物聯網軟件工程校企協同CBE實訓分析

林興志

(廣西經濟管理干部學院，廣西 南寧 530007)

0 引言

“校企協同創新”是指學校與企業創新資源和要素有效匯聚，通過突破創新主體間的壁壘，使學校教育與科研優勢走向企業、深入社會，兩者融合充分釋放彼此間“人才、資本、信息、技術”等創新要素活力而實現深度合作。而能力本位教育(Competence－Based Education，簡稱CBE)是一種職業教育思想，以培養學生的能力為宗旨，在專業開發和課程設置上形成的一套能力本位教學模式，使受教育者在學習期間就具備某種職業所必需的實際工作能力[1]?；贑BE實訓教學的物聯網軟件工程是一門綜合性課程，它的課程設置依據是傳統的軟件設計、信息系統開發、嵌入式系統與硬件開發等課程，是在2009年物聯網熱浪席卷中國背景下發展起來的一門綜合性、實訓性較強的融合新一代信息技術的課程體系。

物聯網軟件工程將無線傳感器網絡、移動互聯網、M2M、北斗衛星導航、GPS、GIS等物聯網技術融合到協同創新平臺建設，提供實訓教學智能化、交互式校企貫通，并與物聯網技術的智能識別、定位、跟蹤、監控和管理等功能的開發與應用融為一體[2]。單純的學校實驗室平臺，特別是高職院校實驗室很難提供這樣一個地域跨度廣、硬件異構性大、移動程度高、智能與決策一體化的社會化應用程度高的開發環境。物聯網工程項目開發中，校企協同創新平臺與CBE實訓教學模式的引入，對學校乃至企業都將是一個最優化的解決方法。

1 CBE校企協同實訓體系框架

1.1 CBE校企協同創新

校企協同創新平臺下物聯網軟件工程CBE實訓課程教學模式采用了DUCAM(Develop a Curriculum，教學計劃開發)課程開發法[3]。DUCAM模式強調以能力作為課程開發的中心，以能力為主線設計課程，實訓知識體系為能力培訓服務，評價的重點以獲取從事軟件工程開發職業所需的能力為標準。在實訓教學評價分析法中，工程開發與實訓二位一體，有效而充分地用優秀學生與企業技術人員工作中所完成的各項任務來描述各項評價指標;協同創新是考核評價的重要依據，同時也是能力本位的具體體現內容之一，且與在協同創新工作中完成此任務所需的理論知識、工作態度和技能等有著直接的聯系，可以作為課程開發成功與否的重要評價因素。

1.2 實訓體系框架

校企協同創新平臺下物聯網軟件工程CBE實訓體系的關鍵環節是協同、創新、實訓[4]。物聯網是新一代新興技術體系，物聯網技術與軟件工程在發展史中有著千絲萬縷的關系，每一項技術都是前一技術的延伸，更注重的是智能信息的交互，并以一種無所不在的狀態存在于軟件工程項目的全生命周期。CBE校企協同實訓體系框架如圖1所示。

圖1 CBE校企協同實訓體系框架

CBE校企協同實訓體系框架主要有五大部分，在底層構建CBE與專業能力內涵培養機制，界定職業能力內涵，確立基于CBE的培養目標和培養方式。在此基礎上建立校企協同創新物聯網軟件工程實訓與開發環境，通過模型導入、體系融合等手段對實訓環境進行評價與分析。經過建模優化和工程分解階段，建立協同創新模型和CBE發展模型[5]，結合能力本位與特色分析，能夠對課程進行預測、構建、識別和評價，這與前一階段是迭代重構的過程。通過對協同創新模型和CBE發展模型的融合創新，進一步建立CBE評價體系的工程實踐量化分析模型，通過“產學研用”實訓實證研究不斷進行數據采集與系統分析，實現模型自身的迭代重構。在具體的實訓環節采取復合資源環境與多實驗例程集成的方式，利用物聯網多種設備資源設置不同的實驗例程，采用分層多模教學模式，最終實現職業能力內涵培養機制所要求達到的培養目標。整個體系結構嚴謹，通過迭代實現自我的不斷完善，最終形成學生、教師、學校、企業四位一體平衡優質發展的良性循環。

2 分析方法

在校企協同創新平臺下應用教育實驗研究法，以物聯網軟件工程CBE為引導，從課題假設、實驗計劃制定和實施、實驗結果分析和評估等方面進行詳細設計，逐步形成分層多模教學模型。創造性發展教育行動研究法，在教學和實踐過程中對教學模式、教師能力等各方面因素進行及時反饋與修正，將研究與行動緊密結合在校企協同創新平臺下，使學生的職業能力培養與教師的教育能力培養都能得到持續化、結構化發展[6]。利用校企協同創新平臺進一步深化教育比較研究法的應用，將企業先進管理理念、崗位能力發展理論與CBE效應與傳統教學模式進行多方位比較，發揮各自優勢，找到協同合作、互惠互利的切入點，創造性地構建校企協同創新實踐教學模式。

3 實訓機制與模式分析

3.1 CBE與職業能力內涵培養機制

定位物聯網軟件工程實訓課程綜合職業能力培養目標，堅持綜合職業能力培養和建立CBE與職業能力內涵培養機制的關鍵在于全面科學地掌握綜合職業能力的具體內涵，并在此基礎上形成正確的職業教育能力觀[7]。以此為依據，依托校企協同創新平臺，準確定位物聯網軟件工程實訓課程綜合職業能力培養目標和培養模式。

經過對綜合職業能力具體內涵的分析與把握，形成以三大培養目標為核心、多種培養方式并行實施的CBE職業能力內涵培養機制。首先是專業技能培養，以學生、教師、企業多角色視角制定交互式培養模式:教師引導學生培養專業興趣，增強學習動力，企業提供參觀、實習的機會可以達到事半功倍的效果，教師通過教學手段改革、企業項目實戰鍛煉能夠給學生帶來全新的教學體驗，同時對企業的科研、學校的教研起到良好的促進作用。第二是個人素質能力培養，主要體現在口頭表達能力、項目文檔寫作能力、心理調適能力和人際關系能力等方面:CBE軟件工程實訓課程的特點就是在企業真實環境下實際體驗軟件項目開發的全過程，在項目開發的各個階段均能得到個人能力的培養和鍛煉，如需求分析階段要跟客戶接洽，能夠培養口頭表達能力和人際關系能力，每個階段的項目文檔撰寫，能夠培養寫作能力，項目的復雜性和對工期的嚴格要求能夠鍛煉心理調適能力。第三是崗位素質能力，即針對某個具體崗位所必須具備的綜合素質，包括學習能力、創新能力、動手能力、團隊協作能力等。在校企協同創新平臺下，充分發揮學校、企業各自的優勢，針對不同的能力使用不同的培養方式。如學習能力主要是在學校的實訓階段進行培養，動手能力則在企業能夠得到很好的鍛煉，只有學習能力、動手能力均達到一定高度時，才談得上創新能力。在企業對接市場的過程中，需求是創新的最大動力，而項目的順利完成離不開團隊協作。以能力為本位，正確的培養目標和方式能夠使實訓效果最優化。

3.2 CBE評價體系的工程實踐量化分析模型

物聯網軟件工程是一個多學科、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、多模崗位工作環境存在，建立一個動態的、可量化的多元分析模型與職業能力、創新能力評價體系能夠有效地促進物聯網軟件工程實訓教學體系與學科體系建設。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，包括項目經理、業務員、軟件設計師、程序員、測試員等各類崗位角色;第二維是項目階段，以時間為基礎單位，項目階段為主要單位，包括需求分析、概要設計、詳細設計、系統實現、測試、發布、維護等各個階段;第三維是能力要求，結合前兩維的內容能夠定義出對應的能力，如業務員在需求分析階段應該具備的能力是與客戶溝通協調能力、需求獲取與界定能力等等。由于軟件工程對項目開發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，因此根據各階段所提交的文檔質量以及成果的優劣可以形成具體的評價標準，結合第三維度的能力要求形成完整的能力評價體系。整個模型的基礎部分是相對固定的，涉及到具體的項目內容、時間點等，則需要根據實訓時所用的項目具體情況動態生成，因此模型是動態的、可量化的。

3.3 復合資源環境與多實驗例程集成

圖2 工程實踐量化分析模型

校企協同創新平臺下物聯網CBE實訓教學創新實驗系統應該是復合資源環境與多實驗例程的交互集成[8]。復合資源環境以物聯網相關設備構成實訓環境，包括RFID、北斗衛星導航、GPS、GIS、無線傳感器、遙感、GPRS網絡設備、藍牙、WiFi和其他配套設備，這些資源在企業中以一種穩定的社會形式存在，引領社會科技應用潮流與智能生活的品質提升，現在的無線城市應用便是一個很好的典型案例。資源的廣泛應用與科技含量的提升將促進協同創新工程教學實踐活動多樣化，根據不同實訓學生的特點、不同崗位的需求，參照CBE效應選取合適的設備資源，動態構建不同的資源環境、不同網絡的組成形式，引導學生學用、會用新型物聯網設備，并結合項目需求創新發揮設備資源的其他功能優勢，實現質的飛躍。

同時，物聯網教學環境集成了多種傳感器模型以及多種無線組網模式，可實現多種物聯網構架，面向各專業教學及創新應用提供多實驗例程模型，使學生熟悉和掌握物聯網的基本構成及多種實際應用。復合資源環境與多實驗例程集成彌補了學校教學資源落后的缺陷，發揮企業緊跟市場的優勢，使教學與社會接軌，讓學生所學即所用，極大提高實訓效果。

3.4 分層多模教學模式

基于工程實驗標準化與規范化的分層多模教學模式設計主要以物聯網三層架構為核心。物聯網三層架構即“感知層、網絡層、應用層”，每一層都具有不同的規范性與標準化，每一個學生與企業技術人員均可從中找出自己的CBE定位，并在規范化與標準化的指導下更具協同創新的可能性。依據物聯網軟件工程架構，以及工程實驗標準化與規范化從社會產品需求設計工程項目開發模型，以實驗平臺建設方案為核心，構建出一個分層多模的創新性教學模式。

感知層作為物聯網的最底層，更多涉及的是硬件采集設備，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——應用——開發的遞進式教學目標出發，教學模式是多樣化的。原理可以在課堂教學結合實物進行講解;應用則要聯系到具體的項目，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備，實現了交通的智能監管、車輛調度、實時位置查詢等功能;開發則是對學生掌握知識點的更高層次要求，如何結合企業項目的需求，開發出新的具有個性化的物聯網感知層設備，這需要客戶、企業、教師、學生各方面的配合，在校企協同創新平臺的統一調配下才有可能完成。

網絡層是物聯網數據傳輸的保障，要求學生既要具備網絡的基礎知識，能夠進行常規組網，又要能夠根據項目特殊需求，使用物聯網技術進行特殊組網。因此無線組網方式將是物聯網軟件工程課程的核心，組網要求是快速、可靠、動態。在實驗平臺方案設計上，制定多種類型的教學模式和方案，如網絡基本理論學習、組網動手練習、網絡性能測試、網絡優化方案設計與實現等等，充分利用企業的資源優勢對實訓內容進行重新梳理和整合。

應用層是物聯網的上層結構，主要體現在物聯網軟件系統的架構和開發。針對各個領域，物聯網系統的應用更加多樣化，需要不同的教學模式才能適應不同的需求。最直觀的教學模式即是現場體驗，可帶領學生到物聯網應用企業進行參觀，了解一個成熟的物聯網系統的運作方式、實現功能以及所體現的行業特點等;第二種教學模式是進行需求分析，通過與客戶面對面的溝通敲定系統的功能點;緊接著進行分組開發，可在校內實訓課堂進行，也可在企業頂崗實習時進行，由企業技術人員直接指導會有更好的收效。

分層多模創新性教學模式的另一個特點是個性化教學，即針對每個學生的興趣、個性、學習能力等各方面表現，制定針對個人的個性化教學模式。由于物聯網三層體系過于龐大，要求每個學生都熟練掌握各層知識點并能夠加以應用顯然是不現實的。而在企業中的崗位分工更加細致，體現了術業有專攻的特點，因此在教學上要結合實際，對不同的學生采用有側重點的培養模式，如有的學生對硬件感興趣，則可重點學習和發展感知層知識和應用;有的學生喜歡組網，則適合做網絡層的構建和優化;而喜歡軟件開發的學生可著重向應用層開發程序員方向培養。普遍適用性和特殊個性化設計使分層教學模式更具有創新性和實用性。

4 結語

物聯網軟件工程CBE實訓體系的發展以職業能力培養為目標，以校企協同創新平臺為依托，發展物聯網軟件工程技術為突破，研究實訓教學、工學結合、“產學研用”四位一體的內在聯系和教學體系結構特性。在企業物聯網軟件工程項目全生命周期實現教與學、工與學、技術與產品的統一，充分利用高效、多模的物聯網資源環境，打造出一個開放性創新資源生態環境，構建一套科學的職業能力培養工程教學實訓和操作體系。在協同創新平臺建設進程中，建立分層、多模、操作性強、可持續發展的CBE工程實踐教學模式，形成一套綜合性的實驗教學方法，實現優化組合、有效驗證和科學評價的體系，促進校企協同創新與教學技術的革新與發展。

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