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新工科背景下物联网工程专业智慧学习模式的应用研究

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分享到: 本站编辑:admin 日期: 2019-01-05 09:51 点击:

   [摘 要] 随着信息技术的迅速发展,以“互联网+”制造为特征的工业4.0时代对应用型本科人才的培养提出了新的要求,面向工程教育的人才培养模式成为当前应用型本科高校人才培养的新指标。智慧学习模式契合工程人才培养的目标,結合工程教育的规律,将学生作为学习主体,使用实践项目和创新项目为驱动,培养社会需求的具有实践能力、创新能力的工程型人才。 
  [关 键 词] 新工科;智慧学习;物联网工程 
  [中图分类号] G434 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603(2018)22-0020-02 
  新工科是在新科技革命、新产业革命、新经济背景下工程教育改革的重大战略选择,是今后我国工程教育发展的新思维、新方式[1]。新工科的内涵是以立德树人为引领,以应对变化、塑造未来为建设理念,以继承与创新、交叉与融合、协调与共享为主要途径,培养未来多元化、创新型卓越工程人才[2]。 
  当前,我国高等工程教育经过“质量工程”“卓越工程师教育培养计划”“2011计划”“创新创业改革”等重大改革举措,取得了一定成绩,在规模、层次、专业上逐步形成工程教育体系,2016年我国正式加入“华盛顿协议”,标志着我国工程教育真正融入世界[3]。以智能制造为主的“工业4.0”对培养改革创新人才提出了更高的要求。复旦大学、天津大学等高校迅速开展研讨,并积极从人才培育模式等方面进行了改革。 
  “互联网+”时代的学习呈现出学习过程自主化、学习方式联通化和学习支持智能化的特点,因此催生了智慧学习的学习模式。“智慧”界定为人们运用相关知识、技能、方法等解决实际问题的能力[4]。“智慧”具有主体性、知识性、实践性、综合性四个基本特性。智慧教育大力倡导的是培养善于学习、善于协作、善于沟通、善于研判、善于创造、善于解决复杂问题的创新人才[5]。 
  新工科背景下,工程人才培养以创新为主导,智慧学习模式培养创新意识和创新能力,将智慧学习模式应用到新工科背景下的工程教育中,进行专业建设能有效促进创造型应用人才的培养。 
  一、新工科人才需求与智慧学习的融合 
  (一)新工科背景下对人才的要求 
  新工科是在科技革命、产业变革、新经济以及新起点这样的大背景下提出来的概念。新工科的主要研究内容被归纳为“五个新”,即工程教育的新理念、学科专业的新结构、人才培养的新模式、教育教学的新质量、分类发展的新体系。对高校而言,新工科是指新兴工科专业,也包括对传统工科专业的融合与升级改造。 
  地方应用型本科高校定位于服务社会,紧抓社会的需求,在新工科背景下注重知识转化与应用,加强应用实践和能力创新。在新工科背景下,地方应用型本科高校人才培养需要从创新思维、实践能力、沟通技巧、人文素养和技术技能训练几方面并驾齐驱,但是培养人才追求创新的思维、持续学习能力是新工科人才培养的核心和内涵。 
  (二)智慧学习培养人才的特色 
  智慧学习是支持和促进个性、特色、内驱、创新发展的学习,是要求学习者付出更多智慧的学习。 
  智慧学习中的泛在学习,在信息通信泛在化的技术上,“互联网+”为泛在学习提供了环境和技术,为进行终身学习奠定了基础。智慧学习中的跨学科、联通式学习是海量冗余信息中学习的必然选择。人的创新源于学习创新,智慧学习的内涵是走向创新学习。目前的教育是知识教育阶段,创新学习的基础极为薄弱,因此,在应用型本科高校的专业人才培养中使用智慧学习模式、培养具有创新意识和创新能力的人才十分必要。 
  在新工科背景下,应用智慧学习模式培养适应工业4.0需求的、具有主动实践和创新能力的智慧型工程人才条件成熟,方法可行,也是高校顺应社会需要和国家号召的必然趋势。
  二、新工科背景下智慧学习模式的设计 
  智慧学习模式将学生作为学习主体,结合当前网络技术和设备为载体、多元化的知识资源为支撑、实践项目和创新项目为驱动,综合智慧教学模式中泛在学习、跨学科、联通学习以及创新学习,契合新工科背景下工程教育培养学生创新能力的理念开展智慧教学模式设计。 
  智慧学习模式教学模型的主体思想是将教学在时间上清晰分离为讲授、项目驱动内化吸收和项目成果展示与讨论三个环节。学生通过实践项目和创新项目主动参与到学习过程中来,成为真正的权责对等的“教—学”主体,实现从有质量到高质量的转变。 
  教学模型分为前期规划、教学过程和教学评价三个部分。在智慧学习的开展中,丰富的微课资源和慕课资源具有体系完整、信息全面、形式多元、内容丰富等特点,成为教学模式中的载体和基础,为推动学生对知识点进行拓展,实现项目实践、自主探究学习奠定了坚实的基础。 
  智慧学习模式教学模型分为前期规划、课堂教学、知识内化和课堂教学四部分组成。前期规划实现对课程的目标、具体学情、资源整理等工作;教学过程按照教师主导知识点、学生项目讨论展示的思想,由讲授知识点(课堂教学)、实践项目和创新项目驱动进行知识内化吸收(课后内化)、项目成果展示与讨论(课堂教学)三环节展开;教学评价阶段根据教学过程总结经验便于后期改进。 
  综合课程设计环节,将多门课程打通,结合专业特色,以项目为驱动,使用泛在学习、自主学习来完成项目设计。结合社会需求,在新工科背景下工程教育理念以创新能力培养目标,跨学科、联通学习,以创新项目为驱动促进团队协作能力、工程实践能力、创新能力的培养。通过创新项目孵化出具有创新意识、贴近专业特色、符合行业发展需求的项目,参与学科竞赛,提升专业能力水平。 
  三、物联网工程专业智慧学习模式的应用 
  物联网工程专业课程普遍需要满足实践动手和能力拓展的要求,物联网工程专业课程大多是在高年级开设的专业课。课程内容涉及物联网通信技术、传感器原理及应用、RFID原理及应用、无线传感器网络等,一般都是交叉性较强的专业课,课程涉及的理论知识点多,难度较大,同时,在当前应用的背景下,物联网技术的社会应用需要较高,对学生应用物联网相关软硬件也有一定的要求。智慧学习模式按照物联网工程专业课程的教学实际,以学生为中心设计教学环节,在保证学生对基本知识点掌握的同时,进一步强化学生实践、独立思考和探究学习的目的。

 (一)智慧教学模式在专业课程教学过程的实施 
  物联网工程专业的学习对象中男生居多,对新知识、新应用以及新方式接受快、反应灵活、独立积极,更容易发现和接受新事物,因此课堂气氛活跃,能保证泛在学习、项目展示讨论的可行性。课程教学内容和教学目标与原有大纲要求保持一致,但在原有基础上可以增加课程在实践环节以及专业拓展方面的要求。对于学习环境也做好前期规划,目前学生拥有自己的计算机与手机等设备,学校图书馆也能提供查阅相关信息的计算机,在多元化的资源中传感器、RFID相关知识点的资源丰富,因此,智慧学习模式在专业课程教学开展的条件基本成熟。 
  课堂的教学组织以混合教学方式开展,学生仍然作为主体,一部分课堂给教师讲授基本框架和重难点,另一部分为学生进行项目展示和组织讨论。在课堂讲授环节,教师把握课堂的主导,教师将课程的知识体系、知识点中的涉及的重难点在课堂上讲解清楚,以激发学生兴趣和内化知识为目的,推荐辅助应用软件、课程资源、微慕资源等。针对物联网工程专业课程的特点,按照典型的实验项目扩展形成小项目,布置项目任务,对学生进行分组,使用项目进行驱动。 
  知识内化环节,学生作为自主学习的主体,依据教师提出的小项目,根据自己的个人特点和具体情况,进行泛在学习和自主探究学习,以项目作为驱动力完成内化吸收和知识扩展。知识内化环节在课下实现,采用项目驱动的方式,减少了时间限制。通过小组共同完成项目不仅提高了学生的实践动手能力,更达到了知识内化的目的。 
  项目展示和组织讨论环节是学生通过项目驱动对知识内化吸收之后,學生再回到课堂上,这个环节将课堂交给学生,教师作简短引导,各小组对完成的项目进行展示和讲解,与班级其他学生和教师进行互动交流。 
  教学评价环节可以端正学习者的学习态度、强化学习目标,还能为教学改进提供参考依据。在评价环节采取对教学过程评价和结果评价相结合的方式。 
  (二)智慧学习模式综合创新能力的培养 
  新工科背景下,对培养人才的创新能力提出了更高的要求,结合物联网工程专业的实际情况,考虑工业4.0在物联网应用,将物联网通信技术、传感器原理及应用、RFID原理及应用、无线传感器网络等课程进行融会贯通,形成综合课程设计的大作业。在综合课程设计的基础上,以智能家居、物流跟踪、智能城市作为主题设计安排应用型强、专业度高、具有创新拓展的创新项目,鼓励学生跨学科、联通学习,开拓创新领域。 
  智慧学习模式与新工科背景下工程人才培养的理念相契合,有效利用“互联网+”优势,以项目渗透的方式在物联网工程专业中应用,保证基础知识的累积,提高了综合应用实践能力,培养了创新能力。 
  四、总结与思考 
  工程教育的目的是培养适应工业4.0需求的工程人才,顺应新工科的核心理念,培养信息时代具有主动实践、创新能力的智慧型人才是应用型本科高校教学发展的趋势。 
  智慧学习模式在物联网工程专业的应用为新工科背景下其他专业的改进提供参考依据。物联网工程专业课程涉及理论基础、专业技能,在深度和广度上具备可扩展性。对物联网工程专业智慧学习模式的应用,对其他专业在新工科背景下进行专业改革提供一种可行的参考,具有推广借鉴意义。 
  参考文献: 
  [1]祝智庭.智慧教育新发展:从翻转课堂到智慧课堂及智慧学习空间[J].开放教育研究,2016(1):18-26. 
  [2]刘智珺.大学课堂与研究性学习[J].中国成人教育,2011(10). 
  [3]梁利东,刘有余,王建彬.浅析工程教育专业认证成果导向理念的正向实施方法[J].中国教育技术装备,2016(16):87-88. 
  [4]钟登华.新工科建设的内涵与行动[J].高等工程教育研究,2017(3):1-6. 
  [5]林健.面向未来的中国新工科建设[J].清华大学教育研究,2017(38):26-35.

 


  

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