一個項目小組，到形成期成熟期的3～5人一個小組。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)更有目標和動力，項目小組的團隊活動培養(yǎng)了學(xué)生的團隊協(xié)作意識，具備了解決一定規(guī)模復(fù)雜問題的能力。各項目小組申報的各級科技創(chuàng)新項目20余項，大三及大四的項目小組在參加全國大學(xué)生藍橋杯大賽、Intel物聯(lián)網(wǎng)大賽、河南省機器人大賽等競賽中獲得了較好成績。項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)田灌溉等項目不僅成為大四學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計課題，還成為了他們開展后續(xù)的創(chuàng)業(yè)項目的基礎(chǔ)。

5 結(jié) 語

基于項目小組驅(qū)動教學(xué)模式在物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)中的實施還面臨著很多實際問題，比如同原有培養(yǎng)方案課程體系的銜接問題、項目選題與課程教學(xué)的匹配問題、各任課教師之間的協(xié)作問題、項目小組活動的場地問題等。同時，這種教學(xué)模式也對教師提出了更高的要求，教師必須對所授課程特點進行深入研究，把握課程知識點和實驗實踐方法，指導(dǎo)學(xué)生完成分組、選題、小組活動等工作，最終達到教學(xué)相長的目標。

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