基于CDIO物联网专业创新人才培养方案改革

谭 波 罗 凯 简毅飞 唐 溢

（电子科技大学成都学院 电子工程系 四川成都 611731）

基于CDIO物联网专业创新人才培养方案改革

谭 波 罗 凯 简毅飞 唐 溢

（电子科技大学成都学院 电子工程系 四川成都 611731）

近年来，我国的物联网产业崛起速度非常快，从而导致短期内人才供需矛盾集中爆发。为了适应行业发展需要，我院开设物联网专业已经迫在眉睫。其中，人才培养方案的构建在保障人才培养质量上有着至关重要的作用。文章从现状、培养目标、改革思路和改革内容建设等几个方面对该专业的人才培养方案进行了阐述，并从教学方法与手段等方面提出了相应的解决方案。

一、物联网专业的创新与特色

从智慧地球到感知中国，物联网是继计算机、互联网和移动通信之后的又一次信息产业浪潮。物联网通过射频识别、激光扫描、红外感应器等信息传感设备，按协议规范，把物品与物品之间以互联网为基础连接起来，进行信息交换资源共享，从而实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。在技术体系上物联网融合了计算机科学、通信工程、微电子检测、自动化等多门专业技术。如何将多门学科综合起来，较好地运用于物联网工程是掌握好这门专业的关键。物联网作为典型交叉学科，涉及技术广，因此在物联网导论教学过程中必须贯穿以全局指导局部的思想，对教学内容进行整体优化，力求为后续的技术学习构建一个基本知识框架。

二、改革前的状态

大学生在进入大学之前，绝大部分只是凭专业名称或十分简单的专业介绍对所学专业有一个直观理解，对自己专业认识较少，甚至不知道所开设的课程对从事本专业工作有何作用，导致入学时找不到学习方向和目标，对专业课程的学习缺乏动力。而现有高校的教学计划中，很少有学校开设引导类的课程，帮助学生全面了解所学专业，提高学习兴趣。由于物联网导论兼备理论性与实践性，知识覆盖面广，加之学生认识偏差和学习方法等主观问题，能够让学生很好地掌握课程知识点并非易事，因此，专业教师通过对CDIO工程教育的理论研究，根据物联网导论课程教学的规律，制定一套适用于物联网专业学生的导论课程非常必要。

三、改革的理念与思路

基于物联网创新课程的改革并不是要淡化理论课程的学习，而是要改革教学方法，采取能激起学生兴趣的教学方法，理论课程的教学不能采取传统的“满堂灌”的教学方式，而应采取基于问题的学习、师生互动主题研讨、案例教学、论文研究、项目训练等教学形式，着力培养学生的自主学习、发现问题、解决问题和创新思维能力。为了提高学生学习的主动性可以从以下几个方面进行改革：

1．实施教学和研究互动、课内和课外互动、寓学于研的培养模式，设置基于课程的科研训练项目和自主科研训练项目两类，资助学生开展研究工作。

基于课程的科研训练项目由研究型教学课程责任教师组织课程教学团队教师指导。自主科研训练项目一般为学生进入高年级后，在导师的指导下自主选题，经学院审批后开展科研训练工作，并以小组的形式参加创新设计大赛、机械设计竞赛、力学竞赛、挑战杯等科技竞赛活动。较好地完成科研训练项目的学生可以取得实践教学环节学分，鼓励学生以科研训练项目研究成果为内容撰写毕业论文，完成毕业环节。

2．在知名企业建立学生实践基地。

学生可优先获得去该类企业实习的机会，并鼓励其在企业中开展科研训练项目的研究工作。 通过组织科研训练团队、社会工作等途径培养学生的组织、沟通、协调等领导能力。

3．定期组织开展学术讨论。

在导师的指导下对各自研究的课题，发表各自观点，营造良好的学习交流氛围，激发创造力，提高学生的表达和沟通能力。

4．教学过程中教师的自我完善。

物联网工程作为新兴的研究领域，面临着涉及专业多、学科建设不成熟、课程体系有待完善和高校缺乏能够全面掌握实践教学的师资队伍等问题，因此对这门学科的任课教师提出了更多要求。教师在授课之前必须充分备课，通过自学、参加培训、教研探讨、学术交流等多种方式扩充自身知识结构，不断更新自我认知内容，并且要根据学生提问、师生交流、平时作业、考试等环节的反馈信息，及时调整教学内容，改进教学方法，保证教学质量。

四、改革的内容：理论和实践

物联网的课程内容丰富，各部分知识点要求程度并不相同，在教学过程中应注重系统性授课。首先突出重点，把握好内容难易程度适中，运用多样化教学方式。例如，物联网历史、研究现状、应用案例等内容可以作为一般性介绍，而在物联网的技术基础、信息处理与软件服务等方面则要重点介绍。再则在讲授新知识点时，应尽量避免过多使用专业词汇。由于物联网导论课程内容比较抽象，新生还不能掌握大多数专业词汇，如果过多使用会增加学生理解的难度。最后在教材选择上应避免使用过于简单或过于复杂的教材。由于物联网专业刚刚设立，在教材和参考资料上相对比较欠缺，所以教材选择一定要根据学生的实际情况和教学效果综合考虑，力求通俗易懂，比如一些专著，虽然内容、组织论证非常好，但作为一年级新生专业入门教材并不太适合，可以选择一些具有引导作用的入门性优秀教材。

由于一年级学生知识掌握程度参差不齐，物联网课程内容比较抽象，如果采用单一的授课方法，很难达到预期的教学效果，可能对学生的后续课程学习产生消极的负面影响，甚至会让他们产生厌学情绪。因此，多样化教学方式应该贯穿于整个授课过程。例如案例式教学，启发式教学，交互式教学等等。再则可以采用多元化教学，构建课堂之外的教学环境，例如，精品课程网站、远程辅导、网络教室、网上讨论辅导平台bbs、电子图书等网上教学资源，打破传统课堂教学时间和空间受限的弊端，可以通过计算机、掌上电脑、手机等终端通信设备随时随地进行教学，为学生课余提供一个自主学习、思索、讨论的开放空间。

物联网工程作为实践性很强的工科学科，实验是教学中的必备环节。学生通过实验操作的感性认识可以加深对理论知识的理解。在实验教学过程中应该注意以下几方面。

1．实验内容应该丰富多样。例如大部分物联网专业学生都有自己的笔记本电脑，在讲解物联网中对等式网络时，为加深学生对技术的认识，可让学生开启无线网卡，配置对等式模型，实现小型对等式无线局域网搭建实验；在讲解无线个人区域网时，可以让学生运用手机中的蓝牙通信功能进行数据传输，进一步了解无线个人区域网的特点，如10米内传输、传输速度、主从节点关系等；在讲解物联网安全知识时，可以演示一些趣味防御实例，调动学生的学习积极性和主动性。

2．在实验环节设计时必须精心选题，突出专业特点。实验题目应具有代表性，知识点覆盖全面。例如在讲解传感器感知知识时，可以选择图像采集、键盘与显示屏模拟感知等典型实验。

3．可以组织小组互助。实验前对学生进行分组，合理搭配小组成员，并选出组长。实验过程中遇到问题时可以让学生先在小组内讨论，养成主动积极的学习态度。

4．组织丰富多彩的集趣味性、专业性于一体活动，让学生在一起交流学习心得和方法，并可以去实习基地实践，提高实际运用能力。

五、课程考核方式改革

根据CDIO教学大纲中对物联网课程的教学要求，其教学内容和项目的设计建立在对学生的引导及激发学习兴趣上，结合专业人才培养目标要求，坚持理论联系实际、学以致用的原则，在学生入校时即对学生进行全方位的专业知识教育。围绕物联网教学创新这一教学划分，也应该将课程考核方式进行改革：

1．理论教学部分的考核方式

理论部分的考核不再采用单一的卷面考试形式，学生可以结合10次讲座所讲授的内容，独立查阅中英文文献，开展市场调研，撰写不少于5000字的调研报告或课程论文，并制作讲授课件，参加课堂上模拟的“21世纪物联网技术前沿国际论坛”，对调研报告或论文内容进行讲授。教师可以根据学生调研报告或论文撰写质量和课堂讲授的表现，以及平时教学活动全部环节的表现，确定此部分的分数。

2．项目制作实践部分的考核方式

（1）项目制作实践的组织形式及成果提交。项目制作实践时学生以4～6人为一个项目小组，每个小组配备一名指导教师。项目制作实践以小组为单位，在理论课堂外执行；项目组内活动方式有：座谈式交流研讨，专题式讲解介绍，边做边探讨式互动，系统性总结等。组间活动主要采用总结介绍方式。项目完成后团队需提交的成果资料可以为：电路图，硬件实物，工作原理介绍，项目工作总结或课程论文等。

（2）项目制作实践考评方式与标准。项目制作实践的成绩分为优（＞90分）、良（80～89分）、中（70～79分）、及格（60～69分）、不及格（＜60分）五档。项目制作实践总体评分由导师和教学组成员共同评定，采用团队成员之间互评、团队间互评及导师评定的考评方式。每个学生的成绩取决于其所在团队的最终成绩和个人在团队工作中的参与程度，参与程度由每个团队成员之间互相打分。团队的最终成绩由团队间互相打分及导师根据团队成员综合表现给分，评分时应综合考虑各团队在制作过程中的表现，主要观察的方面有：成员之间是否分工合作，是否有详细的工作计划，项目总结答辩时的表现等。项目制作实践总成绩的组成：团队的综合成绩50%，个人表现成绩50%。在综合成绩中，项目工作总结或论文30%，答辩30%，团队协作度20%。个人表现主要考核个人在团队工作中的参与程度和个人在口头表达能力、书面表达能力、沟通协作能力、工程创新能力、领导能力等方面的提高程度。

（3）课程总成绩的评定。课程总成绩由理论和项目制作实践两部分组成，其中理论成绩占30%，项目制作实践占70%，由此得出课程总成绩。

结语

由于物联网在技术体系上融合了计算机科学、通信工程、微电子检测、自动化等多门专业技术。如何将多门学科综合起来，较好地运用于物联网工程是掌握好这门专业的关键。物联网作为典型交叉学科，涉及技术广，因此在物联网导论教学过程中必须贯穿以全局指导局部的思想，对教学内容进行整体优化，力求为后续的课程教学构建一个基本知识框架。

谭波 男，1980年10月 汉 四川，达州 研究生 讲师 教学管理和研究