1 引言
本科层次职业教育是目前我国职业教育领域的研究热点。本科层次职业教育的健康发展,有助于我国职业教育体系的构建与完善。在人工智能与数字化技术的推动下,物联网产业结构不断升级,人才需求激增。物联网工程专业作为职教本科背景下的新专业,承担着为物联网产业培养高素质应用型人才的任务。
本论文以物联网工程本科层次职业教育试点专业为背景,阐述符合国家新兴产业战略的新型技能人才培养模式。职教本科背景下物联网行业的新型技能人才培养应使学生具备能够独立分析、解决行业相关领域复杂工程技术问题的能力。针对这一目标,物联网人才培养路径应遵循三个阶段:确立培养方案,构建课程体系,启发创新思维。
2 确立培养方案
要实现职教本科的培养目标,进一步提高职业教育的办学水平,培养出适应行业需求的新型人才,本科层次职业教育的专业培养方案是立足点,而“岗课赛证”、课程体系建设和创新思维培养等是实践的关键环节。确立培养目标作为专业人才培养的首要任务,需结合专业办学特点,紧密联系企业需求,立足专业群建设,走出适应行业背景和学校特色的有效路径。
职业教育的核心是培养从事不同行业岗位一线实践者。职教本科人才培养目标应明确其职业技术技能训练核心,要从课程设计上突出行业或岗位实践对理论和技术技能的需要,构建实践本位的技术理论知识和实践知识体系。
3 构建课程体系
专业培养方案的课程体系大都基于通识基础课、学科基础课、专业方向课和专业选修课四类进行划分。物联网工程本科层次职业教育试点专业课程体系如图1所示。此种通用的划分方法可将课程清晰地归于不同的知识培养目标,但是无法与物联网的岗位分类和行业需求进行联合。
图1 物联网工程本科层次职业教育试点专业课程体系
如按照物联网的网络架构,将专业相关课程体系进行划分,就可以对物联网工程职教本科专业的发展提供有价值的参考。该课程体系划分方法如图2所示,以基础感知层,通信网络层和系统应用层的物联网网络架构为依据,将专业课程进行分类。授课教师以此为参考,从课程标准、课程内容、教学模式、考核方式和评价体系等过程入手,实现教学方式多元化、教学质量高效化。
图2 基于物联网网络架构的专业课程体系
4 启发创新思维
启发学生的创新思维主要从以下几个方面:
(1)课程设置上注重实践操作,实验实施中安排探究式任务,让学生在实践中发现问题、解决问题。
(2)课堂内容中引导学生关注社会热点、科技前沿,以新技术新方法为切入点培养创新意识。
(3)培养自主学习和自主探究的能力,从独立思考中开发创新思维。同时提供丰富的学习资源和指导,支持学生创新实践。
(4)利用课堂讨论引导学生从不同角度、不同层面去思考问题,促进思维碰撞,引发多元思考。鼓励学生之间的合作与交流,培养他们的团队协作能力,提升合作创新思维。
5 实施方案
5.1 综合学情分析
职教本科背景下物联网工程专业的学生主要来自中职和普高两类,不同的培养体系导致他们的专业基础存在差异。因此,在培养方案实施之初,进行班级学情分析是必要的,以便为学生提供个性化培养的基础。课程学情分析聚焦于“学科基础”、“个人兴趣”和“发展规划”,通过问卷调查和学生座谈等方式,收集并分析学生的知识储备、兴趣爱好和学习期望,最终形成班级学情报告,用于指导教学。
这种学情分析有助于将学生的基础信息与专业培养方案及岗位要求相融合,实现递进式的培养策略。在公共课、基础课和专业课的不同阶段,分别对职业规划、职业素养和职业技能进行个性化培养。例如,在公共课学习阶段,充分激发学生的兴趣爱好,以此为基础进行职业规划指导,帮助学生设定短期和长期目标,提高专业学习的动力。在基础课学习阶段,根据不同学生的知识储备,设计合理的课程内容,设置自主实验和探究实验,实行定制化教学以调动学生的积极性。最后,在专业课学习阶段,以知识储备和学习期望为依据,融入多种教学形式,结合当前行业热点和前沿技术,提升学生在实践中发现和解决问题的能力。
5.2 “岗课赛证”策略
物联网工程本科层次职业教育试点专业的课程设置致力于打造“课岗赛证”的教学模式,旨在训练应用型高级技术岗位能力。围绕“1+x”职业技能证书,紧密结合各类专业竞赛,实现培养方案的立体式纵向融通。课程设置主要聚焦于行业系统解决方案设计、集成实施和系统运维等领域,培养物联网行业所需的设备安装与调试、系统实施、售前技术支持、售后技术服务、系统运行维护、项目规划设计及项目实施管理等技能,做到课岗一体。
“1+X”职业技能证书“课证融通”的实施是培养物联网应用型高级专门人才的关键环节。本专业目前设有“1+X”物联网工程实施与运维和“传感网应用开发”两个考点。培养方案将这两个证书与人才培养目标相结合,建立双“1+X”证书模式下的课证融通模型。在这一模式下,《物联网工程实施与运维》和《传感网应用开发》课程必须做到横向融通。前者包括方案设计、设备安装与调试、系统部署和运行维护四个模块,后者包括数据采集、有线组网、短距离无线组网和低功耗窄带组网四个模块。两个课程和证书的模块相互融合,如方案设计需结合数据采集等模块,而设备安装与调试等部分也相应地结合各知识模块进行,两个课程相互印证和补充,为学生提供有效的知识和技能支撑。
为了更好地实现这一目标,课程设置必须紧密联系实际岗位需求。例如,在课程设计时,要充分考虑当前物联网行业的技术发展趋势,结合最新的技术标准和行业规范,确保学生在学习过程中能够接触到最前沿的技术和方法。同时,通过模拟真实的工作环境和任务,帮助学生在实践中掌握所学知识,并将其应用于实际问题的解决中,从而提高学生的综合能力和职业素养。
竞赛方面,东盟教育交流周等项目已探索出适合职教本科层次的竞赛实践方式,做到“以赛促学,以学促行”。通过参加各类专业竞赛,学生不仅能够提高自己的实际操作能力,还能在竞争中不断进步,激发学习的主动性和创造力。此外,竞赛结果也能为学校评价教学效果和调整培养方案提供重要参考。
综上所述,物联网工程专业通过专业课程资源,形成“岗课赛证”一体化培养模式,实施“岗课”相衔接、“赛证”相融通的高素质技术人才培养路径。专业培养以企业实际岗位需求为导向,对接职业标准和企业岗位核心职业能力,以多元化评价体系为基础,结合项目化教学及一体化实施,利用虚拟仿真和实景还原,全面提升课程实施效果。通过这一系统的培养模式,学生不仅能够掌握扎实的理论知识,还能具备较强的实践能力和创新思维,成为物联网行业的高素质应用型人才。
5.3 立体资源库
依据专业培养方案的递进式课程结构,对课程的独立单元和可共享单元进行划分,分析课程与课程之间的联结关系,实现立体式课程资源库。根据课程联结关系,进行资源库建设的模块化实施。资源的划分可依照学情分析、教学视频、教学教材、习题资源、思政资源、考评系统等模块进行。具体的建设过程中,要能够实现针对各类功能模块和资源内容的合理对接,让学生能够通过相关模块的联结,了解到其它课程相关知识点。另外针对各类视频模块、练习题目模块,在其中建立各类资料和相关标题的对接关系,在学生学习时,可以直接查找关联信息。
此外,结合专业课程体系,构建递进式资源库。在有承接关系的课程中,合理布置背景一致的案例资源,实现知识的贯通式学习,提升学习的效率。
下面以智能算法的案例学习为例,阐述如何建立融合专业课程体系的贯通式资源应用模式。
首先,在计算机基础课程中,课程概述部分导入数据特征和分类等智能算法的概念,让学生接触人工智能领域的技术方法,产生学习的兴趣和对前沿理论的关注。
接着,在电路理论基础课程中,引入智能算法用于精准故障定位的案例。用智能算法分析电阻和电容等元件构成的一般电路,通过分类模型建立测点特征值和故障元件之间的关联,实现元件的精准故障定位。
构建数据样本可采用电路仿真的方法,利用常用电路仿真工具,如Altium Designer和Multisim 等。进行电路仿真时,对元件进行故障建模,得到故障状态时的测点数据。
接下来,在后续的模拟电路课程中,使用智能算法分析常见的滤波器电路。可用滤波器电路得到大量仿真数据,构建数据空间进行模型训练。同时可引入一些压缩数据空间的智能算法,如K近邻算法等。
在后续开设的传感器和传感网相关课程中,结合着现代传感器技术的发展,讲授结合信息处理技术、通信技术及微电子技术等的新型传感器。在新型传感器的学习中,进一步介绍智能化功能的算法实现,包含多元回归分析法、神经网络技术、支持向量机技术、主成分分析和小波分析等。
综上所述,在人工智能时代,物联网专业的课程体系和智能算法的学习有机结合,将智能算法相关案例和课程体系进行了纵向立体式的贯通,有助于学生由浅入深地学习新技术新方法,提高学习的积极性。
6 结论
本论文研究了在职教本科背景下物联网工程专业的人才培养模式。首先是确立技术技能培养的核心,明确高级应用型人才培养方案,突出实践对技能训练的必要。其次是构建以实践为导向的课程体系,制定课程标准,实施课堂教学,利用过程控制的关键环节,如学情分析、课程内容和教学模式等,实现递进式的培养策略。此外,启发学生创新思维是人才培养的重要指标,需将创新思维培养融入课程实施的方方面面。
职教本科职教本科背景下物联网工程专业的人才培养实践是通过学情分析、岗课赛证和资源库建设等环节实现,形成了新时代背景下人才培养的有效途径。