郭占濤
物聯網是指通過射頻識別技術、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備,按約定的協議把任何物體與互聯網連接起來,進行信息交換和通信,以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。物聯網的主要特征是全面感知、可靠傳輸、智能處理,支撐物聯網的關鍵技術包括自動感知技術、嵌入式技術、移動通信技術等。在物聯網中,所有物理空間的對象,無論是智能的物體或者是非智能的物體,都可以參與物聯網的感知、通信、計算的全過程。由此,物聯網產業能夠形成從上游“產品制造”、中游的“系統集成與軟件開發”到下游的“應用服務”完整產業鏈。物聯網具有強大的滲透性與帶動性,可以滲透于產品的設計、生產、銷售、售后等全過程,其智能應用無處不在,服務于各行各業,帶動了整個國民經濟的發展,如此泛在化的應用提供了無數的工作崗位。
2019年7月,教育部出臺《高等職業學校物聯網應用技術專業教學標準》,提出物聯網應用技術專業的目標是培養“能夠從事物聯網系統設備安裝與維護,物聯網工程項目的規劃、測試、維護、管理和服務,物聯網系統運行管理和維護,物聯網項目應用軟件開發等工作的高素質技術技能人才”。職業院校人才培養目標的達成必須要有實訓基地的支撐。然而,現有的物聯網專業實訓基地配備較為單一,多數是以實驗箱的形式存在,實訓設備也不足以全面整合物聯網專業知識、技術及技能。物聯網應用領域無限廣博與學校實驗室資源有限形成矛盾。而事實上,學校是不可能建全物聯網應用實驗室的,也沒必要,解決辦法是借助信息物理系統(Cyber-Physical System,CPS)建設能整合專業需求的平臺。為此,學校的需求就是通過校企合作創建“在柔和物聯網專業知識、技術的前提下,既適合訓練單向能力又適合訓練綜合能力,更注重培養學生創新能力”的綜合應用載體。
職業教育的課程應以學生的素質養成、全面成長和整個生涯發展為目標,要關注學生的可持續發展能力。從可持續發展的視域看,學生學習知識與技能猶同小樹成長過程,樹根、樹干和枝葉是同生共長的,如果用不同課程分別培養樹根、樹干或枝葉,不利于小樹的成長,也難以訓練其可持續發展能力?;诠ぷ鞯膶W習(Work-Based Learning, WBL)能夠有效培養學生全面的知能,為“小樹”的成長提供全面的營養,這種課程體系被稱為“大樹模型”?;诠ぷ鞯膶W習特征就是,讓學生在(盡量)真實的或智能化模擬工作情境中對工作任務、過程和環境進行整體化的感悟和反思[1]?!按髽淠P汀闭n程強調學生學習專業應該像樹一樣整體成長,需要設置綜合實踐項目的課程來培養“整樹”,支撐“整樹”培養的實訓系統必須具備可以實施綜合實訓課程(完整項目)的環境——“真實”的職業情境。
學校的需求就是創建具有學習“潛力”的“真實”的職業環境,包括硬件與軟件?!皾摿Α笔侵改軌驗榕囵B人才的遷移能力提供支撐,達到融會貫通的效果。這種環境可以真實再現(模擬)工作場景,教師可以在這種環境中布置完整的項目任務,學生在這種環境中可以開展創新性學習活動,為培養學生的創新能力提供無限可能。
“雙師型”教師要“同時具備理論教學和實踐教學能力”,“雙師型”教師與職業教育有著共生關系,只要開展職業教育就有“雙師”要求。美國學者提出學科教學知識(Pedagogical Content Knowledge, PCK)的概念,是指教師教學中基于學科知識(本體知識)和教學知識(條件性知識),依據情境知識(實踐知識)生成的促使自身專業發展和促進教學效果最優化的知識體系。在教學過程中,教師如果能夠熟練地掌握PCK,就能更好地回答“是什么”“為什么”的問題,更好地解決“怎么辦”的問題[2]。國家為提升職教師資隊伍整體素質,要求專業課教師“每年至少1個月在企業或實訓基地實訓”。然而,現實是企業基本上不會為來參加實踐鍛煉的教師科學設置訓練項目,教師大多是碎片化地了解一些單項技術或技能,離高素質“雙師型”教師的要求相距甚遠。
所有的政策與舉措核心是培養教師的雙師能力,校企合作共同開發綜合仿真實訓平臺(包括硬件與軟件)是一條培養“雙師型”教師的可循之路。一方面,綜合實驗實訓平臺是一個完整的工程項目,在校企共同開發的過程中,企業工程師就是學校教師的師傅,教師學習新技術、新知識、新方法以及新技能,了解行業發展態勢,獲得產品研發的全鏈路經驗;另一方面,綜合仿真實訓平臺是一個教學載體項目,教師站在服務教學的立場提需求,教師與工程師合作構建真實的教學情境,教師參與鋪設能承載教學的實訓環境(包括硬件與軟件),不僅籌建了實施教學的環境,更從源頭上進行了課堂教學設計。合作過程既要解決“教什么”的問題,還要解決“怎么教”的問題。如此合作建設的項目,不僅增強了教師的動手能力,更提高了教師的教學設計與實施能力,可以有效促進教師PCK的建構與完善,有效提升教師的“雙師”能力。
校企共贏必須建立在提升人才培養質量基礎上,學校要通過校企合作創新人才培養模式,同時讓企業明白只有合作出優質精品工程,才能贏得良好的社會聲譽,才能帶來長期的經濟效益,包括政策紅利、學校輸送的人才紅利、行業協會的認可紅利等。校企雙方要有強烈的社會責任意識,要有一種擇善固執的情懷,要從開始就樹立起將合作項目打造成精品工程的使命感。
常州劉國鈞高等職業技術學校與企業開發的物聯網綜合仿真實訓平臺,由“智慧倉儲、智慧交通、商品信息管理、車輛信息管理、智慧社區”五個模塊構成,其特征是以智慧物流的工作流程為職業情境;以仿真手段創設基于工作的模擬崗位;通過模塊的運行實現模仿的系統能像被模仿的系統一樣接受同樣的數據,執行同樣的程序,獲得同樣的結果;借助信息高速公路的設計理念,開放端口拓展應用模式,進而構建適合培養學生綜合職業能力的課程跑道。
第一階段,基于學生可持續發展理念和需要解決“專業整合不夠全面、缺乏職業情景、雙師能力不足”三個現實問題,提出合作需求。企業工程師能否徹底領會學校的需求是走好這一步的關鍵。首先,工程師需要知曉人才培養目標,從素質、知識、能力三方面明確人才培養定位;教師需要為工程師詳細解讀教學標準文件(培養方案、課程標準),讓工程師理解在技術技能、職業素養等方面對高職應用型人才的規格要求。其次,工程師需要研究教學內容的呈現方式,教師和工程師通過共同學習優秀項目教學案例(如全國職業院校技能大賽試題),讓工程師悟出帶有職業情景的教學設計理念,將“怎么學、怎么教”貫穿始終。
第二階段,以智慧物流的工作流程整合專業知識、技術與技能,規劃系統架構。能否在真實的職業情景下全面有序地整合專業需求是走好這一步的關鍵。通過仿真手段構建物理信息系統(CPS),虛實結合,以模塊串并行工作方式創建真實的職業情境,設計能承載“學什么”“教什么”的系統架構。
第三階段,以信息高速公路的理念拓展應用模式,達到融會貫通地理解物聯網萬物互聯的應用。能否建成具有“學習潛力”的(模擬)工作環境是走好這一步的關鍵。雖然控制對象包羅萬象,但控制方式是有規律的,基本相通。要想讓學生掌握規律,研發的學習載體不能只有一種固定工作模式,須“活起來”,學生能在平臺上按照自己的邏輯完成項目任務才是“融會貫通”。解決方案是讓硬件環境成為為各種控制應用模式鋪設的“跑道”,軟件成為使用者的思維邏輯。具體辦法是,各模塊具有標準工作模式與創新工作模式,標準工作模式為學生提供成型的項目案例,而創新工作模式支持學生按照自己思路重新配置硬件,設計程序,進行自主設計項目的運行、調試,使學生體驗綜合實訓平臺所具有的多態性特征,在自主學習、實踐過程中充分體現仿真實訓平臺的“學習潛力”。這階段伴隨于合作的全過程,經過反復修改與論證,不斷完善系統的工作模式,反推硬件架構。需要強調指出的是,此階段在反復研討過程中要充分發揮工程師的作用,將新技術、新方法、新技能及時引入系統。