學徒制模式下專業群課程教學設計探索
——以物聯網技術與應用課程為例

李 芳，付麗琴，王紅英

（北京經濟管理職業學院，北京 100102）

0 引 言

物聯網（Internet of Things, IoT）的概念自被提出以來，技術水平不斷發展，應用越來越廣泛。自2009 年8 月提出“感知中國”以來，物聯網被正式列為國家五大新興戰略性產業之一，被寫入政府工作報告，自此物聯網受到了全社會極大程度的關注[1-5]。物聯網是在計算機互聯網的基礎上，利用RFID、無線數據通信等技術，構造一個覆蓋世界上萬事萬物的網絡[6-8]。在這個網絡中，物品能夠彼此進行“交流”，而無需人的干預。其實質是利用自動識別技術，通過計算機互聯網實現物品的自動識別和信息的互聯與共享。物聯網可以廣泛應用于經濟社會發展的各個領域，引發和帶動生產力、生產方式和生活方式的深刻變革，成為經濟社會綠色、智能、可持續發展的關鍵基礎和重要引擎。同時，物聯網正在加速與云計算、大數據、人工智能、5G 等新一代信息技術融合應用，為科技賦能經濟社會發展帶來更廣闊的發展空間[9-11]。

隨著兩化融合的不斷推進和“感知中國”的不斷升級，物聯網應用潛能不斷被開發，眾多行業對物聯網技術人才的需求旺盛[12]。從企業的角度出發，需要能夠運用物聯網思維解決問題的人才，他不一定是工程師，但需要把現有技術運用到物聯網解決方案中，是真正地能夠適應物聯網時代的人才。從職業院校的角度出發，需要引導和幫助學生習得立足社會的一技之長，同時兼顧學生的長遠發展，即具備可持續發展的一技之長。因此，如果以學徒制為模式，讓企業導師參與到每一門課程的設計中，最大化發揮職業教育的潛能，才能精準培育出適應物聯網產業發展和具備相關技術技能的高素質人才。

1 教學設計研究

物聯網技術與應用是面向數字技術專業群的核心課程。在學徒制模式下，企業導師和在線教師共同建設物聯網技術與應用課程，主要引導學生掌握物聯網領域的前沿技術及應用，能夠規劃和實施簡單的物聯網應用系統，培養學生的工程思維，增強學生創新實踐能力。下面從物聯網產業背景下如何有效組織“崗課賽證”融通的課程內容、分析學情、設計教學模式、學習評價四個方面展開論述。

1.1 聚焦物聯網新職業，“崗課賽證”高度融合，重構課程教學內容

“崗課賽證”融通是對職業教育在長期教學實踐中的“回溯”，以及對產業快速發展的再適應。“崗”是課程學習的標準，課程設置內容要瞄準崗位需求；“課”是教學改革的核心，要通過課程改革，推動“課堂革命”；“賽”是課程教學的高端展示；“證”是課程學習的行業檢驗。“崗課賽證”融通，就是要深化教學標準與崗位標準、教學過程與生產過程的對接。“崗課賽證”融通計劃以學徒制模式打造育人載體，以課程對接的崗位標準為起點，將產教融合的“課”作為融通的重點，使其成為名副其實的“金課”，實行“課證”融通、“課賽證”融通，培養高素質操作技能型、技術技能型、高級技術技能型人才。

物聯網應用技術課程面向物聯網工程的職業崗位群能力要求，對接教育部物聯網應用技術專業教學標準，瞄準國家2020 年頒布的物聯網安裝調試員（初級）技術技能標準，融入物聯網技術應用全國技能大賽競技點，支撐物聯網工程實施與運維職業技能1+X 技能考級，“崗課賽證”高度融通，重構課程內容，由淺入深地設計了智能物聯網認知與體驗、智能人員管理系統規劃與實施、智能生產管理系統規劃與實施和智能倉儲管理系統規劃與實施四個項目，共64 學時。

四個項目圍繞物聯網技術的發展，特別是人員管理系統、生產管理系統和倉儲管理系統的智能化轉型，適應數字經濟條件下呈現的物聯網技術應用行業新業態，以企業真實的系統改造為原型，匹配物聯網安裝調試員新職業，融入數據可視化、云計算等新技術，分模塊設計各個項目的任務，如智能倉儲管理系統的規劃與實施項目就分為系統規劃、入庫管理、常規出庫管理、無人值守出庫管理、動態盤點、環境監測、數據可視化和系統集成共8 個任務，培養學生物聯網產品的規劃和實施能力，達到物聯網技術全國技能大賽和1+X 職業等級證書對物聯網技術技能的相關要求。

在項目的具體任務設計中融合了物聯網技術全國技能大賽的技能考核點，如使用工具繪制網絡拓撲圖、設備的選型、設備的安裝布局和設備的接線等；對接了物聯網安裝調試員國家職業技能等級要求，如選用物聯網終端、編制物聯網終端集成方案和安裝調試執行器等；以物聯網工程實施與運維職業技能等級1+X 標準去監督實施方案設計以及設備檢測、安裝和調試；以物聯網應用系統部署和物聯網系統運行與維護要求為目標，實現智能倉儲管理系統規劃與實施項目“崗課賽證”融通，具體內容見表1 所列。

表1 物聯網技術與應用“崗課賽證”融通課程內容（共64 學時）

1.2 分類剖析學情，制定三維教學目標，確定重點預判難點

學情分析是教學實施的出發點，做好學情分析是成功展開教學實施的第一步。由于職業教育的包容性和學習形式的多樣性，職業院校的生源也比較多樣，有高考直升、中職轉段（包括貫通培養）和退伍續讀等類型。不同生源的學生在知識技能的掌握程度、學習方法和習慣方面都有一定的區別，比起按班級整體進行測試和調查分析學情，分生源剖析學情在職業教育中更加精準。另外，隨著職業教育數字化教學資源的建設和使用，分析的學情內容除了傳統的知識技能基礎、認知實踐能力、學生學習特點外，還增加了對數字化學習能力的分析，主要從對數字化環境的適應、獲取和利用數字化資源和數字化學習的能力三個方面進行調查分析，這將更加便于教師利用數字化資源展開教學。

以智能倉儲管理系統規劃與實施項目教學實施為例，通過調查問卷、課前測試、課后復習、實訓軟件等方式采集學生全過程學習行為數據，按生源分類型（高考直招、中職直升和退伍續讀）進行智能分析，以大二某班級為例，形成學生數字畫像，具體情況如下。

1.2.1 班級整體情況

知識和技能基礎：具備物聯網技術基礎知識，但RFID讀寫、數據可視化和云平臺相關技能掌握較差。認知和實踐能力：獲得新知識和經驗的途徑傾向于觀察和實際操作，在具體的情境中更容易認知事物；具有良好的溝通表達和團隊合作能力，信息安全意識和設備部署的規范意識不足，初步具備勞動精神。學生學習特點：自主學習能力較弱，喜歡沉浸于探索性的小活動中完成學習。數字化學習能力：基本能適應數字化環境，準確獲取和利用數字化資源的能力有待提高，對數字化學習方式的運用能力有待提高。

1.2.2 班級生源情況

綜合評價發現：退伍續讀的兩位學生基礎知識和技能稍微薄弱，需加強和提高；中職直升和退伍續讀的學生動手操作能力相對較強，退伍續讀的學生更具有勞動精神。

圍繞職業教育“三全”育人理念，根據智能倉儲管理系統規劃與實施項目的具體教學內容，結合學情制定教學目標。通過項目的學習，學生可以達到物聯網安裝調試員對RFID的讀寫、數據采集、數據可視化及云平臺使用的技術技能要求，能夠進行智能倉儲管理相關模塊的規劃和設備的部署與調試，習得一技之長；同時具備團隊協作能力、精益求精的工匠精神、改革創新意識及數字化學習能力等多種素養，實現可持續發展，最終做到全方位育人。結合學情，再確定本項目的教學重點，預判教學難點。

1.3 產教融合，校企共建教學資源，構建培養工程實踐能力的教學模式

1.3.1 教學模式

作為數字技術專業群理實一體化課程，物聯網技術與應用整個課程的內容設計以物聯網應用產業為背景，從客戶的角度出發，最終實現物聯網技術的實際應用。而工程思維最大的特點是“要把事情做成”，也就是可交付、可使用，并做到開源節流，所以通過完成具體項目來培養學生的物聯網技術工程思維成為教學實施的重要目標。針對該目標設計基于CDIO 理念的教學模式，即每個任務都通過構思、規劃、實施和運行四個步驟完成，引導學生在潛移默化中具備工程理念，培養工程思維。

在課程具體項目的教學實施過程中，將具體的工作過程轉化為符合教學規律和學生認知規律的教學流程，設計基于工程思維培養實踐能力的教學模式，分別在課前、課中和課后，通過“舉一”“反一”“反二”和“反三”四個階段實施遞進式的教學，如圖1 所示。依據物聯網應用系統規劃與實施的具體工作過程，將單個的任務分解為模塊認知、需求分析、實施規劃、部署實施、成果驗證和改進創新，其中需求分析和實施規劃中以教師引導和示范為主，稱為“舉一”；部署實施則通常分為仿真實施和實物實施，以學生根據教師示范和工作手冊自己實施為主，培養學生的工程實踐能力，稱為“反一”；成果驗證就是學生對作品的介紹、展示和使用的過程，通過學生的描述和總結，達到知識、技能和思維的升華，稱為“反二”；課后通過改進創新環節，激勵學生去改進現在的產品，培養產品創新實踐能力，稱為“反三”。通過整個過程培養具備工程實踐能力的高素質技術技能人才。

圖1 基于工程思維培養實踐能力的教學模式

1.3.2 教學資源

校企以學徒制模式，發揮各自優勢，共同打造物聯網技術與應用課程的教學資源。首先，共建一支德技并修的雙師型教學團隊，學校教師具有豐富的一線教學經驗和淵博的學識，企業導師具有精湛的技術技能和多年的一線工作經驗，二者分工合作，將學生帶入真實的企業情境，通過校企導師引導和示范，共同推進職業教育的課堂革命；其次，校企導師共同開發立體化活頁式校本教材和數字化教學資源，實現產教融合教學資源的建設，再有校企導師共同開發物聯網仿真實驗平臺、物聯網技術實訓平臺和多元化綜合評價平臺，三個平臺結合使用，服務教學。同時通過采集學習行為數據、學業考核數據、多主體主觀評價數據和“AI+”平臺客觀評價數據四種數據，構建學生畫像，助力教師精準教學，因材施教；支撐教科研，深入本源研究，實現增值賦能，助推職業教育的數字化轉型。

1.4 以學生成長為核心，建立雙主線四維度多元化綜合評價體系

職業教育要培養高素質高技能人才，學生通過職業教育習得知識技能，掌握一技之長，是最基本的要求。同時基于“三全”育人理念中的全員、全過程、全方位育人，學生未來的可持續發展也是每一位職教人應該長期關注的。而可持續發展具體體現在哪些方面，是一個值得討論的問題，這里考慮了學生的學習能力和素質提升，所以物聯網技術與應用課程以培養具有一技之長和能夠可持續發展的德技并修的高素質技術技能人才為目標，從知識技能和學習能力兩條主線以及學習背景、內容輸入、學習過程和學習成果四個維度構建學習評價模型，如圖2 所示。

圖2 多元化評價體系

知識技能：通過智慧職教教學管理平臺、物聯網仿真實驗平臺和物聯網技術實訓平臺，從知識技能的學習背景測試結果、知識內容輸入結果、學習應用過程考核結果和學習后輸出成果四個維度，以教師和企業導師（考評員、裁判）為主導進行評價。結合平臺采集的結果數據，形成智能客觀評價與主觀評價相結合的結果評價。

學習能力：通過智慧職教教學管理平臺、物聯網仿真實驗平臺和物聯網技術實訓平臺，從學習能力形成的背景、學習內容的輸入過程、學習實踐的過程和學習成果的輸出過程四個維度，結合教師巡聽、學生的觀察、企業導師反饋，全過程采集學生學習行為數據，形成智能客觀評價與主觀評價相結合的過程評價。

利用大數據行為分析軟件從知識技能和學習能力兩條主線的學習背景、學習內容輸入、學習過程和學習成果輸出四個維度智能分析學生行為數據。通過不同維度數據的對比，實現對學生學習效果的增值評價，從而刻畫學生個性畫像，關注學生成長曲線。

2 教學實施效果

為了檢驗教學實施的效果，參考教育界前輩的做法，物聯網技術與應用課程教學團隊在學期課程結束時面向數字技術專業群的全體學生開展了問卷調研，內容主要包含四個方面：課前課后的學習情況、對課堂教學的內容與組織形式和課程的考核方式的看法、課程教學的整體感受、對教學的意見和建議。

調研結果顯示：91%的學生認為課前學習非常有必要，可以幫助他們順利地銜接課上內容，課后的物聯網工作坊很有意思，讓他們感受到了學習的意義；7%的學生不能完成全部的課前學習，課后的實踐內容基本能完成；2%的學生覺得自身能力不夠，難以將課前學習和課后實踐完成好。課前學習和課后實踐保證了學生課外自主學習的工作量，提高了自主自學能力，同時也保證了課堂教學的順利進行。在教學過程中物聯網技術的實際應用為教學的主要內容，98%的學生持肯定態度，認為提高了對知識的理解和運用能力，感覺學有所用，肯定了職業教育的意義；其中95%的學生認為“舉一反三”的教學模式在教學中給了學生自由發揮的空間，對這樣的教學方案設置比較滿意，提高了課堂的參與度，也加深了對知識點的理解，培養了他們的綜合能力，包括創新實踐能力、數字資源的利用能力及團隊協作能力；2%的學生由于學習能力和學習習慣不同，不能完成小組分配的學習任務，需要改善。對于課程的考核，95%的學生認為結果考核、過程評價及增值評價的結果比較準確，評價方式多樣，不再是唯成績論，讓學習考核更加全面，給學生更多展示自我的機會。學生對教學的整體感受比較像職業教育的課堂，有企業導師的參與，對未來的就業更有信心了。許多同學還提出了擴展物聯網工作坊的建議，希望有更加廣闊的空間來完成他們的物聯網技術實踐。

3 結 語

職業教育在我國人才培養中越來越被重視，處于國家戰略發展的重要位置。提升職業教育課程教學質量是加快新時代職業教育改革發展的重要任務。高職院校要完善產教融合機制，細化到每一門具體的課程中，優化課程體系，加強教材建設，創新教學方式。對于物聯網技術與應用這樣實際應用比較廣泛又符合時代發展的工科課程，教學內容設計應該緊接科技前沿，產教融合，推廣學徒制模式，實現校企優質資源共享，同時突出對學生工程思維和數字思維的培養。高職院校的教師應認真貫徹職業教育的培養目標、指南要求，積極開展教學研究和實踐，保證課程內容與知識體系的有效實施；結合社會需求，增加對學生實踐能力的培養，注重理論應用于實際，以保證學生習得一技之長并能可持續發展。