物聯網工程專業人才培養模式及教學應用

□ 龐洪豐

一、引言

進入20世紀以來，麻省理工學院和瑞典皇家工學院等學校組成的研究組織獲得2，000多萬美金的資助，經過實踐研究探索創立了CDIO工程教育理念，自創立以來，在多所學校都獲得了大量的實踐成果［1］。CDIO代表構思、設計、實現和運作，它根據實際項目的開發周期為基礎，將項目開發的整個流程融入到具體的課程教育之中，在課程教育中培養學生團隊合作、溝通交流、創新能力以及項目開發實踐技術等多方面能力，讓學生真正在實踐中學習知識，更加靈活實用［2］。TOPCARES－CDIO理念旨在基于以構思－設計－實現－運行為指導思想的CDIO工程教育理念，同時結合學院IT特色，使學生在項目中進行一體化的學習，培養學生的綜合能力。

成都東軟學院基于TOPCARES－CDIO進行教育改革，張應輝院長提出了“六個教”的思路。“第一個，朝什么方向教;第二個，到底教什么;第三個，怎么去教;第四個，誰來教;第五個，用什么教;第六個，教得好不好”。這六個方面基本概括了教育體系的思路。在成都東軟學院，對于老師來說，“朝什么方向教”，按照TOP－CARES的思路，培養學生哪個方面的能力;“到底教什么”，按照專業設置的專業課，教師認真教好所授課程;“怎么去教”，就是要專業課老師在教學中不斷創新，不斷打破傳統教育的思維定勢枷鎖，讓學生更能具有創新能力，自發學習能力;“誰來教”，專業課老師需要不斷提高自身的素質修養，不斷豐富專業知識，做一名知識全面、高素質的教師;“用什么教”，就是要在教學中不斷豐富教學方式，充分利用現有的設備、現有的素材，讓學生更自如地學習所教的課程;“教得好不好”，就是在教學考評中要更加注重科學、社會的評價，學生未來的發展狀況，都是衡量教學水平的重要標尺。

物聯網是一個新興技術，物聯網產業的發展不斷壯大，智慧教育、智慧城市、智慧物流、智慧農業以及智慧醫療等行業的發展正不斷改變著我們的生活。物聯網工程專業是一個新興專業，要著力培養學生傳感網、物聯網關鍵技術［3］等多方面知識。物聯網可以實現人與人、人與物以及物與物等方面的交互，物聯網技術的發展不斷改變著人們的生活必將撬動萬億級市場［4］。

為了滿足社會對物聯網專業人才的需求，各大高校開始設立物聯網工程專業，物聯網工程專業是一個新興的專業，如何合理化地設置課程體系，制定切實有效的人才培養方案是建立物聯網工程專業亟待解決的問題。

根據社會對物聯網工程專業人才的能力需求，確定切實有效的課程體系和培養方式，在課程體系設置方面，傳統的培養模式是設定了課程體系后就很少會改變［5］，更新速度過慢，很多課程已經無法滿足一些專業的人才培養需求［6］。而且傳統培養模式缺乏對學生實踐能力的培養，導致學生專業能力與社會人才的需求無法匹配，而且無法為培養研究型人才提供一個有效的實踐操作能力的支持。TOPCARESCDIO工程教育模式采取項目驅動教學的方式，理論貫穿在實際的項目中，學生在“做中學”，既培養了學生的工程實踐能力，又為學生打下了一個很好的理論基礎。

二、基于TOPCARES－CDID的物聯網工程專業人才培養模式

基于TOPCARES－CDIO的物聯網工程專業人才培養模式下，物聯網工程專業以培養物聯網開發應用工程師為培養目標，培養學生的專業能力、素質能力以及工程能力分課內和課外培養。

(一)課內:以項目為導向的一體化課程體系。例如以一個物聯網系統項目——基于物聯網技術的智能家居系統的實現為主線貫穿四年培養過程。圍繞該項目合理設計整個專業課程。物聯網的體系結構分為感知層、網絡層和應用層。例如感知層課程有:物聯網嵌入式系統開發、Linux系統編程等，網絡層課程有:網絡管理與應用、計算機網絡技術等，應用層課程:Android應用開發、php網頁設計等，以及綜合基礎課程:物聯網技術等，使整個物聯網的體系結構都有對應的課程，再通過項目實踐讓學生做到系統學習、分層次學習相結合。

(二)課外:貫穿始終的課外實踐環節。通過開放實驗室、創業中心以及企業實習等多種實踐活動，培養學生的實踐創新能力。物聯網工程開放實驗室中成立多個項目團隊，由專業老師指導，通過參加比賽，以賽促研，讓學生在比賽等科研活動中獲得鍛煉。創業中心，可以讓學生自己組建團隊，成立虛擬公司，通過學校的幫助和支持，承接實際項目，走向創業的道路。通過企業實習，讓學生可以將自己所學直接在實習工作中檢驗，不斷提高自己的實踐能力。

三、物聯網工程項目驅動教學

基于TOPCARES－CDIO工程教育模式下，項目驅動教學是教學開展的重要特點。通過這種項目驅動教學方式，使項目貫穿于教學的始終，分別設立1、2、3級項目，將1級劃分為若干個2級項目，將2級項目劃分到各門課程中，再將2級項目劃分為若干個三級項目，使每門課程在項目驅動中，使學生在“做中學”，理論聯系實踐，實踐驗證理論，以更有效地避免理論學習的枯燥，提高學生的學習興趣和學習積極性。以《物聯網技術》課程為例，將該門課程分為四個單元，每個單元都有對應的項目。所有的單元項目組成整個課程的課程項目，將理論貫穿于項目當中，使學生更易于理解，從教學效果來看，學生更直觀地掌握和理解了復雜的理論，從課堂效果來看，學生的學習興趣好，積極性比較高，實踐成果豐富。

四、結語

在TOPCARES－CDIO工程教育模式的“八大能力”指標體系的依據下，TOPCARES－CDIO工程教育模式可以有效地應用在物聯網工程專業的專業建設和人才培養方式等方面。基于TOPCARES－CDIO工程教育模式的項目驅動教學的方式，在物聯網工程專業教學過程中，以“做中學”的項目驅動方式，能夠有效地提高理論教學效果，學生的學習積極性高，能夠有效地提高學生的工程實踐能力和研究創新能力。

［1］查建中．工程教育改革戰略CDIO與產學合作和國際化［J］．中國大學教學，2008，5

［2］王碩旺等．CDIO:美國麻省理工學院工程教育的經典模式——基于對CDIO課程大綱的解讀［J］．理工高教研究，2009，4

［3］吳帥．我國物聯網的發展現狀和策略［J］．科技創業月刊，2010，5

［4］姚旭東．國內外物聯網技術發展的比較研究［D］．西南交通大學，2012，11

［5］袁鋒，等．基于崗位群的高職計算機專業課程體系改革方案設計［J］．工會論壇，2009

［6］樊世清，于澤，郭紅軍．論物聯網對供應鏈管理的影響［J］．中國經貿導刊，2009，19