基于校企合作的物聯網工程專業實訓教學體系

潘策 陳旭 王婷婷 鄭旭丹

摘要：針對應用型本科院校物聯網工程專業的實訓教學，構建基于校企合作的實訓教學體系，介紹保障體系的運行機制，探討如何形成應用型本科院校物聯網工程專業特色。

關鍵詞：物聯網；實訓；研究；實踐；校企合作

1、背景

應用型本科院校的物聯網工程專業能否照搬傳統本科院校的教學模式，或借鑒研究型本科院校的物聯網工程專業建設方式，是我們一直研究的課題。物聯網工程專業涉及電子、嵌入式開發、自動化控制、網絡、通信、計算機等多領域知識，該專業的實訓教學需要更加系統的設計。如何在物聯網工程專業的建設中強化實訓教學環節并形成體系至關重要。現階段，國內很多高校尚未形成該專業的實訓教學體系，實訓建設和實驗室建設都處在摸索時期。應用型本科院校物聯網工程專業如何構建基于校企合作的實訓教學體系并建立保障該體系正常運行的機制是筆者要研究的問題。

2、物聯網工程專業實訓教學體系構建

2.1物聯網實訓教學體系的設計原則

物聯網實訓采用校企合作、情景模擬、項目驅動、案例操作的工學結合教學模式。工學結合即“學習的內容是工作，通過工作實現學習”。項目教學是指師生通過實施一個完整的“項目”而進行的教學活動。項目驅動模式是指學校與企業通過具體的項目進行合作，調整相關專業的定位和培養目標，制定并完善理論教學體系和實踐教學體系，雙方協商具體項目內容，以項目作為雙方合作的基礎。

實訓所用案例來自企業實際的物聯網項目。實訓中，學生按項目分組，參照公司實際項目開發模式，選出項目經理，按項目需要對成員進行分工，加強項目組的團隊合作意識和協作精神；教師將崗位技能訓練與職業素質培養相結合，培養具有實戰經驗的物聯網高級開發人才。

DACUM（ developing a curriculum）模式即教育課程開發，即針對培養目標對教學內容和教學方法進行事先規劃或開發。我們利用該模式，由來自生產第一線的專家決定教育項目的職責與任務，實現完整的教學過程。

2.2物聯網工程專業實訓教學體系的建立

校企雙方共同研究制定實訓課程體系，培養動手能力強的實踐技能型人才。制定課程體系的步驟如下。

（1）根據物聯網行業領域設定的技術崗位確定典型崗位的工作要求并分析崗位的主要工作內容及所需技能。現階段物聯網企業的主要工作崗位有：智能終端和模塊硬件設計開發人員，PCB電路畫板設計人員，終端/網關嵌入式應用開發人員，中間件平臺、設備通訊協議、設備驅動設計開發人員，上層應用系統開發人員（數據庫應用開發、網站應用開發、手機應用開發），行業物聯網應用建設方案規劃設計人員，行業物聯網應用集成部署實施人員。

（2）通過描述物聯網行業的完整工作過程，確定崗位所需的典型工作任務，并進一步把工作任務轉換為需要學習的內容或具體學科課程；確定要開設的課程名稱、講授方法、培養目標及教學內容。

（3）對開設的學科課程進行整合，逐步構建物聯網工程專業的課程體系并制定適應行業需要的物聯網工程專業培養方案。

（4）與物聯網感知層、傳輸層、應用層的三層理論與技術架構相對應，加強學生對理論和技術的認識、理解和應用，并從淺至深逐步完成整個實訓教學體系的設計。我們將實訓體系內容分解為三層架構、六大模塊的綜合課程及設計實訓。

a.感知層：由傳感器技術、RFID技術應用等課程組成物聯網感知綜合應用課程實訓。

b.網絡層：由C語言程序設計、數據結構與算法、電路與電子技術、單片機/ARM技術等課程構成嵌入式開發實訓、硬件電路綜合實訓、數據處理綜合實訓；由TCP/IP、串口及總線通信技術、無線通信技術、無線組網技術等課程組合成物聯網組網綜合課程實訓。

c.應用層：物聯網行業應用案例和集成綜合設計實訓。

綜合課程設計實訓是結合多門課程的綜合訓練，應該從課程體系和階梯式教學方法考慮，進一步鞏固專業課程教學效果并鍛煉學生綜合運用專業技術解決綜合性問題的設計和開發能力。其中，每一個綜合實訓模塊用到的教學案例都需要學校與企業方共同研究制定。最后的物聯網行業應用案例和集成的綜合設計實訓以典型的物聯網企業真實項目為背景，鍛煉學生的實際項目開發能力。我們構建的物聯網工程專業實訓教學體系如圖1所示。

3、保障運行機制建設

3.1建立工學結合的實訓組織機構

學校和企業共同參與并成立聯合實訓工作指導委員會，成員包括相關的學校領導、專業帶頭人、骨干教師和企業領導、開發工程師及相關領域的技術人員等，任務是完成實訓教學工作中的組織、領導、協調、規劃。指導委員會成員負責學校與企業之間的溝通和聯系、教學大綱和教學計劃的建設、遴選實訓項目、跟蹤實訓教學過程、幫助解決實訓過程中遇到的問題等。

3.2制定行之有效的實訓教學管理制度

要使實訓教學順利進行，保證各個實訓教學環節取得預期效果，必須有與之相適應的管理制度，這樣不僅能激發教師的教學熱情，更能提高學生的學習積極性。

學校應注重過程管理，加強實訓過程監控，強調過程評價記錄；在每一個實訓項目環節中嚴格做好工作日志，按實訓計劃規定的內容和時間實施工作，并落實到每一個細節，形成實訓日志；通過指導老師對實訓日志的評價、項目經理給出的崗位考核、組員間的互評，綜合得出實訓過程中的平時成績。

考核內容不僅包括項目完成技術分，還包括團隊成績、創新成績等部分。學生在實訓的過程中，通過團隊合作、相互溝通、自身努力突破技術難題完成設計任務。

最后，由聯合實訓工作指導委員會做出綜合評價，對最優項目組給予企業設立的獎勵。

3.3充分發揮物聯網企業在實訓教學中的積極作用

企業在完整的物聯網產業鏈中扮演的角色是：感知和控制器件提供商（包括RFID、各類傳感器、執行器等制造商）、感知層末端設備提供商（傳感節點、網關等完成底層組網、自組網的設備）、網絡提供商（固網和移動網等通信網，互聯網、廣電網、PLC等電力通信網，專網等網絡運行服務商）、軟件與系統解決方案提供商（包括底層微操系統、微中間件，還有處理層的操作系統、數據庫、中間件和將應用軟件）、系統集成商（行業應用系統集成商和處理層的應用集成商，有時候獨立提供行業解決方案）、專業運營及服務提供商（邏輯上處于處理層，提供行業專業應用系統的運維服務）。為了吸引和鼓勵物聯網企業參與到學校物聯網工程專業實訓教學體系建設中來，可以在物聯網工程專業人才培養和物聯網產業人才需求之間搭建橋梁，避免人才培養和就業脫節。

3.4校企合作共建物聯網工程技術實訓室

根據調研及討論，物聯網工程技術實訓室的建立應主要考慮如下幾個方面。

（1）從學院實際出發，借助企業崗位需求，充分利用學院已有的教學資源。物聯網工程專業方向的教師主要來自于軟件、網絡、嵌入式、電子等，他們已在可視化程序設計、軟件項目管理、數據庫開發管理、網絡構建、嵌入式系統開發、傳感器技術應用等方面有較強的教學和科研能力。

（2）注重物聯網工程技術實訓室的集成性、系統性、可擴展性建設及實驗室軟硬件環境的升級。按照物聯網工程專業培養方案及實訓課程體系建設的需要，學生要達到基本認知、基本技術、綜合技術運行、項目開發實戰4個階段的實訓教學體系要求，構建的實訓室不僅要能完成每門專業課程的基礎實訓，還要在綜合性課程設計實訓乃至項目開發實戰中發揮作用。

（3）在建設過程中，合作企業需要全程參與，力爭建設出符合市場需求的物聯網工程技術實訓室，讓學生強化企業所需的工程技術和開發經驗；在實訓教學過程中邀請物聯網相關企業的一線工程師授課，共同參與項目開發，做到教學內容與企業及市場的要求同步。

（4）物聯網工程技術實訓室既要為學生提供專業課程實訓，又要開展綜合實訓。物聯網工程技術實訓室可開設的實訓教學主要有：程序設計語言+數據結構算法綜合課程設計實訓、電子技術設計+單片機技術綜合課程設計實訓、無線傳感器網絡（ZIGBEE）綜合課程設計實訓、高頻RFID技術綜合課程設計實訓、物聯網應用層軟件開發和數據庫、物聯網典型系統等。

4、結語

在課程體系建設中，我們不斷強化實訓教學，加強校外實訓與實習基地建設，深化校企合作，使學生所學與市場需求相一致；積極引進先進的教學理念和教學模式，探索應用型人才培養模式，大膽調整教學計劃和課程體系，改革實訓教學運行管理機制，力爭突出應用型本科院校物聯網工程專業的特色。結合物聯網專業的特色，我們力爭探索出一條適合應用型本科院校物聯網專業需求特色的建設思路，學校辦學定位緊密結合海峽西岸經濟建設，注重學生動手實踐能力。因此，建立工學結合的物聯網工程專業實訓教學體系是適應學院物聯網工程專業建設發展的必然選擇。