基于CDIO模式的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)校企合作人才培養(yǎng)模式的探索與實踐

韓 潔

（武昌首義學院，湖北 武漢 430064）

0 引 言

隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及和科技的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)近年來備受關注，并成為一個經(jīng)濟增長點的戰(zhàn)略新興產業(yè)，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)應運而生。物聯(lián)網(wǎng)由交叉學科發(fā)展而來，因此不同層次的學校對人才培養(yǎng)的規(guī)格不同。如何主動轉變辦學思路，減小企業(yè)需求與人才培養(yǎng)目標間的差異，探索有效的校企合作培養(yǎng)模式是我院物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)亟待解決的問題之一。

1 物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才培養(yǎng)現(xiàn)狀分析

經(jīng)調查和查閱資料發(fā)現(xiàn)，地方院校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)存在以下現(xiàn)狀和問題：

（1）我國的傳統(tǒng)教學方法主要采用“灌輸式”和“填鴨式”，即教師在臺上講，學生在臺下做筆記的方式。學生在教學過程中完全處于被動狀態(tài)，這種傳統(tǒng)的教育模式束縛了學生個性的發(fā)展和創(chuàng)造力的形成，不利于應用型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。

（2）大多數(shù)教師一直在教育領域工作，缺少實際工程經(jīng)驗，難以指導學生做實際的工程項目。學生只關注技能，對工程管理、項目規(guī)范、項目文檔編制、團隊協(xié)作和溝通不夠重視，難以滿足企業(yè)對具備綜合素質的要求。

因此，應用型本科院校應堅持以服務為宗旨、以就業(yè)為導向，實行校企合作、工學結合，促進專業(yè)與產業(yè)對接、課程內容與職業(yè)標準對接、教學過程與生產過程對接、職業(yè)教育與終身學習對接。

2 采用CDIO理念的物聯(lián)網(wǎng)應用人才培養(yǎng)的必要性

CDIO工程教育模式以技術應用能力和工程素質培養(yǎng)為主線，其核心定位在于掌握基礎理論知識，著力培養(yǎng)學生從事專業(yè)實際工作并能直接參與到應用系統(tǒng)開發(fā)過程中的實際能力。

經(jīng)過近些年的教育嘗試，目前高校仍處在物聯(lián)網(wǎng)教育的探索階段，人才培養(yǎng)體系還不夠完善。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的學生也會面臨缺乏實際產品研發(fā)能力的困境。

很多院校采用CDIO工程教育的方法培養(yǎng)學生，但還存在以下三方面的問題：

（1）在短時間內很難將自己的教師培養(yǎng)成為一個合格的工程師和項目經(jīng)理；

（2）企業(yè)對人才的需求難以把握；

（3）缺乏適合于工程訓練的企業(yè)實際項目案例。

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是一個新專業(yè)，具備專業(yè)能力的教師比較缺乏。在這種背景下學校與企業(yè)合作，企業(yè)在項目案例和項目管理等方面具備豐富的資源和經(jīng)驗。校企合作是培養(yǎng)地方型本科院校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)應用型人才的必由之路，CDIO工程教育具有校企深度合作的特征。

采用基于CDIO的校企合作進行人才培養(yǎng)，可真正實現(xiàn)學生工程應用能力的培養(yǎng)，學生能力的評價不僅要來自學校的考核體系，也要來自企業(yè)。

3 物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)具體構思和實踐

3.1 構建一個動態(tài)的工程應用人才培養(yǎng)模型

按照CDIO理念采用雙主體（學校和企業(yè)）共同構建物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)工程應用人才的動態(tài)的培養(yǎng)模型。

（1）構思：校企協(xié)同凝練出具體的工程應用能力，構建“小而寬”專業(yè)課程體系，加大、加深實踐教學力度；讓企業(yè)、學校一起確定培養(yǎng)方案；突出課程教學、工程實踐與工程素質教育的有機融合，做到知識、能力和素質“三位一體”全面協(xié)調發(fā)展，構建“小而寬”的專業(yè)知識體系結構，符合物聯(lián)網(wǎng)的專業(yè)課程特點。

那天她從汪小波手里接過又一期內容，扭身離開時饒哥喊了一聲：“小秋。”饒哥說：“你好像說過想找個房子的？”

（2）設計：校企協(xié)同建立高水平的實驗教學平臺、實習和實訓基地；設計以項目為載體的專業(yè)課程教學方案；物聯(lián)網(wǎng)的專業(yè)課程特點是實踐性強，課程之間連接形成物聯(lián)網(wǎng)的實際應用系統(tǒng)，專業(yè)教學重點讓學生學完專業(yè)課后具備搭建物聯(lián)網(wǎng)實際應用系統(tǒng)能力。

（3）實施：以項目驅動方式和層層遞進的原則開展實踐教學；根據(jù)CDIO工程教育的理念，采用講授知識和啟發(fā)學生自主實踐相結合的理念，以“案例驅動，項目導向”的教學方法，引入企業(yè)實戰(zhàn)項目在高水平實驗平臺開展實踐教學；專業(yè)課程的部分核心課程由企業(yè)資深工程師進行授課，學校配一位教師全程參與課程的學習和指導，共同完成教學任務。動態(tài)培養(yǎng)模型如圖1所示。

圖1 動態(tài)的培養(yǎng)模型

3.2 師資的建設

采用“引進來”和“走出去”的模式培養(yǎng)教師的綜合技術能力。

引進來：以校內為能力培養(yǎng)主要場所，引進企業(yè)實踐經(jīng)驗豐富的工程師和本校專業(yè)教師一起進行雙師方式的課程設計教學；我院物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)在嵌入式系統(tǒng)課程設計和物聯(lián)網(wǎng)工程實訓兩門課程進行了雙師方式教學的嘗試，學校專職教師在課程教學中學習企業(yè)的項目化流程。

走出去：教師不能脫離最新技術，應到企業(yè)去掛職，參與一線研發(fā)和生產管理流程；我校目前采用了一系列的措施提高一線授課教師的實戰(zhàn)能力，利用暑假時間和企業(yè)進行師資培養(yǎng)，每個從事實踐環(huán)節(jié)教學的教師每年在企業(yè)進行項目合作1個月；從而保證了教師的能力與工業(yè)水平不脫節(jié)。

3.3 建設一體化的實驗實踐環(huán)節(jié)

在實踐中培養(yǎng)學生的應用能力，在一二年級通過改革教學方式和手段實現(xiàn)基礎應用能力訓練。在三四年級通過綜合性的實踐課程進行能力培養(yǎng)訓練，對學生進行分組，以小組為團隊進行項目化設計的分層能力訓練。實踐能力培養(yǎng)結構如圖2所示。

3.3.1 課堂教學

在實踐中培養(yǎng)學生的應用能力，而工具是物聯(lián)網(wǎng)工程人才實踐能力培養(yǎng)的基礎，只有熟練掌握相關開發(fā)工具和編程語言工具，學生的實踐能力才能得以提高。在工具專業(yè)課程中分為兩大類：語言類課程和芯片技術類課程。

圖2 實踐能力培養(yǎng)結構

（1）在語言類課程教學設計中必須突出實踐操作能力。C語言編程和Java語言編程這兩門課程的教學方式要滿足提高學生實踐能力的要求。傳統(tǒng)的語言教學多以講授為主，教學效率較低，學生的參與度不高，考試成績不錯的學生編程能力不足。按照企業(yè)培訓經(jīng)驗，要改變授課的方式和學生的學習方式。基本語法講解換成學生上機體驗，教師邊講學生邊實踐驗證，因此需要教師每堂課做教學設計。

（2）芯片技術類課程同樣需要突出學生的實踐操作能力，由于芯片類課程涉及模擬電路和數(shù)字電路進行接口設計和編程，學生學習較為困難，根據(jù)課程特點，以提高教學效果和學生的實踐能力為出發(fā)點，以《ARM嵌入式系統(tǒng)設計》為例，技術理論部分在課堂講授，涉及芯片編程和控制部分在實驗室開展，學生會有更多的實踐機會，這要求教師根據(jù)實際情況制定新的教學安排和每堂課的案例。

課堂教學中采用了一系列的措施后使得學生的開發(fā)工具和編程語言練習較為熟練，這點保證了綜合性課程設計的教學質量。

（3）課內的實驗課堂做到95%以上的實驗項目為綜合性的實驗項目，這點需要前面的開發(fā)工具和編程語言較為熟練地掌握作為保障。

3.3.2 利用各種課外創(chuàng)新活動進行分層能力訓練

充分利用校內的創(chuàng)新實驗室（如IoT夢工廠，電子愛好者協(xié)會）定期進行硬件電路調測和編程思路的培訓，舉辦校內比賽和國家級學科競賽，進一步進行各層能力培養(yǎng)。最后通過物聯(lián)網(wǎng)設計大賽讓學生將前期的各層能力連接起來，達到企業(yè)所需的復合能力培養(yǎng)。

充分利用學科競賽，形成一條物聯(lián)網(wǎng)分層培養(yǎng)應用能力的線路。

硬件層實踐能力的培養(yǎng)借助電子設計大賽進行學生硬件能力的實訓；軟件層有藍橋杯大賽、物聯(lián)網(wǎng)大賽對整個系統(tǒng)的設計進行訓練。

學習完C語言課程和單片機課程，鼓勵學生參加藍橋杯中語言編程和單片機設計的競賽，以賽促學。對中高年級利用電子設計大賽進一步提升學生的硬件設計能力，對高年級通過物聯(lián)網(wǎng)大賽進行逐個物聯(lián)網(wǎng)分層設計的能力提升。各種大賽有機配合，促進硬件、軟件編程及整個物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)能力的提高。學生到了企業(yè)可縮短學校到企業(yè)之間的適應期。

3.3.3 實習和實訓

（1）實習實訓基地建設和實訓課程的開展

聘請企業(yè)的工程師進行物聯(lián)網(wǎng)實訓課程的規(guī)劃，在實訓期間嘗試讓學生在企業(yè)進行為期2～4周的實訓，以虛擬實際的產品研發(fā)和生產流程開展。引進企業(yè)工程師進入實訓環(huán)節(jié)的課程，虛擬貼近實際產品的實訓流程。

（2）教師帶領學生到物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)和工程師共同完成實際產品研發(fā)

分別按照實際產品的結構進行分層開展，在底層的感知層進行數(shù)據(jù)采集，學生需要掌握好硬件工具，能夠利用專用的控制芯片對各種傳感器進行數(shù)據(jù)采集，且具備較強的硬件能力。在傳輸層（具體到產品中可以是物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)關或者專用小型基站）將底層數(shù)據(jù)進行儲存并完成上傳到物聯(lián)網(wǎng)的云端，學生需要具備物聯(lián)網(wǎng)專用小型數(shù)據(jù)庫開發(fā)和網(wǎng)絡編程能力。在物聯(lián)網(wǎng)云端根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的產品一般可通過服務器Server模擬，學生需要具備基于Sever編程能力和大型數(shù)據(jù)庫操作能力。在應用層現(xiàn)在一般以個人移動終端進行開發(fā)，學生需要具備Java編程進行 Android APP的開發(fā)能力。

4 結 語

按照這種應用人才培養(yǎng)的思路，我院物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)經(jīng)過一輪的實踐，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)14級35名畢業(yè)生中有2人獲得藍橋杯大賽二等獎；3人獲得電子設計大賽三等獎；2人獲得物聯(lián)網(wǎng)大賽二等獎；在學校的畢業(yè)設計中1人獲得校級一等獎，1人獲得校級二等獎；就業(yè)層次比較高，有5名同學從事技術研發(fā)工作。

在總結中發(fā)現(xiàn)，該培養(yǎng)模式需要進一步完善人才培養(yǎng)中的能力測試和檢測機制，構建技能測試方案；同時對畢業(yè)的學生進行追蹤和反饋，修正技能測試。