程星晶++蔣學勤++劉繼乾

摘要：本文闡述了CDIO工程教育模式的基本思路，結(jié)合CDIO工程教育模式的基本特點與物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的人才培養(yǎng)需求，將CDIO能力大綱作為構建物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實踐教學體系的宏觀指導，基于CDIO理念培養(yǎng)學生的工程意識、工程素質(zhì)和工程實踐能力。

關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；CDIO；人才培養(yǎng)；工程教育

【中圖分類號】G632

物聯(lián)網(wǎng)被稱為計算機和互聯(lián)網(wǎng)的第3次信息化產(chǎn)業(yè)革命性發(fā)展的浪潮。美國將互聯(lián)網(wǎng)升之為國家戰(zhàn)略，歐盟發(fā)布了互聯(lián)網(wǎng)研究發(fā)展藍圖，日本把互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展鮮明地寫在國家通訊發(fā)展策略，韓國樹立了通過構建世界最先進的互聯(lián)網(wǎng)基礎實施打造未來廣播通信融合鄰域一流強國的目標，我國也將物聯(lián)網(wǎng)升為重要戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)?！丁笆濉眹覒?zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》明確指出，要著力突破傳感網(wǎng)；物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術，及早部署時代相關技術研發(fā)，是信息網(wǎng)絡產(chǎn)生成為推動產(chǎn)業(yè)升級，邁向信息社會的發(fā)動機。在這樣的背景下，教育部于2010年批準設置了物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)。到目前為止，全國已有100多所本科院校開辦了該專業(yè)，預計辦學規(guī)模還將繼續(xù)擴大。作為后IP時代推動我國信息網(wǎng)絡信息產(chǎn)業(yè)的核心專業(yè)之一，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)必須主動服務國家戰(zhàn)略和社會需求，培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強、實踐能力強，適應信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要的物聯(lián)網(wǎng)工程卓越后備人才，以滿足新時期我國信息產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的戰(zhàn)略發(fā)展需求。

CDIO代表構思（Conceive）、設計（Design）、實施（Implement）和運作（Operate），強調(diào)以產(chǎn)品從研發(fā)到運行的完整生命周期為載體，讓學生在其中以主動的實踐的課程之間有機聯(lián)系的方式學習工程理論知識，積累工程實踐經(jīng)驗和提升各種工程能力。經(jīng)過20多年的研究與探索，CDIO已經(jīng)得到國際高等工程教育界的廣泛認可，形成了非常鮮明的工程教育特色。首先，CDIO以一種系統(tǒng)宏觀的視角來培養(yǎng)工程人才，強調(diào)以工程項目為載體，讓學生從工程項目的構思、設計、實施和運作等全方面深入工程實際。不僅強調(diào)工程教育過程中學校、社會和產(chǎn)業(yè)三者之間的密切合作，同時還強調(diào)從項目構思到實施過程的系列評估，體現(xiàn)了大工程觀理念。其次，CDIO的培養(yǎng)目標涵蓋了在社會和企業(yè)環(huán)境下，對產(chǎn)品、生產(chǎn)流程、工程系統(tǒng)進行構思、設計、實施、運行所需的專業(yè)技術知識和工程實踐能力。此外，CDIO還特別注意培養(yǎng)學生的團隊合作、人際交往能力，發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題的能力，批判思維能力，職業(yè)道德和職業(yè)態(tài)度，工程組織與管理能力等全方位的工程素養(yǎng)。再次，CDIO產(chǎn)業(yè)教育模式強調(diào)以產(chǎn)業(yè)需求為導向，結(jié)合實際工程項目，使學生吧專業(yè)知識技能與完全真實的社會環(huán)境中的產(chǎn)品研發(fā)流程結(jié)合起來，通過構思、設計、實施、運作等個環(huán)節(jié)進行開發(fā)能力的訓練，使教學內(nèi)容和的方法與產(chǎn)業(yè)發(fā)展同步理論與實踐結(jié)合。最后，CDIO強調(diào)讓學生在完整的工程項目全過程中邊做邊學，而不是淺嘗輒止簡單離散的實踐環(huán)節(jié)的拼接。通過實踐環(huán)節(jié)讓學生理解和消化教師傳授的知識和技能，培養(yǎng)學生的動手能力，最終達到培養(yǎng)工程創(chuàng)新能力的目的。

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的專業(yè)能力總體上應包括計算機的計算思維能力、算法設計與分析能力、程序設計與是實現(xiàn)能力系統(tǒng)能力等，并將這些專業(yè)能力具體體現(xiàn)到物聯(lián)網(wǎng)感知層、傳輸層、數(shù)據(jù)處理層、應用層以及完整物聯(lián)網(wǎng)應用系統(tǒng)的分析、設計與實現(xiàn)等環(huán)節(jié)。通過前文對CDIO特點的分析不難發(fā)現(xiàn)，CDIO的理念與物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)需求之間存在相當高的契合性。因此，可將能力大綱作為構建物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實踐教學體系的宏觀指導和方向把握，采用CDIO的先進工程教育模式并借鑒其在工程教育實踐中的成功經(jīng)驗，構思，設計物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實踐教學

從宏觀角度看，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實踐教學的長遠目標是提升學生的工程素養(yǎng)，培養(yǎng)學生物聯(lián)網(wǎng)工程實踐能力工程設計能力和工程創(chuàng)新能力，培養(yǎng)支撐物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的工程技術人才；從微觀角度看，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實踐教學的階段新目標是服務與專業(yè)課程的學習，既加深對物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)各專業(yè)課程理論知識的理解，并培養(yǎng)初步應用課程知識的工程實踐能力。高等工程教育的實踐表明，僅僅依靠離散的課程實踐環(huán)節(jié)，難以培養(yǎng)學生的工程實踐能力，工程設計能力和工程創(chuàng)新能力，同樣也難以實現(xiàn)實踐教學從微觀的階段性目標向宏觀的長遠目標轉(zhuǎn)移。為此，在構思物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實踐教學體系的過程中，可借鑒CDIO工程教育理念，全面引入大工程觀思想，以實際工程項目為載體，基于工程項目全方位設計課程實驗，生產(chǎn)學習，科技創(chuàng)新和畢業(yè)設計等實踐教學環(huán)節(jié)，并綜合構思實踐教學的實施方式和運作管理方式，構建及構思、設計、實施與運作四位一體的物聯(lián)網(wǎng)實踐教學體系。

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)屬于工程類，專業(yè)實踐教學體系的設計要立足于培養(yǎng)學生的工程能力和工程的素養(yǎng)。工程能力包括解決物聯(lián)網(wǎng)工程的實際問題的能力，即綜合物聯(lián)網(wǎng)學科各領域的基礎理論，專業(yè)知識和分析手段，解決物聯(lián)網(wǎng)工程的實際問題；工程創(chuàng)新能力即在合理解決工程實際難題的基礎上，能從中提煉出創(chuàng)新性思路和方法；工程項目及生產(chǎn)管理能力；有效的溝通與交流能力以及技術跟蹤與學習能力。工程素養(yǎng)包括熟悉行業(yè)政策法規(guī)，養(yǎng)成養(yǎng)好的職業(yè)道德、職業(yè)素養(yǎng)、社會責任，另外還要注重養(yǎng)成學生的團隊合作精神、批判性思維，關注工程與環(huán)境社會的和諧發(fā)展等。為此，必須密切聯(lián)系物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)，以實際工程項目為背景，以工程技術為主線，將項目實施作為主線貫穿于實踐教學的全過程。規(guī)劃與整合各類課程實驗，設計基于CDIO理念并且圍繞項目來組織的實驗教學體系，包括課程試驗、課程設計、課外科技創(chuàng)新活動、生產(chǎn)實習畢業(yè)設計等環(huán)節(jié)。

一方面，由于物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是新辦專業(yè)學生對物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)及該專業(yè)知識體系的認識需要一個漸進的過程，另一個方面物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的學科基礎包括計算機控制、電子通信等學科，具有很強的綜合性和交叉學科特點，因此針對核心專業(yè)課實驗，應該遵循由淺入深循序漸進的認知規(guī)律設計，由認知實驗設計性實驗到綜合性實驗的多層次實踐教學體系。認知實驗使學生對物聯(lián)網(wǎng)主要核心課程所涉及的技術對象和應用對象有一個概念性的感知上的認識，設計性實驗側(cè)重利用核心課程中所學理論知識設計或優(yōu)化互聯(lián)網(wǎng)的相關部件或功能模塊，綜合性實驗立足于物聯(lián)網(wǎng)應用子系統(tǒng)軟硬件的設計和開發(fā)。以傳感器原理與應用課程為例，通過認知實驗讓學生了解常見傳感器的原理與基本結(jié)構以及常用案例，通過設計性試驗設計特定的傳感器或?qū)δ硞鞲衅鬟M行優(yōu)化，通過綜合性實驗設計一個基于傳感器的自動檢測子系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)其他核心課程三個層次的實驗可按照上述思路靈活設計。

為提升物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)學生的工程素養(yǎng)，培養(yǎng)其物聯(lián)網(wǎng)工程實踐能力、工程設計能力和工程創(chuàng)造能力，建議把物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)納入卓越工程師培養(yǎng)計劃，或按照卓越工程師計劃的模式組織實踐教學。目前，物聯(lián)網(wǎng)已正式列為國家重點發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，越來越多的企業(yè)開始轉(zhuǎn)向物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)。在這種背景下，學校可利用自身的科研優(yōu)勢和人才優(yōu)勢，立足行業(yè)或區(qū)域，建校企聯(lián)合實訓基地，促進校企之間產(chǎn)、學、研的有機結(jié)合，吸引更多的行業(yè)企業(yè)深度參與物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)，在企業(yè)的主導下實施實習和畢業(yè)設計環(huán)節(jié)。一方面，以企業(yè)導師為主，制定實習計劃，指導實習、評價實習。另一方面，將源于企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品研發(fā)或工程項目中的內(nèi)容提煉成畢業(yè)設計的題目，讓學習在物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)環(huán)境下真刀真槍地開展畢業(yè)設計和課程設計。

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基金項目：貴州理工學院教學改革項目（教改20132011）。endprint