基于CDIO模式的物联网综合实训课程教学探索——以合肥职业技术学院为例

丁小一 吕 菲

(1.合肥职业技术学院，安徽 合肥 230000；2.合肥职业技术学院，安徽 合肥 230000)

0 引言

作为物联网应用技术专业的核心课程之一，《物联网综合实训》课程，是学生在学习专业知识后必不可少的实践环节，主要培养学生发现并解决问题的能力[1-2]。为了让学生能够尽快适应实习或就业时候的工作岗位，参照1+X传感网应用开发职业资格标准，立足于实际项目，以企业用人为导向，引入CDIO理念，培养具有良好职业道德和人文素养的技术技能型人才。

1 CDIO教学模式

CDIO是一种基于项目的教育教学模式[3]，在项目的实施过程中包括构思、设计、实现和运作，它注重学生综合素质的培养，比方说学习能力、团队协作能力等。同时，它也给学生提供了更多获取知识的方法，将“做中学”贯穿于项目中，实践可操作性强，突显了发现、探索等认知活动，进而让学生发现并解决项目中的问题[4]。

2 基于CDIO模式的物联网综合实训课程教学实践

《物联网综合实训》课程开设于本院大二第二学期，通过前期的教学工作，学生们已经对物联网有了感性认识，掌握了单片机、Android等知识，具备了一定的硬件环境搭建和程序编写的能力。

2.1 思路探索

根据本院物联网应用技术专业人才培养方案，结合1+X传感网应用开发职业技能等级证书标准，提出了基于CDIO模式的《物联网综合实训》课程的教学思路。具体的思路如下图1所示。

图1 教学思路

2.2 教学实践

利用CDIO理念，采取“学生为主体，老师为主导”的模式，对《智能家居》项目进行教学实践[5]。

2.2.1构思(Conceive)

《智能家居》强调的是居家的安全性、便利性、舒适性以及环保节能等特点，基于此，特设定以下两个任务：

任务1.当有烟雾时，报警灯闪烁，同时风扇转动，电机推杆模拟门窗打开，反之，没有烟雾时，报警灯熄灭，风扇停止，电机推杆缩回；

任务2.当光照值小于某个值时，开启照明灯，当光照大于某个值时候，照明灯自动关闭，实现环保节能的效果。

知识目标：掌握路由器的配置过程；掌握采集节点的烧写和配置过程；熟悉云平台的配置过程；掌握智能家居设备的安装和调试。

能力目标：培养学生硬件设备的安装和调试能力；提高学生的动手能力及文档编写能力。

思政目标：分组教学，团队合作，增强团队协作意识；案例引入安全知识，提高安全意识；照明灯实时开启或关闭，节约资源，加强环保节能意识。

2.2.2 设计(Design)

以《智能家居》项目中的任务1：火灾报警系统为例，结合本院的教学设备，设计教学内容。

(1)设计系统功能框图，如图2所示。

图2 火灾报警系统框图

(2)知识点1：ADAM-4150数字采集模式的使用。

(3)知识点2：烟雾传感器数据的采集。

(4)知识点3：继电器的使用。

(5)知识点4：无线路由器的配置。

(6)知识点5：云平台的配置。

2.2.3 实现(Implement)

理论部分采用线上教学的方式，教师准备相关知识点的文字、图片、录制好的视频，融入课程思政元素，发布到学习通中，要求学生学习，让学生初步掌握每节课学的内容[6]，以节省课堂实践教学时间，这部分作为学生平时成绩之一。在线下教学中，根据线上教学情况及现场提问，老师对知识点适当进行补充，主要以实践教学为主。

学生每5～6人一组，自行分工，搭建硬件设备时，要求用卡槽，做到布线合理美观。同时，在云平台上要进行功能策略的配置，模拟实现火灾报警系统。其中硬件搭建如图3和4所示(随机抽取一团队作品进行展示)。

图3 火灾报警系统(正面)

图4 火灾报警系统(反面)

2.2.4 运行(Operate)

任务实施后，每个团队都需要提交自己的作品进行评价，具体包括以下3个方面：

(1)自评(占比25%)：提交任务之前，团队内部成员先对自己的系统进行评价，打分的同时要提出哪些地方需要改进。

(2)团队间互评(占比25%)：不同组之间进行评价，A组评B组，B组评C组，依此类推，打分的同时要指出哪些是可以借鉴的，哪些需要改进。

(3)“客户”评(占比50%)：在这里，老师充当“客户”，毕竟该项目是老师设计的，老师最清楚需求，对每一组进行打分，在其它两项评分的基础上进行点评。

2.3 教学效果

在《物联网综合实训》课程的教学中引入CDIO理念，取得了良好的教学效果。针对作品不完善的地方，部分学生利用课余时间在实验室重新搭建设备，调试设备，弘扬工匠精神；2020年12月参加了1+X传感器应用开发职业技能等级考试，本院29人参加考试，17人获取1+X传感器应用开发(中级)职业技能等级证书；技能大赛成绩显著，物联网应用技术技能大赛多次获得国家级奖项，同时，学生积极参加安徽省单片机与嵌入式比赛、智能车赛项、集成电路设计及开发等赛项，均取得较好成绩。

3 结语

实践表明，在《物联网综合实训》课程的教学中引入CDIO理念，它调动了学生学习的积极性，提高了学生的动手实践能力，在一定程度上改善了课堂教学质量，取得了较好的教学效果。在后续专业课程的教学中，我们将继续推广CDIO理念，进一步培养具有良好职业道德的技术技能型人才。