职业学校物联网专业实践教学体系改革探索

江帆

摘要：针对当前职业学校物联网实践教学体系中存在的体系结构不完整、重理论而轻实践、缺少高水平实践教学平台等问题，构建了“一个主体、两大平台、三类培养”的物联网专业实践教学体系，以理实一体为主要教学模式，以实验实训、校企合作两大平台为依托，着重培养学生的创新能力、就业能力与工程实践能力。该实践教学体系实施以来，形成了“想学、会学、爱学”的学习氛围，有效地提升了学生的实践能力与创新能力。

关键词：教学改革;教学策略;实践教学;教学模式;物联网

中图分类号：G712 文献标志码：A 文章编号：1673-9094-（2019）01C-0027-04

一、研究背景

近年来，随着高职院校物联网专业规模不断扩大，物联网应用技术专业的学生在数量上不断增加的同时，也出现了与企业需求脱节的现象。物联网作为我国战略性新兴产业，需要大量的技术人才，但企业却很难招聘到合适的毕业学生。究其原因，是当前职业学校的物联网专业实践教学体系存在问题。

一是缺乏基于职业岗位能力的成熟的人才培养模式。其课程体系、知识结构、实践能力培养等方面还处于初级阶段，未形成完整的体系。二是重理论而轻实践。教师在日常教学过程中往往注重理论知识的传授，忽视了项目实践的重要性。三是缺少综合性的高水平实践教学平台。目前，大多数的物联网教学平台是基于计算机专业的教学平台，没有专门化的物联网专业的实践教学平台。四是传统的课堂教学模式已经无法适应多学科融合的物联网专业特性。

为此，江苏联合职业技术学院苏州工业园区分院以“夯实专业基础，注重学科交叉，强化工程实践，培养创新能力”为思路[1]，以提升实践能力为突破口，进行物联网专业教学改革，调整教学策略，构建“一个主体、两大平台、三类培养”实践教学体系。

二、物联网专业实践教学体系教学改革探索

物联网技术属于多学科交叉融合的技术，其显著特点是重理论、强实践、厚基础、求创新、促应用。通过对企业岗位需求的分析，对原有的实践教学环节加以调整，采用新的教学策略，重新构建教学模式，以提高学生的动手能力。同时，需要考虑学生是否可以完成物联网相关应用领域的开发能力。[2]物联网专业实践教学体系包含以下三个方面。

（一）一个主体：理论与实践相结合的理实一体化教学体系

物联网专业的教学过程应遵循由浅入深、由易到难、逐步递进的原则，理论基础为实践教学取得良好的教学效果奠定了坚实的基础，实践教学对理论知识起到引导、检验、巩固的作用，同时能够激发学生的学习兴趣。因此，构建理实一体化的教学体系，能够有效解决当前物联网专业教学过程中存在的理论与实践两者关系难以协调的问题。[3]结合学校物联网专业人才培养方案，以物联网专业实践教学工作为依托，提出融理论教学与实践教学为一体的实践教学目标，以专业基础薄弱但学习兴趣浓厚的学生为对象，构建按学年理论教学与按阶段实践教学相结合的一体化实践教学体系。

1.按学年理论教学。按照物联网专业人才培养方案，按照学期逐步开展基础知识理论教学、专业知识理论教学与系统开发理论教学3个部分。基础知识理论教学主要在新生入校后的第一学年（第一、第二学期）开展，主要开设公共基础类课程和通识教育类课程，学生主要学习数学、物理、英语等基础课，“电工基础”“数字电子技术”“模拟电子技术”“C语言程序设计”等专业必修课程，主要目的是增加学生知识的深度与广度，培养学生的自主学习能力与逻辑思维能力，初步掌握物联网系统的基本概念与基础知识。

专业知识理论教学主要在第二学年至第三学年（第三学期至第六学期）开展，主要开设“ZigBee技术”“Java程序设计”“短距离无线通信”“RFID技术”“C#程序设计”等应用性较强的专业基础课程，主要目的是使学生掌握物联网基础知识的核心内容，学习各种物联网技术与方法。

系统开发理论教学主要在第四学年至第五年学年上学期（第七学期至第九学期）开展，根据前三个学年的学习内容，主要开设“C#物联网程序设计”“Android物联网程序设计”“Qt嵌入式应用程序开发”“物联网课程设计”“物联网技术与应用”等个性化较强的课程，教师有针对性地指导学生完成物联网应用程序的设计与开发，学生独立完成一个物联网应用系统，主要培养学生解决实际问题的能力，同时选择课题完成毕业设计项目。

2.按阶段实践教学。在实践教学过程中，根据按学年理论教学的进度，对应设计按阶段逐层递进式的实践教学内容，分为三个层次：公共基础课实践教学阶段、专业课实践教学阶段、项目化实践教学阶段。在公共基础课实践教学阶段，主要教学内容为电子电路设计以及单片机应用。例如，采用IAR软件结合C语言实现点亮流水灯等简单应用，主要目的是使学生掌握简单硬件电路的设计方法，掌握单片机程序开发方法及调试过程，掌握常用软件的使用方法、操作流程、调试及解决编译错误的方法，让学生对简单物联网系统的开发方法与过程形成初步的感性认识。

在实践教学阶段，运用在专业知识理论教学中学习到的专业基础知识，结合学生的学习兴趣以及专业知识掌握程度，设计并开发简单的物联网应用系统，要求包含物联网体系架构中的感知层、网络层和应用层三个层次。通过本阶段的学习，学生能够理解物联网的三层体系结构，掌握每个层次的关键技术、数据接口、通信协议等，能够完成如智能交通系统、智能家居系统、智慧农业系统等综合性较强的項目设计，培养学生综合运用各种物联网核心技术解决实际问题的能力。

在项目化实践教学阶段，根据物联网专业人才培养方案，将企业真实的物联网项目引入到实践教学体系之中，将其分解、细化，提炼出知识点与技能点，转化为物联网教学项目。学生根据在系统开发理论教学中学到的C#、Java、Qt等编程技术，结合应用背景，完成项目开发，实现物联网应用层的功能。以“智慧城市”应用层开发为例，包含网络通信应用软件开发，PC客户端应用软件开发以及Android端（移动端）应用软件开发，学生通过本阶段的学习，能够掌握应用物联网编程软件实现物联网系统功能的能力。

3.理实一体的问题驱动式教学法。在“一个主体”的教学过程中，以理论知识为基础，以项目实践为导向，坚持理论与实践相结合，按照“学习—实践，再学习—再实践”的教学过程，学生先基于项目内容学习理论知识，然后完成实践操作，在实践过程中遇到困难或不理解的地方，再次学习相关理论知识，然后再完成项目实践，如此不断采用螺旋式增量学习模式，直至最终解决问题，完成项目实践。整个过程始终贯穿“提出问题—分析问题—解决问题—结果评价”的问题驱动式教学方法。[4]

（二）两大平台：知识与应用相结合的教学体系

构建创新型物联网实践教学体系是科学、严谨、复杂的，不仅要求学生具备扎实的專业理论基础，同时还必须具备较强的工程实践能力。“一个主体”的教学方法可以有效地巩固学生的专业理论知识，如何切实有效地提升学生的工程实践能力是构建创新型物联网实践教学体系需要解决的另一个难题。结合学生实践能力较弱，但学习兴趣浓厚这一学情，以具体的物联网项目开发为主线，以提升学生的物联网工程实践能力为目标，提出实验实训与校企合作两大平台，实现所学知识与企业应用相结合，为此，重点开展以下两个方面的工作。

1.实验实训平台建设。结合学校实际情况，将实验实训平台建设分为两期进行。第一期主要完成物联网专业基础实验平台的建设，包括物联网移动互联教学科研平台、全功能物联网教学科研平台、物联网综合教学平台。第二期主要完成物联网项目大数据信息融合应用系统的建设，包含两个方面，一是物联网项目应用系统建设，包括智能交通实训系统、智慧农业实训系统、智能家居实训系统、物联网工程综合实训系统;二是基于云计算的大数据处理与信息分析系统，主要用于对物联网实训系统的数据进行分析处理，提供决策支持。[5]

物联网实验实训平台主要用于提升学生的工程实践能力，同时也可用于教师完成科研课题。利用实验平台的教科研功能，学生可参与教师科研项目的设计、开发、测试等工作。学生通过参与教师的科研课题，锻炼自身的创新能力与实践能力，及时了解学科的最新动态，并根据自身特点尽早确定自己的研究方向。

学生还可以利用实验室的资源，申请校内大学生创新设计项目，以项目为载体，以解决问题为目的，在任务驱动下进行自主学习、主动实践。同时，通过创新设计项目，可以提升学生的物联网工程实践能力、解决实际问题的能力和项目管理能力。[6]

2.校企合作平台培养物联网创新人才。通过“一个主体”与实验实训平台相结合的实践教学模式，大部分学生已经掌握了较深的理论知识与较强的操作技能，以此为基础，依托校企合作平台，可以更好地构建“产、学、研、用”一体化的实践教学体系，提升学生的创新能力与实践能力。构建校企合作平台主要包含以下三个方面。

平台共建。采用校方与企业方混合投入的方式共同建设校企合作平台。平台引入企业方的运营流程与规章制度，同时引入合作企业的服务体系，形成融教学、科研、服务一体化的综合型平台。

人员互补。建立校企混编型师资队伍，学校聘请企业工程师成为兼职教师，承担部分专业实践课程的教学工作。合作方企业聘请专业水平较高的教师到企业担任项目开发工程师、研发主管等职务，实现校企双方角色互通、人员互补。

资源互通。校企合作双方的资源对接互通，将合作方企业的研发项目引入学校创新项目，将企业项目转化为教学项目，将企业方的职业素质培训、人才认证等资源引入学校，共同开展技术培训与技能鉴定。[7]

通过校企合作平台，学生能够将所学理论知识应用到具体的企业项目实践中，真正做到“理实一体”。学生通过向企业工程师学习技术方法，交流沟通，积累了丰富的项目开发经验，在真实的生产环境中完成教学任务，保证了教学与生产的一致性，真正达到了“做中学”的目的。同时，锻炼了动手能力，发扬了创新精神，有效地提高了实践能力。[8]

（三）三类培养：专业与创新相结合的实践教学体系

通过我校物联网专业实施的“一个主体、两大平台”的实践教学体系，能够有效地提升学生的创新能力与实践能力，是增强学生就业竞争力的有效方法，能够作为学校实施创新项目的载体，成为推动学校实现产学研用一体化进程的有效手段。通过“一个主体”中按学年教学与按阶段教学相结合的实践教学体系，可以有效地深化学生的理论知识，增强学生的动手实践能力，扩展学生的就业技能。在此基础上，继续深化“实验实训平台”“校企合作平台”两大平台相结合的实践教学体系，以实现“三类培养”目标。

1.培养创新能力。在学校实施物联网专业人才培养方案的过程中，十分注重学生创新能力的培养，通过建立学生创新工作室，自主开发具有物联网应用背景的项目。以教师引导的方式，组建创新团队，学生根据自己的兴趣爱好加入到团队中来，鼓励学生学习科学的研究方法，体验取得成果的乐趣。通过校企合作平台，让学生到企业参与项目开发，在工程师的指导下提升动手能力。同时，鼓励学生参加各类创新大赛，以赛促学，检验自身的创新成果。

2.培养就业能力。学生在校期间可以申请自己的工作室，通过充分利用实验实训平台中的资源，完成真实的物联网项目开发，积累实战性的项目经验，为提升就业竞争力增加砝码。学生通过到企业顶岗实习，在真实的企业环境中学习物联网系统开发的各个流程，明确企业的岗位需求，为就业做准备。同时，学校定期举办学术沙龙活动，邀请知名专家介绍项目研发成果及研发技术，分享项目经验，学生可就项目开发过程中遇到的困难与专家进行讨论交流，达到学术共享、快速进步的目的。

3.培养工程实践能力。具备良好的实践能力是提升学生就业竞争力的重要保障。学校在物联网专业建设过程中十分重视学生物联网工程实践能力的培养，学生在毕业前到企业参加生产实践。企业生产实践通常以“短期培训班”的形式开展，时间一般为连续的20个工作日。实训班的所有课程均围绕真实的企业工程项目展开，由主持项目的工程师从项目的基本知识点开始，向学生讲授完成项目的方法。授课完成后，学生分为3至5人的项目团队，重新开发此项目。项目完成后进行答辩，选出优秀的项目开发团队。[9]通过企业生产实践，学生充分参与物联网项目的研发过程，为提升就业竞争力增加砝码。

三、结语

构建良好的实践教学体系是培养高质量专业人才的有效手段。实践证明，该教学体系在提升学生的实践能力，培养学生的创新能力，提高学生的就业率等方面取得了较为明显的成绩。但物联网专业的实践教学体系不是一成不变的，应根据学校自身的专业特点灵活地构建，以现有的资源和基础进行合理配置，以培养高素质的物联网专业人才为主要目标。另外，物联网技术的发展目前还处于初级阶段，其发展趋势方兴未艾，在其发展过程中还将会出现更多新的技术与需求，因此，物联网专业的人才培养方案也必须与时俱进，以适应其发展需求。

参考文献：

[1]孔锐，张冰.物联网专业实验课程设置探索[J].实验技术与管理.2014（2）.

[2]肖德琴，肖磊，潘春华，杜治国.物联网背景下的网络工程专业实践教学改革[J].实验室研究与探索.2017（1）.

[3]曹国平，王宜怀，曹金华.应用型本科物联网专业RFID课程实践教学研究[J].计算机教育.2015（10）.

[4]谢泽奇，张会敏，沈阳.新型物联网创新实践教学体系建设[J].实验技术与管理.2018（5）.

[5]崔艳荣，陈勇.物联网专业实验室建设方案研究[J].实验技术与管理.2018（4）.

[6]秦磊华，石柯，甘早斌.基于CDIO的物联网专业实践教学体系[J].高等工程教育研究.2013（5）.

[7]顾晓燕.校企协同的物联网融合创新人才培养探索[J].职业技术教育.2016（29）.

[8]马长胜，蔡蓉蓉，王继水.“中国制造2025”背景下的高职院校物联网专业人才培养[J].教育与职业.2016（21）.

[9]王文娟，袁红春，葛艳.校企合作提升学生实践应用能力的探索[J].实验技术与管理，2018（2）.

责任编辑：冯志军