新工科背景下中职物联网创客教学问题的研究

陈荣军 徐献圣 李绮桥 聂琼 赵慧民 何力

摘要：为了使物联网专业教学满足新工科背景下人才培养的需求，提高物联网专业人才培养的质量，对当前中职学校对物联网专业能力的培养方向以及中职物联网创客课程存在的问题进行分析研究，提出以二次开发平台作为教学的软件实践平台，以开源硬件技术作为硬件实践平台，采用STEM理念的教学方式来实施物联网创客课程的一种改革策略。

关键词：新工科;中职;物联网;创客课程;人才培养;STEM

中图分类号：G712        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）26-0120-03

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Abstract： In order to make the teaching of Internet of Things meet the needs of talent cultivation under the background of new subjects and improve the quality of talent cultivation of Internet of Things specialty， this paper makes an analysis and Study on the training direction of the professional ability of Internet of Things in secondary vocational schools and the problems existing in the course of Internet of Things creator in secondary vocational schools， and puts forward that the secondary development platform should be used as the teaching software practice platform and the open source hardware technology should be used as the hardware. Practice platform， the use of STEM concept of teaching methods to implement the Internet of Things Creator Course of a reform strategy.

Key words： new engineering and technical disciplines; secondary vocational; internet of things; creation course; personnel training; STEM

1 前言

与传统工科相比，新工科是在国家战略发展新需求、国际市场竞争新形式、创新创业能力新要求的背景下提出的教育改革新方向[1]。物联网专业是新工科中的一个重要专业，具有多学科交融的特点。

根据《物联网行业与职业教育分析报告》[2]，物联网每年的人才需求量达百万人，然而人才状况却非常严峻，供给量很少，各层次人才都存在不同程度的紧缺。近几年，为了能培养更多企事业所急需的一线物联网应用型技术人才，国家加大在职业教育中对物联网人才建设的投入，省市教育厅局等部门同样投入物联网类相关项目比赛，大量示范院校响应号召增设物联网专业。同时，教育一线上物联网边缘专业的教师也开始对中等职业学校物联网专业建设的思考与探索[3]。

2 研究现状

自2011年教育部开始公布批准11个省市自治区的高职高专增设物联网应用技术专业[4]，物联网专业职业教育才开始起步，而中职学校则更为滞后。虽然我国物联网已进入高速发展阶段，但由于开设时间不长，物联网专业仍只是处于初级发展阶段，专业建设更多借鉴了高职的经验，相关教育研究期刊发表也稍微较少。截至2019年4月，在中国知网上关键字为“中职物联网”的期刊有68篇，如图1所示。中职物联网文献总体趋势如图2所示，其中2018年的同比增长率为92%，这说明近两年中职物联网专业开始受到教育者重视且已有一定的探索和实践经验，有进入快速发展期的趋势。

在如何培养中职物联网专业学生跨学科思维和创新思维的问题上，国内已有学者提出相关的想法。周丹[5]在培养具有跨学科思维的复合型人才问题上，提出将STEM教育理念融入我国职业教育当中，王悦[6]构建了STEM教育理念下职业教育课程体系。

苗胜[7]尝试通过在STEM理念下开展创客课程，注重教学与实际应用的结合，引领学生体验科学技术，培养创新的精神。胡卫平等人[8]认为开源硬件为“将STEM理念融入创客课程”提供了一个良好的硬件平台。但不足的是，以上两者的创客课程都被局限于培养硬件技术人员，而不满足于物联网复合型技术人才的培养。因此，研究对如何将中职物联网创客课程设计成更符合专业人才培养目标具有比较重要的价值。

3 中职学校对物联网专业能力培养目标分析

物联网专业涉及领域宽泛，要求相对较高，主要培养的是复合型技术人才。有些学校将物联网专业放到电子系（以硬件技术方向为主），有些学校则将物联网专业放到计算机系（以软件技术或网络技术方向为主），从中体现其跨学科的复杂性。所要求学生具备的物联网技术相关知识涵盖了工程设计、硬件技术、软件技术以及网络通信技术，培养学生在未来的就业方向主要是对物联网的工程实施、二次开发，对物联网设备或物联网应用系统的安裝、操作、调试、管理和维护，另外还包括对物联网设备的营销、售后服务等其他就业方向。

物联网跨学科的特征要求学生能够整合学科知识，才能够更全面地掌握物联网技术。在对物联网设备进行调试、维护时，会遇到特别多复杂的问题，这就需要学生能够发现问题，合理分析问题，善于抓重点、抓关键，这有利于提高解决问题的效率，保证物联网设备的运作。

4 中职物联网创客课程存在问题分析

4.1师资能力分析

创客课程的实施首先需要拥有一批“创客意识”的教师[9]，文献[10]指出师资力量的缺乏是当前影响中职生创客培养的重要因素之一。文献[2]分析报告指出，当前学校物联网专业师资力量几乎从“零”开始。同时，对广州部分中职学校调查发现，中职学校内大部分的物联网授课教师都是物联网边缘技术的教师，并非科班出身，比如是计算机技术教师或者是电子电路技术教师。主要的问题在于仅具备计算机技术的教师，缺乏电子电路的知识，而仅具备电子技术的教师，缺乏软件方面的知识。

物联网作为一门交叉学科，其跨学科的特征要求教师要同时具备计算机、电子、通信等多方面专业知识，同时要求教师需要拥有更宏观的视野，对将物联网概念或技术融入工业、农业、交通等各领域实际应用有一定的思考，甚至是涉猎到与物联网密切相关的人工智能、大数据和云计算等一系列前沿信息技术。无论是从广度还是从深度来看，对中职物联网创客课程教师来说都是一个挑战。总体来看，目前中职学校的物联网创客师资能力较为薄弱。

4.2教学资源分析

教学资源是教学者展开教学过程中能够利用的一切要素，主要包括了教学材料、教学环境及教学后援系统。这里所提到的教学资源主要是指物联网实训教学设备和教材资源。

第一，当前国内多数学校所采用的物联网实训设备缺乏实用性，多处于闲置状态。蓝魏[11]认为多数物联网实训这些无法直观地演示物联网技术原理，学生只能在上面进行简单的布线或是观看演示效果，缺少实际动手的实训机会，在实际教学中学生易失去兴趣，不利于培养学生的动手实践能力及创新能力。

第二，中职物联网专业教材体系尚未成熟。物联网专业课没有适合的教材，通常由高等教育教材代替中等职业教育的教材，不符合中职学情。首先，仍然是师资力量的问题，专业合格的教师才有能力开发和编写相关的课程教材。其次，国内中职学生中考成绩跨幅较大。从纵向上看，广州某些中职学校内部存在有中考达500分以上的学生，也有成绩仅200分的学生;从横向上看，学校与学校之间也存在较大差异，一部分学校收录的学生成绩较为均衡，一部分学校收录的学生成绩差距过大。以上原因均导致难以把握中职教材难易程度的平衡线。

4.3教学方式问题分析

在目前的中职物联网教学过程中，教师更多的还是以理论知识传授为主的教学方法，以考试形式为主考查学生对知识点的把握[12]。有些教师意识到这种教学方式的不足之处，因此更换教学方式，但在实际课堂上，仍然以教师示范、学生模仿为主，学生遇到问题时很少会主动思考如何解决问题，多数采用询问他人的方式以求解决问题，缺乏自主性。因此，这种教学方式和“填鸭式”教学方式并无差异。传统的教学方式将培训学生能力等同于给学生“喂”知识，但这样并不代表培养了学生的思维能力。

教师不能只是单纯地给学生灌输知识和技术，应更多地是注重培养学生的思维。尤其是物联网这种新工科专业，学生在学校所学的知识总具有相对滞后性，可能刚从学校毕业，所学技术就已被新技术所替代。我们不能确保学生如今所学的知识和技术在未来一定有用，但可确定的是他们在受教育过程中所形成的思维能力必然会影响他们终身。因此，在物联网创客课程中，教师应该首先将教学重点放到培养学生分析与解决问题的能力、动手实践能力、整合学科知识能力和创新能力，而不是单一地传授知识点。

5 改进措施

STEM教育是以项目为载体，整合了过程与内容，融入竞争要素，采用科学的探究过程和工程设计过程，由学生主动参与并能够把多学科的抽象知识与生活实际联系，以协作或团队合作方式解决实际问题的教育。

针对物联网专业能力的定位、师资以及教学方式等问题提出一种改革策略，即以二次开发平台作为教学的软件实践平台，以开源硬件技术作为硬件实践平台，采用基于STEM理念的教学方式来实施物联网创客课程，从而达到中职物联网人才培养目标，如图3所示。

6小结

综上所述，中职物联网专业课程应根据专业能力培养目标和教学现状，紧跟日新月异的物联网行业发展，适时调整课程策略，培养符合社会发展需求的技术应用型人才。

参考文献：

[1] 马亚红，范小娇，邢卓，师韵，吕林涛，乌伟.“新工科”背景下民办高校应用型本科物联网工程专业人才培养模式探讨[J].课程教育研究，2019（08）：230-231.

[2] 国泰安职业教育与产业发展研究院.物联网行业与职业教育分析报告[R/OL].https：//www.qianzhan.com/analyst/detail/329/160308-5bffd734.html， 2016-03-08.

[3] 黄永前，刘凌.中职计算机网络技术专业物联网技术课程设置探索[J].物联网技术， 2016，6（09）：102-103.

[4] 国务院.国务院关于印发国家职业教育改革实施方案的通知[EB/OL].http：//www.gov.cn/zhengce/content/2019-02/13/content_5365341.htm，2019-02-13.

[5] 周丹.STEM教育模式在职业教育中的设计与实践分析[J].现代商贸工业，2018，39（16）：149-150.

[6] 王悦.STEM教育理念下职业教育课程体系构建[D].天津职业技术师范大学，2017.

[7] 苗胜.STEAM理念下中职创客教育Arduino课程的探索与实践[J].信息记录材料，2017，18（03）：130-132.

[8] 胡卫平，首新，陈勇刚.中小学STEAM教育体系的建构与实践[J].华东师范大学学报（教育科学版），2017，35（04）：31-39+134.

[9] 傅骞.从创新实践到人格培养——创客教育目标发展综述[J].电化教育研究，2017，38（06）：41-46.

[10] 孙保辉.中职生创客培养困境及出路研究[J].教育與装备研究，2017，33（05）：6-10.

[11] 蓝魏.基于Packet Tracer的中职物联网实训教学研究[J].物联网技术，2018，8（08）：118-120.

[12] 姜卫军.工作导向基础上的中职物联网课程实践教学研究[J].新课程研究（中旬刊），2018（03）：80-82.

【通联编辑：王力】