基于CDIO五年制高职物联网人才培养模式的研究——以江苏联合职业技术学院为例

江 帆

（江苏联合职业技术学院苏州工业园区分院，江苏 苏州 215123）

一、研究背景

CDIO是目前国际主流的工程教育模式，其内涵是构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Im⁃plement）和运作（Operate）。CDIO是以美国麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学为代表，于2000年提出的工程教育理念，其宗旨是培养国际化的工程师。我国教育部于2005年宣布加入CDIO，2016年由中国汕头大学牵头发起了“CDIO工程教育联盟”，目前世界范围内已有超过100所高校加入，其中我国有清华大学、北京交通大学等六所高校加入。

2011年工信部发布《物联网十二五发展规划》，2015年国务院印发《中国制造2025》，提出工业互联网领域发展的核心是物联网。教育部于2010年批准了国内首批物联网专业成立，物联网专业在本科及高职高专院校中迅速发展。

江苏联合职业技术学院作为培养物联网人才的另一重要基地，其成立物联网专业的时间较短。与普通高等院校中物联网专业从属于计算机类不同，江苏省教育厅2016年公布的新版《江苏省五年制高等职业教育专业目录（2016年）》明确规定，物联网专业属于电子信息大类之电子信息类，专业代码610119，学制五年，学生毕业后授予五年一贯制大专学历。

CDIO的理念与五年制高职物联网专业人才培养需求在很多方面是一致的，两者存在相当高的契合程度，因此，可将CDIO的工程素养作为培养物联网专业人才的指导性方向，采用CDIO的工程项目实践模式，并借鉴其在工程项目实践中的成功经验，构建五年制高职物联网专业人才的培养模式，并按CDIO的工程项目执行过程，培养学生的创新意识、团队意识和能力素养。

二、基于CDIO工程教育模式的物联网人才培养方案

物联网作为一个新兴专业，其专业建设目前尚处于摸索阶段，江苏联合职业技术学院各分院均结合自身办学特色量身定制了物联网专业人才培养方案，苏州工业园区分院制定了基于CDIO模式的物联网专业人才培养方案。

（一）培养目标

采用CDIO模式培养物联网专业人才，其根本目的是提高学生的物联网工程素养，培养学生的实践能力，设计能力和创新能力。使学生具备良好的职业道德和职业素养，具有与物联网专业领域相适应的文化知识、专业知识和良好职业道德，能够综合运用所学知识进行系统日程管理；具有物联网工程布线、传感器安装与调试、自动识别产品安装与调试和软件产品安装能力；具有系统联调、工程验收、硬件维修等技能，能够进行物联网工程项目的运行维护、管理监控、优化及故障排除；能进行物联网产品生产、物联网工程施工、物联网设备或产品维护维修、物联网项目研发等一线工作的发展型、复合型、创新型的技术技能人才。

（二）人才规格

1．专业能力

专业能力要求分为基本能力和核心能力两个方面。基本能力要求具备物联网系统日常管理能力，物联网设备选型与配置能力，物联网系统运行与维护能力。核心能力要求具备物联网系统设计、运行、维护能力，物联网集成测试方案设计能力，硬件设备安装、调试能力，物联网应用软件开发能力，物联网工程项目概算、管理能力，物联网工程项目进度管理能力、现场施工管理能力，客户培训能力。

2．综合素质

综合素质分为基本素质与专业素质两个方面。

（1）基本素质。遵纪守法，有事业心，有责任感；具备较强的创新精神、创业能力和团队合作能力，具有良好的职业道德，吃苦耐劳、乐于奉献，有健康的体魄和良好的心理素质；具备终身学习的能力，能够适应科学技术进步、社会发展和岗位变化需求。

（2）专业素质。要求掌握数学、物理、英语、德育等基础学科知识；掌握电工电子的相关知识；掌握计算机系统组成原理；掌握计算机网络系统硬件安装、调试、维护，软件系统配置、调试、运行；掌握C语言、C#、Java程序设计语言；掌握数据库软件安装、配置、应用；掌握单片机与嵌入式系统的知识；掌握传感器技术、RFID射频识别技术与ZigBee无线传感技术；掌握物联网工程和软件工程的相关知识。

（三）专业课程体系架构

五年制高职物联网专业课程分为三大类：通识类课程、专业类课程和实践类课程。

根据国家要求实施素质教育的理念，通识类课程主要由公共基础课程（德育、法律、语文、数学、英语、体育、美育）、自然科学课程（物理）和综合素质课程（计算机应用）组成，目的在于拓展学生的知识面，使之兼备人文素养与科学素养。

专业类课程按照物联网的三个层次划分。第一层（感知层）课程包括：物联网感知技术、RFID射频识别技术、传感器技术、无线传感器技术、微距离通信技术、模拟电子技术、数字电子技术。第二层（网络层）课程包括：计算机网络、ZigBee无线网络技术、物联网系统集成与管理。第三层（应用层）课程包括：数据库原理、单片机技术、C语言、C#、Java、Qt软件开发技术、Web技术。

实践类课程包括：通识课程实践、专业课程实践、工程项目实训、毕业设计等，其目的是通过课程实践加强学生的动手能力、创新能力和团队意识。实践课程体系包括物联网硬件能力培养，物联网软件开发能力培养，物联网系统设计（软硬件协同设计）能力培养。

物联网硬件能力培养的实践课程包括：物联网工程布线、ZigBee组网、计算机网络搭建与调试、电子产品安装与调试、嵌入式系统原理。

物联网软件开发能力培养的实践课程包括：C语言程序设计、C#程序设计、Android移动应用开发、数据库管理系统、软件工程项目实践。

物联网系统设计能力培养的实践课程包括：单片机编程（C语言）、C#物联网软件开发、An⁃droid物联网软件开发、嵌入式软件开发技术、Qt软件开发技术。

三、CDIO物联网人才培养策略

江苏联合职业技术学院苏州工业园区分院不断修订并完善物联网人才培养方案，同时不断创新举措，形成基于CDIO工程教育模式的物联网人才培养策略，以适应物联网产业经济的发展和人才规格的需求。

（一）明确专业方向，精准对接职业岗位

基于CDIO工程模式的特点和物联网系统结构（感知层、网络层、应用层），将物联网专业划分为三个专业方向。

1．传感器及嵌入式系统方向

该方向对应物联网系统中的“感知层”，要求具备的能力有：传感器节点管理及维护，协议栈软件设计，RFID技术和嵌入式系统开发。该专业方向对应的岗位是物联网感知设备的选配、安装与调试。

2．物联网网络传输方向

该方向对应物联网系统中的“网络层”，要求具备的能力有：网络组建、管理与维护能力，物联网系统分析与设计能力，物联网系统施工与管理能力，无线网络组建与管理能力。该专业方向对应的岗位是网络系统规划、组建与管理。

3．物联网应用方向

该方向对应物联网系统中的“应用层”，要求具备的能力有：物联网应用设计开发能力，物联网应用实施能力，信息化智能应用系统的设计、开发与维护能力。该专业方向对应的岗位是信息化管理软件设计、实施与运维。

（二）构建CDIO物联网工程教学体系

借鉴CDIO的工程理念，江苏联合职业技术学院苏州工业园区分院建立了CDIO物联网工程教学体系。教师在授课过程中以项目的形式开展教学活动。将物联网典型项目分解为多个模块，分散在各个专业课程内，学生分学期、按模块逐一学习，按照“选题（教师指导）——开题（学生汇报）——实施（项目实施）——结题（成果汇报）”的过程组织实施，教学过程中教师运用创造思维教学，鼓励学生多沟通、尝试、探究。

1．构建典型项目，实施教学改革

CDIO的教学理念是以工程项目为主线，贯穿整个教学过程，工程项目应能够覆盖物联网专业的核心技术及对应的职业岗位。苏州工业园区分院选择“智慧城市”为典型项目，逐层分解，将项目精细化，归纳总结知识点和技能点，转换成适合于五年制高职的教学项目，形成项目化课程体系，如图1所示。

图1 CDIO项目化课程体系

2．以工程理念为构思，实施多元化教学

构建CDIO工程教学体系，必须在工程实践的基础上实施多元化教学，具体包括以下三个方面。

（1）层层推进，建立多层次实验课程。苏州工业园区分院建立物联网专业的时间较短，学生对于CDIO教学模式需要一个循序渐进的适应过程，另外，物联网技术具有综合性及复合性，因此，我们采用“先易后难、逐层递进”的方法，建立了认知类实验课程、设计类实验课程和综合类实验课程的多层次实验课程体系。

认知类实验课程使学生对物联网技术及应用领域有一个全局性的、感知上的认识。设计类课程应用物联网主干课程的基础知识，设计、开发物联网系统中的相关部件和功能模块。综合类实验课程侧重于物联网应用层软硬件的设计与开发。

以智能家居课程为例，认知类实验使学生掌握各类传感器的工作原理及应用方法，设计类实验使学生掌握特定传感器（如温湿度传感器、光敏传感器等）的设计及优化方法，综合类实验使学生掌握智能家居各应用子系统（照明系统、人体安防、门禁、家电控制等）的软硬件设计与开发的方法。

（2）“做中学”科技创新实践。CDIO工程教育模式的特色之一便是“做中学”，学科竞赛、科技创新活动是其具体实践形式，也是五年制高职学生较为喜爱的学习方式。通过学科竞赛，学生同台竞技，相互交流心得体会，激发创造积极性，培养创新精神，锻炼创新能力，提高解决问题的能力，增强团队合作意识和人际交往能力。

江苏联合职业技术学院苏州工业园区分院每年举办一次“科技节”，其中物联网项目为智能家居和智慧城市。为体现CDIO工程教育特色，其竞赛项目设置重点考核学生物联网工程项目实践能力和对专业体系结构的把握能力，具体赛项涉及物联网系统的感知层、网络层和应用层，突出对学生软硬件设计与开发能力的培养。

（3）紧密联系产业，强化顶岗实习与毕业设计。为增强学生的物联网工程素养，苏州工业园区分院依托苏州工业园区科教创新区和国际科技园，利用其人才优势和技术优势，立足区域经济，建立物联网校企合作基地，促进“产、学、研、用”的有机结合。以参与企业项目的方式实施顶岗实习与毕业设计（论文），聘用企业工程师为实习导师，制定实习计划，指导、评价实习过程，同时，将企业中真实的物联网项目适当重组、优化，提炼为毕业设计项目，让学生切实地体会真实环境下的物联网项目。

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