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主题:物联网工程论文写作 时间:2024-03-25

基于六感思维模式的物联网工程专业人才培养模式,该文是关于物联网工程类专升本论文范文与思维和人才培养和思维模式相关专升本论文范文.

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0引?言

当前物联网技术不断成熟,并向各行业不断渗透,推动各行业不断将物联网技术应用到企业生产经营管理过程中,企业也逐渐探索出新的商业模式,如生产更加智能化、产品模式转型为服务模式等,这都需要大量物联网创新人才做支撑[1-2].可是物联网创新人才的培养并非一朝一夕,而是一个漫长的过程.因此,我国高等教育的主要任务是为适应互联网+与新硬件的需求,培养具有创新精神和实践能力的高端专门人才,特别是站在当前人工智能的高地,研究型和应用型人才培养必须对接我国经济建设这个主战场,不仅要与世界教育接轨,更要贴近地方经济腾飞的需求,为地方经济的振兴和可持续发展提供持续的人才服务[3-5].

随着物联网技术在各行业的广泛应用,对物联网工程专业人才创新与实践能力的要求也越来越高[6-8].针对物联网工程专业的特色,围绕实践能力和创新能力培养,笔者构建“六感思维模式”的物联网工程专业创新人才培养模式,为本专业人才培养模式提出一种新的探索思路.

1六感思维模式

六感,即设计感、故事感、综合感、共情感、娱乐感和意义感.其中,设计感指在设计创作时,不仅要关注物联网工程系统本身的功能,更要注重上位机与下位机的信息交互能力;故事感指在项目研究时,要关注系统研究的基础理论,更要注重项目实践的成果,学生需讲述好个人开发、研究的小故事;综合感指要关注本专业特性,更要注重本专业与其他专业的联系;共情感指要关注框架与模块,更要注重其具体应用;娱乐感指产品研究时既要严肃,也要轻松娱乐;意义感指要关注项目本身,更要注重成果对社会的推动作用,见图1 .

设计感、故事感、综合感、共情感、娱乐感和意义感是学生学好本专业必须具备的基本知识与技能,在学习与实践中如何激发学生潜在能力,让学生在创新教育中愉快学习、主动学习、跟踪学习才是关键.

由于物联网工程专业开设时间不长,当前专业建设尚处于探索阶段,教学内容主要由各开设高校根据教育部制定的培养目标,结合本校实际情况自行设计,没有形成统一标准,在培养模式,特别在创新教育模式上没有成熟的经验可以借鉴.

当前教学创新面临一系列问题,主要归纳如下:

(1)我国高等教育规模较大,需要的实验资源越来越多,但受国家资助经费限制,难以满足高校扩招需求,特别是物联网工程等新专业,实验设备有待完善.

(2)虽然国家在推进各高校双一流建设,但大多数地方高校办学经费有限,拿不出足够经费改善教学需要的实验设备与师资条件.

(3)受高校扩招的影响,大班制教学导致学生动手能力普遍不强,在专业实验环境中强化训练的实验数量不足,或适应性不够.

(4)国内现在的一流设备缺少一流的操作人员,本科生作为最初的创新主体,需要优秀师资引导与培养.由于国内现行制度设置,往往重设备采购、轻设备使用与创新,常导致购买的设备无人指导,学生需较长时间摸索,浪费了许多宝贵时间.

(5)没有条件实现本、硕学生的连续培养,特别是地方性高校,根本没有择优的条件,个别学生读研也只是为文凭,生源质量很难得到保证,更谈不上创新团队连续性、持续性与继承性.

因此,针对物联网专业学生的情况,开展“六感思维模式”的创新人才培养是非常必要的,毕竟一流学科建设需要一批一流的大脑,更离不开创新人才的训练与持续参与.

2建设方案

本专业是一个综合性、实践性非常强的新兴专业,涉及计算机科学、电子信息工程、通信工程等多门专业的核心知识,尤其以传感器、射频识别、嵌入式系统、计算机网络、无线通信技术、分布式系统、大数据处理等技术为基础,对监控对象实现声音、图像、环境、位置等信号的采集,进行远距离信息传输、信息处理、实时控制以及对海量数据分析挖掘,最终实现对各种受控对象的智能感知和反馈.基于此,笔者提出六感思维模式驱动创新建设方案,见图2.

1)筑好基础平台,递推三类课程.

首先在本专业平台基础上,做好基础课程、专业课程的设计,让学生了解并初步掌握上位机与下位机的开发模式、步骤与方法,逐渐以企业项目为中心,通过创新课程引导,培养学生创新创业意识.

其中基础课程主要有C、Ja、Ja Web、物联网工程导论、数据结构、计算机网络、数据库原理、操作系统等,专业课主要有LINUX编程、移动通信技术、无线传感器网络、通信原理、传感器原理与应用、单片机原理、RFID原理及应用、嵌入式系统等,创新课主要以专业课为基础,加深、加强实验课程设计、介绍团队开发方法与策略、企业项目开发过程组织等,见图3.

2)情感交流为主,兴趣驱动教学.

在“六感思维”教学模式中,最重要的是情感交流.在利用教学设备的基础上,真正吸引学生参与课程互动,有效提高学生的专注力,激发其热情.

引导学生对物联网工程专业的兴趣,首先要让他们了解这个专业是干什么的,哪些地方吸引自己?哪些需要重点关注?另外教师要用有趣的教学方法吸引学生,多组织交流活动与电路制板任务,让学生掌握上位机与下位机的信息交流和编程实现等.每学期有计划安排教师外出学习,充实教师的知识.让学生有兴趣走进实验室,教师的引导是关键,当前项目引导活动有无人机比赛、山洪灾害数据可视化交互系统、农村应急广播、智慧猪栏、村镇党员微信管理系统等.

3)实践能力培养与物联网创新实验室建设双肩挑.

实践能力是创新能力的基础,大学期间提供足够的实践训练有助于学生提高综合素质,毕业后能快速适应工作环境.可以从两方面加强物联网工程专业实践能力培养环节:一是实践课时的保障,专业课程配套实验率达到100%,学生学习后,定期汇报,讲述学习、研究故事;对于应用技术类课程,按照理论与实验比例1:1 以上配设实验,改变以往被动式的学习模式,学生在讲好故事的基础上,体现对知识的综合运用与技术掌握,开发具有社会价值的产品.

4)专业课程实训与大学生竞赛体系建设完备.

近几年来,各高校响应国家号召,纷纷组织学生参加大学生创新创业竞赛,这也是对各高校培养人才的激励与检验.其中最困难的是比赛经费问题,该经费不仅包含学生报名费、参赛费,也包括研究与开发费用,对于有创新、有实际价值的项目,不是几千元就能支持的,这对指导教师来说是一个不小的负担.因此,及时将科技成果转化成产品非常有意义,如何完善专业实训与竞赛体系非常重要.对应需解决的关键问题见图4.

1)六感思维模式改进教学方法.

改进教学方法策略,主要包括教师定期培训、充实课堂内容、提升课堂兴趣、校企联合、项目引导等方法,吸引学生进入创新创业大门.

2)突出信息服务特色,突出多方位创新人才培养环境.

“六感思维”教学模式只为创新型人才培养提供了一个好的切入点,要切实发挥更大的作用,还需要建立能持续运行的人才培养环境.深厚的科研积累是这一环境的有效支持,为创新人才培养提供知识源泉,相关课程及第二课堂的开设机制决定了创新人才培养的持续性和长效性.

3)构建、探索具有可推广、可复制的物联网校企联合产学研合作平台.

在以教师为主导、学生为主体的新型教学模式中,企业实践教学活动作为一种重要的学习过程,不仅能开拓学生视野,提升科研素质,更能锻炼学生的动手能力、主动思考能力,培养学生的创新思维和实践能力.

4)六感思维教学模式突出服务品质.

一个好的创新人才应具有许多优秀品质:批评性思维、怀疑的心态、不用固定思维看待问题;自拓展的知识结构,能综合运用各学科的知识,通过深度学习,吃透专业课程,具备向任何知识领域进行拓展的能力;良好的技术理解力,学会应用现代技术工具作为必备技能;以人为本的设计思维,关注用户体验感,持续优化产品性能.优秀品质不仅要善于驾驭物,更要深入理解人,以人的需求为本才是关键,利用物联网技术做好人的服务才是宗旨.

3实施方案

创新精神是创新的灵魂与动力,“六感思维”教学模式是以物联网体系结构为核心进行设计和技术开发,在学生培养的不同时期设置不同的物联网专业实践课程,使学生循序渐进地学习和运用物联网五大技术,进行不同层次的开发和集成应用,具有较强的物联网技术综合应用和工程实践能力,能够从事物联网应用系统规划、设计、实施、管理和维护等相关工作.

以实际项目需求为引导,以物联网工程专业课程体系为蓝本,学生针对不同的应用方向和已有物联网领域知识进行创新,通过技术创新与应用创新巩固已有的物联网专业理论知识,形成将理论知识与工程运用相结合的良性循环,在物联网理论知识体系架构内,以“六感思维”教学模式为引导,加强对工程实践能力的培养,见图5.

1)专业人才创新能力培养方式.

(1)本专业知识学习.物联网工程专业学生培养方式的侧重点在于全方位的计算机硬件、软件以及物联网理论知识的学习,而不局限于单一行业的知识运用需求.区别于计算机专业,物联网工程专业更注重学生专业应用实践能力的培养,将计算机知识如数据结构和算法、编程语言、数据库等运用到物联网实际应用领域中,进行物联网理论和方法相关课程的创新思维培养,达到创新性学习目标.

(2)以工程应用需求作为创新培养基础.学生需结合自身专业特色,深入分析当前物联网工程应用需求,以企业需求为蓝本,找到切入物联网的兴趣点,将物联网理论和技术运用到实际问题中,如交通红绿灯算法、智慧农村广播、智慧猪栏等.

(3)以学生为中心的自主创新模式道路.在培养物联网工程专业学生创新能力的过程中,通过“六感思维”教学模式重点培养学生的自主创新能力,允许学生自主选题、自主研究,将自身兴趣、专业知识和研究方向紧密结合,尊重学生的思想独立性,引导学生根据已有的专业知识和自身的兴趣爱好,结合物联网技术具体应用,选择自主研究领域,同时为学生提供开发资源,如STM32开发实验箱、无线通信实验箱、RFID+GPS终端、示波器等,针对不同的物联网技术应用方向开展具体研究,并不断拓展创新.

2)本专业人才科研能力培养方式.

结合工程应用的需求和物联网技术可扩展的特点,为本专业学生提供广阔空间,不仅让学生掌握虚拟平台软、硬件系统各部件的原理,而且让学生系统理解多种器件的集成通信与信息交互,理解电路图与PCB图的区别与联系.

(1)针对终端硬件的创新实践,引导对嵌入式开发感兴趣的物联网工程专业学生,结合已有的硬件理论知识,从嵌入式设备软件设计原则出发,设计针对移动终端的三维虚拟地球软件框架,改善GIS算法性能,改进虚拟现实的人机交互算法,为湖南山洪灾害三维建模技术与农村应急广播研究打基础.

(2)针对不同行业应用的创新研究,主要将物联网技术应用于农业领域,特别是生猪养殖,利用各类传感器进行数据采集、快速空间分析、高效三维显示等功能,引导对图形图像和传感器感兴趣的物联网工程专业学生设计相应的数据处理算法,并在此基础上进行应用创新实践,构建生猪养殖可视化交互系统.

(3)针对数据服务的创新研究,基于山洪灾害等三维虚拟建模对数据服务器的特定要求,引导对数据库系统感兴趣的物联网工程专业学生设计相应的数据库存储方法,并在此基础上进行算法分析与数据挖掘工作,并搭建云计算与大数据处理环境.

在六感思维模式下,针对物联网工程专业学生的特点、特长和兴趣,在专业理论基础上,进一步优化物联网工程专业不同研究方向的培养模式,利用物联网工程平台的科研实践引导学生提高动手能力和独立思考能力,使学生具有物联网工程应用的开阔思维,具备一定的物联网技术应用创新能力,为培养具有扎实基础理论知识、创新精神、实践能力和科研能力的物联网工程创新人才提供一种新的探索方向.

4主要措施

在创新实验教学过程中,我们主要做好3项工作.

1)加强专业教学与科研项目深度结合.

首先配合学校教务处制订详细的本专业人才培养计划,特别是创新教育计划,扩大学生受益面,科研向教学的转化不应只停留在教学内容、教学设施的直接转化上,而要以学生参与科研的程度说明创新教育在教学过程中的作用.

2)重视科研队伍的稳定与师资培养内容更新.

注重指导教师自身发展,根据学院经费条件,不间断安排优秀教师利用寒暑假外出参与企业培训,扩大指导教师的视野范围,更新其知识内容,不断探索教师从事科研与创新教育的有效途径.

3)营造积极健康向上的学习氛围与自由创新文化.

积极健康向上的班级创新文化环境和学术氛围可以激发学生的各种兴趣,在六感教学模式下为学生个性自由发展创造自由空间,坚持寒暑假集训与平时一周一汇报制度.

5成果分析

为了鼓励学生创新,本团队每年至少支出1 000元资金,分两学期分别奖励取得创新成果的学生和小组,实施3年来,取得了显著效果.

表1列出了物联网1401班3年来的成果.

当前学生在项目开发方面的进展很快,能较好处理团队开发中成员的合作与分工,对项目功能扩展,能提出比较合理的建设与设想,其成果也越来越多.

表2列出物联网1401班毕业生在考研、就业与本院其他专业同年级情况比较(学院2017年12月12日提供数据).

6结?语

综合团队教学与创新实施经验,我们总结校企合作模式,通过模块培养、分组讨论、定期汇报、积极参与等方式,探索六感思维模式在培养物联网工程人才的价值,列出3年来的部分成果,印证这种模式的具体效果,后续还将继续研究.

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