基于模块化项目教学改革探究──以物联网应用技术专业为例

2021-10-08陈又圣于培宁张春晓

深圳信息职业技术学院学报 2021年3期

陈又圣，于培宁，张春晓

（深圳信息职业技术学院信息与通信学院，广东深圳 518172）

1 模块化项目教学的背景

模块化的概念来自软件开发领域。该方法是将属于同一功能的代码划分为独立的代码模块，各模块可以独立运行，相互连接。模块化代码处理方法具有独立封装和灵活调用的优点。这种设计思想也越来越多地应用于教育教学领域。

模块化教育模式包括以能力为基础的教育模式（CBE，Competency Based Education）和模块式就业技能模式（MES，Modules of Employable Skills）。CBE以职业的一般规律和需要为基础，关注的是职业的基本综合能力，MES是基于具体的工作规范，关注的是职业的工作能力，两种模式都强调加强能力学习。模块化项目教学法是一种理论联系实际的教学方法。该模式基于岗位技能，通过确定岗位所涉及的每个模块的知识和技能要求，采用任务驱动的方法组织教学实施。模块化项目教学法以就业为导向，以培养学生实践能力为目标，符合职业教育规律。通过构建模块化教学体系，确立课程培训的核心能力要求和相应的项目实践内容，引导学生实践学习，培养学生的学习兴趣，锻炼学生综合运用知识解决物联网工程问题的能力，提升学生的理论素养和创新实践技能。[1-4]

本文构建的模块化项目教学改革以提高学生综合素质为目标，推动物联网专业建立团队合作机制，改革物联网专业教学内容和方法，开发传感网应用开发教学资源，推动模块体系内的教学讨论，提升教学效果，并为其它专业提供可参考的教学改革模式。

2 实施模块化教学改革的必要性

2.1 契合职业教育政策的需要

教育部关于职业院校专业人才培养的文件（教职成〔2019〕13号）提出：“要注重学用相长、知行合一，着力培养学生的创新精神和实践能力，增强学生的职业适应能力和可持续发展能力。”由此可见，职业技术院校将重点培养学生的实践能力与动手能力。2019年，教育部印发的《全国职业院校教师教学创新团队建设方案》提出：“教师分工协作进行模块化教学的模式全面实施，辐射带动全国职业院校加强高素质‘双师型’教师队伍建设，为全面提高复合型技术技能人才培养质量提供强有力的师资支撑。”本专业紧跟新时代下国家职业教育改革的趋势，从多个方面推进模块化项目教学改革。

随着近年来物联网应用技术的快速发展，相关企业的岗位需求发生了变化，导致传统的物联网专业课程和教学体系已经无法跟上技术和岗位需求的变化，无法准确接近工业岗位的全过程要求。此外，传统的教学模式是教师和课程相对固定，不适合同类型技术岗位不同课程的衔接与协作。物联网技术的发展导致人才培养方案和课程设置的频繁变化。因此，本专业的教学团队开始重新审视模块化教学方法，并在专业课程体系和教学实践中进行探索。

2.2 专业发展的需要

传统的教学模式是根据教学计划确定课程，然后对应固定的教师，在教学过程中，首先注重理论知识的学习，然后进行项目实践和培训。物联网应用技术的相关课程实践性很强，不宜采用传统的理论教学方法。虽然许多课程采用了多媒体技术和相应的课程实践设备进行教学，提高了学生的学习兴趣和教学效果，但远远不能满足物联网应用技术专业相关课程的教学需要。

为发展作者所在的深圳信息职业技术学院物联网应用技术专业，学校需要在课程体系和教学模式上进行模块化项目教学改革，以典型任务组织教学，根据实际工程任务分析岗位能力需求，构建物联网应用技术专业人才培养所需技能。然后进一步明确和完善人才培养规格，以培养物联网相关领域的专业实践能力为主线，在具体课程教学中设置相应的学习模块，然后采用任务驱动的方法组织实施模块化教学。

2.3 岗位职业技能提升的需要

物联网领域相关岗位具有多技术融合、岗位所需技术技能紧密衔接、专业核心课程衔接较好等特点。因此，模块化教学法首先需要提高岗位的职业技能，它根据物联网相关岗位的技能培养目标将专业课程划分为不同的技能模块，同一模块中的课程需要紧密衔接，模块组中的教师需要熟悉课程模块中的所有课程。此外，物联网应用技术专业建设是学院重点专业之一。为确保学院“双高”重点任务的建设，需要推进课程改革，解决课程内容如何满足物联网应用技术专业的教学需求和相关岗位需求；如何提高学生的学习兴趣和实践技能，以模块化项目为基础的教学如何提高学生的学习能力以及模块化项目教学如何实施。

模块化项目教学法的实质是以岗位能力为导向，以物联网核心技能培养为主线，符合现代职业教育规律的一种较好的教学模式。高职院校物联网应用技术专业的主要岗位包括系统集成与运维工程师、信息通信网络运维人员、物联网应用开发工程师、智能终端开发工程师。物联网应用技术专业实施模块化项目教学改革，有利于满足岗位特点、学校办学定位和区域产业岗位需求。

3 模块化教学实施方式和条件

3.1 师资团队的准备

模块化教学需要构建与传感网相关的核心教学团队，初步构建的教学团队包括专任教师和企业兼职教师。为了适应以传感网为核心的模块化课程教学，本专业派出3人参加多次新大陆的传感网应用开发培训，1人获得传感网应用开发的高级和中级金牌讲师，2人获得培训专家证书，3人获得传感网应用开发的考评员证书。因此，以若干精通传感网核心技术的教师组成的教学团队非常契合模块化教学的特征，可以胜任传感网应用开发模块化教学的需求，并可以开发相应的教学资源。

在师资团队的具体构建过程中，采用了混合式的方法组建模块化教学团队。首先根据传感网核心技术来确定具有相关技术背景的院内教师，然后在组建过程中结合了不同技术专长的教师，包括善于教学的教师、科研技术很强的教师、善于产教融合和获得众多横向项目的教师、自己开办公司可把资源融入课堂教学的教师等。在教师类型上，有6位专职教师和3位企业骨干兼职教师，形成了多功能协同有效合作的混合式模块化教学队伍。

此外，为了充实和完善传感网应用开发团队，应引进具有物联网专业背景和具有相关实践项目经验的教师。通过开展物联网领域技术培训，提高物联网应用技术专业教师专业能力；鼓励教师参加各物联网行业的技能认证培训并取得相应的高级证书；鼓励教师开展实践指导和企业员工培训。为确保传感网应用与开发团队模块化教学的实施，我院教研室计划进一步向学院申请招聘与传感网应用与开发相关的专职教师。教师引进还应考虑专业教师的结构优化和专业发展要求，让老教师和新引进的教师形成模块化的教师梯队。在模块化教学的要求下，物联网专业教师队伍建设的重点是建立层次清晰、结构合理的模块化教师梯队，明确不同模块教师的职责。将具有相同或相近专业背景的教师分成一个模块，形成具有一定模块优势的专业群体。同时要求同一模块内的老师对于模块内的所有课程都能够驾驭，既提高了教师的专业素质，又保证了教学过程中教育资源的稳定输出。

3.2 借助1+X证书实施的契机

《国家职业教育改革实施方案》提出“在职业院校、应用型本科高校启动‘学历证书+若干职业技能等级证书’制度试点（即1+X证书）工作”，因此，物联网应用技术的模块化项目教学改革还需要结合以全国传感网应用开发1+X职业技能等级证书培训，本专业在传感网应用开发方面积累了师资力量，先后派遣多批次教师前往1+X对口企业参加培训，3人获得中级讲师培训资格和考评员资格，2人获中级培训专家证书，1人获中级、高级金牌培训专家证书。我院已组织了一次传感网应用开发的中级培训班，积累了大量的资源并购买了相应的设备，因此，可以借助全国传感网应用开发1+X职业技能培训来实施模块化项目教学改革，完成1+X传感网应用开发职业技能等级考试的考场布置和授牌；完成1+X证书制度试点抽查监测工作；顺利完成传感网应用开发首批1+X职业技能等级证书的考证工作。

3.3 与相关企业深度合作并开展课程资源建设

引进先进的考证实践型课程体系，与行业龙头企业开展校企合作，共建立体教材、课程体系、相关实训室、学生仿真实践培训、教师培训等。与物联网协会及领军企业签订《共建智能物联应用技术学院战略合作框架协议》，共建智能物联应用技术学院，与广东物联网协会共建区块链+物联网人才培养示范基地。

本专业的教学课程与企业认证课程体系相衔接，构建相关课程资源。积极开展物联网、数据通信等方面的教师培训认证工作。模块化教学团队的3名教师是第17届全国传感网应用开发职业技能等级证书师资培训（中级班）的培训师，在校外高职院校培养骨干教师30余人。本专业还与物联网重点企业开展合作，主要集中在考证培训、合作实训、物联网工程人才培训、物联网专业讲座、物联网师资培训协议等方面，这些校企深度合作，提高了物联网工程教师的教学水平。

3.4 构建模块化教学课程体系

以我院物联网应用技术专业为例，本专业的总体教学目标为“培养具有创新意识的物联网系统及应用的技术技能人才”。在此总体目标下，按模块化教学的改革模式将主要的专业课程划分为：公共基础课模块、物联网技术应用专业群共享课模块、物联网技术应用专业核心能力模块、基础拓展模块、综合素质拓展模块、中级证书模块、高级证书模块、新技术模块、创新创业模块等。

其中，公共基础课模块包括“思政—道法”“思政—概论”“大学生心理健康教育”“形势与政策”等课程；物联网技术应用专业群共享课模块包括“电路分析”“数字电子技术”“模拟电子技术”“Linux操作系统及应用”“程序设计基础”等课程，可由院内不同专业的老师协同完成授课；基础拓展模块包括“HTML5编程基础”“Java语言程序设计”等课程；中级证书模块包括“1+X传感网应用开发职业技能等级证书（中级）”“嵌入式系统设计工程师（中级）”“HCIAIoT”“HCIA-R&S”“HCIA-LTE”“HCIA-Cloud Computing”“HCIA-BigData”“软件测试工程师”等证书，由学生根据兴趣和需求选取其中一个证书模块学习；高级证书模块包括“1+X传感网应用开发职业技能等级证书（高级）”“华为HCIP证书”等证书，由学有余力的同学自愿选择；新技术模块包括“机器人视觉识别技术与应用”“数据挖掘与深度学习应用开发”“无人驾驶技术及应用”“大数据与云计算技术”等课程；创新创业模块则通过参加活动或者获得创新创业成果来折算学分，例如参加校级以上大赛、参加科技俱乐部、申报著作权与专利、注册创业公司并运营、参加攀登计划活动等。

3.5 物联网核心能力模块的课程设计

物联网技术应用专业核心能力模块是实施课程改革的重点模块。在具体课程设计中，主要根据物联网应用技术的专业定位和传感网相关岗位所需要掌握的技术要点来选取具体课程。根据传感网全流程产业中涉及的岗位，即系统集成与运维工程师、智能终端开发工程师和物联网应用开发工程师等三类主要相关的岗位，涉及了物联网核心能力模块的课程，划分为终端应用开发模块课程、物联系统应用模块课程和物联网传感模块课程，如图1所示。

图1 物联网技术应用专业核心能力模块的构成

物联网技术应用专业核心能力模块包含偏软件方向的“终端应用开发模块”（对应于系统集成与运维工程师等岗位）、偏硬件方向的“物联网传感模块”（对应于智能终端开发工程师等岗位）以及硬件与软件结合的“物联网应用模块”（对应于物联网应用开发工程师等岗位）。终端应用开发模块的核心课程是“物联网应用程序开发”“Python语言设计基础”“SQL Server 数据库技术”；物联系统应用模块的核心课程是“物联网综合应用开发”“物联网技术与应用”“单片机应用开发”；物联网传感模块的核心课程是“无线传感网技术”“射频识别技术与应用”“传感器技术与应用”。该划分模式不仅符合物联网领域的岗位特征，也契合本专业师资队伍的特点和优势，将多个关联课程组成一个系列模块，可以更好地集中相关背景的教师进行课程衔接。

3.6 以工作过程为导向的模块化项目驱动

以提高学生技能为目标，科学划分课程分类和物联网技术模块系列，融入课程教学。在具体实施中，拟结合物联网典型任务组织教学。计划将物联网应用技术专业核心专业课程划分为三大模块体系，并将专业教师纳入模块体系，以任务驱动的方式组织实施模块具体课程的教学。其中，任务驱动教学模式是以具体的岗位任务和技术问题为基础，以解决问题为目的，以实施研究性学习和实践性学习为方法。在完成具体任务的过程中，培养学生较强的实践能力。因此，该教学模式适合物联网应用技术专业的教学实践。

3.7 以行业软件和硬件套件辅助模块化教学

物联网应用技术专业相关课程较多。本专业前期选派了几名骨干教师进行传感网应用开发培训，同时购置了相关设备。因此，可以选择物联网产业仿真软件及相关硬件包（如newlab实验平台）相应的设备进行教学。此外，学院还采购了与行业技能大赛相关的设备，因此模块化教学可以充分利用这些设备进行实践教学。近年来，学院成立了相关的技能竞赛和科技社团，鼓励本专业教师积极参加电子产品设计制作大赛、物联网技术应用大赛等各类竞赛，形成以竞赛促教学的方式。这些竞赛有力地推动了物联网应用技术专业课程的改革。

3.8 提升教学效果和增强本专业的影响力

通过教学改革和基于模块化项目的教学实践，有助于在物联网教学中紧密结合物联网相关课程的理论与实践，使学生在学习课程知识的同时，掌握岗位所需的技能，提高学生在物联网项目中分析问题和解决问题的能力。另一方面，与企业深度合作的模块化教学可以提高专业的影响力。借助先进的岗位对接设备，与物联网领域的龙头企业合作，开展工业企业新技术培训和职业技能培训考核。拟实施深度模块化工程教学改革，开展职业技能等级证书、1+X证书等教师培训，为社会和兄弟院校提供师资培训、竞赛培训和设备操作培训，实现资源共享。