CDIO理念下物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系探討

李波 張恒 劉艷麗

摘 要：CDIO理念注重培養(yǎng)學(xué)生的主動(dòng)性和實(shí)踐能力，組成這個(gè)詞匯的4個(gè)字母分別代表著構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)作，充分彰顯了該教育理念的核心特點(diǎn)。在現(xiàn)代社會(huì)中，僅僅掌握理論知識(shí)已經(jīng)無法滿足崗位要求，專業(yè)人才需要具備實(shí)踐、創(chuàng)新、應(yīng)用等能力，要不斷提升人才的綜合水平。所以，教學(xué)的過程中，可以應(yīng)用CDIO理念。文章主要對該理念在物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系中的應(yīng)用進(jìn)行了探討和分析。

關(guān)鍵詞：CDIO理念;物聯(lián)網(wǎng);實(shí)踐教學(xué)

0 引言

在信息時(shí)代背景下，社會(huì)對信息技術(shù)人才的需求在不斷加大。優(yōu)勢是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展迅速，相關(guān)的專業(yè)教育也應(yīng)運(yùn)而生。在物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教育中，教師要明確教學(xué)的目標(biāo)和核心宗旨，即培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用、創(chuàng)新發(fā)展的能力，使學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)、軟件、通信等多個(gè)學(xué)科、領(lǐng)域的知識(shí)技能，保障學(xué)生可以在實(shí)踐操作的過程中靈活的運(yùn)用各項(xiàng)知識(shí)。為此，教師可以運(yùn)用CDIO理念，該理念符合現(xiàn)代教育的要求，對提升學(xué)生的綜合能力素養(yǎng)有很大的幫助。

1 CDIO理念下的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教學(xué)

1.1? CDIO理念

CDIO理念是一種符合現(xiàn)代教育要求的教育理念。在運(yùn)用該理念教學(xué)的過程中，不僅可以進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)實(shí)踐的作用，還能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。一方面，該理念從宏觀的角度進(jìn)行分析，可以培養(yǎng)更多有效的物聯(lián)網(wǎng)人才。在實(shí)踐教學(xué)的過程中，會(huì)圍繞項(xiàng)目工程展開，從更大的范圍入手，使學(xué)生對項(xiàng)目構(gòu)思、設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行更加深入全面的研究。在這個(gè)過程中，不僅校企形成良好的合作關(guān)系，產(chǎn)業(yè)和社會(huì)之間的關(guān)聯(lián)性也會(huì)進(jìn)一步加強(qiáng)。根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的特點(diǎn)，大工程觀發(fā)揮著十分重要的作用，學(xué)生可以從宏觀角度構(gòu)建實(shí)踐學(xué)習(xí)體系，掌握學(xué)習(xí)的方法和技巧，進(jìn)而積累更多經(jīng)驗(yàn)、強(qiáng)化自身能力;另一方面，著重培養(yǎng)學(xué)生工程素質(zhì)。在開展教學(xué)活動(dòng)的過程中，CDIO理念重視學(xué)生實(shí)踐能力的影響[1]。這種實(shí)踐能力以社會(huì)和企業(yè)環(huán)境為基礎(chǔ)，是對具體的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)技術(shù)知識(shí)、實(shí)踐應(yīng)用能力的培養(yǎng)。不僅如此，在該理念的引導(dǎo)下，學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神、協(xié)調(diào)能力、溝通能力也會(huì)隨之提升。學(xué)生可以在實(shí)踐的過程中發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題。從職業(yè)的角度來分析，該理念可以增強(qiáng)學(xué)生的組織能力、職業(yè)道德、職業(yè)態(tài)度等素養(yǎng)。物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的發(fā)展可以帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步，從CDIO理念可以看出，教育會(huì)根據(jù)產(chǎn)業(yè)需求進(jìn)行調(diào)整，并與工程項(xiàng)目結(jié)合在一起，為學(xué)生營造學(xué)習(xí)知識(shí)技能的真實(shí)環(huán)境。通過全方位的培養(yǎng)，可以提升學(xué)生各項(xiàng)能力，使學(xué)生成為更高素質(zhì)的專業(yè)人才。

1.2? 教學(xué)設(shè)計(jì)

物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)屬于工程類學(xué)科，教師在設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的過程中，應(yīng)該將培養(yǎng)學(xué)生的工程能力作為基礎(chǔ)，強(qiáng)化學(xué)生的工程素養(yǎng)。物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)對工程能力的要求較高，學(xué)生需要運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)知識(shí)解決具體的問題，不僅要掌握理論知識(shí)，還要具備各項(xiàng)技能。在專業(yè)教學(xué)的過程中，需要了解產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢、國家戰(zhàn)略、市場條件等多方面信息，這樣才能培養(yǎng)出具有創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力的高素質(zhì)人才，確保學(xué)生可以與時(shí)俱進(jìn)[2]。CDIO理念教學(xué)模式符合物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)的特性。在教學(xué)的過程中，教師可以充分發(fā)揮CDIO理念的作用，根據(jù)該理念創(chuàng)建人才培養(yǎng)模式，促進(jìn)學(xué)生專業(yè)素質(zhì)的不斷提升，為學(xué)生的未來發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

2 基于CDIO理念構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系

2.1? 明確教學(xué)目標(biāo)

以CDIO理念為基礎(chǔ)，教師要先樹立明確的教學(xué)目標(biāo)，圍繞目標(biāo)設(shè)計(jì)后續(xù)內(nèi)容。為了確保教學(xué)目標(biāo)的科學(xué)性、合理性，教師需要先進(jìn)行企業(yè)調(diào)研，了解行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，同時(shí)也要獲取專家的建議，分析學(xué)生的學(xué)情、就業(yè)情況等等，從多個(gè)方面獲取信息，了解社會(huì)對物聯(lián)網(wǎng)人才的要求，然后根據(jù)具體的教學(xué)要求，將培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用技能作為基礎(chǔ)，圍繞應(yīng)用技能制定時(shí)間、創(chuàng)新、素質(zhì)等教育目標(biāo)。具體來說，需要制定4種能力構(gòu)成的實(shí)踐教學(xué)目標(biāo)，包括基礎(chǔ)實(shí)踐、專業(yè)實(shí)踐、創(chuàng)新實(shí)踐、社會(huì)實(shí)踐[3]。在基礎(chǔ)時(shí)間方面，以基礎(chǔ)知識(shí)和技能為主，具體包括計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用能力、資料檢索能力等內(nèi)容;專業(yè)實(shí)踐能力則圍繞專業(yè)需求進(jìn)行設(shè)置，包括硬件設(shè)計(jì)能力、軟件開發(fā)能力、網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)能力等內(nèi)容;創(chuàng)新實(shí)踐能力以學(xué)生的創(chuàng)新能力為主，具體包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)、項(xiàng)目管理、項(xiàng)目實(shí)施等能力;社會(huì)實(shí)踐能力則涵蓋在學(xué)生的綜合素養(yǎng)之內(nèi)，是每個(gè)專業(yè)學(xué)生都需要具備的能力素養(yǎng)，具體包括人際交往、團(tuán)隊(duì)協(xié)作等能力，同時(shí)也包括職業(yè)道德、職業(yè)操守等品質(zhì)。以物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)來說，最主要的職業(yè)道德就是遵守信息安全規(guī)范，杜絕濫用信息。

2.2? 設(shè)計(jì)實(shí)踐內(nèi)容

在實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)的過程中，教師首先要明確物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的特點(diǎn)，然后根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和實(shí)際情況構(gòu)建實(shí)踐教學(xué)體系。教師可以采用實(shí)踐和理論相結(jié)合的方法，以理論教學(xué)為基礎(chǔ)，圍繞能力培養(yǎng)展開教學(xué)，重視整體訓(xùn)練。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可以分為3個(gè)層次架構(gòu)，不同層次需要運(yùn)用的知識(shí)內(nèi)容和技術(shù)能力不同，教師要對物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，并據(jù)此構(gòu)建知識(shí)體系和具體的教學(xué)內(nèi)容。一般來說，應(yīng)用層需要掌握的知識(shí)包括智能處理、云計(jì)算、數(shù)據(jù)融合等內(nèi)容;傳輸層需要掌握的知識(shí)包括組網(wǎng)技術(shù)、通信協(xié)議、通信電路設(shè)計(jì)等內(nèi)容;感知層需要掌握的姿勢包括RFID、GPS、激光掃描器等內(nèi)容。在課程內(nèi)容設(shè)計(jì)的過程中，教師要堅(jiān)持循序漸進(jìn)的原則，要將項(xiàng)目開發(fā)、應(yīng)用作為核心，開展實(shí)習(xí)、訓(xùn)練、競賽、科研等實(shí)踐活動(dòng)，不僅帶領(lǐng)學(xué)生在校內(nèi)進(jìn)行學(xué)習(xí)實(shí)踐，還要鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)入企業(yè)中進(jìn)行實(shí)訓(xùn)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。

2.3? 構(gòu)建課程體系

實(shí)踐課程體系構(gòu)建的過程中，要將具體的項(xiàng)目作為載體，根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)，可以構(gòu)建三級項(xiàng)目實(shí)踐教學(xué)模式。一級項(xiàng)目應(yīng)該在整個(gè)教學(xué)體系中貫穿落實(shí)，以畢業(yè)設(shè)計(jì)、實(shí)習(xí)、競賽等內(nèi)容為基礎(chǔ)，重視具體的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)與開發(fā)，增加學(xué)生的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、鍛煉學(xué)生的應(yīng)用能力;二級項(xiàng)目圍繞課程群展開，綜合應(yīng)用已經(jīng)學(xué)過的課程知識(shí)，通過實(shí)訓(xùn)的方式開展教學(xué)，鞏固一級項(xiàng)目教學(xué);三級項(xiàng)目則將單獨(dú)的課程作為基礎(chǔ)，屬于二級項(xiàng)目的分支內(nèi)容，在課程中設(shè)置各類子任務(wù)，包括課程設(shè)計(jì)、綜合性實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)3項(xiàng)內(nèi)容。具體來說，一級項(xiàng)目主要包括通識(shí)課、基礎(chǔ)平臺(tái)可、認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)等內(nèi)容。更進(jìn)一步劃分，以二級項(xiàng)目中的感知模塊為基礎(chǔ)，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)包括電子技術(shù)、傳感器、射頻識(shí)別等內(nèi)容。根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的3個(gè)層次，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)也可以分為3個(gè)層次，數(shù)據(jù)采集模塊的內(nèi)容包括C程序設(shè)計(jì)、嵌入式程序設(shè)計(jì)等等;數(shù)據(jù)傳輸模塊則包括無線通信、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)等等。此外，二級項(xiàng)目還包括應(yīng)用界面模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目。

2.4? 實(shí)施教學(xué)內(nèi)容

在教學(xué)體系框架構(gòu)建完成后，教師要組織學(xué)生開展實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)。首先，要為學(xué)生建設(shè)良好的實(shí)踐教學(xué)環(huán)境。學(xué)校應(yīng)該提供豐富的實(shí)踐教學(xué)資源，包括單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室、物聯(lián)網(wǎng)綜合實(shí)驗(yàn)室等等，為學(xué)生開展實(shí)訓(xùn)活動(dòng)提供空間。學(xué)校還要積極與企業(yè)形成合作關(guān)系，獲得企業(yè)的實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)室，為學(xué)生參與頂崗實(shí)習(xí)、設(shè)計(jì)畢業(yè)項(xiàng)目提供更多條件[4]。建立多樣化實(shí)踐平臺(tái)，與實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)結(jié)合在一起，使學(xué)生在學(xué)習(xí)課程的同時(shí)也能進(jìn)行項(xiàng)目開發(fā)，實(shí)現(xiàn)“做學(xué)結(jié)合”，發(fā)揮CDIO理念的作用。此外，還要建立完善的考核與評價(jià)體系。實(shí)踐教學(xué)不能依靠筆試考核來判斷，應(yīng)該加強(qiáng)過程性考核，也就是注重學(xué)生在教學(xué)過程中的表現(xiàn)，了解學(xué)生知識(shí)的掌握情況以及能力的塑造情況，考核學(xué)生的綜合素質(zhì)。物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)應(yīng)該側(cè)重實(shí)驗(yàn)技能、工程設(shè)計(jì)、創(chuàng)新思維等方面的考核。此外，也要重視個(gè)人素質(zhì)的評價(jià)，包括道德品質(zhì)、團(tuán)隊(duì)精神、職業(yè)道德等等。學(xué)校可以增加學(xué)分項(xiàng)目，以創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)為主，為獲得過獎(jiǎng)項(xiàng)、榮譽(yù)的學(xué)生提供獎(jiǎng)勵(lì)，以此激發(fā)學(xué)生參與實(shí)踐活動(dòng)的積極性，同時(shí)也可以鼓勵(lì)學(xué)生積極創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)。

3 結(jié)語

綜上所述，在物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系構(gòu)建的過程中，教師可以圍繞CDIO理念進(jìn)行設(shè)計(jì)構(gòu)建，不僅要設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，還要加強(qiáng)考核管理，確保教學(xué)體系的完善性。應(yīng)該著重培養(yǎng)學(xué)生的技能、素養(yǎng)，使學(xué)生不僅可以掌握專業(yè)知識(shí)，還可以在實(shí)踐中積累經(jīng)驗(yàn)，并且不斷創(chuàng)新和發(fā)展。

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（編輯 何 琳）