崔 遠,王麗慧

(蘭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 信息工程學(xué)院, 甘肅 蘭州 730070)

近年來,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)飛速發(fā)展,其在各個行業(yè)的深度應(yīng)用,預(yù)示著未來經(jīng)濟社會對物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才的需求巨大。為了更好地發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè),蘭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院建立物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的新模式[1],引入“學(xué)歷證書+職業(yè)技能等級證書”的1+X證書制度,將證書考核內(nèi)容融入專業(yè)課程中,重構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)課程體系;加大課程教學(xué)中實踐教學(xué)的比重,強化學(xué)生物聯(lián)網(wǎng)工程實踐能力的訓(xùn)練;明確專業(yè)課程體系的行業(yè)導(dǎo)向,努力培養(yǎng)具備扎實的技術(shù)基礎(chǔ)、綜合應(yīng)用能力和職業(yè)素養(yǎng),能夠適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的發(fā)展需求,能為社會和企業(yè)提供有價值的行業(yè)方案和服務(wù)的全新物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才。

一、高職院校物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)課程體系現(xiàn)狀

高職院校開設(shè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)始于2012年,經(jīng)過多年的發(fā)展,已取得了一定的成績。近幾年物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)發(fā)展迅速,被廣泛應(yīng)用于智能交通、工業(yè)自動化、智慧農(nóng)業(yè)、醫(yī)療保健、智能家居、能源管理等眾多領(lǐng)域,培養(yǎng)滿足行業(yè)和企業(yè)發(fā)展需求的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)人才成為專業(yè)發(fā)展的重要目標(biāo),這就對建立符合物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)發(fā)展趨勢的課程體系提出了更高的要求。目前,高職院校物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)課程體系存在以下問題:

(一)專業(yè)課程與證書考核內(nèi)容融通不足

1+X證書制度依然存在學(xué)歷證書的“1”與職業(yè)技能等級證書的“X”簡單合并的問題,在學(xué)歷課程體系“1”外,再為“X”證書考試進行單獨的培訓(xùn),沒能充分體現(xiàn)1+X證書制度的核心要素“課證融通”。要實現(xiàn)“1”與“X”之間“課”和“證”融通的重構(gòu)融合,需要認(rèn)真分析職業(yè)技能等級證書的標(biāo)準(zhǔn),掌握證書所涉及的知識、技能和素養(yǎng);將劃分出的具體模塊、典型工作任務(wù)和具體工作崗位與學(xué)歷課程體系相匹配,實現(xiàn)專業(yè)課程體系對物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)需求的滿足。

(二)按學(xué)科設(shè)置專業(yè)課程的傾向嚴(yán)重

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的課程仍然按照學(xué)科進行設(shè)置,以單一課程為知識主線,注重深入淺出地講解理論知識,忽略了學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)。這樣的課程設(shè)置不利于培養(yǎng)高職院校學(xué)生的實踐能力,與高等職業(yè)教育“做中學(xué)”和“學(xué)中做”的原則相違背。打破這種按學(xué)科進行專業(yè)課程設(shè)置的傾向需要構(gòu)建多學(xué)科知識融合的課程體系,強化學(xué)生在物聯(lián)網(wǎng)項目工程實踐能力方面的訓(xùn)練,努力培養(yǎng)學(xué)生的多維度融合能力和創(chuàng)新思維能力。

(三)專業(yè)課程的行業(yè)導(dǎo)向性不足

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)主要通過校企合作了解行業(yè)的需求和熱點。但是目前的校企合作模式主要以學(xué)生頂崗實習(xí)為主,企業(yè)在人才培養(yǎng)方面的參與度不足,導(dǎo)致專業(yè)課程設(shè)置的行業(yè)導(dǎo)向性較弱。高職院校物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)需要拓展校企合作的深度和廣度,了解行業(yè)發(fā)展的方向,重新構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)課程體系,形成全新的課程生態(tài),增強學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力和就業(yè)競爭力,以滿足行業(yè)的需求。

因此,想要解決物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)課程體系中存在的問題,需要在行業(yè)導(dǎo)向的引領(lǐng)下建立課證融通、多維度融合的專業(yè)課程體系,運用工程項目實踐教學(xué),形成專業(yè)課程生態(tài)。

二、建立物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)課程生態(tài)

為了更好地順應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的發(fā)展,蘭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)引入“1+X+CDIO”課程生態(tài)理念。其中,“1”代表所對應(yīng)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的課程;“X”代表若干職業(yè)資格等級認(rèn)證、網(wǎng)絡(luò)平臺資源、人文知識、商業(yè)設(shè)計策劃、商業(yè)創(chuàng)新等多學(xué)科知識;“CDIO”為工程項目,C代表構(gòu)思(Conceive)、D代表設(shè)計(Design)、I代表實現(xiàn)(Implement)、O代表運作(Operate),它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運行的生命周期為載體,讓學(xué)生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程項目[2]。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)“1+X+CDIO”課程生態(tài)以“CDIO”工程項目為主線,構(gòu)建專業(yè)課程的基礎(chǔ)模塊;根據(jù)基礎(chǔ)模塊的內(nèi)容進行大學(xué)生專業(yè)競賽項目和雙創(chuàng)競賽項目等的研究,積累形成項目集群;最后,與企業(yè)及教師工作室合作,形成物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)課程生態(tài)。在這里,以物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)課程之一的“傳感網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)”課程為例,詳細(xì)闡述“1+X+CDIO”課程生態(tài)的應(yīng)用。

(一)重構(gòu)“傳感網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)”課程基礎(chǔ)模塊

“傳感網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)”課程是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的核心課程之一,總體目標(biāo)是學(xué)生具備傳感網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)的基本知識及應(yīng)用能力,熟練使用傳感網(wǎng)開發(fā)軟件,能夠結(jié)合實際開發(fā)需求,設(shè)計、開發(fā)、調(diào)試傳感網(wǎng)項目?！皞鞲芯W(wǎng)應(yīng)用開發(fā)”課程引入1+X職業(yè)技能等級認(rèn)證,把職業(yè)技能等級標(biāo)準(zhǔn)融入課程中,實現(xiàn)課證深度融通;將課程內(nèi)容和職業(yè)工作任務(wù)進行關(guān)聯(lián),以項目化的方式設(shè)計典型工作任務(wù),對接職業(yè)崗位,培養(yǎng)學(xué)生的核心專業(yè)能力[3];同時,構(gòu)建“傳感網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)”網(wǎng)絡(luò)平臺課,分享技術(shù)、人文和商業(yè)等多維度知識,形成“傳感網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)”課程基礎(chǔ)模塊(圖1)。

圖1 “傳感網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)”課程基礎(chǔ)模塊

在“傳感網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)”課程基礎(chǔ)模塊中,將課程分為基礎(chǔ)設(shè)計應(yīng)用、綜合設(shè)計應(yīng)用和行業(yè)創(chuàng)新應(yīng)用三個階段,每個階段對應(yīng)典型工作任務(wù)?！盎A(chǔ)設(shè)計應(yīng)用”階段對應(yīng)的典型工作任務(wù)包括:STM32微控制器應(yīng)用開發(fā)、RS-485總線通信應(yīng)用、CAN總線通信應(yīng)用、基于BasicRF的無線通信應(yīng)用、NB-IoT聯(lián)網(wǎng)通信、LoRa通信應(yīng)用開發(fā)等?！熬C合設(shè)計應(yīng)用”階段對應(yīng)的典型工作任務(wù)包括:智能感應(yīng)燈項目搭建、智能環(huán)境監(jiān)測項目搭建?！靶袠I(yè)創(chuàng)新應(yīng)用”階段對應(yīng)的主要是農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)—智慧農(nóng)業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐項目。針對從基礎(chǔ)到行業(yè)應(yīng)用的各個階段所對應(yīng)的不同典型工作任務(wù),對接職業(yè)崗位(如項目系統(tǒng)構(gòu)建與管理、項目工程安裝與實施、項目測試、部品開發(fā)、品質(zhì)檢測與管理、項目運營維護、技術(shù)服務(wù)與支持等),培養(yǎng)學(xué)生傳感網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的實施、開發(fā)和維護等核心專業(yè)能力。同時,將人工智能、大數(shù)據(jù)、可穿戴技術(shù)和機器人等最新技術(shù)和商業(yè)課程、人文課程分享在網(wǎng)絡(luò)平臺課程中,培養(yǎng)學(xué)生的人文意識,強化學(xué)生設(shè)計策劃和商業(yè)創(chuàng)新與執(zhí)行的思維訓(xùn)練,形成全新的“傳感網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)”課程基礎(chǔ)模塊。

(二)以相對應(yīng)的項目集群強化實踐教學(xué)

在“傳感網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)”課程基礎(chǔ)模塊學(xué)習(xí)的過程中,以大學(xué)生專業(yè)競賽和大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽為主的五個項目集群為目標(biāo),進行“傳感網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)”課程的學(xué)習(xí)擴展,以此提升物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的引領(lǐng)性和學(xué)科的延展性,全面培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力(圖2)。

圖2 “傳感網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)”項目集群

大學(xué)生競賽以大學(xué)生為競賽主體,通過全國或者指定區(qū)域的高校相互競爭比賽,讓大學(xué)生在綜合應(yīng)用所學(xué)理論知識的基礎(chǔ)上,解決相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用問題[4]。以“傳感網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)”課程的核心控制芯片STM32為基礎(chǔ),備賽全國職業(yè)院校技能大賽嵌入式應(yīng)用開發(fā)賽項。應(yīng)用前面構(gòu)建的課程基礎(chǔ)模塊中的智能感應(yīng)燈項目、智能環(huán)境監(jiān)測項目及農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)三個典型工作任務(wù)中的傳感器數(shù)據(jù)采集應(yīng)用、ADC信號采集應(yīng)用、ZigBee無線通信技術(shù)等重要知識點,實現(xiàn)嵌入式應(yīng)用開發(fā)賽項的學(xué)習(xí)和實踐。在競賽訓(xùn)練中,繼續(xù)學(xué)習(xí)和擴展語音交互技術(shù)、超聲波技術(shù)、循跡技術(shù)、紅外技術(shù)、圖像識別技術(shù)和RFID讀卡技術(shù)等,實現(xiàn)整個嵌入式技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用。同時,“傳感網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)”課程基礎(chǔ)模塊中形成的典型工作任務(wù),也為大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽項目提供了設(shè)計思路。學(xué)生競賽團隊在完成課程基礎(chǔ)模塊典型工作任務(wù)的基礎(chǔ)上,提出了創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目“AI創(chuàng)想之翼”智慧社區(qū)智能服務(wù)機器人,將智能安防系統(tǒng)、智慧路燈系統(tǒng)連同嵌入式技術(shù)應(yīng)用開發(fā)賽項中的內(nèi)容進行具體和實際的運用,實現(xiàn)集社區(qū)安防、智能路燈、社區(qū)巡邏、社區(qū)文化宣傳、智能停車位管理等功能為一體的綜合性智慧社區(qū)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目。加強學(xué)生競賽梯隊建設(shè),依托電子科技社團、機器人社團和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團隊等學(xué)生社團來訓(xùn)練學(xué)生,為專業(yè)競賽和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽選拔參賽隊員。提升專業(yè)延展和市場引領(lǐng)作用,以1+X傳感網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)基地作為硬件資源,開展社會服務(wù)項目,做好社會公益服務(wù),擴大專業(yè)相關(guān)的科技和科普范圍。

“傳感網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)”項目集群的建設(shè),把技術(shù)技能培養(yǎng)、創(chuàng)新思維訓(xùn)練、職業(yè)規(guī)范養(yǎng)成、解決問題能力訓(xùn)練、團隊合作與溝通能力提升等融入每個教學(xué)環(huán)節(jié),培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)規(guī)范、精益求精的職業(yè)素養(yǎng),增強學(xué)生的綜合競爭力和職業(yè)發(fā)展?jié)摿Α?/p>

(三)構(gòu)建“1+X+CDIO”課程生態(tài)

“傳感網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)”課程聯(lián)合課程基礎(chǔ)模塊和項目集群,構(gòu)建課程生態(tài)(圖3)。

圖3 “傳感網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)”課程生態(tài)

如今的課程教學(xué)更加注重專業(yè)知識的延展性和綜合性。教師、學(xué)生、企業(yè)和課程資源共同構(gòu)成了職業(yè)院校課程生態(tài)要素的集合,與這四個要素發(fā)生直接和間接聯(lián)系的因子則構(gòu)成該系統(tǒng)的環(huán)境因子集合[5]?！皞鞲芯W(wǎng)應(yīng)用開發(fā)”以課程基礎(chǔ)模塊和對應(yīng)的項目集群為基礎(chǔ),以“CDIO”工程項目教學(xué)方式為主線,以教師工作室和企業(yè)實踐為主體,在兩條生態(tài)鏈路中創(chuàng)造科學(xué)、高效的教學(xué)環(huán)境,形成多觸點多鏈路的“傳感網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)”課程生態(tài)。第一條生態(tài)鏈路,根據(jù)專業(yè)競賽和“雙創(chuàng)”競賽的內(nèi)容設(shè)計和提出“AI創(chuàng)想之翼”智慧社區(qū)智能服務(wù)機器人項目。由于智慧社區(qū)項目較大,可以將其劃分為小型項目模塊,并分別設(shè)計完成。借助競賽設(shè)備提供企業(yè)(北京百科融創(chuàng)科技有限公司)的嵌入式平臺,進行專業(yè)競賽的訓(xùn)練和項目研發(fā)。對于智慧社區(qū)項目中的小型項目模塊(智能路燈系統(tǒng)、智能安防系統(tǒng)、超聲波測距系統(tǒng)等),學(xué)生可以利用大學(xué)生創(chuàng)客空間進行項目孵化。同時,以機器人工作室和大師工作室為載體,與北京新大陸科技有限公司和北京百科融創(chuàng)科技有限公司等進行項目校企合作研發(fā),促進校企深度合作。第二條生態(tài)鏈路是企業(yè)實踐。一方面針對嵌入式技術(shù)應(yīng)用開發(fā)賽項,進入北京百科融創(chuàng)進行賽項技術(shù)培訓(xùn),提升學(xué)生競賽能力;另一方面則是與多家企業(yè)進行校企合作,了解行業(yè)背景,熟悉專業(yè)崗位。通過兩條生態(tài)鏈路的連接,創(chuàng)造教學(xué)、科研與崗位緊密聯(lián)系的綠色課程生態(tài)。

(四)“傳感網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)”課程教學(xué)效果評價

為了檢驗“1+X+CDIO”課程生態(tài)的教學(xué)效果,在“傳感網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)”課程完成后,對2020級物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)3個班級共90名同學(xué)進行了“傳感網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)”課程生態(tài)學(xué)生滿意度問卷調(diào)查。其中74%的學(xué)生非常認(rèn)可這種教學(xué)模式,認(rèn)為這種教學(xué)模式與傳統(tǒng)教學(xué)模式相比,為學(xué)生提供了更多分析問題和理解問題的視角,提升了學(xué)生的科研能力和團隊協(xié)作能力,對學(xué)生進行了全方位的能力培養(yǎng)。此外,對2019級、2020級物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)學(xué)生的期末成績進行對比(表1),發(fā)現(xiàn)在“1+X+CDIO”課程生態(tài)下完成學(xué)習(xí)的2020級學(xué)生比傳統(tǒng)教學(xué)模式下完成學(xué)習(xí)的2019級學(xué)生平均提高了7.86分。

表1 “傳感網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)”課程生態(tài)應(yīng)用前后學(xué)生成績對比

對2019級和2020級學(xué)生成績分布比例作詳細(xì)對比,結(jié)果如圖4所示。

圖4 2019級與2020級學(xué)生成績分布情況對比

從圖4可以看出,2020級學(xué)生不及格率為0,出現(xiàn)了較大比例的優(yōu)秀率,學(xué)生的成績都有大幅度的提升。同時,2020級物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的學(xué)生在各種學(xué)生競賽中也取得了優(yōu)異的成績,先后獲得了2022年全國職業(yè)院校技能大賽嵌入式應(yīng)用開發(fā)賽項甘肅省二等獎、第八屆中國國際“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽甘肅省分賽銀獎、第八屆全國青年科普創(chuàng)新實驗暨作品大賽甘肅賽區(qū)三等獎。綜上所述,“傳感網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)”在實施“1+X+CDIO”模式后,學(xué)生的學(xué)習(xí)效果得到了很大提升。

三、結(jié)語

在2020級物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)中,實施了“傳感網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)”“1+X+CDIO”課程生態(tài)。通過具體的教學(xué)實施,學(xué)生在課程中的學(xué)習(xí)成績有了很大的提高。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)“傳感網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)”課程生態(tài)的創(chuàng)新點,一是將課程和對應(yīng)的1+X證書制度考核內(nèi)容重組,并借助網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺形成符合行業(yè)發(fā)展的、多維度融合的課程基礎(chǔ)模塊,強化學(xué)生的傳感網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)核心專業(yè)能力;二是集合大學(xué)生專業(yè)競賽、大學(xué)生雙創(chuàng)競賽等五個項目集群,作為課程基礎(chǔ)模塊的擴展,提升學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)和綜合競爭力;三是課程生態(tài)將基礎(chǔ)模塊、項目集群和生態(tài)鏈緊密聯(lián)系,實現(xiàn)教學(xué)、科研和崗位的相互關(guān)聯(lián)和協(xié)同共生。