基于CDIO理念中职物联网技术实践课教学的实践研究

沈建林

摘 要：引进企业产品作为教学的目标，依据CDIO理念，在物联网技术实践教学中将教学环节分为构思、设计、实现和运作四个环节，强化学生的实践能力和创新思维能力的培养。

关键词：CDIO  物联网技术  实践教学

物联网技术在现实生活和工作过程中的广泛应用，已被认为是继计算机技术和互联网技术后的又一次信息技术革命。国家在“十二五”规划中将物联网产业作为未来六大新兴产业之一，产业人才需求急增，中职学校从2013年开始也陆续开设物联网技术应用专业。为了适应产业企业人才岗位需求，中职物联网技術应用专业需合理定位专业发展领域，构建相关的实践教学体系。因此在新课改背景下，学校结合产业岗位需求，对于物联网技术实践教学中针对动手实践操作能力要求较高的产品智能系统，在项目设计中引入CDIO理念开展实践教学，培养应用型、创新型人才。

一、CDIO理念

CDIO是在培养学生的主动参与实践动手能力，将整个实践项目融入到日常的教学过程中，加强项目间的联系，使学生在创新思维、团队合作、沟通能力和自学能力等方面提升。CDIO主要包含了四个方面的内容，即Conceive（构思）、Design（设计）、Implement（实现）、Operate（运作），CDIO教学模式如图1所示。它的重点在于实践，通过不断地动手实践操作加深对相关理论知识的理解巩固。物联网技术智能系统是一门动手实践性较强的综合实践创新课程，对系统的构思，结构的设计，材料的选择，系统的开发和改进，设备的安装和维护等各个环节都离不开学生的动手实践操作。

二、基于CDIO的物联网技术实践课模式

在物联网技术智能系统设计制作中，其专业能力包括计算思维、算法设计与分析、程序设计、系统实施和运行维护等能力，运用这些能力进行智能系统的分析、设计和实现。因此在定位中要找准中职学生物联网技术领域项目全流程中所从事岗位能力需求，引入企业产品开展基于CDIO的实践课教学。

1.引入企业产品入课堂

以现代学徒制为载体，建立校企联合实训基地，吸引更多相关的物联网企业参与其中，与企业建立合作机制，培养出专业的物联网技术专业人才。在智能系统实践中，将企业近期真实产品订单项目带入课堂，以产品为导向，开展实训课的教学。学校目前加入全国物联网行业协会，与上海企想信息技术有限公司、新大陆时代教育科技有限公司等在行业领域具有代表性的企业签订现代学徒制合作协议及“双创”合作方式，由企业提供产品开发生产项目，学生承担完成产品开发生产任务，并最终交付给企业验收，完成学生“创业”任务，如图2所示。

2.拆解原产品分析结构

利用校企合作平台，引入企业产品，充分利用企业师傅和学校教师的技术资源，由企业师傅分析产品项目生产流程，通过对产品的解剖，与学校骨干教师共同探讨中职学生所能掌握的知识和技术，并确立全流程中中职学生所承担的工作任务。如学校与上海企业信息技术有限公司一起将企业中物联网智能子系统中的智能窗帘系统的工作任务分解成需求分析、系统设计、硬件底层开发、软件系统开发、系统安装与调试和客户验收等六个环节。根据中职生的能力、就业层次和培养目标同企业一起确立了除硬件底层开发外的五个模块，如图3所示。

3.根据环境构思新目标

上海企想作为一家物联网智能系统信息技术企业，它通过前期的研发已经形成了一套具有一定基本功能的物联网智能系统，软件硬件可以通过拷贝即可实现产品的再生产，实现产品的批发量产。因此学校拿到企业的一套产品系统后，再通过实践操作的第一环节，学生们对整个系统有了清晰的认识，并能够通过模仿实施系统的开发，但这一环节仅仅处于“依葫芦画瓢”阶段，而不是真正的产品系统设计和开发。因此，为了突显有价值的学习，培养学生的“创新”思维和能力，企业师傅和教师在教学过程中应启发学生根据新的环境、客户新的需求，构思新的产品目标。

如在物联网智能窗帘子系统中，要求学生对原有功能进行梳理，得知原有功能通常是通过移动端（如手机、平板电脑）安装APP，通过APP中的按钮开关实现窗帘的关和开，这些功能基本为物联网智能系统中最基本的技术。那么在实践教学中如何启发学生完成原产品的改造呢？专业教师根据学生特点和任务要求，学生以组为单位，要求学生至少寻找出一个创新点，作为原产品改造目标的对象。通过课堂上的头脑风暴和课后的在线交流，学生们提出很多的点子，其中有些是非常具有实用价值的，如能否设置情景模式（如夜间模式和白天模式）实现窗帘的自动开和关，如能否通过室内环境的光照度来控制窗帘的开和关或窗帘打开的位置等。

4.需求定位添置原材料

师生共同确定工作任务后，引导学生通过各种途径查阅相关资料，对原系统结构进行改造，自行了解该系统中工作原理和基本结构，绘制出系统结构和电路连接图。通过了解发现实现光照效果的主要技术是光照度的数据采集，然后根据一个界定值来判断开还是关。而光照度数据采集通常是通过光照度传感器完成此项任务。它的种类非常多，其敏感波长主要在可见光波长附近，另外还可以探测到人们熟知的紫外线波长和红外线波长。

了解了光照度传感器的功能后，根据电路图以及传感器接口兼容性问题，需要学生选购相应的材料，尤其是光照度传感器，必须对市场上的产品和合作企业提供的器件进行一定的调研、分析、对比，最后结合自身的实际情况、以价廉物美为第一原则选择器件。

5.设计制作改造原产品

通过对原产品改造的需求分析、系统设计以及原材料采购后，环节中最重要的一步也是最能体现技术难度一环的就是系统的实现，是CDIO实践教学模式的第三个环节。

学校依托校企合作平台，引进企业师傅给予点拨，在教师的组织指导下，利用学校的物联网创客工作室，学生分时段分模块完成智能家居系统光照度传感器的控制子系统，如图4所示。

6.测试安装维护推市场

当系统实现后，需要邀请非物联网专业师生来体验、测试系统的完整性，使整个改造产品符合市场的需求，并由企业师傅来检验，并对各组学生完成的产品进行评价，师傅的评价纳入到学生学期学分评定的重要指标之一。对适合在市场上使用的物联网智能家居系统，学校将这些改造后的产品，让学生利用休息时间在教师的指导下进入到学校各教室、各办公室进行智能化改造，对有问题的产品进行再调试。通过这一环节，锻炼了学生在实际工作环境中的适应能力、表达能力和协作能力。

三、小结

综上所述，以培养学生解决实际项目问题能力为核心，在引入企业原产品的基础上，结合学校人才培养定位和物联网技术专业特色，构建了学校物联网专业创客工作室和实践能力与创新意识培养体系。设计了完成物联网技术智能系统中各子系统的课程体系和实践内容。在实践教学实施过程中，引入CDIO教学模式和现代化教学手段，结合企业师傅的评价机制，将改造后的具有一定成熟度的产品推向市场，从而增强了学生的成就感，产生对本专业的学习兴趣和热爱。

虽然本专业在这种教学模式下在物联网技术智能窗帘子系统的改造上有了一定的进步，但随着国家对高素质复合型技术人才需求的快速增长，笔者学校将结合当前产业升级转型，不断优化课程结构和专业建设理念，进一步拓宽物联网专业领域，使学生毕业后提高核心竞争力。

参考文献：

[1]邓文婷，谢斌盛.基于CDIO的电子电路实践教学方法初探[J].实验科学与技术，2016（2）.

[2]朱正伟，赵慧慧，王其红等.CDIO在高校实验教学可持续发展中的应用探索[J].实验室研究与探索，2011（11）.

[3]阎群，李擎，崔家瑞等.OBE准则下CDIO在实验室建设中的探索[J].实验技术与管理，2017（8）.

（作者单位：平湖市职业中等专业学校）