基于CDIO模式的物聯(lián)網(wǎng)綜合實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)探索
——以合肥職業(yè)技術(shù)學(xué)院為例

丁小一 呂 菲

(1.合肥職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 合肥 230000；2.合肥職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 合肥 230000)

0 引言

作為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的核心課程之一，《物聯(lián)網(wǎng)綜合實(shí)訓(xùn)》課程，是學(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)后必不可少的實(shí)踐環(huán)節(jié)，主要培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題的能力[1-2]。為了讓學(xué)生能夠盡快適應(yīng)實(shí)習(xí)或就業(yè)時(shí)候的工作崗位，參照1+X傳感網(wǎng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn)，立足于實(shí)際項(xiàng)目，以企業(yè)用人為導(dǎo)向，引入CDIO理念，培養(yǎng)具有良好職業(yè)道德和人文素養(yǎng)的技術(shù)技能型人才。

1 CDIO教學(xué)模式

CDIO是一種基于項(xiàng)目的教育教學(xué)模式[3]，在項(xiàng)目的實(shí)施過(guò)程中包括構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)作，它注重學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，比方說(shuō)學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力等。同時(shí)，它也給學(xué)生提供了更多獲取知識(shí)的方法，將“做中學(xué)”貫穿于項(xiàng)目中，實(shí)踐可操作性強(qiáng)，突顯了發(fā)現(xiàn)、探索等認(rèn)知活動(dòng)，進(jìn)而讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)并解決項(xiàng)目中的問(wèn)題[4]。

2 基于CDIO模式的物聯(lián)網(wǎng)綜合實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)實(shí)踐

《物聯(lián)網(wǎng)綜合實(shí)訓(xùn)》課程開(kāi)設(shè)于本院大二第二學(xué)期，通過(guò)前期的教學(xué)工作，學(xué)生們已經(jīng)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)有了感性認(rèn)識(shí)，掌握了單片機(jī)、Android等知識(shí)，具備了一定的硬件環(huán)境搭建和程序編寫的能力。

2.1 思路探索

根據(jù)本院物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案，結(jié)合1+X傳感網(wǎng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)職業(yè)技能等級(jí)證書標(biāo)準(zhǔn)，提出了基于CDIO模式的《物聯(lián)網(wǎng)綜合實(shí)訓(xùn)》課程的教學(xué)思路。具體的思路如下圖1所示。

圖1 教學(xué)思路

2.2 教學(xué)實(shí)踐

利用CDIO理念，采取“學(xué)生為主體，老師為主導(dǎo)”的模式，對(duì)《智能家居》項(xiàng)目進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐[5]。

2.2.1構(gòu)思(Conceive)

《智能家居》強(qiáng)調(diào)的是居家的安全性、便利性、舒適性以及環(huán)保節(jié)能等特點(diǎn)，基于此，特設(shè)定以下兩個(gè)任務(wù)：

任務(wù)1.當(dāng)有煙霧時(shí)，報(bào)警燈閃爍，同時(shí)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)推桿模擬門窗打開(kāi)，反之，沒(méi)有煙霧時(shí)，報(bào)警燈熄滅，風(fēng)扇停止，電機(jī)推桿縮回；

任務(wù)2.當(dāng)光照值小于某個(gè)值時(shí)，開(kāi)啟照明燈，當(dāng)光照大于某個(gè)值時(shí)候，照明燈自動(dòng)關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的效果。

知識(shí)目標(biāo)：掌握路由器的配置過(guò)程；掌握采集節(jié)點(diǎn)的燒寫和配置過(guò)程；熟悉云平臺(tái)的配置過(guò)程；掌握智能家居設(shè)備的安裝和調(diào)試。

能力目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生硬件設(shè)備的安裝和調(diào)試能力；提高學(xué)生的動(dòng)手能力及文檔編寫能力。

思政目標(biāo)：分組教學(xué)，團(tuán)隊(duì)合作，增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)；案例引入安全知識(shí)，提高安全意識(shí)；照明燈實(shí)時(shí)開(kāi)啟或關(guān)閉，節(jié)約資源，加強(qiáng)環(huán)保節(jié)能意識(shí)。

2.2.2 設(shè)計(jì)(Design)

以《智能家居》項(xiàng)目中的任務(wù)1：火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)為例，結(jié)合本院的教學(xué)設(shè)備，設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容。

(1)設(shè)計(jì)系統(tǒng)功能框圖，如圖2所示。

圖2 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)框圖

(2)知識(shí)點(diǎn)1：ADAM-4150數(shù)字采集模式的使用。

(3)知識(shí)點(diǎn)2：煙霧傳感器數(shù)據(jù)的采集。

(4)知識(shí)點(diǎn)3：繼電器的使用。

(5)知識(shí)點(diǎn)4：無(wú)線路由器的配置。

(6)知識(shí)點(diǎn)5：云平臺(tái)的配置。

2.2.3 實(shí)現(xiàn)(Implement)

理論部分采用線上教學(xué)的方式，教師準(zhǔn)備相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的文字、圖片、錄制好的視頻，融入課程思政元素，發(fā)布到學(xué)習(xí)通中，要求學(xué)生學(xué)習(xí)，讓學(xué)生初步掌握每節(jié)課學(xué)的內(nèi)容[6]，以節(jié)省課堂實(shí)踐教學(xué)時(shí)間，這部分作為學(xué)生平時(shí)成績(jī)之一。在線下教學(xué)中，根據(jù)線上教學(xué)情況及現(xiàn)場(chǎng)提問(wèn)，老師對(duì)知識(shí)點(diǎn)適當(dāng)進(jìn)行補(bǔ)充，主要以實(shí)踐教學(xué)為主。

學(xué)生每5～6人一組，自行分工，搭建硬件設(shè)備時(shí)，要求用卡槽，做到布線合理美觀。同時(shí)，在云平臺(tái)上要進(jìn)行功能策略的配置，模擬實(shí)現(xiàn)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。其中硬件搭建如圖3和4所示(隨機(jī)抽取一團(tuán)隊(duì)作品進(jìn)行展示)。

圖3 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)(正面)

圖4 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)(反面)

2.2.4 運(yùn)行(Operate)

任務(wù)實(shí)施后，每個(gè)團(tuán)隊(duì)都需要提交自己的作品進(jìn)行評(píng)價(jià)，具體包括以下3個(gè)方面：

(1)自評(píng)(占比25%)：提交任務(wù)之前，團(tuán)隊(duì)內(nèi)部成員先對(duì)自己的系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)，打分的同時(shí)要提出哪些地方需要改進(jìn)。

(2)團(tuán)隊(duì)間互評(píng)(占比25%)：不同組之間進(jìn)行評(píng)價(jià)，A組評(píng)B組，B組評(píng)C組，依此類推，打分的同時(shí)要指出哪些是可以借鑒的，哪些需要改進(jìn)。

(3)“客戶”評(píng)(占比50%)：在這里，老師充當(dāng)“客戶”，畢竟該項(xiàng)目是老師設(shè)計(jì)的，老師最清楚需求，對(duì)每一組進(jìn)行打分，在其它兩項(xiàng)評(píng)分的基礎(chǔ)上進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。

2.3 教學(xué)效果

在《物聯(lián)網(wǎng)綜合實(shí)訓(xùn)》課程的教學(xué)中引入CDIO理念，取得了良好的教學(xué)效果。針對(duì)作品不完善的地方，部分學(xué)生利用課余時(shí)間在實(shí)驗(yàn)室重新搭建設(shè)備，調(diào)試設(shè)備，弘揚(yáng)工匠精神；2020年12月參加了1+X傳感器應(yīng)用開(kāi)發(fā)職業(yè)技能等級(jí)考試，本院29人參加考試，17人獲取1+X傳感器應(yīng)用開(kāi)發(fā)(中級(jí))職業(yè)技能等級(jí)證書；技能大賽成績(jī)顯著，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)技能大賽多次獲得國(guó)家級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)，同時(shí)，學(xué)生積極參加安徽省單片機(jī)與嵌入式比賽、智能車賽項(xiàng)、集成電路設(shè)計(jì)及開(kāi)發(fā)等賽項(xiàng)，均取得較好成績(jī)。

3 結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐表明，在《物聯(lián)網(wǎng)綜合實(shí)訓(xùn)》課程的教學(xué)中引入CDIO理念，它調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高了學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，在一定程度上改善了課堂教學(xué)質(zhì)量，取得了較好的教學(xué)效果。在后續(xù)專業(yè)課程的教學(xué)中，我們將繼續(xù)推廣CDIO理念，進(jìn)一步培養(yǎng)具有良好職業(yè)道德的技術(shù)技能型人才。