物聯(lián)網(wǎng)軟件工程校企協(xié)同CBE實訓(xùn)分析

林興志

(廣西經(jīng)濟(jì)管理干部學(xué)院，廣西 南寧 530007)

0 引言

“校企協(xié)同創(chuàng)新”是指學(xué)校與企業(yè)創(chuàng)新資源和要素有效匯聚，通過突破創(chuàng)新主體間的壁壘，使學(xué)校教育與科研優(yōu)勢走向企業(yè)、深入社會，兩者融合充分釋放彼此間“人才、資本、信息、技術(shù)”等創(chuàng)新要素活力而實現(xiàn)深度合作。而能力本位教育(Competence－Based Education，簡稱CBE)是一種職業(yè)教育思想，以培養(yǎng)學(xué)生的能力為宗旨，在專業(yè)開發(fā)和課程設(shè)置上形成的一套能力本位教學(xué)模式，使受教育者在學(xué)習(xí)期間就具備某種職業(yè)所必需的實際工作能力[1]。基于CBE實訓(xùn)教學(xué)的物聯(lián)網(wǎng)軟件工程是一門綜合性課程，它的課程設(shè)置依據(jù)是傳統(tǒng)的軟件設(shè)計、信息系統(tǒng)開發(fā)、嵌入式系統(tǒng)與硬件開發(fā)等課程，是在2009年物聯(lián)網(wǎng)熱浪席卷中國背景下發(fā)展起來的一門綜合性、實訓(xùn)性較強(qiáng)的融合新一代信息技術(shù)的課程體系。

物聯(lián)網(wǎng)軟件工程將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、移動互聯(lián)網(wǎng)、M2M、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航、GPS、GIS等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融合到協(xié)同創(chuàng)新平臺建設(shè)，提供實訓(xùn)教學(xué)智能化、交互式校企貫通，并與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理等功能的開發(fā)與應(yīng)用融為一體[2]。單純的學(xué)校實驗室平臺，特別是高職院校實驗室很難提供這樣一個地域跨度廣、硬件異構(gòu)性大、移動程度高、智能與決策一體化的社會化應(yīng)用程度高的開發(fā)環(huán)境。物聯(lián)網(wǎng)工程項目開發(fā)中，校企協(xié)同創(chuàng)新平臺與CBE實訓(xùn)教學(xué)模式的引入，對學(xué)校乃至企業(yè)都將是一個最優(yōu)化的解決方法。

1 CBE校企協(xié)同實訓(xùn)體系框架

1.1 CBE校企協(xié)同創(chuàng)新

校企協(xié)同創(chuàng)新平臺下物聯(lián)網(wǎng)軟件工程CBE實訓(xùn)課程教學(xué)模式采用了DUCAM(Develop a Curriculum，教學(xué)計劃開發(fā))課程開發(fā)法[3]。DUCAM模式強(qiáng)調(diào)以能力作為課程開發(fā)的中心，以能力為主線設(shè)計課程，實訓(xùn)知識體系為能力培訓(xùn)服務(wù)，評價的重點以獲取從事軟件工程開發(fā)職業(yè)所需的能力為標(biāo)準(zhǔn)。在實訓(xùn)教學(xué)評價分析法中，工程開發(fā)與實訓(xùn)二位一體，有效而充分地用優(yōu)秀學(xué)生與企業(yè)技術(shù)人員工作中所完成的各項任務(wù)來描述各項評價指標(biāo);協(xié)同創(chuàng)新是考核評價的重要依據(jù)，同時也是能力本位的具體體現(xiàn)內(nèi)容之一，且與在協(xié)同創(chuàng)新工作中完成此任務(wù)所需的理論知識、工作態(tài)度和技能等有著直接的聯(lián)系，可以作為課程開發(fā)成功與否的重要評價因素。

1.2 實訓(xùn)體系框架

校企協(xié)同創(chuàng)新平臺下物聯(lián)網(wǎng)軟件工程CBE實訓(xùn)體系的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是協(xié)同、創(chuàng)新、實訓(xùn)[4]。物聯(lián)網(wǎng)是新一代新興技術(shù)體系，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與軟件工程在發(fā)展史中有著千絲萬縷的關(guān)系，每一項技術(shù)都是前一技術(shù)的延伸，更注重的是智能信息的交互，并以一種無所不在的狀態(tài)存在于軟件工程項目的全生命周期。CBE校企協(xié)同實訓(xùn)體系框架如圖1所示。

圖1 CBE校企協(xié)同實訓(xùn)體系框架

CBE校企協(xié)同實訓(xùn)體系框架主要有五大部分，在底層構(gòu)建CBE與專業(yè)能力內(nèi)涵培養(yǎng)機(jī)制，界定職業(yè)能力內(nèi)涵，確立基于CBE的培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)方式。在此基礎(chǔ)上建立校企協(xié)同創(chuàng)新物聯(lián)網(wǎng)軟件工程實訓(xùn)與開發(fā)環(huán)境，通過模型導(dǎo)入、體系融合等手段對實訓(xùn)環(huán)境進(jìn)行評價與分析。經(jīng)過建模優(yōu)化和工程分解階段，建立協(xié)同創(chuàng)新模型和CBE發(fā)展模型[5]，結(jié)合能力本位與特色分析，能夠?qū)φn程進(jìn)行預(yù)測、構(gòu)建、識別和評價，這與前一階段是迭代重構(gòu)的過程。通過對協(xié)同創(chuàng)新模型和CBE發(fā)展模型的融合創(chuàng)新，進(jìn)一步建立CBE評價體系的工程實踐量化分析模型，通過“產(chǎn)學(xué)研用”實訓(xùn)實證研究不斷進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與系統(tǒng)分析，實現(xiàn)模型自身的迭代重構(gòu)。在具體的實訓(xùn)環(huán)節(jié)采取復(fù)合資源環(huán)境與多實驗例程集成的方式，利用物聯(lián)網(wǎng)多種設(shè)備資源設(shè)置不同的實驗例程，采用分層多模教學(xué)模式，最終實現(xiàn)職業(yè)能力內(nèi)涵培養(yǎng)機(jī)制所要求達(dá)到的培養(yǎng)目標(biāo)。整個體系結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，通過迭代實現(xiàn)自我的不斷完善，最終形成學(xué)生、教師、學(xué)校、企業(yè)四位一體平衡優(yōu)質(zhì)發(fā)展的良性循環(huán)。

2 分析方法

在校企協(xié)同創(chuàng)新平臺下應(yīng)用教育實驗研究法，以物聯(lián)網(wǎng)軟件工程CBE為引導(dǎo)，從課題假設(shè)、實驗計劃制定和實施、實驗結(jié)果分析和評估等方面進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計，逐步形成分層多模教學(xué)模型。創(chuàng)造性發(fā)展教育行動研究法，在教學(xué)和實踐過程中對教學(xué)模式、教師能力等各方面因素進(jìn)行及時反饋與修正，將研究與行動緊密結(jié)合在校企協(xié)同創(chuàng)新平臺下，使學(xué)生的職業(yè)能力培養(yǎng)與教師的教育能力培養(yǎng)都能得到持續(xù)化、結(jié)構(gòu)化發(fā)展[6]。利用校企協(xié)同創(chuàng)新平臺進(jìn)一步深化教育比較研究法的應(yīng)用，將企業(yè)先進(jìn)管理理念、崗位能力發(fā)展理論與CBE效應(yīng)與傳統(tǒng)教學(xué)模式進(jìn)行多方位比較，發(fā)揮各自優(yōu)勢，找到協(xié)同合作、互惠互利的切入點，創(chuàng)造性地構(gòu)建校企協(xié)同創(chuàng)新實踐教學(xué)模式。

3 實訓(xùn)機(jī)制與模式分析

3.1 CBE與職業(yè)能力內(nèi)涵培養(yǎng)機(jī)制

定位物聯(lián)網(wǎng)軟件工程實訓(xùn)課程綜合職業(yè)能力培養(yǎng)目標(biāo)，堅持綜合職業(yè)能力培養(yǎng)和建立CBE與職業(yè)能力內(nèi)涵培養(yǎng)機(jī)制的關(guān)鍵在于全面科學(xué)地掌握綜合職業(yè)能力的具體內(nèi)涵，并在此基礎(chǔ)上形成正確的職業(yè)教育能力觀[7]。以此為依據(jù)，依托校企協(xié)同創(chuàng)新平臺，準(zhǔn)確定位物聯(lián)網(wǎng)軟件工程實訓(xùn)課程綜合職業(yè)能力培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)模式。

經(jīng)過對綜合職業(yè)能力具體內(nèi)涵的分析與把握，形成以三大培養(yǎng)目標(biāo)為核心、多種培養(yǎng)方式并行實施的CBE職業(yè)能力內(nèi)涵培養(yǎng)機(jī)制。首先是專業(yè)技能培養(yǎng)，以學(xué)生、教師、企業(yè)多角色視角制定交互式培養(yǎng)模式:教師引導(dǎo)學(xué)生培養(yǎng)專業(yè)興趣，增強(qiáng)學(xué)習(xí)動力，企業(yè)提供參觀、實習(xí)的機(jī)會可以達(dá)到事半功倍的效果，教師通過教學(xué)手段改革、企業(yè)項目實戰(zhàn)鍛煉能夠給學(xué)生帶來全新的教學(xué)體驗，同時對企業(yè)的科研、學(xué)校的教研起到良好的促進(jìn)作用。第二是個人素質(zhì)能力培養(yǎng)，主要體現(xiàn)在口頭表達(dá)能力、項目文檔寫作能力、心理調(diào)適能力和人際關(guān)系能力等方面:CBE軟件工程實訓(xùn)課程的特點就是在企業(yè)真實環(huán)境下實際體驗軟件項目開發(fā)的全過程，在項目開發(fā)的各個階段均能得到個人能力的培養(yǎng)和鍛煉，如需求分析階段要跟客戶接洽，能夠培養(yǎng)口頭表達(dá)能力和人際關(guān)系能力，每個階段的項目文檔撰寫，能夠培養(yǎng)寫作能力，項目的復(fù)雜性和對工期的嚴(yán)格要求能夠鍛煉心理調(diào)適能力。第三是崗位素質(zhì)能力，即針對某個具體崗位所必須具備的綜合素質(zhì)，包括學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力、動手能力、團(tuán)隊協(xié)作能力等。在校企協(xié)同創(chuàng)新平臺下，充分發(fā)揮學(xué)校、企業(yè)各自的優(yōu)勢，針對不同的能力使用不同的培養(yǎng)方式。如學(xué)習(xí)能力主要是在學(xué)校的實訓(xùn)階段進(jìn)行培養(yǎng)，動手能力則在企業(yè)能夠得到很好的鍛煉，只有學(xué)習(xí)能力、動手能力均達(dá)到一定高度時，才談得上創(chuàng)新能力。在企業(yè)對接市場的過程中，需求是創(chuàng)新的最大動力，而項目的順利完成離不開團(tuán)隊協(xié)作。以能力為本位，正確的培養(yǎng)目標(biāo)和方式能夠使實訓(xùn)效果最優(yōu)化。

3.2 CBE評價體系的工程實踐量化分析模型

物聯(lián)網(wǎng)軟件工程是一個多學(xué)科、多課程融合交叉的課程體系，CBE在校企合作平臺中以多元化、多模崗位工作環(huán)境存在，建立一個動態(tài)的、可量化的多元分析模型與職業(yè)能力、創(chuàng)新能力評價體系能夠有效地促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)軟件工程實訓(xùn)教學(xué)體系與學(xué)科體系建設(shè)。工程分析實踐量化分析模型如圖2所示。

分析模型采用三維模式，第一維是崗位角色，以軟件工程全過程參與的各個角色為依據(jù)，包括項目經(jīng)理、業(yè)務(wù)員、軟件設(shè)計師、程序員、測試員等各類崗位角色;第二維是項目階段，以時間為基礎(chǔ)單位，項目階段為主要單位，包括需求分析、概要設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計、系統(tǒng)實現(xiàn)、測試、發(fā)布、維護(hù)等各個階段;第三維是能力要求，結(jié)合前兩維的內(nèi)容能夠定義出對應(yīng)的能力，如業(yè)務(wù)員在需求分析階段應(yīng)該具備的能力是與客戶溝通協(xié)調(diào)能力、需求獲取與界定能力等等。由于軟件工程對項目開發(fā)全過程的各個階段均已有完備的輸出需求，即文檔編制和成果要求，因此根據(jù)各階段所提交的文檔質(zhì)量以及成果的優(yōu)劣可以形成具體的評價標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合第三維度的能力要求形成完整的能力評價體系。整個模型的基礎(chǔ)部分是相對固定的，涉及到具體的項目內(nèi)容、時間點等，則需要根據(jù)實訓(xùn)時所用的項目具體情況動態(tài)生成，因此模型是動態(tài)的、可量化的。

3.3 復(fù)合資源環(huán)境與多實驗例程集成

圖2 工程實踐量化分析模型

校企協(xié)同創(chuàng)新平臺下物聯(lián)網(wǎng)CBE實訓(xùn)教學(xué)創(chuàng)新實驗系統(tǒng)應(yīng)該是復(fù)合資源環(huán)境與多實驗例程的交互集成[8]。復(fù)合資源環(huán)境以物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)設(shè)備構(gòu)成實訓(xùn)環(huán)境，包括RFID、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航、GPS、GIS、無線傳感器、遙感、GPRS網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、藍(lán)牙、WiFi和其他配套設(shè)備，這些資源在企業(yè)中以一種穩(wěn)定的社會形式存在，引領(lǐng)社會科技應(yīng)用潮流與智能生活的品質(zhì)提升，現(xiàn)在的無線城市應(yīng)用便是一個很好的典型案例。資源的廣泛應(yīng)用與科技含量的提升將促進(jìn)協(xié)同創(chuàng)新工程教學(xué)實踐活動多樣化，根據(jù)不同實訓(xùn)學(xué)生的特點、不同崗位的需求，參照CBE效應(yīng)選取合適的設(shè)備資源，動態(tài)構(gòu)建不同的資源環(huán)境、不同網(wǎng)絡(luò)的組成形式，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)用、會用新型物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，并結(jié)合項目需求創(chuàng)新發(fā)揮設(shè)備資源的其他功能優(yōu)勢，實現(xiàn)質(zhì)的飛躍。

同時，物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)環(huán)境集成了多種傳感器模型以及多種無線組網(wǎng)模式，可實現(xiàn)多種物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)架，面向各專業(yè)教學(xué)及創(chuàng)新應(yīng)用提供多實驗例程模型，使學(xué)生熟悉和掌握物聯(lián)網(wǎng)的基本構(gòu)成及多種實際應(yīng)用。復(fù)合資源環(huán)境與多實驗例程集成彌補(bǔ)了學(xué)校教學(xué)資源落后的缺陷，發(fā)揮企業(yè)緊跟市場的優(yōu)勢，使教學(xué)與社會接軌，讓學(xué)生所學(xué)即所用，極大提高實訓(xùn)效果。

3.4 分層多模教學(xué)模式

基于工程實驗標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化的分層多模教學(xué)模式設(shè)計主要以物聯(lián)網(wǎng)三層架構(gòu)為核心。物聯(lián)網(wǎng)三層架構(gòu)即“感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層”，每一層都具有不同的規(guī)范性與標(biāo)準(zhǔn)化，每一個學(xué)生與企業(yè)技術(shù)人員均可從中找出自己的CBE定位，并在規(guī)范化與標(biāo)準(zhǔn)化的指導(dǎo)下更具協(xié)同創(chuàng)新的可能性。依據(jù)物聯(lián)網(wǎng)軟件工程架構(gòu)，以及工程實驗標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化從社會產(chǎn)品需求設(shè)計工程項目開發(fā)模型，以實驗平臺建設(shè)方案為核心，構(gòu)建出一個分層多模的創(chuàng)新性教學(xué)模式。

感知層作為物聯(lián)網(wǎng)的最底層，更多涉及的是硬件采集設(shè)備，如各類傳感器、攝像頭、無線射頻卡、接收器、個性化終端等等，從原理——應(yīng)用——開發(fā)的遞進(jìn)式教學(xué)目標(biāo)出發(fā)，教學(xué)模式是多樣化的。原理可以在課堂教學(xué)結(jié)合實物進(jìn)行講解;應(yīng)用則要聯(lián)系到具體的項目，如智慧交通項目，使用了無線射頻卡、車載終端等等作為感知層設(shè)備，實現(xiàn)了交通的智能監(jiān)管、車輛調(diào)度、實時位置查詢等功能;開發(fā)則是對學(xué)生掌握知識點的更高層次要求，如何結(jié)合企業(yè)項目的需求，開發(fā)出新的具有個性化的物聯(lián)網(wǎng)感知層設(shè)備，這需要客戶、企業(yè)、教師、學(xué)生各方面的配合，在校企協(xié)同創(chuàng)新平臺的統(tǒng)一調(diào)配下才有可能完成。

網(wǎng)絡(luò)層是物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋Ｕ希髮W(xué)生既要具備網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識，能夠進(jìn)行常規(guī)組網(wǎng)，又要能夠根據(jù)項目特殊需求，使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行特殊組網(wǎng)。因此無線組網(wǎng)方式將是物聯(lián)網(wǎng)軟件工程課程的核心，組網(wǎng)要求是快速、可靠、動態(tài)。在實驗平臺方案設(shè)計上，制定多種類型的教學(xué)模式和方案，如網(wǎng)絡(luò)基本理論學(xué)習(xí)、組網(wǎng)動手練習(xí)、網(wǎng)絡(luò)性能測試、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案設(shè)計與實現(xiàn)等等，充分利用企業(yè)的資源優(yōu)勢對實訓(xùn)內(nèi)容進(jìn)行重新梳理和整合。

應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)的上層結(jié)構(gòu)，主要體現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)軟件系統(tǒng)的架構(gòu)和開發(fā)。針對各個領(lǐng)域，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用更加多樣化，需要不同的教學(xué)模式才能適應(yīng)不同的需求。最直觀的教學(xué)模式即是現(xiàn)場體驗，可帶領(lǐng)學(xué)生到物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用企業(yè)進(jìn)行參觀，了解一個成熟的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的運作方式、實現(xiàn)功能以及所體現(xiàn)的行業(yè)特點等;第二種教學(xué)模式是進(jìn)行需求分析，通過與客戶面對面的溝通敲定系統(tǒng)的功能點;緊接著進(jìn)行分組開發(fā)，可在校內(nèi)實訓(xùn)課堂進(jìn)行，也可在企業(yè)頂崗實習(xí)時進(jìn)行，由企業(yè)技術(shù)人員直接指導(dǎo)會有更好的收效。

分層多模創(chuàng)新性教學(xué)模式的另一個特點是個性化教學(xué)，即針對每個學(xué)生的興趣、個性、學(xué)習(xí)能力等各方面表現(xiàn)，制定針對個人的個性化教學(xué)模式。由于物聯(lián)網(wǎng)三層體系過于龐大，要求每個學(xué)生都熟練掌握各層知識點并能夠加以應(yīng)用顯然是不現(xiàn)實的。而在企業(yè)中的崗位分工更加細(xì)致，體現(xiàn)了術(shù)業(yè)有專攻的特點，因此在教學(xué)上要結(jié)合實際，對不同的學(xué)生采用有側(cè)重點的培養(yǎng)模式，如有的學(xué)生對硬件感興趣，則可重點學(xué)習(xí)和發(fā)展感知層知識和應(yīng)用;有的學(xué)生喜歡組網(wǎng)，則適合做網(wǎng)絡(luò)層的構(gòu)建和優(yōu)化;而喜歡軟件開發(fā)的學(xué)生可著重向應(yīng)用層開發(fā)程序員方向培養(yǎng)。普遍適用性和特殊個性化設(shè)計使分層教學(xué)模式更具有創(chuàng)新性和實用性。

4 結(jié)語

物聯(lián)網(wǎng)軟件工程CBE實訓(xùn)體系的發(fā)展以職業(yè)能力培養(yǎng)為目標(biāo)，以校企協(xié)同創(chuàng)新平臺為依托，發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)軟件工程技術(shù)為突破，研究實訓(xùn)教學(xué)、工學(xué)結(jié)合、“產(chǎn)學(xué)研用”四位一體的內(nèi)在聯(lián)系和教學(xué)體系結(jié)構(gòu)特性。在企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)軟件工程項目全生命周期實現(xiàn)教與學(xué)、工與學(xué)、技術(shù)與產(chǎn)品的統(tǒng)一，充分利用高效、多模的物聯(lián)網(wǎng)資源環(huán)境，打造出一個開放性創(chuàng)新資源生態(tài)環(huán)境，構(gòu)建一套科學(xué)的職業(yè)能力培養(yǎng)工程教學(xué)實訓(xùn)和操作體系。在協(xié)同創(chuàng)新平臺建設(shè)進(jìn)程中，建立分層、多模、操作性強(qiáng)、可持續(xù)發(fā)展的CBE工程實踐教學(xué)模式，形成一套綜合性的實驗教學(xué)方法，實現(xiàn)優(yōu)化組合、有效驗證和科學(xué)評價的體系，促進(jìn)校企協(xié)同創(chuàng)新與教學(xué)技術(shù)的革新與發(fā)展。

[1]姜獻(xiàn)群.基于CBE模式的高校職業(yè)指導(dǎo)課程教學(xué)研究[J].職教論壇，2013(23):24－26.

[2]林興志.基于物聯(lián)網(wǎng)的物流托盤聯(lián)營統(tǒng)一信息系統(tǒng)分析[J].科技管理研究，2011(7):198－201.

[3]李久平，姜大鵬，王濤.產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新中的知識整合——一個理論框架[J].軟科學(xué)，2013(5):136－139.

[4]陳勁，陽銀娟.協(xié)同創(chuàng)新的理論基礎(chǔ)與內(nèi)涵[J].科學(xué)學(xué)研究，2012(2):161－164.

[5]陳偉球.CBE教育模式對我國新興產(chǎn)業(yè)職業(yè)教育的啟示[J].河南科技學(xué)院學(xué)報，2012(12):80－82.

[6]孫澤文.協(xié)同創(chuàng)新推進(jìn)地方大學(xué)內(nèi)涵式發(fā)展——學(xué)習(xí)胡錦濤總書記在清華大學(xué)百年校慶上的講話精神[J].荊楚理工學(xué)院學(xué)報，2012(6):72－76.

[7]張妍.淺析高職院校課程能力本位的項目化改革[J].科技視界，2013(31):238.

[8]刁洪斌.基于能力本位的高職生頂崗實習(xí)評價模式[J].職教論壇，2010(11):21－23.