基于CDIO模式的物聯網綜合實訓課程教學探索
——以合肥職業技術學院為例

丁小一 呂 菲

(1.合肥職業技術學院，安徽 合肥 230000；2.合肥職業技術學院，安徽 合肥 230000)

0 引言

作為物聯網應用技術專業的核心課程之一，《物聯網綜合實訓》課程，是學生在學習專業知識后必不可少的實踐環節，主要培養學生發現并解決問題的能力[1-2]。為了讓學生能夠盡快適應實習或就業時候的工作崗位，參照1+X傳感網應用開發職業資格標準，立足于實際項目，以企業用人為導向，引入CDIO理念，培養具有良好職業道德和人文素養的技術技能型人才。

1 CDIO教學模式

CDIO是一種基于項目的教育教學模式[3]，在項目的實施過程中包括構思、設計、實現和運作，它注重學生綜合素質的培養，比方說學習能力、團隊協作能力等。同時，它也給學生提供了更多獲取知識的方法，將“做中學”貫穿于項目中，實踐可操作性強，突顯了發現、探索等認知活動，進而讓學生發現并解決項目中的問題[4]。

2 基于CDIO模式的物聯網綜合實訓課程教學實踐

《物聯網綜合實訓》課程開設于本院大二第二學期，通過前期的教學工作，學生們已經對物聯網有了感性認識，掌握了單片機、Android等知識，具備了一定的硬件環境搭建和程序編寫的能力。

2.1 思路探索

根據本院物聯網應用技術專業人才培養方案，結合1+X傳感網應用開發職業技能等級證書標準，提出了基于CDIO模式的《物聯網綜合實訓》課程的教學思路。具體的思路如下圖1所示。

圖1 教學思路

2.2 教學實踐

利用CDIO理念，采取“學生為主體，老師為主導”的模式，對《智能家居》項目進行教學實踐[5]。

2.2.1構思(Conceive)

《智能家居》強調的是居家的安全性、便利性、舒適性以及環保節能等特點，基于此，特設定以下兩個任務：

任務1.當有煙霧時，報警燈閃爍，同時風扇轉動，電機推桿模擬門窗打開，反之，沒有煙霧時，報警燈熄滅，風扇停止，電機推桿縮回；

任務2.當光照值小于某個值時，開啟照明燈，當光照大于某個值時候，照明燈自動關閉，實現環保節能的效果。

知識目標：掌握路由器的配置過程；掌握采集節點的燒寫和配置過程；熟悉云平臺的配置過程；掌握智能家居設備的安裝和調試。

能力目標：培養學生硬件設備的安裝和調試能力；提高學生的動手能力及文檔編寫能力。

思政目標：分組教學，團隊合作，增強團隊協作意識；案例引入安全知識，提高安全意識；照明燈實時開啟或關閉，節約資源，加強環保節能意識。

2.2.2 設計(Design)

以《智能家居》項目中的任務1：火災報警系統為例，結合本院的教學設備，設計教學內容。

(1)設計系統功能框圖，如圖2所示。

圖2 火災報警系統框圖

(2)知識點1：ADAM-4150數字采集模式的使用。

(3)知識點2：煙霧傳感器數據的采集。

(4)知識點3：繼電器的使用。

(5)知識點4：無線路由器的配置。

(6)知識點5：云平臺的配置。

2.2.3 實現(Implement)

理論部分采用線上教學的方式，教師準備相關知識點的文字、圖片、錄制好的視頻，融入課程思政元素，發布到學習通中，要求學生學習，讓學生初步掌握每節課學的內容[6]，以節省課堂實踐教學時間，這部分作為學生平時成績之一。在線下教學中，根據線上教學情況及現場提問，老師對知識點適當進行補充，主要以實踐教學為主。

學生每5～6人一組，自行分工，搭建硬件設備時，要求用卡槽，做到布線合理美觀。同時，在云平臺上要進行功能策略的配置，模擬實現火災報警系統。其中硬件搭建如圖3和4所示(隨機抽取一團隊作品進行展示)。

圖3 火災報警系統(正面)

圖4 火災報警系統(反面)

2.2.4 運行(Operate)

任務實施后，每個團隊都需要提交自己的作品進行評價，具體包括以下3個方面：

(1)自評(占比25%)：提交任務之前，團隊內部成員先對自己的系統進行評價，打分的同時要提出哪些地方需要改進。

(2)團隊間互評(占比25%)：不同組之間進行評價，A組評B組，B組評C組，依此類推，打分的同時要指出哪些是可以借鑒的，哪些需要改進。

(3)“客戶”評(占比50%)：在這里，老師充當“客戶”，畢竟該項目是老師設計的，老師最清楚需求，對每一組進行打分，在其它兩項評分的基礎上進行點評。

2.3 教學效果

在《物聯網綜合實訓》課程的教學中引入CDIO理念，取得了良好的教學效果。針對作品不完善的地方，部分學生利用課余時間在實驗室重新搭建設備，調試設備，弘揚工匠精神；2020年12月參加了1+X傳感器應用開發職業技能等級考試，本院29人參加考試，17人獲取1+X傳感器應用開發(中級)職業技能等級證書；技能大賽成績顯著，物聯網應用技術技能大賽多次獲得國家級獎項，同時，學生積極參加安徽省單片機與嵌入式比賽、智能車賽項、集成電路設計及開發等賽項，均取得較好成績。

3 結語

實踐表明，在《物聯網綜合實訓》課程的教學中引入CDIO理念，它調動了學生學習的積極性，提高了學生的動手實踐能力，在一定程度上改善了課堂教學質量，取得了較好的教學效果。在后續專業課程的教學中，我們將繼續推廣CDIO理念，進一步培養具有良好職業道德的技術技能型人才。