江帆

摘要：構建良好的課程體系是高職院校實施物聯(lián)網專業(yè)人才培養(yǎng)的重要措施之一。針對當前五年制高職物聯(lián)網專業(yè)教學中存在的重理論輕實踐、課程項目化程度較低、硬件類實驗課程實施困難等問題，采取加強師資隊伍建設，改進硬件實驗課程教學方法，加強教材建設實踐等課程改革措施，構建基于CDIO理念的課程體系，取得了良好的效果。

關鍵詞：CDIO;五年制高職;課程改革

中圖分類號：G712 文獻標志碼：A 文章編號：1673-9094-（2019）04C-0025-04

一、引言

CDIO即構思（conceive）、設計（design）、實現（implement）、運作（operate），在我國發(fā)展已有13年。CDIO得到了教育行政部門和工程教育界的廣泛認可和大力支持，已經成為高職院校重要的課程改革基礎之一。CDIO注重課程體系的科學性，突出“教育改革實踐的工匠精神”。[1]CDIO以學生為教學主體，以做中學為核心思想，著重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力、實踐能力和專業(yè)知識，最大限度地將學習過程置于實際的工程環(huán)境中。CDIO工程教育模式充分調動學生的主觀能動性，使學生主動探索所學知識與課程間的有機聯(lián)系，在近似于真實的工作環(huán)境中得到訓練。

二、物聯(lián)網專業(yè)教學亟待解決的問題

自教育部于2010年批準成立第一批物聯(lián)網專業(yè)以來，五年制高職院校的物聯(lián)網專業(yè)規(guī)模日益擴大，畢業(yè)學生的數量逐年增加，但就業(yè)形勢卻不容樂觀，企業(yè)難以招聘到合適的人才。究其原因，是物聯(lián)網專業(yè)課程體系中存在著若干問題。

（一）重理論、輕實踐、缺設計

目前，雖然大多數五年制高職學校開設了物聯(lián)網實踐類課程，但教學過程仍然偏重于理論學習，學生分析能力、設計能力、數據處理能力很少得到鍛煉，導致畢業(yè)生物聯(lián)網核心崗位能力呈現下降的趨勢。

（二）課程項目化程度較低

當前物聯(lián)網課程體系中的教學單元模塊是彼此獨立的，相互之間不能有效銜接，并且任務目標模糊或過于松散，使學生無所適從，[2]不知從何處著手。

（三）典型項目解決方案儲備不足

一方面，由于專業(yè)教師在物聯(lián)網項目實踐方面的參與程度不高，導致難以提煉工程問題的解決辦法并應用于實踐教學;另一方面，在物聯(lián)網人才培養(yǎng)方案制定的前期，缺少企業(yè)專家的深度參與，導致項目化課程設計難以體現工程問題的系統(tǒng)性與典型性。[3]

（四）硬件實驗類課程教學實施困難

物聯(lián)網相比于其他學科更加注重硬件知識的學習。對于物聯(lián)網應用技術專業(yè)的學生而言，硬件開發(fā)的門檻很高，既要掌握硬件組成原理、編程語言、應用軟件，又要掌握智能化硬件知識，其難度非常大。

三、構建基于CDIO的“三位一體”課程體系

針對物聯(lián)網應用技術專業(yè)課程體系中存在的問題，依據CDIO工程教育理念對人才培養(yǎng)的要求，從基于工作過程的實踐教學環(huán)節(jié)出發(fā)，以CDIO大綱為指導思想，以理實一體化為教學模式，以課內項目教學、課外實踐教學、企業(yè)生產實踐為教學過程，以提升個人職業(yè)能力、團隊協(xié)作能力和實踐能力為培養(yǎng)目標，[4]構建“一理念、二結合、三過程” 的三位一體課程體系。

（一）“一理念”——CDIO工程教育理念

構建基于CDIO課程體系的首要標準是培養(yǎng)能力而非灌輸知識，提倡“基于項目的學習”。針對物聯(lián)網人才培養(yǎng)方案，以工程項目為載體，以課程和項目之間的有機聯(lián)系為線索，形成一體化的課程體系。這樣的課程體系，一方面可以將離散的知識點串聯(lián)起來，有利于學生解決具體的工程問題;另一方面，學生能夠在項目實踐的初始階段就開始接觸工程應用問題，在后續(xù)的實踐過程中逐步深入了解應用需求，而無需在每門課程中都去了解新項目的應用背景，使學生能夠專注于解決問題的方法。[5]

（二）“二結合”——理論與實踐相結合

如何正確處理理論教學與實踐教學的關系，是構建“三位一體”課程體系需要解決的首要問題。學校在CDIO工程教育理念的基礎上，提出“按學年理論教學”與“按能力實踐教學”相結合的教學模式。[6]按學年理論教學是指根據物聯(lián)網應用技術專業(yè)人才培養(yǎng)方案，以學年為單位，依據物聯(lián)網的三層構架劃分3個專業(yè)方向，逐步開展教學活動。第一學年主要開設專業(yè)必修課程，目的是增加學生知識的深度與廣度，培養(yǎng)學生的自主學習能力與邏輯思維能力。第二學年主要開設專業(yè)基礎課程，目的是使學生掌握物聯(lián)網基礎知識的核心內容。第三學年及以后主要開設物聯(lián)網項目化課程，目的是讓學生掌握各種物聯(lián)網技術，具備工程實踐能力。按能力實踐教學是按照學生的學習能力，將學習過程分為入門階段、提高階段和突破階段三個部分。入門階段主要進行工程基礎課實踐，掌握簡單硬件電路設計和單片機程序開發(fā)。提高階段主要進行專業(yè)性的課程設計，開發(fā)簡單的物聯(lián)網軟件系統(tǒng)，要求包含物聯(lián)網的三層架構。突破階段主要進行物聯(lián)網項目實踐，完成綜合性較強的項目設計，培養(yǎng)學生綜合運用各種物聯(lián)網核心技術解決實際問題的能力。

（三）“三過程”——基于CDIO的實踐教學過程

依據CDIO工程化教學理念，實施貫通5年的課程體系，將整個教學過程分為課內項目教學、課外實踐教學和企業(yè)生產實踐三個階段。

1. 課內項目教學。課內項目化課程涵蓋了物聯(lián)網的感知層、網絡層、應用層，基于此三層構架，設置設計類課程、綜合類課程和驗證類課程。設計類課程主要針對感知層，包括傳感器原理與應用和RFID原理及應用。綜合類課程主要針對網絡層，包括無線傳感網、短距離無線通信、云計算與物聯(lián)網等。驗證類課程主要針對應用層，包括物聯(lián)網存儲與管理、大數據、物聯(lián)網應用系統(tǒng)設計等。[7]通過課內項目教學，將知識點融會貫通，幫助學生增強分析問題、解決問題的能力。

2. 課外實踐教學。課外實踐教學依托校內實踐基地開展，學生申請在校級工作室，組成社團，自主研發(fā)或承接企業(yè)項目。同時，鼓勵教師結合自己的科研成果進行課程內容改革，自主研制智能化硬件設備或軟件資源，將科研項目與實踐教學相結合，轉化為學生容易接收的實踐類課程，學生可以作為教師科研課題的研究成員，在教師的帶領下，師生共同完成實踐課題。[8]通過課外實踐教學，有利于提升學生的創(chuàng)新實踐能力。

3. 企業(yè)生產實踐。企業(yè)生產實踐以實訓班的形式開展，一般設置在最后一個學期，時間為3個月。實訓班的所有課程均圍繞真實的企業(yè)項目展開，這些項目是企業(yè)已經完成的真實案例，由主持項目的工程師從完成項目的基本知識點開始，向學生講授項目完成的過程、方法、技巧及注意事項。授課完成后，學生分為4至5人的項目團隊，重新開發(fā)此項目。在5年的教學實踐過程中選擇的實踐項目方向有專用電子設備安裝與調試、智能硬件開發(fā)、傳感器網絡、WSN設計與開發(fā)、嵌入式網關開發(fā)、物聯(lián)網終端軟件開發(fā)等。完成的實踐案例有科技博物館改造項目、化學工廠環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、智能家居安防系統(tǒng)、智慧超市改造項目、小區(qū)智能化改造項目、智慧小區(qū)紅外感應燈光系統(tǒng)、智慧小區(qū)感應門改造工程、智慧小區(qū)自動照明系統(tǒng)、車輛自動停泊計費系統(tǒng)、食用菌生產大棚改造項目。項目完成后，在實訓班的最后一天進行項目答辯，選出優(yōu)秀的項目開發(fā)團隊。團隊的項目完成情況和每個團隊成員的答辯情況，都計入相應的實訓課程成績。[9]通過企業(yè)生產實踐，學生充分參與真實物聯(lián)網項目的研發(fā)過程，為提升就業(yè)競爭力增加砝碼。

四、基于CDIO課程體系的改革措施

（一）加強師資隊伍建設

構建基于CDIO的課程體系，教師必須具備項目化實踐能力，注重提高自身的實踐教學能力、產品設計能力、項目管理能力和團隊協(xié)作能力。[10]學校物聯(lián)網應用技術專業(yè)的教師大部分來自于計算機、電子信息技術和網絡通信等相關專業(yè)，沒有在物聯(lián)網框架下實施項目化教學的經驗，原專業(yè)固有的教學模式會產生思維定勢，對物聯(lián)網項目實踐教學產生較大的影響。因此，提升教師的專業(yè)素養(yǎng)是十分必要的。[11]

1.物聯(lián)網專業(yè)素養(yǎng)提升培訓。物聯(lián)網專業(yè)素養(yǎng)提升是教師在原有專業(yè)的基礎上，結合物聯(lián)網核心崗位的技術要求，有針對性地補充自己的知識體系，調整知識結構，使之更加符合課程教學要求。教師通過培訓，調整教學思路，改變教學方法，促進專業(yè)發(fā)展。

2. 教師參與物聯(lián)網項目研發(fā)與實踐。學校每年選派優(yōu)秀專業(yè)教師到企業(yè)參與物聯(lián)網項目的研發(fā)實踐，熟悉項目研發(fā)過程，積累項目管理經驗，在教學過程中貫徹相關知識與技能。

（二）改進硬件實驗課程教學方法

考慮到實驗類課程教學的難點，學校在實驗課程教學工具方面進行了改革探索，采用樹莓派硬件積木作為物聯(lián)網信息處理的支撐平臺。樹莓派硬件積木入門學習較為容易，只需要掌握基本的C語言編程基礎，不需要掌握復雜的單片機知識。學生通過約30課時的學習，就能快速進入智能硬件開發(fā)，即使缺乏底層硬件編程基礎，也能夠在較短的時間內開發(fā)出智能化的小設備。

樹莓派的編程代碼全部開源，技術資料非常豐富。樹莓派硬件開發(fā)采用在主控板上外接硬件的工作方式，外接硬件可以是各類控制器與傳感器。同時，樹莓派還具有跨平臺的特性，通過硬件積木不同的組合方式可以設計出不同的智能化設備。[12]這種方式激發(fā)了學生的學習興趣，提高了積極性，鍛煉了動手能力和創(chuàng)新能力。

（三）實施以典型物聯(lián)網項目為主線的項目化課程體系

依據CDIO工程教育模式對物聯(lián)網職業(yè)能力四個方面的要求，學校選擇能夠涵蓋物聯(lián)網核心崗位技術要求的“智慧城市”為典型項目，結合物聯(lián)網職業(yè)崗位能力要求，將項目逐層分解、細化，凝練知識點與技能點，形成項目化課程。

典型項目經過篩選、細化、精解，形成若干教學單元，貫穿于整個在校學習期間。學生按照學期順序，逐一學習相關知識與技能。在學習過程中，學生與教師共同參與，按照選題（教師指導）、開題（學生匯報）、實施（執(zhí)行過程）、結題 （成果匯報）的方式，[13]完成典型項目的學習。

（四）加強實踐教材建設

1.由擔任實驗實訓課程的主講教師，依托物聯(lián)網實驗平臺，編寫相關實驗指導書，緩解教學一時之需。

2.由項目化課程的主講教師負責編寫適合于本專業(yè)學生使用的、能夠在開設相關課程時所用的校本教材。

3.由骨干教師負責編寫能公開出版的，國家規(guī)劃或省規(guī)劃的項目化教材。

4.由物聯(lián)網專業(yè)教師聯(lián)合企業(yè)教師，共同編寫案例庫、資源庫等實踐教材。

（五）“校企雙主體”完善課程體系

1. 精選合作企業(yè)和講師。選擇合作企業(yè)時，根據專業(yè)需求選擇社會責任感較強、資質較好、知名度較高的物聯(lián)網企業(yè)。慎重選擇合作企業(yè)之后，仔細審核企業(yè)派駐到學校的講師資質，通過面談、試講等方式，選擇授課能力較強的企業(yè)講師，并與之一同確定實踐課程內容，以完善課程體系。

2. 建立校企合作課程團隊。為了順利實施校企合作課程實踐，建立高度負責的課程團隊，在團隊建立過程中全面考慮到課程實踐過程中的學生、企業(yè)講師、專業(yè)教師、巡視教師以及校、企領導等諸多細節(jié)。本專業(yè)的教師特別注意維持與企業(yè)的長期合作關系，合作企業(yè)結合自身的用人需求，選拔經驗豐富、溝通能力較強的工程師作為駐校講師，在課程實踐結束后，參與教學質量評價，并分析企業(yè)的獲利點。

五、結語

學?；贑DIO工程教育理念，實施物聯(lián)網應用技術專業(yè)課程改革，構建“三位一體”的課程體系，有效提升學生的專業(yè)實踐能力、創(chuàng)新能力和團隊協(xié)作能力，增強了就業(yè)競爭力。經過學校三年的教學實踐，學生就業(yè)率逐年上升，畢業(yè)生的物聯(lián)網職業(yè)崗位能力受到了用人單位的好評，課程體系建設取得了明顯的成效。

參考文獻：

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責任編輯：馮志軍

Abstract： Constructing a good curriculum system is one of the important measures for higher vocational colleges to implement talent training in the specialty of Internet of Things. In view of the problems existing in the current five-year higher vocational education of Internet of Things， such as emphasizing the theory over practice， low degree of curriculum project， difficulties in implementing hardware experimental courses， etc.， curriculum reform measures such as strengthening the construction of teaching staff， improving the teaching methods of hardware experimental courses and strengthening the construction of practical teaching materials have been taken to construct the curriculum system based on the concept of CDIO. Good results have been achieved.

Key words： CDIO; five-year higher vocational education; curriculum reform