CDIO模式下五年制高職物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)的研究與實(shí)踐

江 帆

（江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院 蘇州工業(yè)園區(qū)分院，江蘇 蘇州 215123）

0 引 言

由美國麻省理工學(xué)院和瑞典皇家工學(xué)院等4所大學(xué)組成的跨國研究組織在2000年提出了CDIO工程教育理念，目前，CDIO已經(jīng)成為國際主流的新型工程教育模式。CDIO工程教育理念以構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)作為核心要素，以項(xiàng)目的研發(fā)到運(yùn)行為一個(gè)完整的生命周期，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的學(xué)習(xí)方式，掌握課程之間的有機(jī)聯(lián)系[1]。教育部于2005年將CDIO引入我國高等工程教育。2016年由我國的汕頭大學(xué)牽頭，發(fā)起了“CDIO工程教育聯(lián)盟”，至今在世界范圍內(nèi)已有超過100所高校加入，其中我國有清華大學(xué)、北京交通大學(xué)等6所高校加入。

1 物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)研究概述

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是在計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上，融合智能感知技術(shù)、云計(jì)算、普適計(jì)算與泛在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)所形成的綜合性技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)的重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋了智能交通、智能家居、智能物流、智慧醫(yī)療、智能農(nóng)業(yè)、智能工業(yè)、智慧城市等，市場前景十分廣闊。

因此，各高校十分重視物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)。2011年，教育部批準(zhǔn)成立物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)，國內(nèi)部分高校開始首次招生，至今已有近200所高校設(shè)置了物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)，各高職院校的院系向教育部提交新增物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的申請(qǐng)超過了700次。

五年制高職院校作為培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)人才的重要基地之一，也相繼成立了物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)，但是，其人才培養(yǎng)存在著師資力量不足，培養(yǎng)體系不完善，重理論、輕實(shí)踐等問題，學(xué)生的物聯(lián)網(wǎng)工程實(shí)踐能力、設(shè)計(jì)能力較弱，缺乏工程創(chuàng)新能力，就業(yè)形勢(shì)不理想。

為此，筆者認(rèn)為，當(dāng)前五年制高職物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)應(yīng)在重視學(xué)科基礎(chǔ)的前提下，著重培養(yǎng)學(xué)生的物聯(lián)網(wǎng)工程實(shí)踐能力，將CDIO工程教育理念融入物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)過程之中，全面引入大工程觀的思想，形成適合于五年制高職學(xué)制特點(diǎn)與學(xué)生學(xué)情的物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)方案。

2 基于CDIO的物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)方案

CDIO的理念與五年制高職物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才培養(yǎng)需求在很多方面是一致的，兩者存在相當(dāng)高的契合程度，因此，可將CDIO的工程素養(yǎng)作為培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才的指導(dǎo)性方向，采用CDIO的工程項(xiàng)目實(shí)踐模式，借鑒其在項(xiàng)目實(shí)踐中的成功經(jīng)驗(yàn)，形成五年制高職物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才培養(yǎng)方案，并按CDIO的工程項(xiàng)目執(zhí)行過程，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、團(tuán)隊(duì)意識(shí)和能力素養(yǎng)?；贑DIO的物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)方案包含以下3個(gè)方面。

1）培養(yǎng)目標(biāo)。

掌握物聯(lián)網(wǎng)的理論知識(shí)與專業(yè)技能，增強(qiáng)職業(yè)道德，提高物聯(lián)網(wǎng)工程素養(yǎng)，提升實(shí)踐能力、設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力，具備在電子信息領(lǐng)域從事物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序研發(fā)的能力。

2）人才規(guī)格。

具備物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)日常管理能力，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備選型與配置能力，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行與維護(hù)能力，物聯(lián)網(wǎng)集成測(cè)試方案設(shè)計(jì)能力，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序開發(fā)能力。

3）教育體系。

教育體系分為通識(shí)教育和專業(yè)教育兩個(gè)部分。

通識(shí)教育模塊主要由公共基礎(chǔ)課程、自然科學(xué)課程和綜合素質(zhì)課程組成，目的在于拓展學(xué)生的知識(shí)面，使之兼具科學(xué)素養(yǎng)與人文素養(yǎng)[2]。

專業(yè)教育模塊按照物聯(lián)網(wǎng)的3個(gè)層次劃分。第一層（感知層）課程包括物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)、RFID射頻識(shí)別技術(shù)、傳感器技術(shù)、無線傳感器技術(shù)、微距離通信技術(shù)、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)。第二層（網(wǎng)絡(luò)層）課程包括計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)集成與管理。第三層（應(yīng)用層）課程包括數(shù)據(jù)庫原理、單片機(jī)技術(shù)、C語言、C#、Java、Qt軟件開發(fā)技術(shù)、Web技術(shù)。

實(shí)踐教育模塊包括通識(shí)課程實(shí)踐、專業(yè)課程實(shí)踐、工程項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等，其目的是通過課程實(shí)踐加強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)意識(shí)。

3 CDIO物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)措施

根據(jù)CDIO工程教育模式的特點(diǎn)，以培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力為主要目標(biāo)，實(shí)施基于CDIO的物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)方案的關(guān)鍵措施。

3.1 明晰專業(yè)全貌，明確專業(yè)方向

雖然物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容豐富，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，涵蓋范圍較廣，但經(jīng)過仔細(xì)分析，仍然可以將其劃分為3個(gè)層次，一是感知層，即以傳感器和智能化終端設(shè)備為主，實(shí)現(xiàn)物體識(shí)別。二是網(wǎng)絡(luò)層，即通過局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)等，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸與處理。三是應(yīng)用層，即利用計(jì)算機(jī)、手機(jī)、平板電腦等實(shí)現(xiàn)各種應(yīng)用。這3個(gè)層次既彼此獨(dú)立又相互聯(lián)系，形成物聯(lián)網(wǎng)的3層架構(gòu)體系。

物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的重要特點(diǎn)是學(xué)科交叉，技術(shù)集成，知識(shí)融合。物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)需要復(fù)合型的人才，這就要求學(xué)生既要掌握多學(xué)科知識(shí)，又要在某一方面出類拔萃。因此，合理、有效的物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)措施應(yīng)該是讓學(xué)生全面了解物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的整體概貌，同時(shí)，選擇一個(gè)專業(yè)方向深入學(xué)習(xí)與實(shí)踐[3]。

基于上述分析，將物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)劃分為3個(gè)專業(yè)方向，如表1所示。

表1 物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)方向劃分

3.2 加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)，提升“雙師”素質(zhì)

實(shí)施CDIO人才培養(yǎng)方案，除要求教師自身的專業(yè)能力過硬之外，還強(qiáng)調(diào)教師的工程實(shí)踐能力、項(xiàng)目管理能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力與產(chǎn)品設(shè)計(jì)能力。為提升雙師素質(zhì)，可采取以下措施：一是選派教師到科研機(jī)構(gòu)和高校進(jìn)修學(xué)習(xí)，提升專業(yè)素質(zhì)；二是選派教師到物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)培訓(xùn)，學(xué)習(xí)項(xiàng)目管理經(jīng)驗(yàn)，參與校企合作項(xiàng)目的開發(fā)工作，提升工程素養(yǎng)。同時(shí)，了解企業(yè)對(duì)學(xué)生的能力、素質(zhì)的要求，以便調(diào)整人才培養(yǎng)方案。

3.3 以工程項(xiàng)目為主線，形成項(xiàng)目化課程體系

為了提升學(xué)生的物聯(lián)網(wǎng)工程實(shí)踐能力，必須讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中操作真實(shí)的物聯(lián)網(wǎng)工程項(xiàng)目。在日常教學(xué)過程中，以工程項(xiàng)目為主線，將其優(yōu)化提煉，轉(zhuǎn)變?yōu)榻虒W(xué)項(xiàng)目，貫穿整個(gè)教學(xué)過程，形成項(xiàng)目化課程體系。教師在授課過程中以項(xiàng)目實(shí)施的形式開展教學(xué)活動(dòng)，按照“選題（教師指導(dǎo)）—開題（學(xué)生匯報(bào)）—實(shí)施（項(xiàng)目實(shí)施）—結(jié)題（成果匯報(bào)）”的過程組織實(shí)施，鼓勵(lì)學(xué)生多溝通、嘗試、探究[4]。

3.4 加強(qiáng)實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)

實(shí)訓(xùn)基地是實(shí)施基于CDIO物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)的重要組成部分，良好的實(shí)訓(xùn)平臺(tái)有利于提升學(xué)生的工程實(shí)踐能力。實(shí)訓(xùn)基地分為校內(nèi)與校外兩部分。學(xué)校與技術(shù)先進(jìn)、管理規(guī)范的物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)合作，按照“平臺(tái)企業(yè)化，實(shí)訓(xùn)生產(chǎn)化”的原則，在校內(nèi)建立實(shí)訓(xùn)基地，形成具備項(xiàng)目教學(xué)、技能鑒定、師生培訓(xùn)、社會(huì)培訓(xùn)多功能的實(shí)訓(xùn)平臺(tái)[5]。實(shí)訓(xùn)基地設(shè)有專門的教師，對(duì)學(xué)生的實(shí)訓(xùn)過程進(jìn)行全面的跟蹤指導(dǎo)。在校外實(shí)訓(xùn)基地，學(xué)?？芍付▽I(yè)能力強(qiáng)、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)，同時(shí)，聘請(qǐng)業(yè)務(wù)水平較高的企業(yè)技術(shù)人員對(duì)學(xué)生進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)，提升學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力，減小學(xué)校培養(yǎng)與企業(yè)需求之間的差距。

3.5 開發(fā)項(xiàng)目化的實(shí)踐性教材

學(xué)生進(jìn)行CDIO項(xiàng)目實(shí)踐必須要有配套的高水平教材。五年制高職院校的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)開設(shè)時(shí)間不長，缺乏項(xiàng)目化的實(shí)踐性教材。應(yīng)鼓勵(lì)專業(yè)水平較高的教師編寫適合本專業(yè)物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)方案的實(shí)踐性教材。學(xué)校教師也可聯(lián)合企業(yè)技術(shù)人員共同編寫具有行業(yè)特色的實(shí)踐教材，同時(shí)加強(qiáng)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目資源庫的建設(shè)[6]。

4 基于CDIO物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)的實(shí)踐

江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院作為一所五年一貫制高職院校，結(jié)合五年制高職的學(xué)制特點(diǎn)及自身的辦學(xué)優(yōu)勢(shì)，不斷探索、改進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)方案，以下是我院物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)實(shí)踐。

4.1 緊密聯(lián)系產(chǎn)業(yè)，強(qiáng)化頂崗實(shí)習(xí)與畢業(yè)設(shè)計(jì)

我院依據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的三層架構(gòu)，建立了物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)實(shí)訓(xùn)中心、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)訓(xùn)中心以及物聯(lián)網(wǎng)軟件研發(fā)實(shí)訓(xùn)中心。通過校企合作機(jī)制，將企業(yè)化的生產(chǎn)過程融入實(shí)訓(xùn)之中，使實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目與企業(yè)生產(chǎn)無縫對(duì)接。師生參與企業(yè)項(xiàng)目研發(fā)，提升職業(yè)技能。

為增強(qiáng)學(xué)生的物聯(lián)網(wǎng)工程素養(yǎng)，學(xué)院依托科教創(chuàng)新區(qū)和國際科技園，利用其人才優(yōu)勢(shì)和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，立足區(qū)域經(jīng)濟(jì)，強(qiáng)化校企合作，促進(jìn)“產(chǎn)、學(xué)、研、用”的有機(jī)結(jié)合。以參與企業(yè)項(xiàng)目的方式實(shí)施頂崗實(shí)習(xí)與畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），聘用企業(yè)工程師為實(shí)習(xí)導(dǎo)師，制訂實(shí)習(xí)計(jì)劃，指導(dǎo)、評(píng)價(jià)實(shí)習(xí)過程，同時(shí)，將企業(yè)中真實(shí)的物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目適當(dāng)重組、優(yōu)化，提煉為畢業(yè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目，讓學(xué)生切實(shí)地體會(huì)真實(shí)環(huán)境下的物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目。

4.2 建立以典型項(xiàng)目為主線的教學(xué)體系

我院選擇“智慧城市”為典型項(xiàng)目，按照物聯(lián)網(wǎng)三層架構(gòu)將其分解、細(xì)化，歸納、提煉知識(shí)點(diǎn)和技能點(diǎn)，形成三級(jí)教學(xué)項(xiàng)目，分散在各學(xué)期中，如圖1所示。一級(jí)項(xiàng)目貫穿于學(xué)生入校至畢業(yè)的整個(gè)?？齐A段，主要考核學(xué)生的綜合實(shí)踐能力。二級(jí)項(xiàng)目是學(xué)生在專業(yè)學(xué)習(xí)過程中的項(xiàng)目，用以強(qiáng)化核心課程的學(xué)習(xí)與應(yīng)用。三級(jí)項(xiàng)目是專業(yè)課程群，主要作用是加強(qiáng)二級(jí)項(xiàng)目和核心課程的綜合運(yùn)用。

4.3 “做中學(xué)”科技創(chuàng)新實(shí)踐

CDIO工程教育模式的特色之一便是“做中學(xué)”，學(xué)科競賽，科技創(chuàng)新活動(dòng)是其具體實(shí)踐形式，也是五年制高職學(xué)生較為喜愛的學(xué)習(xí)方式。通過學(xué)科競賽，學(xué)生同臺(tái)競技，相互交流心得體會(huì)，能夠有效激發(fā)其創(chuàng)造積極性，培養(yǎng)其創(chuàng)新精神，鍛煉其創(chuàng)新能力，提高其解決問題的能力，增強(qiáng)其團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和人際交往能力。學(xué)院每年舉辦一次“科技節(jié)”競賽，其中物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目為智能家居和智慧城市。為了更好體現(xiàn)CDIO工程教育特色，競賽項(xiàng)目的重點(diǎn)是考核學(xué)生進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)工程項(xiàng)目實(shí)踐能力和對(duì)專業(yè)體系結(jié)構(gòu)的把握能力，具體賽項(xiàng)涉及物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，突出對(duì)學(xué)生軟硬件設(shè)計(jì)與開發(fā)能力的培養(yǎng)。

4.4 技能引領(lǐng)，以競賽促教學(xué)

學(xué)院每年積極組織師生參加全國職業(yè)院校物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)項(xiàng)目技能競賽，以競賽促教學(xué)，學(xué)生通過競賽檢驗(yàn)所學(xué)知識(shí)，提升職業(yè)技能，教師通過指導(dǎo)學(xué)生或自身參賽，檢驗(yàn)教學(xué)方法、教學(xué)效果，同時(shí)也能提升自身技能。

圖1 “智慧城市”教學(xué)項(xiàng)目

4.5 以證代考，對(duì)接職業(yè)資格認(rèn)證

學(xué)院采取專業(yè)課程對(duì)接職業(yè)資格證書的課程考核方式，學(xué)生取得相關(guān)的資格證書，可以置換相應(yīng)的課程學(xué)分。例如“C語言程序設(shè)計(jì)”“Qt嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)”“Android物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序開發(fā)”等課程，學(xué)生若取得程序員資格證書，則可以通過以證代考的方式，置換學(xué)分，替代課程考核，由此提升學(xué)生的主觀能動(dòng)性和參與職業(yè)資格認(rèn)證的積極性。

5 結(jié) 語

江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院根據(jù)自身辦學(xué)條件，充分結(jié)合CDIO工程教育理念，揚(yáng)長避短，積極探索，建立基于CDIO的物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)方案，并不斷完善，以提高物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)質(zhì)量。新的物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)方案實(shí)施2年，取得了良好的效果。學(xué)生在江蘇省職業(yè)學(xué)校技能大賽物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用與維護(hù)項(xiàng)目中獲得一等獎(jiǎng)，指導(dǎo)教師獲得“優(yōu)秀指導(dǎo)教師”稱號(hào)。畢業(yè)班的學(xué)生到企業(yè)頂崗實(shí)習(xí)，能夠很快適應(yīng)真實(shí)物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目的研發(fā)需求，得到了企業(yè)的好評(píng)。學(xué)校與企業(yè)緊密合作，教師主持橫向課題，目前已有2項(xiàng)結(jié)題。

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的人才需求也會(huì)隨之變化。物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)發(fā)展的過程，只有不斷探索新的途徑與方法，不斷持續(xù)深化教學(xué)改革，才能為社會(huì)輸送優(yōu)秀的、高素質(zhì)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)人才。