CDIO模式下五年制高職物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)的研究與實踐

江 帆

（江蘇聯(lián)合職業(yè)技術學院 蘇州工業(yè)園區(qū)分院，江蘇 蘇州 215123）

0 引 言

由美國麻省理工學院和瑞典皇家工學院等4所大學組成的跨國研究組織在2000年提出了CDIO工程教育理念，目前，CDIO已經(jīng)成為國際主流的新型工程教育模式。CDIO工程教育理念以構思、設計、實現(xiàn)和運作為核心要素，以項目的研發(fā)到運行為一個完整的生命周期，讓學生以主動的、實踐的學習方式，掌握課程之間的有機聯(lián)系[1]。教育部于2005年將CDIO引入我國高等工程教育。2016年由我國的汕頭大學牽頭，發(fā)起了“CDIO工程教育聯(lián)盟”，至今在世界范圍內已有超過100所高校加入，其中我國有清華大學、北京交通大學等6所高校加入。

1 物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)研究概述

物聯(lián)網(wǎng)技術是在計算機技術的基礎上，融合智能感知技術、云計算、普適計算與泛在網(wǎng)絡系統(tǒng)所形成的綜合性技術。物聯(lián)網(wǎng)的重點應用領域涵蓋了智能交通、智能家居、智能物流、智慧醫(yī)療、智能農(nóng)業(yè)、智能工業(yè)、智慧城市等，市場前景十分廣闊。

因此，各高校十分重視物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)。2011年，教育部批準成立物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)，國內部分高校開始首次招生，至今已有近200所高校設置了物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)，各高職院校的院系向教育部提交新增物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的申請超過了700次。

五年制高職院校作為培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)人才的重要基地之一，也相繼成立了物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)，但是，其人才培養(yǎng)存在著師資力量不足，培養(yǎng)體系不完善，重理論、輕實踐等問題，學生的物聯(lián)網(wǎng)工程實踐能力、設計能力較弱，缺乏工程創(chuàng)新能力，就業(yè)形勢不理想。

為此，筆者認為，當前五年制高職物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)應在重視學科基礎的前提下，著重培養(yǎng)學生的物聯(lián)網(wǎng)工程實踐能力，將CDIO工程教育理念融入物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)過程之中，全面引入大工程觀的思想，形成適合于五年制高職學制特點與學生學情的物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)方案。

2 基于CDIO的物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)方案

CDIO的理念與五年制高職物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才培養(yǎng)需求在很多方面是一致的，兩者存在相當高的契合程度，因此，可將CDIO的工程素養(yǎng)作為培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才的指導性方向，采用CDIO的工程項目實踐模式，借鑒其在項目實踐中的成功經(jīng)驗，形成五年制高職物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才培養(yǎng)方案，并按CDIO的工程項目執(zhí)行過程，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識、團隊意識和能力素養(yǎng)。基于CDIO的物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)方案包含以下3個方面。

1）培養(yǎng)目標。

掌握物聯(lián)網(wǎng)的理論知識與專業(yè)技能，增強職業(yè)道德，提高物聯(lián)網(wǎng)工程素養(yǎng)，提升實踐能力、設計能力和創(chuàng)新能力，具備在電子信息領域從事物聯(lián)網(wǎng)應用程序研發(fā)的能力。

2）人才規(guī)格。

具備物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)日常管理能力，物聯(lián)網(wǎng)設備選型與配置能力，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)運行與維護能力，物聯(lián)網(wǎng)集成測試方案設計能力，物聯(lián)網(wǎng)應用程序開發(fā)能力。

3）教育體系。

教育體系分為通識教育和專業(yè)教育兩個部分。

通識教育模塊主要由公共基礎課程、自然科學課程和綜合素質課程組成，目的在于拓展學生的知識面，使之兼具科學素養(yǎng)與人文素養(yǎng)[2]。

專業(yè)教育模塊按照物聯(lián)網(wǎng)的3個層次劃分。第一層（感知層）課程包括物聯(lián)網(wǎng)感知技術、RFID射頻識別技術、傳感器技術、無線傳感器技術、微距離通信技術、模擬電子技術、數(shù)字電子技術。第二層（網(wǎng)絡層）課程包括計算機網(wǎng)絡、ZigBee無線網(wǎng)絡技術、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)集成與管理。第三層（應用層）課程包括數(shù)據(jù)庫原理、單片機技術、C語言、C#、Java、Qt軟件開發(fā)技術、Web技術。

實踐教育模塊包括通識課程實踐、專業(yè)課程實踐、工程項目實訓、畢業(yè)設計等，其目的是通過課程實踐加強學生的動手能力、創(chuàng)新能力和團隊意識。

3 CDIO物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)措施

根據(jù)CDIO工程教育模式的特點，以培養(yǎng)學生的工程實踐能力為主要目標，實施基于CDIO的物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)方案的關鍵措施。

3.1 明晰專業(yè)全貌，明確專業(yè)方向

雖然物聯(lián)網(wǎng)內容豐富，結構復雜，涵蓋范圍較廣，但經(jīng)過仔細分析，仍然可以將其劃分為3個層次，一是感知層，即以傳感器和智能化終端設備為主，實現(xiàn)物體識別。二是網(wǎng)絡層，即通過局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、移動通信網(wǎng)絡等，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸與處理。三是應用層，即利用計算機、手機、平板電腦等實現(xiàn)各種應用。這3個層次既彼此獨立又相互聯(lián)系，形成物聯(lián)網(wǎng)的3層架構體系。

物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的重要特點是學科交叉，技術集成，知識融合。物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)需要復合型的人才，這就要求學生既要掌握多學科知識，又要在某一方面出類拔萃。因此，合理、有效的物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)措施應該是讓學生全面了解物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的整體概貌，同時，選擇一個專業(yè)方向深入學習與實踐[3]。

基于上述分析，將物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)劃分為3個專業(yè)方向，如表1所示。

表1 物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)方向劃分

3.2 加強師資隊伍建設，提升“雙師”素質

實施CDIO人才培養(yǎng)方案，除要求教師自身的專業(yè)能力過硬之外，還強調教師的工程實踐能力、項目管理能力、團隊協(xié)作能力與產(chǎn)品設計能力。為提升雙師素質，可采取以下措施：一是選派教師到科研機構和高校進修學習，提升專業(yè)素質；二是選派教師到物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)培訓，學習項目管理經(jīng)驗，參與校企合作項目的開發(fā)工作，提升工程素養(yǎng)。同時，了解企業(yè)對學生的能力、素質的要求，以便調整人才培養(yǎng)方案。

3.3 以工程項目為主線，形成項目化課程體系

為了提升學生的物聯(lián)網(wǎng)工程實踐能力，必須讓學生在學習過程中操作真實的物聯(lián)網(wǎng)工程項目。在日常教學過程中，以工程項目為主線，將其優(yōu)化提煉，轉變?yōu)榻虒W項目，貫穿整個教學過程，形成項目化課程體系。教師在授課過程中以項目實施的形式開展教學活動，按照“選題（教師指導）—開題（學生匯報）—實施（項目實施）—結題（成果匯報）”的過程組織實施，鼓勵學生多溝通、嘗試、探究[4]。

3.4 加強實訓基地建設

實訓基地是實施基于CDIO物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)的重要組成部分，良好的實訓平臺有利于提升學生的工程實踐能力。實訓基地分為校內與校外兩部分。學校與技術先進、管理規(guī)范的物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)合作，按照“平臺企業(yè)化，實訓生產(chǎn)化”的原則，在校內建立實訓基地，形成具備項目教學、技能鑒定、師生培訓、社會培訓多功能的實訓平臺[5]。實訓基地設有專門的教師，對學生的實訓過程進行全面的跟蹤指導。在校外實訓基地，學校可指定專業(yè)能力強、實踐經(jīng)驗豐富的教師對學生進行指導，同時，聘請業(yè)務水平較高的企業(yè)技術人員對學生進行技術指導，提升學生的實際應用能力，減小學校培養(yǎng)與企業(yè)需求之間的差距。

3.5 開發(fā)項目化的實踐性教材

學生進行CDIO項目實踐必須要有配套的高水平教材。五年制高職院校的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)開設時間不長，缺乏項目化的實踐性教材。應鼓勵專業(yè)水平較高的教師編寫適合本專業(yè)物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)方案的實踐性教材。學校教師也可聯(lián)合企業(yè)技術人員共同編寫具有行業(yè)特色的實踐教材，同時加強實訓項目資源庫的建設[6]。

4 基于CDIO物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)的實踐

江蘇聯(lián)合職業(yè)技術學院作為一所五年一貫制高職院校，結合五年制高職的學制特點及自身的辦學優(yōu)勢，不斷探索、改進物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)方案，以下是我院物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)實踐。

4.1 緊密聯(lián)系產(chǎn)業(yè)，強化頂崗實習與畢業(yè)設計

我院依據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的三層架構，建立了物聯(lián)網(wǎng)感知技術實訓中心、網(wǎng)絡技術實訓中心以及物聯(lián)網(wǎng)軟件研發(fā)實訓中心。通過校企合作機制，將企業(yè)化的生產(chǎn)過程融入實訓之中，使實訓項目與企業(yè)生產(chǎn)無縫對接。師生參與企業(yè)項目研發(fā)，提升職業(yè)技能。

為增強學生的物聯(lián)網(wǎng)工程素養(yǎng)，學院依托科教創(chuàng)新區(qū)和國際科技園，利用其人才優(yōu)勢和技術優(yōu)勢，立足區(qū)域經(jīng)濟，強化校企合作，促進“產(chǎn)、學、研、用”的有機結合。以參與企業(yè)項目的方式實施頂崗實習與畢業(yè)設計（論文），聘用企業(yè)工程師為實習導師，制訂實習計劃，指導、評價實習過程，同時，將企業(yè)中真實的物聯(lián)網(wǎng)項目適當重組、優(yōu)化，提煉為畢業(yè)設計項目，讓學生切實地體會真實環(huán)境下的物聯(lián)網(wǎng)項目。

4.2 建立以典型項目為主線的教學體系

我院選擇“智慧城市”為典型項目，按照物聯(lián)網(wǎng)三層架構將其分解、細化，歸納、提煉知識點和技能點，形成三級教學項目，分散在各學期中，如圖1所示。一級項目貫穿于學生入校至畢業(yè)的整個專科階段，主要考核學生的綜合實踐能力。二級項目是學生在專業(yè)學習過程中的項目，用以強化核心課程的學習與應用。三級項目是專業(yè)課程群，主要作用是加強二級項目和核心課程的綜合運用。

4.3 “做中學”科技創(chuàng)新實踐

CDIO工程教育模式的特色之一便是“做中學”，學科競賽，科技創(chuàng)新活動是其具體實踐形式，也是五年制高職學生較為喜愛的學習方式。通過學科競賽，學生同臺競技，相互交流心得體會，能夠有效激發(fā)其創(chuàng)造積極性，培養(yǎng)其創(chuàng)新精神，鍛煉其創(chuàng)新能力，提高其解決問題的能力，增強其團隊合作意識和人際交往能力。學院每年舉辦一次“科技節(jié)”競賽，其中物聯(lián)網(wǎng)項目為智能家居和智慧城市。為了更好體現(xiàn)CDIO工程教育特色，競賽項目的重點是考核學生進行物聯(lián)網(wǎng)工程項目實踐能力和對專業(yè)體系結構的把握能力，具體賽項涉及物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的感知層、網(wǎng)絡層和應用層，突出對學生軟硬件設計與開發(fā)能力的培養(yǎng)。

4.4 技能引領，以競賽促教學

學院每年積極組織師生參加全國職業(yè)院校物聯(lián)網(wǎng)應用技術項目技能競賽，以競賽促教學，學生通過競賽檢驗所學知識，提升職業(yè)技能，教師通過指導學生或自身參賽，檢驗教學方法、教學效果，同時也能提升自身技能。

圖1 “智慧城市”教學項目

4.5 以證代考，對接職業(yè)資格認證

學院采取專業(yè)課程對接職業(yè)資格證書的課程考核方式，學生取得相關的資格證書，可以置換相應的課程學分。例如“C語言程序設計”“Qt嵌入式應用系統(tǒng)開發(fā)”“Android物聯(lián)網(wǎng)應用程序開發(fā)”等課程，學生若取得程序員資格證書，則可以通過以證代考的方式，置換學分，替代課程考核，由此提升學生的主觀能動性和參與職業(yè)資格認證的積極性。

5 結 語

江蘇聯(lián)合職業(yè)技術學院根據(jù)自身辦學條件，充分結合CDIO工程教育理念，揚長避短，積極探索，建立基于CDIO的物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)方案，并不斷完善，以提高物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)質量。新的物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)方案實施2年，取得了良好的效果。學生在江蘇省職業(yè)學校技能大賽物聯(lián)網(wǎng)應用與維護項目中獲得一等獎，指導教師獲得“優(yōu)秀指導教師”稱號。畢業(yè)班的學生到企業(yè)頂崗實習，能夠很快適應真實物聯(lián)網(wǎng)項目的研發(fā)需求，得到了企業(yè)的好評。學校與企業(yè)緊密合作，教師主持橫向課題，目前已有2項結題。

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的人才需求也會隨之變化。物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)是一個動態(tài)發(fā)展的過程，只有不斷探索新的途徑與方法，不斷持續(xù)深化教學改革，才能為社會輸送優(yōu)秀的、高素質的物聯(lián)網(wǎng)技術人才。