CDIO模式下五年制高职物联网人才培养的研究与实践

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）

0 引 言

由美国麻省理工学院和瑞典皇家工学院等4所大学组成的跨国研究组织在2000年提出了CDIO工程教育理念，目前，CDIO已经成为国际主流的新型工程教育模式。CDIO工程教育理念以构思、设计、实现和运作为核心要素，以项目的研发到运行为一个完整的生命周期，让学生以主动的、实践的学习方式，掌握课程之间的有机联系[1]。教育部于2005年将CDIO引入我国高等工程教育。2016年由我国的汕头大学牵头，发起了“CDIO工程教育联盟”，至今在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6所高校加入。

1 物联网人才培养研究概述

物联网技术是在计算机技术的基础上，融合智能感知技术、云计算、普适计算与泛在网络系统所形成的综合性技术。物联网的重点应用领域涵盖了智能交通、智能家居、智能物流、智慧医疗、智能农业、智能工业、智慧城市等，市场前景十分广阔。

因此，各高校十分重视物联网人才培养。2011年，教育部批准成立物联网工程专业，国内部分高校开始首次招生，至今已有近200所高校设置了物联网专业，各高职院校的院系向教育部提交新增物联网专业的申请超过了700次。

五年制高职院校作为培养物联网人才的重要基地之一，也相继成立了物联网专业，但是，其人才培养存在着师资力量不足，培养体系不完善，重理论、轻实践等问题，学生的物联网工程实践能力、设计能力较弱，缺乏工程创新能力，就业形势不理想。

为此，笔者认为，当前五年制高职物联网人才培养应在重视学科基础的前提下，着重培养学生的物联网工程实践能力，将CDIO工程教育理念融入物联网人才培养过程之中，全面引入大工程观的思想，形成适合于五年制高职学制特点与学生学情的物联网人才培养方案。

2 基于CDIO的物联网人才培养方案

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，借鉴其在项目实践中的成功经验，形成五年制高职物联网专业人才培养方案，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。基于CDIO的物联网人才培养方案包含以下3个方面。

1）培养目标。

掌握物联网的理论知识与专业技能，增强职业道德，提高物联网工程素养，提升实践能力、设计能力和创新能力，具备在电子信息领域从事物联网应用程序研发的能力。

2）人才规格。

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，物联网集成测试方案设计能力，物联网应用程序开发能力。

3）教育体系。

教育体系分为通识教育和专业教育两个部分。

通识教育模块主要由公共基础课程、自然科学课程和综合素质课程组成，目的在于拓展学生的知识面，使之兼具科学素养与人文素养[2]。

专业教育模块按照物联网的3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。

实践教育模块包括通识课程实践、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。

3 CDIO物联网人才培养措施

根据CDIO工程教育模式的特点，以培养学生的工程实践能力为主要目标，实施基于CDIO的物联网人才培养方案的关键措施。

3.1 明晰专业全貌，明确专业方向

虽然物联网内容丰富，结构复杂，涵盖范围较广，但经过仔细分析，仍然可以将其划分为3个层次，一是感知层，即以传感器和智能化终端设备为主，实现物体识别。二是网络层，即通过局域网、广域网、移动通信网络等，实现数据传输与处理。三是应用层，即利用计算机、手机、平板电脑等实现各种应用。这3个层次既彼此独立又相互联系，形成物联网的3层架构体系。

物联网专业的重要特点是学科交叉，技术集成，知识融合。物联网行业需要复合型的人才，这就要求学生既要掌握多学科知识，又要在某一方面出类拔萃。因此，合理、有效的物联网人才培养措施应该是让学生全面了解物联网专业的整体概貌，同时，选择一个专业方向深入学习与实践[3]。

基于上述分析，将物联网专业划分为3个专业方向，如表1所示。

表1 物联网专业方向划分

3.2 加强师资队伍建设，提升“双师”素质

实施CDIO人才培养方案，除要求教师自身的专业能力过硬之外，还强调教师的工程实践能力、项目管理能力、团队协作能力与产品设计能力。为提升双师素质，可采取以下措施：一是选派教师到科研机构和高校进修学习，提升专业素质；二是选派教师到物联网企业培训，学习项目管理经验，参与校企合作项目的开发工作，提升工程素养。同时，了解企业对学生的能力、素质的要求，以便调整人才培养方案。

3.3 以工程项目为主线，形成项目化课程体系

为了提升学生的物联网工程实践能力，必须让学生在学习过程中操作真实的物联网工程项目。在日常教学过程中，以工程项目为主线，将其优化提炼，转变为教学项目，贯穿整个教学过程，形成项目化课程体系。教师在授课过程中以项目实施的形式开展教学活动，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，鼓励学生多沟通、尝试、探究[4]。

3.4 加强实训基地建设

实训基地是实施基于CDIO物联网人才培养的重要组成部分，良好的实训平台有利于提升学生的工程实践能力。实训基地分为校内与校外两部分。学校与技术先进、管理规范的物联网企业合作，按照“平台企业化，实训生产化”的原则，在校内建立实训基地，形成具备项目教学、技能鉴定、师生培训、社会培训多功能的实训平台[5]。实训基地设有专门的教师，对学生的实训过程进行全面的跟踪指导。在校外实训基地，学校可指定专业能力强、实践经验丰富的教师对学生进行指导，同时，聘请业务水平较高的企业技术人员对学生进行技术指导，提升学生的实际应用能力，减小学校培养与企业需求之间的差距。

3.5 开发项目化的实践性教材

学生进行CDIO项目实践必须要有配套的高水平教材。五年制高职院校的物联网专业开设时间不长，缺乏项目化的实践性教材。应鼓励专业水平较高的教师编写适合本专业物联网人才培养方案的实践性教材。学校教师也可联合企业技术人员共同编写具有行业特色的实践教材，同时加强实训项目资源库的建设[6]。

4 基于CDIO物联网人才培养的实践

江苏联合职业技术学院作为一所五年一贯制高职院校，结合五年制高职的学制特点及自身的办学优势，不断探索、改进物联网人才培养方案，以下是我院物联网人才培养实践。

4.1 紧密联系产业，强化顶岗实习与毕业设计

我院依据物联网的三层架构，建立了物联网感知技术实训中心、网络技术实训中心以及物联网软件研发实训中心。通过校企合作机制，将企业化的生产过程融入实训之中，使实训项目与企业生产无缝对接。师生参与企业项目研发，提升职业技能。

为增强学生的物联网工程素养，学院依托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，强化校企合作，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，制订实习计划，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。

4.2 建立以典型项目为主线的教学体系

我院选择“智慧城市”为典型项目，按照物联网三层架构将其分解、细化，归纳、提炼知识点和技能点，形成三级教学项目，分散在各学期中，如图1所示。一级项目贯穿于学生入校至毕业的整个专科阶段，主要考核学生的综合实践能力。二级项目是学生在专业学习过程中的项目，用以强化核心课程的学习与应用。三级项目是专业课程群，主要作用是加强二级项目和核心课程的综合运用。

4.3 “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，能够有效激发其创造积极性，培养其创新精神，锻炼其创新能力，提高其解决问题的能力，增强其团队合作意识和人际交往能力。学院每年举办一次“科技节”竞赛，其中物联网项目为智能家居和智慧城市。为了更好体现CDIO工程教育特色，竞赛项目的重点是考核学生进行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。

4.4 技能引领，以竞赛促教学

学院每年积极组织师生参加全国职业院校物联网应用技术项目技能竞赛，以竞赛促教学，学生通过竞赛检验所学知识，提升职业技能，教师通过指导学生或自身参赛，检验教学方法、教学效果，同时也能提升自身技能。

图1 “智慧城市”教学项目

4.5 以证代考，对接职业资格认证

学院采取专业课程对接职业资格证书的课程考核方式，学生取得相关的资格证书，可以置换相应的课程学分。例如“C语言程序设计”“Qt嵌入式应用系统开发”“Android物联网应用程序开发”等课程，学生若取得程序员资格证书，则可以通过以证代考的方式，置换学分，替代课程考核，由此提升学生的主观能动性和参与职业资格认证的积极性。

5 结 语

江苏联合职业技术学院根据自身办学条件，充分结合CDIO工程教育理念，扬长避短，积极探索，建立基于CDIO的物联网人才培养方案，并不断完善，以提高物联网人才培养质量。新的物联网人才培养方案实施2年，取得了良好的效果。学生在江苏省职业学校技能大赛物联网应用与维护项目中获得一等奖，指导教师获得“优秀指导教师”称号。毕业班的学生到企业顶岗实习，能够很快适应真实物联网项目的研发需求，得到了企业的好评。学校与企业紧密合作，教师主持横向课题，目前已有2项结题。

随着物联网技术的不断发展，物联网行业的人才需求也会随之变化。物联网人才培养是一个动态发展的过程，只有不断探索新的途径与方法，不断持续深化教学改革，才能为社会输送优秀的、高素质的物联网技术人才。