物联网软件工程校企协同CBE实训分析

林兴志

(广西经济管理干部学院，广西 南宁 530007)

0 引言

“校企协同创新”是指学校与企业创新资源和要素有效汇聚，通过突破创新主体间的壁垒，使学校教育与科研优势走向企业、深入社会，两者融合充分释放彼此间“人才、资本、信息、技术”等创新要素活力而实现深度合作。而能力本位教育(Competence－Based Education，简称CBE)是一种职业教育思想，以培养学生的能力为宗旨，在专业开发和课程设置上形成的一套能力本位教学模式，使受教育者在学习期间就具备某种职业所必需的实际工作能力[1]。基于CBE实训教学的物联网软件工程是一门综合性课程，它的课程设置依据是传统的软件设计、信息系统开发、嵌入式系统与硬件开发等课程，是在2009年物联网热浪席卷中国背景下发展起来的一门综合性、实训性较强的融合新一代信息技术的课程体系。

物联网软件工程将无线传感器网络、移动互联网、M2M、北斗卫星导航、GPS、GIS等物联网技术融合到协同创新平台建设，提供实训教学智能化、交互式校企贯通，并与物联网技术的智能识别、定位、跟踪、监控和管理等功能的开发与应用融为一体[2]。单纯的学校实验室平台，特别是高职院校实验室很难提供这样一个地域跨度广、硬件异构性大、移动程度高、智能与决策一体化的社会化应用程度高的开发环境。物联网工程项目开发中，校企协同创新平台与CBE实训教学模式的引入，对学校乃至企业都将是一个最优化的解决方法。

1 CBE校企协同实训体系框架

1.1 CBE校企协同创新

校企协同创新平台下物联网软件工程CBE实训课程教学模式采用了DUCAM(Develop a Curriculum，教学计划开发)课程开发法[3]。DUCAM模式强调以能力作为课程开发的中心，以能力为主线设计课程，实训知识体系为能力培训服务，评价的重点以获取从事软件工程开发职业所需的能力为标准。在实训教学评价分析法中，工程开发与实训二位一体，有效而充分地用优秀学生与企业技术人员工作中所完成的各项任务来描述各项评价指标;协同创新是考核评价的重要依据，同时也是能力本位的具体体现内容之一，且与在协同创新工作中完成此任务所需的理论知识、工作态度和技能等有着直接的联系，可以作为课程开发成功与否的重要评价因素。

1.2 实训体系框架

校企协同创新平台下物联网软件工程CBE实训体系的关键环节是协同、创新、实训[4]。物联网是新一代新兴技术体系，物联网技术与软件工程在发展史中有着千丝万缕的关系，每一项技术都是前一技术的延伸，更注重的是智能信息的交互，并以一种无所不在的状态存在于软件工程项目的全生命周期。CBE校企协同实训体系框架如图1所示。

图1 CBE校企协同实训体系框架

CBE校企协同实训体系框架主要有五大部分，在底层构建CBE与专业能力内涵培养机制，界定职业能力内涵，确立基于CBE的培养目标和培养方式。在此基础上建立校企协同创新物联网软件工程实训与开发环境，通过模型导入、体系融合等手段对实训环境进行评价与分析。经过建模优化和工程分解阶段，建立协同创新模型和CBE发展模型[5]，结合能力本位与特色分析，能够对课程进行预测、构建、识别和评价，这与前一阶段是迭代重构的过程。通过对协同创新模型和CBE发展模型的融合创新，进一步建立CBE评价体系的工程实践量化分析模型，通过“产学研用”实训实证研究不断进行数据采集与系统分析，实现模型自身的迭代重构。在具体的实训环节采取复合资源环境与多实验例程集成的方式，利用物联网多种设备资源设置不同的实验例程，采用分层多模教学模式，最终实现职业能力内涵培养机制所要求达到的培养目标。整个体系结构严谨，通过迭代实现自我的不断完善，最终形成学生、教师、学校、企业四位一体平衡优质发展的良性循环。

2 分析方法

在校企协同创新平台下应用教育实验研究法，以物联网软件工程CBE为引导，从课题假设、实验计划制定和实施、实验结果分析和评估等方面进行详细设计，逐步形成分层多模教学模型。创造性发展教育行动研究法，在教学和实践过程中对教学模式、教师能力等各方面因素进行及时反馈与修正，将研究与行动紧密结合在校企协同创新平台下，使学生的职业能力培养与教师的教育能力培养都能得到持续化、结构化发展[6]。利用校企协同创新平台进一步深化教育比较研究法的应用，将企业先进管理理念、岗位能力发展理论与CBE效应与传统教学模式进行多方位比较，发挥各自优势，找到协同合作、互惠互利的切入点，创造性地构建校企协同创新实践教学模式。

3 实训机制与模式分析

3.1 CBE与职业能力内涵培养机制

定位物联网软件工程实训课程综合职业能力培养目标，坚持综合职业能力培养和建立CBE与职业能力内涵培养机制的关键在于全面科学地掌握综合职业能力的具体内涵，并在此基础上形成正确的职业教育能力观[7]。以此为依据，依托校企协同创新平台，准确定位物联网软件工程实训课程综合职业能力培养目标和培养模式。

经过对综合职业能力具体内涵的分析与把握，形成以三大培养目标为核心、多种培养方式并行实施的CBE职业能力内涵培养机制。首先是专业技能培养，以学生、教师、企业多角色视角制定交互式培养模式:教师引导学生培养专业兴趣，增强学习动力，企业提供参观、实习的机会可以达到事半功倍的效果，教师通过教学手段改革、企业项目实战锻炼能够给学生带来全新的教学体验，同时对企业的科研、学校的教研起到良好的促进作用。第二是个人素质能力培养，主要体现在口头表达能力、项目文档写作能力、心理调适能力和人际关系能力等方面:CBE软件工程实训课程的特点就是在企业真实环境下实际体验软件项目开发的全过程，在项目开发的各个阶段均能得到个人能力的培养和锻炼，如需求分析阶段要跟客户接洽，能够培养口头表达能力和人际关系能力，每个阶段的项目文档撰写，能够培养写作能力，项目的复杂性和对工期的严格要求能够锻炼心理调适能力。第三是岗位素质能力，即针对某个具体岗位所必须具备的综合素质，包括学习能力、创新能力、动手能力、团队协作能力等。在校企协同创新平台下，充分发挥学校、企业各自的优势，针对不同的能力使用不同的培养方式。如学习能力主要是在学校的实训阶段进行培养，动手能力则在企业能够得到很好的锻炼，只有学习能力、动手能力均达到一定高度时，才谈得上创新能力。在企业对接市场的过程中，需求是创新的最大动力，而项目的顺利完成离不开团队协作。以能力为本位，正确的培养目标和方式能够使实训效果最优化。

3.2 CBE评价体系的工程实践量化分析模型

物联网软件工程是一个多学科、多课程融合交叉的课程体系，CBE在校企合作平台中以多元化、多模岗位工作环境存在，建立一个动态的、可量化的多元分析模型与职业能力、创新能力评价体系能够有效地促进物联网软件工程实训教学体系与学科体系建设。工程分析实践量化分析模型如图2所示。

分析模型采用三维模式，第一维是岗位角色，以软件工程全过程参与的各个角色为依据，包括项目经理、业务员、软件设计师、程序员、测试员等各类岗位角色;第二维是项目阶段，以时间为基础单位，项目阶段为主要单位，包括需求分析、概要设计、详细设计、系统实现、测试、发布、维护等各个阶段;第三维是能力要求，结合前两维的内容能够定义出对应的能力，如业务员在需求分析阶段应该具备的能力是与客户沟通协调能力、需求获取与界定能力等等。由于软件工程对项目开发全过程的各个阶段均已有完备的输出需求，即文档编制和成果要求，因此根据各阶段所提交的文档质量以及成果的优劣可以形成具体的评价标准，结合第三维度的能力要求形成完整的能力评价体系。整个模型的基础部分是相对固定的，涉及到具体的项目内容、时间点等，则需要根据实训时所用的项目具体情况动态生成，因此模型是动态的、可量化的。

3.3 复合资源环境与多实验例程集成

图2 工程实践量化分析模型

校企协同创新平台下物联网CBE实训教学创新实验系统应该是复合资源环境与多实验例程的交互集成[8]。复合资源环境以物联网相关设备构成实训环境，包括RFID、北斗卫星导航、GPS、GIS、无线传感器、遥感、GPRS网络设备、蓝牙、WiFi和其他配套设备，这些资源在企业中以一种稳定的社会形式存在，引领社会科技应用潮流与智能生活的品质提升，现在的无线城市应用便是一个很好的典型案例。资源的广泛应用与科技含量的提升将促进协同创新工程教学实践活动多样化，根据不同实训学生的特点、不同岗位的需求，参照CBE效应选取合适的设备资源，动态构建不同的资源环境、不同网络的组成形式，引导学生学用、会用新型物联网设备，并结合项目需求创新发挥设备资源的其他功能优势，实现质的飞跃。

同时，物联网教学环境集成了多种传感器模型以及多种无线组网模式，可实现多种物联网构架，面向各专业教学及创新应用提供多实验例程模型，使学生熟悉和掌握物联网的基本构成及多种实际应用。复合资源环境与多实验例程集成弥补了学校教学资源落后的缺陷，发挥企业紧跟市场的优势，使教学与社会接轨，让学生所学即所用，极大提高实训效果。

3.4 分层多模教学模式

基于工程实验标准化与规范化的分层多模教学模式设计主要以物联网三层架构为核心。物联网三层架构即“感知层、网络层、应用层”，每一层都具有不同的规范性与标准化，每一个学生与企业技术人员均可从中找出自己的CBE定位，并在规范化与标准化的指导下更具协同创新的可能性。依据物联网软件工程架构，以及工程实验标准化与规范化从社会产品需求设计工程项目开发模型，以实验平台建设方案为核心，构建出一个分层多模的创新性教学模式。

感知层作为物联网的最底层，更多涉及的是硬件采集设备，如各类传感器、摄像头、无线射频卡、接收器、个性化终端等等，从原理——应用——开发的递进式教学目标出发，教学模式是多样化的。原理可以在课堂教学结合实物进行讲解;应用则要联系到具体的项目，如智慧交通项目，使用了无线射频卡、车载终端等等作为感知层设备，实现了交通的智能监管、车辆调度、实时位置查询等功能;开发则是对学生掌握知识点的更高层次要求，如何结合企业项目的需求，开发出新的具有个性化的物联网感知层设备，这需要客户、企业、教师、学生各方面的配合，在校企协同创新平台的统一调配下才有可能完成。

网络层是物联网数据传输的保障，要求学生既要具备网络的基础知识，能够进行常规组网，又要能够根据项目特殊需求，使用物联网技术进行特殊组网。因此无线组网方式将是物联网软件工程课程的核心，组网要求是快速、可靠、动态。在实验平台方案设计上，制定多种类型的教学模式和方案，如网络基本理论学习、组网动手练习、网络性能测试、网络优化方案设计与实现等等，充分利用企业的资源优势对实训内容进行重新梳理和整合。

应用层是物联网的上层结构，主要体现在物联网软件系统的架构和开发。针对各个领域，物联网系统的应用更加多样化，需要不同的教学模式才能适应不同的需求。最直观的教学模式即是现场体验，可带领学生到物联网应用企业进行参观，了解一个成熟的物联网系统的运作方式、实现功能以及所体现的行业特点等;第二种教学模式是进行需求分析，通过与客户面对面的沟通敲定系统的功能点;紧接着进行分组开发，可在校内实训课堂进行，也可在企业顶岗实习时进行，由企业技术人员直接指导会有更好的收效。

分层多模创新性教学模式的另一个特点是个性化教学，即针对每个学生的兴趣、个性、学习能力等各方面表现，制定针对个人的个性化教学模式。由于物联网三层体系过于庞大，要求每个学生都熟练掌握各层知识点并能够加以应用显然是不现实的。而在企业中的岗位分工更加细致，体现了术业有专攻的特点，因此在教学上要结合实际，对不同的学生采用有侧重点的培养模式，如有的学生对硬件感兴趣，则可重点学习和发展感知层知识和应用;有的学生喜欢组网，则适合做网络层的构建和优化;而喜欢软件开发的学生可着重向应用层开发程序员方向培养。普遍适用性和特殊个性化设计使分层教学模式更具有创新性和实用性。

4 结语

物联网软件工程CBE实训体系的发展以职业能力培养为目标，以校企协同创新平台为依托，发展物联网软件工程技术为突破，研究实训教学、工学结合、“产学研用”四位一体的内在联系和教学体系结构特性。在企业物联网软件工程项目全生命周期实现教与学、工与学、技术与产品的统一，充分利用高效、多模的物联网资源环境，打造出一个开放性创新资源生态环境，构建一套科学的职业能力培养工程教学实训和操作体系。在协同创新平台建设进程中，建立分层、多模、操作性强、可持续发展的CBE工程实践教学模式，形成一套综合性的实验教学方法，实现优化组合、有效验证和科学评价的体系，促进校企协同创新与教学技术的革新与发展。

[1]姜献群.基于CBE模式的高校职业指导课程教学研究[J].职教论坛，2013(23):24－26.

[2]林兴志.基于物联网的物流托盘联营统一信息系统分析[J].科技管理研究，2011(7):198－201.

[3]李久平，姜大鹏，王涛.产学研协同创新中的知识整合——一个理论框架[J].软科学，2013(5):136－139.

[4]陈劲，阳银娟.协同创新的理论基础与内涵[J].科学学研究，2012(2):161－164.

[5]陈伟球.CBE教育模式对我国新兴产业职业教育的启示[J].河南科技学院学报，2012(12):80－82.

[6]孙泽文.协同创新推进地方大学内涵式发展——学习胡锦涛总书记在清华大学百年校庆上的讲话精神[J].荆楚理工学院学报，2012(6):72－76.

[7]张妍.浅析高职院校课程能力本位的项目化改革[J].科技视界，2013(31):238.

[8]刁洪斌.基于能力本位的高职生顶岗实习评价模式[J].职教论坛，2010(11):21－23.