易 軍，周 偉，張?jiān)獫?/p>

（重慶科技學(xué)院 電氣與信息工程學(xué)院，重慶 401331）

0 引 言

近年來，工程教育在國(guó)內(nèi)外高校如火如荼地開展，大量教育工作者都在積極探索工科專業(yè)人才培養(yǎng)模式改革，但由于受本專業(yè)理論體系和歷史經(jīng)驗(yàn)的影響，大部分制訂的專業(yè)教學(xué)計(jì)劃仍然不能脫離原課程體系的框架，在兼顧培養(yǎng)學(xué)生具有較完整的理論基礎(chǔ)和培養(yǎng)學(xué)生具備較好的應(yīng)用實(shí)踐能力兩方面顧此失彼，左支右絀。這導(dǎo)致一方面理論深、難度大的課程在教學(xué)計(jì)劃中仍占有較大的比重，而另一些實(shí)踐性較強(qiáng)的課程難以全面吸納和融入教學(xué)計(jì)劃中[1-2]，造成以上矛盾的主要因素有：①專業(yè)培養(yǎng)理念對(duì)學(xué)生的定位與現(xiàn)代各類型企業(yè)對(duì)員工的不同要求還存在一定差距；②專業(yè)建設(shè)重點(diǎn)更偏理論邏輯和公式推導(dǎo)，缺乏各級(jí)項(xiàng)目和校企合作的應(yīng)用實(shí)踐訓(xùn)練；③由于教育的慣性，目前的評(píng)價(jià)體系仍注重理論成績(jī)考核，缺乏對(duì)學(xué)生綜合素質(zhì)，特別是工程師素質(zhì)培養(yǎng)；④缺乏與工業(yè)界在培養(yǎng)人才方面的合作與交流機(jī)制。

物聯(lián)網(wǎng)工程是一門新興的多學(xué)科多專業(yè)綜合的學(xué)科，這給教育工作者提供了一個(gè)深入課程改革的機(jī)會(huì)。文獻(xiàn)[3-5]通過汲取原信息學(xué)科的辦學(xué)經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)和企業(yè)對(duì)人才的需求，完全以培養(yǎng)工程能力為目的，提出基于CDIO工程教育理念的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程體系，以適應(yīng)社會(huì)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)高級(jí)專門應(yīng)用型人才的需要。

CDIO工程教育模式是近年來國(guó)際工程教育改革的最新成果[6-7]，簡(jiǎn)單地說，CDIO代表了從前期產(chǎn)品設(shè)計(jì)、研發(fā)到后期維護(hù)運(yùn)行的全生命周期中的各個(gè)重要環(huán)節(jié)：構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate）[8-10]。由于CDIO貼近企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際，能夠讓學(xué)生將模塊化的理論知識(shí)運(yùn)用到完整項(xiàng)目中，從而形成實(shí)實(shí)在在的工程實(shí)踐能力。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程體系結(jié)合CDIO培養(yǎng)理念，將學(xué)生的能力分為工程基礎(chǔ)知識(shí)、工程系統(tǒng)能力、個(gè)人能力和人際團(tuán)隊(duì)能力4個(gè)層面,并結(jié)合教學(xué)大綱要求以綜合的培養(yǎng)方式使學(xué)生在這4個(gè)層面達(dá)到預(yù)定目標(biāo)。

1 物聯(lián)網(wǎng)工程人才培養(yǎng)目標(biāo)

通識(shí)課程培養(yǎng)學(xué)生的人文精神與社會(huì)責(zé)任感等綜合素質(zhì)，學(xué)校通過課堂教學(xué)、實(shí)習(xí)實(shí)踐將細(xì)致的思政工作滲透到各教學(xué)環(huán)節(jié)，并對(duì)學(xué)生形成潛移默化的影響，給學(xué)生打下素質(zhì)教育的底子。在此基礎(chǔ)上，本科教育需要重點(diǎn)加強(qiáng)專業(yè)知識(shí)傳授與能力培養(yǎng)。學(xué)校在這個(gè)過程中需要逐步凝練出本科人才培養(yǎng)的理念，明確學(xué)生必須掌握的基礎(chǔ)、使用的工具和鍛煉的能力。專業(yè)知識(shí)作為大學(xué)本科階段培養(yǎng)學(xué)生的重點(diǎn)，課程設(shè)置需要重視學(xué)習(xí)過程與效果，發(fā)揮課程的載體作用，細(xì)化為前期實(shí)施數(shù)學(xué)、物理、電子和信息的整合培養(yǎng)，拓寬加厚理論基礎(chǔ)；后期主要進(jìn)行專業(yè)培養(yǎng)，加強(qiáng)項(xiàng)目工程訓(xùn)練與實(shí)習(xí)，強(qiáng)化工程能力培養(yǎng)。由于信息領(lǐng)域知識(shí)更新很快、特別是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的專業(yè)知識(shí)更新得更快，需要審慎考慮課程設(shè)置和教學(xué)的側(cè)重點(diǎn)，提高專業(yè)課程設(shè)置的彈性，加大學(xué)生的選擇空間。在課程教學(xué)環(huán)節(jié)，通過梳理培養(yǎng)素質(zhì)主線，精心設(shè)計(jì)專業(yè)核心課程和以三級(jí)項(xiàng)目為依托的課程群，注意課程的前后銜接，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立實(shí)操項(xiàng)目的能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

2 課程體系一體化設(shè)計(jì)的內(nèi)容

以三級(jí)項(xiàng)目為主線，構(gòu)建專業(yè)課程群，培養(yǎng)學(xué)生的項(xiàng)目設(shè)計(jì)、項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)和團(tuán)隊(duì)合作能力，提升學(xué)生職業(yè)道德，加強(qiáng)實(shí)踐能力與技能教學(xué)。在第1、第2學(xué)年，重點(diǎn)在素質(zhì)教育、專業(yè)基礎(chǔ)課程的教學(xué)，必修課較多；第3學(xué)年，著重學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)體系的相關(guān)內(nèi)容；第4學(xué)年安排物聯(lián)網(wǎng)綜合實(shí)訓(xùn)、畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)等內(nèi)容。此外，在專業(yè)課程設(shè)置方面，根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)知識(shí)體系的組成分為3個(gè)課程群，分別是控制與感知、網(wǎng)絡(luò)與傳輸、軟件與服務(wù)，學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣和就業(yè)導(dǎo)向，選修其中一個(gè)或多個(gè)課程群。一體化課程體系如圖1所示。

圖1 物聯(lián)網(wǎng)工程本科專業(yè)課程體系結(jié)構(gòu)

3 三級(jí)項(xiàng)目實(shí)踐環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)

根據(jù)不同的學(xué)習(xí)階段和任務(wù)，將涉及的知識(shí)范圍劃分為三級(jí)項(xiàng)目，學(xué)生以工程項(xiàng)目的形式進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)，獲得比課堂教學(xué)更加貼近實(shí)際的工程能力。實(shí)施方案包括：①將CDIO項(xiàng)目按規(guī)模和范圍劃分為三級(jí)，1級(jí)為包含本專業(yè)主要核心課程和能力要求的項(xiàng)目；2級(jí)為包含一組相關(guān)核心課程群、能力要求的項(xiàng)目；3級(jí)為單門課程內(nèi)為增強(qiáng)該門課程能力與理解而設(shè)的項(xiàng)目。三級(jí)項(xiàng)目的設(shè)立與否及形式由各門課程大綱根據(jù)需要確定。②本專業(yè)至少有2次1級(jí)項(xiàng)目。一般在一、二年級(jí)進(jìn)行一次以了解本專業(yè)為目的的行業(yè)情況展示、新技術(shù)展示，增強(qiáng)對(duì)本專業(yè)以認(rèn)知為目的的1級(jí)項(xiàng)目；而以畢業(yè)實(shí)習(xí)+畢業(yè)設(shè)計(jì)為第2次1級(jí)項(xiàng)目。每個(gè)1級(jí)項(xiàng)目作為一門課程單獨(dú)計(jì)分。③以6個(gè)2級(jí)項(xiàng)目為載體加強(qiáng)本專業(yè)核心課程的學(xué)習(xí)與應(yīng)用。

三級(jí)項(xiàng)目示意圖如圖2所示。

4 企業(yè)實(shí)習(xí)培養(yǎng)計(jì)劃設(shè)計(jì)

企業(yè)學(xué)習(xí)分為3個(gè)層次，分別為專業(yè)認(rèn)知實(shí)習(xí)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)，總學(xué)習(xí)時(shí)間為26周（見表1）。

4.1 專業(yè)認(rèn)知實(shí)習(xí)（2周）

通過到物聯(lián)網(wǎng)實(shí)習(xí)基地參觀學(xué)習(xí)，建立起物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的整體概念和感性認(rèn)識(shí)，了解本專業(yè)涉及物聯(lián)網(wǎng)最新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、測(cè)試等整個(gè)流程，進(jìn)一步了解課程涉及傳感器、執(zhí)行器、操作系統(tǒng)以及移動(dòng)終端程序等領(lǐng)域的基本應(yīng)用。實(shí)施上可以依托物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實(shí)習(xí)基地，安排一定的實(shí)習(xí)時(shí)間。

4.2 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)（6周）

圖2 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)核心課程三級(jí)項(xiàng)目示意圖

表1 企業(yè)實(shí)習(xí)階段的安排

本階段主要是讓企業(yè)專業(yè)知識(shí)進(jìn)課堂，通過課程置換等方式，將企業(yè)工程師或培訓(xùn)師引入課程實(shí)踐環(huán)節(jié)，通過產(chǎn)品案例分析，了解和參與企業(yè)項(xiàng)目的立項(xiàng)、需求分析、概要設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)與測(cè)試等研發(fā)過程，以及后期系統(tǒng)生產(chǎn)和維護(hù)過程等方面的相關(guān)課程，同時(shí)對(duì)課程的理論學(xué)習(xí)所進(jìn)行的實(shí)操訓(xùn)練進(jìn)行考核。如果條件允許，也可以選擇物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)如移動(dòng)終端程序APP設(shè)計(jì)、微電子和集成電路設(shè)計(jì)等知名企業(yè)和公司，通過現(xiàn)場(chǎng)考察和實(shí)際操作的形式完成學(xué)習(xí)過程。

4.3 畢業(yè)設(shè)計(jì)（18周）

畢業(yè)設(shè)計(jì)是本科4年最后的綜合實(shí)踐階段，通過與企業(yè)工程師聯(lián)合給出培養(yǎng)方案，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際工程問題設(shè)計(jì)有針對(duì)性的、有明確工程應(yīng)用背景的畢業(yè)題目。學(xué)生在實(shí)施過程中，緊緊依托在公司做項(xiàng)目的實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)，結(jié)合自己的專業(yè)知識(shí)，掌握企業(yè)的先進(jìn)技術(shù)和專業(yè)技能，完成規(guī)定題目，最后由企業(yè)和學(xué)校對(duì)其進(jìn)行考核。畢業(yè)答辯小組由企業(yè)工程師和學(xué)校教師共同組成，注重學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力的考核。該過程不但能為學(xué)校培養(yǎng)動(dòng)手能力強(qiáng)的學(xué)生，也為企業(yè)培養(yǎng)和招錄優(yōu)秀員工提供了機(jī)會(huì)。

5 設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的問題

工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)是課程體系設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在，大綱上的學(xué)習(xí)課程和內(nèi)容，都應(yīng)該以此為核心，使所有課程形成一個(gè)有機(jī)的整體。在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)注意以下問題：①教學(xué)觀念上以CDIO理念為核心，堅(jiān)持以提高學(xué)生工程實(shí)踐能力為目標(biāo)；②課程設(shè)置上充分體現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)當(dāng)前技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)，體現(xiàn)差異性、層次性培養(yǎng)；③教材建設(shè)上以知識(shí)結(jié)構(gòu)為組織形式，及時(shí)更新教材，鼓勵(lì)校企雙方共同出版圍繞主題的教學(xué)資源，注重技能訓(xùn)練；④教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)方式上側(cè)重動(dòng)手能力考查，過程評(píng)價(jià)與效果評(píng)價(jià)相結(jié)合，方式靈活多樣。

6 結(jié) 語

通過汲取CDIO切實(shí)可行的先進(jìn)教育理念，結(jié)合我國(guó)和重慶科技學(xué)院的教育實(shí)際現(xiàn)狀，提出切實(shí)可行、可操作的基于CDIO理念的物聯(lián)網(wǎng)工程課程體系，從課程設(shè)置、實(shí)踐設(shè)計(jì)、質(zhì)量評(píng)價(jià)和師資培訓(xùn)等方面進(jìn)探索與實(shí)踐改革，才能改革并設(shè)計(jì)出新的有利于促進(jìn)大學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的信息類應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式。

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