基于CDIO理念的IoT工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案探索

戴歡等

摘要：作為工程教育改革的全新人才培養(yǎng)模式，CDIO為專業(yè)工程人才的培養(yǎng)提供了一個有效的方案。該文結合CDIO工程教育理念，探討物聯(lián)網(wǎng)（IoT）工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案，從IoT工程專業(yè)的課程體系及工程項目教學兩個方面，將CDIO理念有效地融合到IoT專業(yè)人才培養(yǎng)中去。

關鍵詞：CDIO；物聯(lián)網(wǎng)；工程教育

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）16-3826-03

1 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)

《物聯(lián)網(wǎng)工程》專業(yè)是2011版高等院校本科學科專業(yè)目錄中，計算機科學與技術學科下新增的一個本科專業(yè)。本專業(yè)培養(yǎng)能夠系統(tǒng)地掌握IoT的相關理論、方法和技能，具備傳感技術、通信技術、網(wǎng)絡技術、軟件技術等信息領域寬廣的專業(yè)知識的高級工程技術人才。物聯(lián)網(wǎng)作為一個以自動感知和智能決策與控制為目的，實現(xiàn)人與人、人與物、物與物全面互聯(lián)的網(wǎng)絡，在智能農(nóng)業(yè)、智慧交通、智能家居等領域有著廣泛的用途，人才的需求潛力巨大。因此加大IoT產(chǎn)業(yè)人才的培養(yǎng)力度，改革和創(chuàng)新教學內(nèi)容、課程體系、教學方法，為IoT產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供充足的技能型、創(chuàng)新型、高素質人才勢在必行。

當前，IoT工程專業(yè)教育處于剛剛起步階段，主要面臨如下幾個問題：1） IoT專業(yè)師資隊伍薄弱；2） 大綱、課程設計不完善；3） 缺少相關專業(yè)教材；4） IoT專業(yè)實驗室、專業(yè)實驗指導書匱乏；5） 工程化教育內(nèi)容極少，尚停留在理論教學。

2 CDIO工程教育模式

CDIO代表構思（CONCEIVE）、設計（DESIGN）、實施（IMPLEMENT）和運行（OPERATE），其以產(chǎn)品研發(fā)至產(chǎn)品運行的生命周期為載體，使學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學習工程。由麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所大學自2000年起，經(jīng)過四年的深入探索研究后提出的。CDIO提出了系統(tǒng)的能力培養(yǎng)、全面的實施指引方案（包括培養(yǎng)計劃、教學方法、學生考核以及學習構架）以及實施檢驗的12條標準，具有較好的可操作性。其培養(yǎng)大綱將工程畢業(yè)的能力分為工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統(tǒng)能力四個層面，要求以綜合的培養(yǎng)方式使學生在這四個層面達到預定的目標。

本文根據(jù)CDIO工程教育理念，分別探討IoT工程專業(yè)的課程體系設計及工程實踐設計，完善本專業(yè)課程體系，加強工程實踐教學。

3 基于CDIO理念的IoT工程人才培養(yǎng)

3.1 基于CDIO的IoT課程體系設計

CDIO培養(yǎng)大綱將工程畢業(yè)生的能力分為工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統(tǒng)能力四個層面，大綱要求以綜合的培養(yǎng)方式使學生在這四個層面達到預定目標。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的課程體系，主要分為基礎課程與專業(yè)課程，其中基礎課程又包括通識課程和學科基礎課程，具體課程如下表1所示。由于物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是一門交叉學科，涉及計算機、通信技術、電子技術、測控技術等，為了正確引導學生的愛好和興趣，全面強化基礎教育，要提供一定的專業(yè)選修課程，具體課程如表2所示。

3.2 基于CDIO的IoT的工程實踐設計

CDIO工程教育理念主要解決兩個問題：一、通過4年的本科學習，畢業(yè)生應具備何種能力；二、如何保證學生能夠具備這些能力。如上所述，CDIO闡述了畢業(yè)生應該具備工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統(tǒng)能力四種，本小節(jié)探討通過物聯(lián)網(wǎng)工程項目，培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)學生的以上能力。

從系統(tǒng)結構的角度出發(fā)，物聯(lián)網(wǎng)通常被劃分為一個由感知互動層、網(wǎng)絡傳輸層和應用服務層組成的三層體系結構網(wǎng)絡。如當前的智能農(nóng)業(yè)、智慧醫(yī)療、智能交通等，都可以按三層結構進行劃分。即，物聯(lián)網(wǎng)的應用案例在體系結構中是相通的，那么，如果學生掌握了一種物聯(lián)網(wǎng)應用，對其他物聯(lián)網(wǎng)應用的掌握及開發(fā)，也能夠比較順利地進行。

那么，將一個物聯(lián)網(wǎng)項目（如智能農(nóng)業(yè)）從感知互動層到應用服務層，讓學生根據(jù)自己的興趣愛好及技術能力，從事相應的項目開發(fā)教學，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學習工程開發(fā)，培養(yǎng)相應能力。真正貫徹CDIO在“做中學”和“基于項目教育和學習”的理念。物聯(lián)網(wǎng)體系結構項目開發(fā)與學生能力培養(yǎng)對應關系如表3所示。

通過一個實際IoT工程項目的實施（IMPLEMENT）和運行（OPERATE），有效地培養(yǎng)學生對其他IoT工程項目的構思（CONCEIVE）、設計（DESIGN）。從而，基于CDIO理念培養(yǎng)IoT工程專業(yè)人才。

參考文獻：

[1] 陶勇芳， 商存慧. CDIO對高等工科教育創(chuàng)新的啟示[J].中國高教研究，2006，22（11）：81-83.

[2] 陸小華，熊光晶，陳珠琳.設計導向的工程教育改革理念[J].高等工程教育研究，2007，25（6）：83-87.

[3] 韓智，張振虹，李興娟.基于CDIO理念的軟件工程課程教學改革[J].計算機教育，2010，8（11）：56-59.

[4] 胡榮，唐琨皓，黃櫻.基于CDIO理念的卓越軟件工程師人才培養(yǎng)模式探討[J].科教文匯，2013，8（6）：72-74.endprint

摘要：作為工程教育改革的全新人才培養(yǎng)模式，CDIO為專業(yè)工程人才的培養(yǎng)提供了一個有效的方案。該文結合CDIO工程教育理念，探討物聯(lián)網(wǎng)（IoT）工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案，從IoT工程專業(yè)的課程體系及工程項目教學兩個方面，將CDIO理念有效地融合到IoT專業(yè)人才培養(yǎng)中去。

關鍵詞：CDIO；物聯(lián)網(wǎng)；工程教育

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）16-3826-03

1 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)

《物聯(lián)網(wǎng)工程》專業(yè)是2011版高等院校本科學科專業(yè)目錄中，計算機科學與技術學科下新增的一個本科專業(yè)。本專業(yè)培養(yǎng)能夠系統(tǒng)地掌握IoT的相關理論、方法和技能，具備傳感技術、通信技術、網(wǎng)絡技術、軟件技術等信息領域寬廣的專業(yè)知識的高級工程技術人才。物聯(lián)網(wǎng)作為一個以自動感知和智能決策與控制為目的，實現(xiàn)人與人、人與物、物與物全面互聯(lián)的網(wǎng)絡，在智能農(nóng)業(yè)、智慧交通、智能家居等領域有著廣泛的用途，人才的需求潛力巨大。因此加大IoT產(chǎn)業(yè)人才的培養(yǎng)力度，改革和創(chuàng)新教學內(nèi)容、課程體系、教學方法，為IoT產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供充足的技能型、創(chuàng)新型、高素質人才勢在必行。

當前，IoT工程專業(yè)教育處于剛剛起步階段，主要面臨如下幾個問題：1） IoT專業(yè)師資隊伍薄弱；2） 大綱、課程設計不完善；3） 缺少相關專業(yè)教材；4） IoT專業(yè)實驗室、專業(yè)實驗指導書匱乏；5） 工程化教育內(nèi)容極少，尚停留在理論教學。

2 CDIO工程教育模式

CDIO代表構思（CONCEIVE）、設計（DESIGN）、實施（IMPLEMENT）和運行（OPERATE），其以產(chǎn)品研發(fā)至產(chǎn)品運行的生命周期為載體，使學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學習工程。由麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所大學自2000年起，經(jīng)過四年的深入探索研究后提出的。CDIO提出了系統(tǒng)的能力培養(yǎng)、全面的實施指引方案（包括培養(yǎng)計劃、教學方法、學生考核以及學習構架）以及實施檢驗的12條標準，具有較好的可操作性。其培養(yǎng)大綱將工程畢業(yè)的能力分為工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統(tǒng)能力四個層面，要求以綜合的培養(yǎng)方式使學生在這四個層面達到預定的目標。

本文根據(jù)CDIO工程教育理念，分別探討IoT工程專業(yè)的課程體系設計及工程實踐設計，完善本專業(yè)課程體系，加強工程實踐教學。

3 基于CDIO理念的IoT工程人才培養(yǎng)

3.1 基于CDIO的IoT課程體系設計

CDIO培養(yǎng)大綱將工程畢業(yè)生的能力分為工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統(tǒng)能力四個層面，大綱要求以綜合的培養(yǎng)方式使學生在這四個層面達到預定目標。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的課程體系，主要分為基礎課程與專業(yè)課程，其中基礎課程又包括通識課程和學科基礎課程，具體課程如下表1所示。由于物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是一門交叉學科，涉及計算機、通信技術、電子技術、測控技術等，為了正確引導學生的愛好和興趣，全面強化基礎教育，要提供一定的專業(yè)選修課程，具體課程如表2所示。

3.2 基于CDIO的IoT的工程實踐設計

CDIO工程教育理念主要解決兩個問題：一、通過4年的本科學習，畢業(yè)生應具備何種能力；二、如何保證學生能夠具備這些能力。如上所述，CDIO闡述了畢業(yè)生應該具備工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統(tǒng)能力四種，本小節(jié)探討通過物聯(lián)網(wǎng)工程項目，培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)學生的以上能力。

從系統(tǒng)結構的角度出發(fā)，物聯(lián)網(wǎng)通常被劃分為一個由感知互動層、網(wǎng)絡傳輸層和應用服務層組成的三層體系結構網(wǎng)絡。如當前的智能農(nóng)業(yè)、智慧醫(yī)療、智能交通等，都可以按三層結構進行劃分。即，物聯(lián)網(wǎng)的應用案例在體系結構中是相通的，那么，如果學生掌握了一種物聯(lián)網(wǎng)應用，對其他物聯(lián)網(wǎng)應用的掌握及開發(fā)，也能夠比較順利地進行。

那么，將一個物聯(lián)網(wǎng)項目（如智能農(nóng)業(yè)）從感知互動層到應用服務層，讓學生根據(jù)自己的興趣愛好及技術能力，從事相應的項目開發(fā)教學，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學習工程開發(fā)，培養(yǎng)相應能力。真正貫徹CDIO在“做中學”和“基于項目教育和學習”的理念。物聯(lián)網(wǎng)體系結構項目開發(fā)與學生能力培養(yǎng)對應關系如表3所示。

通過一個實際IoT工程項目的實施（IMPLEMENT）和運行（OPERATE），有效地培養(yǎng)學生對其他IoT工程項目的構思（CONCEIVE）、設計（DESIGN）。從而，基于CDIO理念培養(yǎng)IoT工程專業(yè)人才。

參考文獻：

[1] 陶勇芳， 商存慧. CDIO對高等工科教育創(chuàng)新的啟示[J].中國高教研究，2006，22（11）：81-83.

[2] 陸小華，熊光晶，陳珠琳.設計導向的工程教育改革理念[J].高等工程教育研究，2007，25（6）：83-87.

[3] 韓智，張振虹，李興娟.基于CDIO理念的軟件工程課程教學改革[J].計算機教育，2010，8（11）：56-59.

[4] 胡榮，唐琨皓，黃櫻.基于CDIO理念的卓越軟件工程師人才培養(yǎng)模式探討[J].科教文匯，2013，8（6）：72-74.endprint

摘要：作為工程教育改革的全新人才培養(yǎng)模式，CDIO為專業(yè)工程人才的培養(yǎng)提供了一個有效的方案。該文結合CDIO工程教育理念，探討物聯(lián)網(wǎng)（IoT）工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案，從IoT工程專業(yè)的課程體系及工程項目教學兩個方面，將CDIO理念有效地融合到IoT專業(yè)人才培養(yǎng)中去。

關鍵詞：CDIO；物聯(lián)網(wǎng)；工程教育

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）16-3826-03

1 物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)

《物聯(lián)網(wǎng)工程》專業(yè)是2011版高等院校本科學科專業(yè)目錄中，計算機科學與技術學科下新增的一個本科專業(yè)。本專業(yè)培養(yǎng)能夠系統(tǒng)地掌握IoT的相關理論、方法和技能，具備傳感技術、通信技術、網(wǎng)絡技術、軟件技術等信息領域寬廣的專業(yè)知識的高級工程技術人才。物聯(lián)網(wǎng)作為一個以自動感知和智能決策與控制為目的，實現(xiàn)人與人、人與物、物與物全面互聯(lián)的網(wǎng)絡，在智能農(nóng)業(yè)、智慧交通、智能家居等領域有著廣泛的用途，人才的需求潛力巨大。因此加大IoT產(chǎn)業(yè)人才的培養(yǎng)力度，改革和創(chuàng)新教學內(nèi)容、課程體系、教學方法，為IoT產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供充足的技能型、創(chuàng)新型、高素質人才勢在必行。

當前，IoT工程專業(yè)教育處于剛剛起步階段，主要面臨如下幾個問題：1） IoT專業(yè)師資隊伍薄弱；2） 大綱、課程設計不完善；3） 缺少相關專業(yè)教材；4） IoT專業(yè)實驗室、專業(yè)實驗指導書匱乏；5） 工程化教育內(nèi)容極少，尚停留在理論教學。

2 CDIO工程教育模式

CDIO代表構思（CONCEIVE）、設計（DESIGN）、實施（IMPLEMENT）和運行（OPERATE），其以產(chǎn)品研發(fā)至產(chǎn)品運行的生命周期為載體，使學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學習工程。由麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所大學自2000年起，經(jīng)過四年的深入探索研究后提出的。CDIO提出了系統(tǒng)的能力培養(yǎng)、全面的實施指引方案（包括培養(yǎng)計劃、教學方法、學生考核以及學習構架）以及實施檢驗的12條標準，具有較好的可操作性。其培養(yǎng)大綱將工程畢業(yè)的能力分為工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統(tǒng)能力四個層面，要求以綜合的培養(yǎng)方式使學生在這四個層面達到預定的目標。

本文根據(jù)CDIO工程教育理念，分別探討IoT工程專業(yè)的課程體系設計及工程實踐設計，完善本專業(yè)課程體系，加強工程實踐教學。

3 基于CDIO理念的IoT工程人才培養(yǎng)

3.1 基于CDIO的IoT課程體系設計

CDIO培養(yǎng)大綱將工程畢業(yè)生的能力分為工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統(tǒng)能力四個層面，大綱要求以綜合的培養(yǎng)方式使學生在這四個層面達到預定目標。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的課程體系，主要分為基礎課程與專業(yè)課程，其中基礎課程又包括通識課程和學科基礎課程，具體課程如下表1所示。由于物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是一門交叉學科，涉及計算機、通信技術、電子技術、測控技術等，為了正確引導學生的愛好和興趣，全面強化基礎教育，要提供一定的專業(yè)選修課程，具體課程如表2所示。

3.2 基于CDIO的IoT的工程實踐設計

CDIO工程教育理念主要解決兩個問題：一、通過4年的本科學習，畢業(yè)生應具備何種能力；二、如何保證學生能夠具備這些能力。如上所述，CDIO闡述了畢業(yè)生應該具備工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統(tǒng)能力四種，本小節(jié)探討通過物聯(lián)網(wǎng)工程項目，培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)學生的以上能力。

從系統(tǒng)結構的角度出發(fā)，物聯(lián)網(wǎng)通常被劃分為一個由感知互動層、網(wǎng)絡傳輸層和應用服務層組成的三層體系結構網(wǎng)絡。如當前的智能農(nóng)業(yè)、智慧醫(yī)療、智能交通等，都可以按三層結構進行劃分。即，物聯(lián)網(wǎng)的應用案例在體系結構中是相通的，那么，如果學生掌握了一種物聯(lián)網(wǎng)應用，對其他物聯(lián)網(wǎng)應用的掌握及開發(fā)，也能夠比較順利地進行。

那么，將一個物聯(lián)網(wǎng)項目（如智能農(nóng)業(yè)）從感知互動層到應用服務層，讓學生根據(jù)自己的興趣愛好及技術能力，從事相應的項目開發(fā)教學，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學習工程開發(fā)，培養(yǎng)相應能力。真正貫徹CDIO在“做中學”和“基于項目教育和學習”的理念。物聯(lián)網(wǎng)體系結構項目開發(fā)與學生能力培養(yǎng)對應關系如表3所示。

通過一個實際IoT工程項目的實施（IMPLEMENT）和運行（OPERATE），有效地培養(yǎng)學生對其他IoT工程項目的構思（CONCEIVE）、設計（DESIGN）。從而，基于CDIO理念培養(yǎng)IoT工程專業(yè)人才。

參考文獻：

[1] 陶勇芳， 商存慧. CDIO對高等工科教育創(chuàng)新的啟示[J].中國高教研究，2006，22（11）：81-83.

[2] 陸小華，熊光晶，陳珠琳.設計導向的工程教育改革理念[J].高等工程教育研究，2007，25（6）：83-87.

[3] 韓智，張振虹，李興娟.基于CDIO理念的軟件工程課程教學改革[J].計算機教育，2010，8（11）：56-59.

[4] 胡榮，唐琨皓，黃櫻.基于CDIO理念的卓越軟件工程師人才培養(yǎng)模式探討[J].科教文匯，2013，8（6）：72-74.endprint