基于 OBE 的物联网工程专业实践教学改革研究

0 引 言

物联网工程专业是一个融合计算机、通信、网络、软件等多方向的集成专业，是一个典型的工程应用型专业，如何培养学生的工程实践能力是其首要的任务 [1]。近年来物联网技术的飞速发展，使得物联网工程专业成为新增院校数量最多的专业 [2]。湖北理工学院计算机学院也于 2014 年成功申办物联网工程本科新专业。但是在这几年的专业教学过程中存在很多问题和困难。例如 ：教学课程体系偏向学科理论知识讲解，专业课程考核标准传统单一，实践教学案例滞后于工程应用项目等。在工程教育认证的背景下，物联网工程专业实践教学必须进行改革，必须将 OBE（基于学习产出的教育模式）引入实践教学过程中，以成果导向的标准指导物联网工程专业实践教学改革。

1 历程与现状

工程教育专业认证对受高等教育的学生的工程实践能力有明确规定。规定中出现了“复杂工程问题”，说明本科教育的基本定位就是培养学生解决复杂工程问题的能力 [3]。除了理论教学方面，更加强调了对学生的实践工程能力培养，以及实践教学的重要性。OBE 教育是以成果为导向的工程教育模式，将其引入到物联网工程实践教学中，采用以学生自主学习和项目成果为导向的教学方式将大大提高学生的实践工程能力。这涉及到合理设立实践课程体系和实践教学内容，采用多种形式的实践教学方法和全面的实践教学考核方式，积极开展学生的第二课堂等。

随着物联网技术的发展和物联网设备的普及，该专业的开办会继续壮大。湖北理工学院计算机学院自开办物联网工程专业以来，针对该专业制定了完整的培养方案，并创建了多个物联网专业实验室为课程的实践教学指导提供较好的环境。学院坚持以工程教育专业认证为指导，重点培养学生的实践动手能力。以上教学模式在一定程度上提高了学生的专业实践能力，但是仍然存在一些问题。因此，必须从物联网工程专业的实践课程教学的实践课程体系、课程内容、教学方法、教学考核，特别是学生的第二课堂等多方面进行修订和完善。力求将 OBE 教育模式带入到整个物联网工程专业的实践教学过程中，有效提高本专业学生的工程实践能力。

2 实践课程教学体系

物联网工程专业是一个跨学科的专业，要达到工程教育认证的毕业要求标准，必须明确实践教学体系中每门实践课程的教学目标，并确定课程之间能力培养的关联 [4]。从专业角度出发，物联网的架构分为感知层、网络层和应用层 [5-6]，涉及到以下几个方面的知识 ：网络通信、信息处理、传感器、嵌入式等。因此，学院根据工程教育认证要求、专业技术特点和教学经验累积等，确立了多层次实践教学体系 [7]。学院的实践课程主要包括以下几个方面 ：专业认识与实践类、物联网传输和数据处理类、嵌入式系统开发类等。由于软、硬件技术结合的嵌入式系统开发涉及到的内容广泛，因此嵌入式系统开发实践能力培养是物联网工程专业人才培养的一个难点。学院重点将提高物联网工程专业人才的实践能力所需的新教学内容和方法引入到第三学年与物联网相关的专业课程教学过程中，增设了面向物联网的嵌入式系统学科基础课程，例如 ：单片机应用、嵌入式原理与应用等，加强了嵌入式系统核心课程的学习 ；面向物联网的嵌入式系统开发与应用等，并采用新型的教学方法将 OBE 教育模式引入到实践教学过程中，称为能力方向课程学习。表 1 为学院能力方向课程安排。课程将网络技术、嵌入式技术与物联网工程应用更好的结合，让学生更好地衔接第四学年的专业实习、生产实习、毕业设计等实际的项目。

3 改革目标

任何教学改革只有针对目前的教学问题确立明确的改革目标才能更好地制定计划和实施步骤，并获得良好的教学效果。目前物联网工程专业实践教学中存在的主要问题可以归纳如下。

（1）实践训练较少，学生在课堂上更多是进行理论知识学习，实际动手完成实践的机会较少，难以提高学生的学习积极性和知识应用能力。

（2）课程考核方式单一，目前多数专业课程仍然沿用传统单一的考核方式，例如 ：课程学习结束后进行笔试或完成课程论文等。

（3）参与课外实践活动（学科专业竞赛、大学生创新性项目等）的学生比例较低。虽然近年来学院参与课外实践活动的学生人数逐年增长，但是相较于整个学生人数所占比例还是偏低。

针对以上问题，教学改革目标确立为以培养专业创新动手能力为核心，以培养实用型人才为根本来进行物联网工程专业的实践教学体系改革。

4 改革措施与实施效果

4.1 大量增加实践训练课时

学院已经从 2017 年起增设了能力方向课程学习，要求学生在专业实验室进行连续性的学习和实践训练操作，并分组合作完成一个完整的综合项目的设计。另外，在暑期也鼓励学生留校参与学科竞赛、大学生创新性项目和“互联网 +”项目等，并全程为学生提供学习场地。以上实践课程教学改革措施起到了良好的作用，例如 ：学生在各类专业竞赛中荣获多项省级、国家级奖项 ；学院物联网工程第一批毕业生就业率位居学校第一，平均工资也位列前茅。

基于现在大类招生的改革背景，高校更需要强化学生的专业能力，突出本专业的特点和优势。对于物联网工程专业，需要培养具有应用创新能力的物联网专业人才。因此，在2018 年培养方案制定和专业课程大纲修改时，再一次增加了实践课程课时。在进入到大二专业基础课和专业课学习后，就将课程都制定为能力方向课程学习模式。教学过程中贴近 OBE 教学模式中的成果导向性，要求学生在系列能力方向课程结束后必须能完成自己的综合作品，能够在校学习期间获得专业成果（国家级、省级专业竞赛奖励或专业资质证书等）。

4.2 自主学习与多元化考核

针对本专业课程学习的特殊性，依据工程教育认证对解决复杂工程问题的要求，传统的学习和课程考核模式已经完全不适合对物联网工程专业的实践教学。要重视学生对问题的研究能力、解决能力，培养学生的设计和开发能力。因此，以学生自主学习为主导，学生成立学习小组制定项目功能和实施计划，并合理分工完成 [8]。摒弃传统的单向课程考核模式，学生在某门课程获得的分数应由多项考核指标确定，例 如 ：课堂互动表现、掌握知识的全面性、设计作品创新性和实用性、作品演示讲述的完整性等。针对于专业课程的学习，特别是能力方向课，不再使用期末考核的形式，而是将学生在学习本门课程过程中的每个环节都进行量化评价。最终成绩由课堂表现、作业、实践练习和课程报告等组合而成。把过程性评价和总结性评价结合，并且侧重以学生是否将知识转为实践能力和课程作品作为标准。

4.3 积极组织学生参与课外实践活动

将现有的鼓励学生参与课外实践的标准提高到规模化组织和训练学生参加。大学生专业学科竞赛围绕着相关领域的研究热点和前沿技术，学生在参与过程中可以提升学习兴趣和创新能力，并增强团队合作意识 [9]。通过对学生参与课外实践活动的组织和引导，在实践教学中充分发挥课外实践活动的意义。事实证明，经过系统性的强化训练激发了学生的学习兴趣，促进了专业课程的学习，提高了学生的专业能力等，学生的综合素质得到了全面的提升。图 1、图 2 为近两年学生在专业学科竞赛获得的部分奖项。

5 结 语

本文论述了基于物联网工程专业实践教学培养的目标和问题，学院更新实践教学体系，在整个实践教学过程中，以常规实践教学为基础，以课外实践活动为驱动，以新型考核