学徒制模式下专业群课程教学设计探索——以物联网技术与应用课程为例

李 芳，付丽琴，王红英

（北京经济管理职业学院，北京 100102）

0 引 言

物联网（Internet of Things, IoT）的概念自被提出以来，技术水平不断发展，应用越来越广泛。自2009 年8 月提出“感知中国”以来，物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一，被写入政府工作报告，自此物联网受到了全社会极大程度的关注[1-5]。物联网是在计算机互联网的基础上，利用RFID、无线数据通信等技术，构造一个覆盖世界上万事万物的网络[6-8]。在这个网络中，物品能够彼此进行“交流”，而无需人的干预。其实质是利用自动识别技术，通过计算机互联网实现物品的自动识别和信息的互联与共享。物联网可以广泛应用于经济社会发展的各个领域，引发和带动生产力、生产方式和生活方式的深刻变革，成为经济社会绿色、智能、可持续发展的关键基础和重要引擎。同时，物联网正在加速与云计算、大数据、人工智能、5G 等新一代信息技术融合应用，为科技赋能经济社会发展带来更广阔的发展空间[9-11]。

随着两化融合的不断推进和“感知中国”的不断升级，物联网应用潜能不断被开发，众多行业对物联网技术人才的需求旺盛[12]。从企业的角度出发，需要能够运用物联网思维解决问题的人才，他不一定是工程师，但需要把现有技术运用到物联网解决方案中，是真正地能够适应物联网时代的人才。从职业院校的角度出发，需要引导和帮助学生习得立足社会的一技之长，同时兼顾学生的长远发展，即具备可持续发展的一技之长。因此，如果以学徒制为模式，让企业导师参与到每一门课程的设计中，最大化发挥职业教育的潜能，才能精准培育出适应物联网产业发展和具备相关技术技能的高素质人才。

1 教学设计研究

物联网技术与应用是面向数字技术专业群的核心课程。在学徒制模式下，企业导师和在线教师共同建设物联网技术与应用课程，主要引导学生掌握物联网领域的前沿技术及应用，能够规划和实施简单的物联网应用系统，培养学生的工程思维，增强学生创新实践能力。下面从物联网产业背景下如何有效组织“岗课赛证”融通的课程内容、分析学情、设计教学模式、学习评价四个方面展开论述。

1.1 聚焦物联网新职业，“岗课赛证”高度融合，重构课程教学内容

“岗课赛证”融通是对职业教育在长期教学实践中的“回溯”，以及对产业快速发展的再适应。“岗”是课程学习的标准，课程设置内容要瞄准岗位需求；“课”是教学改革的核心，要通过课程改革，推动“课堂革命”；“赛”是课程教学的高端展示；“证”是课程学习的行业检验。“岗课赛证”融通，就是要深化教学标准与岗位标准、教学过程与生产过程的对接。“岗课赛证”融通计划以学徒制模式打造育人载体，以课程对接的岗位标准为起点，将产教融合的“课”作为融通的重点，使其成为名副其实的“金课”，实行“课证”融通、“课赛证”融通，培养高素质操作技能型、技术技能型、高级技术技能型人才。

物联网应用技术课程面向物联网工程的职业岗位群能力要求，对接教育部物联网应用技术专业教学标准，瞄准国家2020 年颁布的物联网安装调试员（初级）技术技能标准，融入物联网技术应用全国技能大赛竞技点，支撑物联网工程实施与运维职业技能1+X 技能考级，“岗课赛证”高度融通，重构课程内容，由浅入深地设计了智能物联网认知与体验、智能人员管理系统规划与实施、智能生产管理系统规划与实施和智能仓储管理系统规划与实施四个项目，共64 学时。

四个项目围绕物联网技术的发展，特别是人员管理系统、生产管理系统和仓储管理系统的智能化转型，适应数字经济条件下呈现的物联网技术应用行业新业态，以企业真实的系统改造为原型，匹配物联网安装调试员新职业，融入数据可视化、云计算等新技术，分模块设计各个项目的任务，如智能仓储管理系统的规划与实施项目就分为系统规划、入库管理、常规出库管理、无人值守出库管理、动态盘点、环境监测、数据可视化和系统集成共8 个任务，培养学生物联网产品的规划和实施能力，达到物联网技术全国技能大赛和1+X 职业等级证书对物联网技术技能的相关要求。

在项目的具体任务设计中融合了物联网技术全国技能大赛的技能考核点，如使用工具绘制网络拓扑图、设备的选型、设备的安装布局和设备的接线等；对接了物联网安装调试员国家职业技能等级要求，如选用物联网终端、编制物联网终端集成方案和安装调试执行器等；以物联网工程实施与运维职业技能等级1+X 标准去监督实施方案设计以及设备检测、安装和调试；以物联网应用系统部署和物联网系统运行与维护要求为目标，实现智能仓储管理系统规划与实施项目“岗课赛证”融通，具体内容见表1 所列。

表1 物联网技术与应用“岗课赛证”融通课程内容（共64 学时）

1.2 分类剖析学情，制定三维教学目标，确定重点预判难点

学情分析是教学实施的出发点，做好学情分析是成功展开教学实施的第一步。由于职业教育的包容性和学习形式的多样性，职业院校的生源也比较多样，有高考直升、中职转段（包括贯通培养）和退伍续读等类型。不同生源的学生在知识技能的掌握程度、学习方法和习惯方面都有一定的区别，比起按班级整体进行测试和调查分析学情，分生源剖析学情在职业教育中更加精准。另外，随着职业教育数字化教学资源的建设和使用，分析的学情内容除了传统的知识技能基础、认知实践能力、学生学习特点外，还增加了对数字化学习能力的分析，主要从对数字化环境的适应、获取和利用数字化资源和数字化学习的能力三个方面进行调查分析，这将更加便于教师利用数字化资源展开教学。

以智能仓储管理系统规划与实施项目教学实施为例，通过调查问卷、课前测试、课后复习、实训软件等方式采集学生全过程学习行为数据，按生源分类型（高考直招、中职直升和退伍续读）进行智能分析，以大二某班级为例，形成学生数字画像，具体情况如下。

1.2.1 班级整体情况

知识和技能基础：具备物联网技术基础知识，但RFID读写、数据可视化和云平台相关技能掌握较差。认知和实践能力：获得新知识和经验的途径倾向于观察和实际操作，在具体的情境中更容易认知事物；具有良好的沟通表达和团队合作能力，信息安全意识和设备部署的规范意识不足，初步具备劳动精神。学生学习特点：自主学习能力较弱，喜欢沉浸于探索性的小活动中完成学习。数字化学习能力：基本能适应数字化环境，准确获取和利用数字化资源的能力有待提高，对数字化学习方式的运用能力有待提高。

1.2.2 班级生源情况

综合评价发现：退伍续读的两位学生基础知识和技能稍微薄弱，需加强和提高；中职直升和退伍续读的学生动手操作能力相对较强，退伍续读的学生更具有劳动精神。

围绕职业教育“三全”育人理念，根据智能仓储管理系统规划与实施项目的具体教学内容，结合学情制定教学目标。通过项目的学习，学生可以达到物联网安装调试员对RFID的读写、数据采集、数据可视化及云平台使用的技术技能要求，能够进行智能仓储管理相关模块的规划和设备的部署与调试，习得一技之长；同时具备团队协作能力、精益求精的工匠精神、改革创新意识及数字化学习能力等多种素养，实现可持续发展，最终做到全方位育人。结合学情，再确定本项目的教学重点，预判教学难点。

1.3 产教融合，校企共建教学资源，构建培养工程实践能力的教学模式

1.3.1 教学模式

作为数字技术专业群理实一体化课程，物联网技术与应用整个课程的内容设计以物联网应用产业为背景，从客户的角度出发，最终实现物联网技术的实际应用。而工程思维最大的特点是“要把事情做成”，也就是可交付、可使用，并做到开源节流，所以通过完成具体项目来培养学生的物联网技术工程思维成为教学实施的重要目标。针对该目标设计基于CDIO 理念的教学模式，即每个任务都通过构思、规划、实施和运行四个步骤完成，引导学生在潜移默化中具备工程理念，培养工程思维。

在课程具体项目的教学实施过程中，将具体的工作过程转化为符合教学规律和学生认知规律的教学流程，设计基于工程思维培养实践能力的教学模式，分别在课前、课中和课后，通过“举一”“反一”“反二”和“反三”四个阶段实施递进式的教学，如图1 所示。依据物联网应用系统规划与实施的具体工作过程，将单个的任务分解为模块认知、需求分析、实施规划、部署实施、成果验证和改进创新，其中需求分析和实施规划中以教师引导和示范为主，称为“举一”；部署实施则通常分为仿真实施和实物实施，以学生根据教师示范和工作手册自己实施为主，培养学生的工程实践能力，称为“反一”；成果验证就是学生对作品的介绍、展示和使用的过程，通过学生的描述和总结，达到知识、技能和思维的升华，称为“反二”；课后通过改进创新环节，激励学生去改进现在的产品，培养产品创新实践能力，称为“反三”。通过整个过程培养具备工程实践能力的高素质技术技能人才。

图1 基于工程思维培养实践能力的教学模式

1.3.2 教学资源

校企以学徒制模式，发挥各自优势，共同打造物联网技术与应用课程的教学资源。首先，共建一支德技并修的双师型教学团队，学校教师具有丰富的一线教学经验和渊博的学识，企业导师具有精湛的技术技能和多年的一线工作经验，二者分工合作，将学生带入真实的企业情境，通过校企导师引导和示范，共同推进职业教育的课堂革命；其次，校企导师共同开发立体化活页式校本教材和数字化教学资源，实现产教融合教学资源的建设，再有校企导师共同开发物联网仿真实验平台、物联网技术实训平台和多元化综合评价平台，三个平台结合使用，服务教学。同时通过采集学习行为数据、学业考核数据、多主体主观评价数据和“AI+”平台客观评价数据四种数据，构建学生画像，助力教师精准教学，因材施教；支撑教科研，深入本源研究，实现增值赋能，助推职业教育的数字化转型。

1.4 以学生成长为核心，建立双主线四维度多元化综合评价体系

职业教育要培养高素质高技能人才，学生通过职业教育习得知识技能，掌握一技之长，是最基本的要求。同时基于“三全”育人理念中的全员、全过程、全方位育人，学生未来的可持续发展也是每一位职教人应该长期关注的。而可持续发展具体体现在哪些方面，是一个值得讨论的问题，这里考虑了学生的学习能力和素质提升，所以物联网技术与应用课程以培养具有一技之长和能够可持续发展的德技并修的高素质技术技能人才为目标，从知识技能和学习能力两条主线以及学习背景、内容输入、学习过程和学习成果四个维度构建学习评价模型，如图2 所示。

图2 多元化评价体系

知识技能：通过智慧职教教学管理平台、物联网仿真实验平台和物联网技术实训平台，从知识技能的学习背景测试结果、知识内容输入结果、学习应用过程考核结果和学习后输出成果四个维度，以教师和企业导师（考评员、裁判）为主导进行评价。结合平台采集的结果数据，形成智能客观评价与主观评价相结合的结果评价。

学习能力：通过智慧职教教学管理平台、物联网仿真实验平台和物联网技术实训平台，从学习能力形成的背景、学习内容的输入过程、学习实践的过程和学习成果的输出过程四个维度，结合教师巡听、学生的观察、企业导师反馈，全过程采集学生学习行为数据，形成智能客观评价与主观评价相结合的过程评价。

利用大数据行为分析软件从知识技能和学习能力两条主线的学习背景、学习内容输入、学习过程和学习成果输出四个维度智能分析学生行为数据。通过不同维度数据的对比，实现对学生学习效果的增值评价，从而刻画学生个性画像，关注学生成长曲线。

2 教学实施效果

为了检验教学实施的效果，参考教育界前辈的做法，物联网技术与应用课程教学团队在学期课程结束时面向数字技术专业群的全体学生开展了问卷调研，内容主要包含四个方面：课前课后的学习情况、对课堂教学的内容与组织形式和课程的考核方式的看法、课程教学的整体感受、对教学的意见和建议。

调研结果显示：91%的学生认为课前学习非常有必要，可以帮助他们顺利地衔接课上内容，课后的物联网工作坊很有意思，让他们感受到了学习的意义；7%的学生不能完成全部的课前学习，课后的实践内容基本能完成；2%的学生觉得自身能力不够，难以将课前学习和课后实践完成好。课前学习和课后实践保证了学生课外自主学习的工作量，提高了自主自学能力，同时也保证了课堂教学的顺利进行。在教学过程中物联网技术的实际应用为教学的主要内容，98%的学生持肯定态度，认为提高了对知识的理解和运用能力，感觉学有所用，肯定了职业教育的意义；其中95%的学生认为“举一反三”的教学模式在教学中给了学生自由发挥的空间，对这样的教学方案设置比较满意，提高了课堂的参与度，也加深了对知识点的理解，培养了他们的综合能力，包括创新实践能力、数字资源的利用能力及团队协作能力；2%的学生由于学习能力和学习习惯不同，不能完成小组分配的学习任务，需要改善。对于课程的考核，95%的学生认为结果考核、过程评价及增值评价的结果比较准确，评价方式多样，不再是唯成绩论，让学习考核更加全面，给学生更多展示自我的机会。学生对教学的整体感受比较像职业教育的课堂，有企业导师的参与，对未来的就业更有信心了。许多同学还提出了扩展物联网工作坊的建议，希望有更加广阔的空间来完成他们的物联网技术实践。

3 结 语

职业教育在我国人才培养中越来越被重视，处于国家战略发展的重要位置。提升职业教育课程教学质量是加快新时代职业教育改革发展的重要任务。高职院校要完善产教融合机制，细化到每一门具体的课程中，优化课程体系，加强教材建设，创新教学方式。对于物联网技术与应用这样实际应用比较广泛又符合时代发展的工科课程，教学内容设计应该紧接科技前沿，产教融合，推广学徒制模式，实现校企优质资源共享，同时突出对学生工程思维和数字思维的培养。高职院校的教师应认真贯彻职业教育的培养目标、指南要求，积极开展教学研究和实践，保证课程内容与知识体系的有效实施；结合社会需求，增加对学生实践能力的培养，注重理论应用于实际，以保证学生习得一技之长并能可持续发展。