基于CDIO理念中職物聯網技術實踐課教學的實踐研究

沈建林

摘 要：引進企業產品作為教學的目標，依據CDIO理念，在物聯網技術實踐教學中將教學環節分為構思、設計、實現和運作四個環節，強化學生的實踐能力和創新思維能力的培養。

關鍵詞：CDIO ?物聯網技術 ?實踐教學

物聯網技術在現實生活和工作過程中的廣泛應用，已被認為是繼計算機技術和互聯網技術后的又一次信息技術革命。國家在“十二五”規劃中將物聯網產業作為未來六大新興產業之一，產業人才需求急增，中職學校從2013年開始也陸續開設物聯網技術應用專業。為了適應產業企業人才崗位需求，中職物聯網技術應用專業需合理定位專業發展領域，構建相關的實踐教學體系。因此在新課改背景下，學校結合產業崗位需求，對于物聯網技術實踐教學中針對動手實踐操作能力要求較高的產品智能系統，在項目設計中引入CDIO理念開展實踐教學，培養應用型、創新型人才。

一、CDIO理念

CDIO是在培養學生的主動參與實踐動手能力，將整個實踐項目融入到日常的教學過程中，加強項目間的聯系，使學生在創新思維、團隊合作、溝通能力和自學能力等方面提升。CDIO主要包含了四個方面的內容，即Conceive（構思）、Design（設計）、Implement（實現）、Operate（運作），CDIO教學模式如圖1所示。它的重點在于實踐，通過不斷地動手實踐操作加深對相關理論知識的理解鞏固。物聯網技術智能系統是一門動手實踐性較強的綜合實踐創新課程，對系統的構思，結構的設計，材料的選擇，系統的開發和改進，設備的安裝和維護等各個環節都離不開學生的動手實踐操作。

二、基于CDIO的物聯網技術實踐課模式

在物聯網技術智能系統設計制作中，其專業能力包括計算思維、算法設計與分析、程序設計、系統實施和運行維護等能力，運用這些能力進行智能系統的分析、設計和實現。因此在定位中要找準中職學生物聯網技術領域項目全流程中所從事崗位能力需求，引入企業產品開展基于CDIO的實踐課教學。

1.引入企業產品入課堂

以現代學徒制為載體，建立校企聯合實訓基地，吸引更多相關的物聯網企業參與其中，與企業建立合作機制，培養出專業的物聯網技術專業人才。在智能系統實踐中，將企業近期真實產品訂單項目帶入課堂，以產品為導向，開展實訓課的教學。學校目前加入全國物聯網行業協會，與上海企想信息技術有限公司、新大陸時代教育科技有限公司等在行業領域具有代表性的企業簽訂現代學徒制合作協議及“雙創”合作方式，由企業提供產品開發生產項目，學生承擔完成產品開發生產任務，并最終交付給企業驗收，完成學生“創業”任務，如圖2所示。

2.拆解原產品分析結構

利用校企合作平臺，引入企業產品，充分利用企業師傅和學校教師的技術資源，由企業師傅分析產品項目生產流程，通過對產品的解剖，與學校骨干教師共同探討中職學生所能掌握的知識和技術，并確立全流程中中職學生所承擔的工作任務。如學校與上海企業信息技術有限公司一起將企業中物聯網智能子系統中的智能窗簾系統的工作任務分解成需求分析、系統設計、硬件底層開發、軟件系統開發、系統安裝與調試和客戶驗收等六個環節。根據中職生的能力、就業層次和培養目標同企業一起確立了除硬件底層開發外的五個模塊，如圖3所示。

3.根據環境構思新目標

上海企想作為一家物聯網智能系統信息技術企業，它通過前期的研發已經形成了一套具有一定基本功能的物聯網智能系統，軟件硬件可以通過拷貝即可實現產品的再生產，實現產品的批發量產。因此學校拿到企業的一套產品系統后，再通過實踐操作的第一環節，學生們對整個系統有了清晰的認識，并能夠通過模仿實施系統的開發，但這一環節僅僅處于“依葫蘆畫瓢”階段，而不是真正的產品系統設計和開發。因此，為了突顯有價值的學習，培養學生的“創新”思維和能力，企業師傅和教師在教學過程中應啟發學生根據新的環境、客戶新的需求，構思新的產品目標。

如在物聯網智能窗簾子系統中，要求學生對原有功能進行梳理，得知原有功能通常是通過移動端（如手機、平板電腦）安裝APP，通過APP中的按鈕開關實現窗簾的關和開，這些功能基本為物聯網智能系統中最基本的技術。那么在實踐教學中如何啟發學生完成原產品的改造呢？專業教師根據學生特點和任務要求，學生以組為單位，要求學生至少尋找出一個創新點，作為原產品改造目標的對象。通過課堂上的頭腦風暴和課后的在線交流，學生們提出很多的點子，其中有些是非常具有實用價值的，如能否設置情景模式（如夜間模式和白天模式）實現窗簾的自動開和關，如能否通過室內環境的光照度來控制窗簾的開和關或窗簾打開的位置等。

4.需求定位添置原材料

師生共同確定工作任務后，引導學生通過各種途徑查閱相關資料，對原系統結構進行改造，自行了解該系統中工作原理和基本結構，繪制出系統結構和電路連接圖。通過了解發現實現光照效果的主要技術是光照度的數據采集，然后根據一個界定值來判斷開還是關。而光照度數據采集通常是通過光照度傳感器完成此項任務。它的種類非常多，其敏感波長主要在可見光波長附近，另外還可以探測到人們熟知的紫外線波長和紅外線波長。

了解了光照度傳感器的功能后，根據電路圖以及傳感器接口兼容性問題，需要學生選購相應的材料，尤其是光照度傳感器，必須對市場上的產品和合作企業提供的器件進行一定的調研、分析、對比，最后結合自身的實際情況、以價廉物美為第一原則選擇器件。

5.設計制作改造原產品

通過對原產品改造的需求分析、系統設計以及原材料采購后，環節中最重要的一步也是最能體現技術難度一環的就是系統的實現，是CDIO實踐教學模式的第三個環節。

學校依托校企合作平臺，引進企業師傅給予點撥，在教師的組織指導下，利用學校的物聯網創客工作室，學生分時段分模塊完成智能家居系統光照度傳感器的控制子系統，如圖4所示。

6.測試安裝維護推市場

當系統實現后，需要邀請非物聯網專業師生來體驗、測試系統的完整性，使整個改造產品符合市場的需求，并由企業師傅來檢驗，并對各組學生完成的產品進行評價，師傅的評價納入到學生學期學分評定的重要指標之一。對適合在市場上使用的物聯網智能家居系統，學校將這些改造后的產品，讓學生利用休息時間在教師的指導下進入到學校各教室、各辦公室進行智能化改造，對有問題的產品進行再調試。通過這一環節，鍛煉了學生在實際工作環境中的適應能力、表達能力和協作能力。

三、小結

綜上所述，以培養學生解決實際項目問題能力為核心，在引入企業原產品的基礎上，結合學校人才培養定位和物聯網技術專業特色，構建了學校物聯網專業創客工作室和實踐能力與創新意識培養體系。設計了完成物聯網技術智能系統中各子系統的課程體系和實踐內容。在實踐教學實施過程中，引入CDIO教學模式和現代化教學手段，結合企業師傅的評價機制，將改造后的具有一定成熟度的產品推向市場，從而增強了學生的成就感，產生對本專業的學習興趣和熱愛。

雖然本專業在這種教學模式下在物聯網技術智能窗簾子系統的改造上有了一定的進步，但隨著國家對高素質復合型技術人才需求的快速增長，筆者學校將結合當前產業升級轉型，不斷優化課程結構和專業建設理念，進一步拓寬物聯網專業領域，使學生畢業后提高核心競爭力。

參考文獻：

[1]鄧文婷，謝斌盛.基于CDIO的電子電路實踐教學方法初探[J].實驗科學與技術，2016（2）.

[2]朱正偉，趙慧慧，王其紅等.CDIO在高校實驗教學可持續發展中的應用探索[J].實驗室研究與探索，2011（11）.

[3]閻群，李擎，崔家瑞等.OBE準則下CDIO在實驗室建設中的探索[J].實驗技術與管理，2017（8）.

（作者單位：平湖市職業中等專業學校）