基于校企合作的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系

潘策 陳旭 王婷婷 鄭旭丹

摘要：針對(duì)應(yīng)用型本科院校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)，構(gòu)建基于校企合作的實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系，介紹保障體系的運(yùn)行機(jī)制，探討如何形成應(yīng)用型本科院校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)特色。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；實(shí)訓(xùn)；研究；實(shí)踐；校企合作

1、背景

應(yīng)用型本科院校的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)能否照搬傳統(tǒng)本科院校的教學(xué)模式，或借鑒研究型本科院校的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)建設(shè)方式，是我們一直研究的課題。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)涉及電子、嵌入式開發(fā)、自動(dòng)化控制、網(wǎng)絡(luò)、通信、計(jì)算機(jī)等多領(lǐng)域知識(shí)，該專業(yè)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)需要更加系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。如何在物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的建設(shè)中強(qiáng)化實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)并形成體系至關(guān)重要?，F(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)很多高校尚未形成該專業(yè)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系，實(shí)訓(xùn)建設(shè)和實(shí)驗(yàn)室建設(shè)都處在摸索時(shí)期。應(yīng)用型本科院校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)如何構(gòu)建基于校企合作的實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系并建立保障該體系正常運(yùn)行的機(jī)制是筆者要研究的問題。

2、物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系構(gòu)建

2.1物聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系的設(shè)計(jì)原則

物聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓(xùn)采用校企合作、情景模擬、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)、案例操作的工學(xué)結(jié)合教學(xué)模式。工學(xué)結(jié)合即“學(xué)習(xí)的內(nèi)容是工作，通過工作實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)”。項(xiàng)目教學(xué)是指師生通過實(shí)施一個(gè)完整的“項(xiàng)目”而進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)。項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)模式是指學(xué)校與企業(yè)通過具體的項(xiàng)目進(jìn)行合作，調(diào)整相關(guān)專業(yè)的定位和培養(yǎng)目標(biāo)，制定并完善理論教學(xué)體系和實(shí)踐教學(xué)體系，雙方協(xié)商具體項(xiàng)目?jī)?nèi)容，以項(xiàng)目作為雙方合作的基礎(chǔ)。

實(shí)訓(xùn)所用案例來自企業(yè)實(shí)際的物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目。實(shí)訓(xùn)中，學(xué)生按項(xiàng)目分組，參照公司實(shí)際項(xiàng)目開發(fā)模式，選出項(xiàng)目經(jīng)理，按項(xiàng)目需要對(duì)成員進(jìn)行分工，加強(qiáng)項(xiàng)目組的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和協(xié)作精神；教師將崗位技能訓(xùn)練與職業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)相結(jié)合，培養(yǎng)具有實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)的物聯(lián)網(wǎng)高級(jí)開發(fā)人才。

DACUM（ developing a curriculum）模式即教育課程開發(fā)，即針對(duì)培養(yǎng)目標(biāo)對(duì)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法進(jìn)行事先規(guī)劃或開發(fā)。我們利用該模式，由來自生產(chǎn)第一線的專家決定教育項(xiàng)目的職責(zé)與任務(wù)，實(shí)現(xiàn)完整的教學(xué)過程。

2.2物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系的建立

校企雙方共同研究制定實(shí)訓(xùn)課程體系，培養(yǎng)動(dòng)手能力強(qiáng)的實(shí)踐技能型人才。制定課程體系的步驟如下。

（1）根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)領(lǐng)域設(shè)定的技術(shù)崗位確定典型崗位的工作要求并分析崗位的主要工作內(nèi)容及所需技能。現(xiàn)階段物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的主要工作崗位有：智能終端和模塊硬件設(shè)計(jì)開發(fā)人員，PCB電路畫板設(shè)計(jì)人員，終端/網(wǎng)關(guān)嵌入式應(yīng)用開發(fā)人員，中間件平臺(tái)、設(shè)備通訊協(xié)議、設(shè)備驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)開發(fā)人員，上層應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)人員（數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用開發(fā)、網(wǎng)站應(yīng)用開發(fā)、手機(jī)應(yīng)用開發(fā)），行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用建設(shè)方案規(guī)劃設(shè)計(jì)人員，行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用集成部署實(shí)施人員。

（2）通過描述物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的完整工作過程，確定崗位所需的典型工作任務(wù)，并進(jìn)一步把工作任務(wù)轉(zhuǎn)換為需要學(xué)習(xí)的內(nèi)容或具體學(xué)科課程；確定要開設(shè)的課程名稱、講授方法、培養(yǎng)目標(biāo)及教學(xué)內(nèi)容。

（3）對(duì)開設(shè)的學(xué)科課程進(jìn)行整合，逐步構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的課程體系并制定適應(yīng)行業(yè)需要的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)培養(yǎng)方案。

（4）與物聯(lián)網(wǎng)感知層、傳輸層、應(yīng)用層的三層理論與技術(shù)架構(gòu)相對(duì)應(yīng)，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論和技術(shù)的認(rèn)識(shí)、理解和應(yīng)用，并從淺至深逐步完成整個(gè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系的設(shè)計(jì)。我們將實(shí)訓(xùn)體系內(nèi)容分解為三層架構(gòu)、六大模塊的綜合課程及設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)。

a.感知層：由傳感器技術(shù)、RFID技術(shù)應(yīng)用等課程組成物聯(lián)網(wǎng)感知綜合應(yīng)用課程實(shí)訓(xùn)。

b.網(wǎng)絡(luò)層：由C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法、電路與電子技術(shù)、單片機(jī)/ARM技術(shù)等課程構(gòu)成嵌入式開發(fā)實(shí)訓(xùn)、硬件電路綜合實(shí)訓(xùn)、數(shù)據(jù)處理綜合實(shí)訓(xùn)；由TCP/IP、串口及總線通信技術(shù)、無線通信技術(shù)、無線組網(wǎng)技術(shù)等課程組合成物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)綜合課程實(shí)訓(xùn)。

c.應(yīng)用層：物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用案例和集成綜合設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)。

綜合課程設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)是結(jié)合多門課程的綜合訓(xùn)練，應(yīng)該從課程體系和階梯式教學(xué)方法考慮，進(jìn)一步鞏固專業(yè)課程教學(xué)效果并鍛煉學(xué)生綜合運(yùn)用專業(yè)技術(shù)解決綜合性問題的設(shè)計(jì)和開發(fā)能力。其中，每一個(gè)綜合實(shí)訓(xùn)模塊用到的教學(xué)案例都需要學(xué)校與企業(yè)方共同研究制定。最后的物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用案例和集成的綜合設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)以典型的物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)真實(shí)項(xiàng)目為背景，鍛煉學(xué)生的實(shí)際項(xiàng)目開發(fā)能力。我們構(gòu)建的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系如圖1所示。

3、保障運(yùn)行機(jī)制建設(shè)

3.1建立工學(xué)結(jié)合的實(shí)訓(xùn)組織機(jī)構(gòu)

學(xué)校和企業(yè)共同參與并成立聯(lián)合實(shí)訓(xùn)工作指導(dǎo)委員會(huì)，成員包括相關(guān)的學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)、專業(yè)帶頭人、骨干教師和企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)、開發(fā)工程師及相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員等，任務(wù)是完成實(shí)訓(xùn)教學(xué)工作中的組織、領(lǐng)導(dǎo)、協(xié)調(diào)、規(guī)劃。指導(dǎo)委員會(huì)成員負(fù)責(zé)學(xué)校與企業(yè)之間的溝通和聯(lián)系、教學(xué)大綱和教學(xué)計(jì)劃的建設(shè)、遴選實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目、跟蹤實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程、幫助解決實(shí)訓(xùn)過程中遇到的問題等。

3.2制定行之有效的實(shí)訓(xùn)教學(xué)管理制度

要使實(shí)訓(xùn)教學(xué)順利進(jìn)行，保證各個(gè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)取得預(yù)期效果，必須有與之相適應(yīng)的管理制度，這樣不僅能激發(fā)教師的教學(xué)熱情，更能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

學(xué)校應(yīng)注重過程管理，加強(qiáng)實(shí)訓(xùn)過程監(jiān)控，強(qiáng)調(diào)過程評(píng)價(jià)記錄；在每一個(gè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目環(huán)節(jié)中嚴(yán)格做好工作日志，按實(shí)訓(xùn)計(jì)劃規(guī)定的內(nèi)容和時(shí)間實(shí)施工作，并落實(shí)到每一個(gè)細(xì)節(jié)，形成實(shí)訓(xùn)日志；通過指導(dǎo)老師對(duì)實(shí)訓(xùn)日志的評(píng)價(jià)、項(xiàng)目經(jīng)理給出的崗位考核、組員間的互評(píng)，綜合得出實(shí)訓(xùn)過程中的平時(shí)成績(jī)。

考核內(nèi)容不僅包括項(xiàng)目完成技術(shù)分，還包括團(tuán)隊(duì)成績(jī)、創(chuàng)新成績(jī)等部分。學(xué)生在實(shí)訓(xùn)的過程中，通過團(tuán)隊(duì)合作、相互溝通、自身努力突破技術(shù)難題完成設(shè)計(jì)任務(wù)。

最后，由聯(lián)合實(shí)訓(xùn)工作指導(dǎo)委員會(huì)做出綜合評(píng)價(jià)，對(duì)最優(yōu)項(xiàng)目組給予企業(yè)設(shè)立的獎(jiǎng)勵(lì)。

3.3充分發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)在實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的積極作用

企業(yè)在完整的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈中扮演的角色是：感知和控制器件提供商（包括RFID、各類傳感器、執(zhí)行器等制造商）、感知層末端設(shè)備提供商（傳感節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)等完成底層組網(wǎng)、自組網(wǎng)的設(shè)備）、網(wǎng)絡(luò)提供商（固網(wǎng)和移動(dòng)網(wǎng)等通信網(wǎng)，互聯(lián)網(wǎng)、廣電網(wǎng)、PLC等電力通信網(wǎng)，專網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行服務(wù)商）、軟件與系統(tǒng)解決方案提供商（包括底層微操系統(tǒng)、微中間件，還有處理層的操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、中間件和將應(yīng)用軟件）、系統(tǒng)集成商（行業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)集成商和處理層的應(yīng)用集成商，有時(shí)候獨(dú)立提供行業(yè)解決方案）、專業(yè)運(yùn)營(yíng)及服務(wù)提供商（邏輯上處于處理層，提供行業(yè)專業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)的運(yùn)維服務(wù)）。為了吸引和鼓勵(lì)物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)參與到學(xué)校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系建設(shè)中來，可以在物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)和物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)人才需求之間搭建橋梁，避免人才培養(yǎng)和就業(yè)脫節(jié)。

3.4校企合作共建物聯(lián)網(wǎng)工程技術(shù)實(shí)訓(xùn)室

根據(jù)調(diào)研及討論，物聯(lián)網(wǎng)工程技術(shù)實(shí)訓(xùn)室的建立應(yīng)主要考慮如下幾個(gè)方面。

（1）從學(xué)院實(shí)際出發(fā)，借助企業(yè)崗位需求，充分利用學(xué)院已有的教學(xué)資源。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)方向的教師主要來自于軟件、網(wǎng)絡(luò)、嵌入式、電子等，他們已在可視化程序設(shè)計(jì)、軟件項(xiàng)目管理、數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)管理、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)、傳感器技術(shù)應(yīng)用等方面有較強(qiáng)的教學(xué)和科研能力。

（2）注重物聯(lián)網(wǎng)工程技術(shù)實(shí)訓(xùn)室的集成性、系統(tǒng)性、可擴(kuò)展性建設(shè)及實(shí)驗(yàn)室軟硬件環(huán)境的升級(jí)。按照物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)培養(yǎng)方案及實(shí)訓(xùn)課程體系建設(shè)的需要，學(xué)生要達(dá)到基本認(rèn)知、基本技術(shù)、綜合技術(shù)運(yùn)行、項(xiàng)目開發(fā)實(shí)戰(zhàn)4個(gè)階段的實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系要求，構(gòu)建的實(shí)訓(xùn)室不僅要能完成每門專業(yè)課程的基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)，還要在綜合性課程設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)乃至項(xiàng)目開發(fā)實(shí)戰(zhàn)中發(fā)揮作用。

（3）在建設(shè)過程中，合作企業(yè)需要全程參與，力爭(zhēng)建設(shè)出符合市場(chǎng)需求的物聯(lián)網(wǎng)工程技術(shù)實(shí)訓(xùn)室，讓學(xué)生強(qiáng)化企業(yè)所需的工程技術(shù)和開發(fā)經(jīng)驗(yàn)；在實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程中邀請(qǐng)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)企業(yè)的一線工程師授課，共同參與項(xiàng)目開發(fā)，做到教學(xué)內(nèi)容與企業(yè)及市場(chǎng)的要求同步。

（4）物聯(lián)網(wǎng)工程技術(shù)實(shí)訓(xùn)室既要為學(xué)生提供專業(yè)課程實(shí)訓(xùn)，又要開展綜合實(shí)訓(xùn)。物聯(lián)網(wǎng)工程技術(shù)實(shí)訓(xùn)室可開設(shè)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)主要有：程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言+數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法綜合課程設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)、電子技術(shù)設(shè)計(jì)+單片機(jī)技術(shù)綜合課程設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（ZIGBEE）綜合課程設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)、高頻RFID技術(shù)綜合課程設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層軟件開發(fā)和數(shù)據(jù)庫(kù)、物聯(lián)網(wǎng)典型系統(tǒng)等。

4、結(jié)語(yǔ)

在課程體系建設(shè)中，我們不斷強(qiáng)化實(shí)訓(xùn)教學(xué)，加強(qiáng)校外實(shí)訓(xùn)與實(shí)習(xí)基地建設(shè)，深化校企合作，使學(xué)生所學(xué)與市場(chǎng)需求相一致；積極引進(jìn)先進(jìn)的教學(xué)理念和教學(xué)模式，探索應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式，大膽調(diào)整教學(xué)計(jì)劃和課程體系，改革實(shí)訓(xùn)教學(xué)運(yùn)行管理機(jī)制，力爭(zhēng)突出應(yīng)用型本科院校物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的特色。結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的特色，我們力爭(zhēng)探索出一條適合應(yīng)用型本科院校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)需求特色的建設(shè)思路，學(xué)校辦學(xué)定位緊密結(jié)合海峽西岸經(jīng)濟(jì)建設(shè)，注重學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力。因此，建立工學(xué)結(jié)合的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系是適應(yīng)學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)建設(shè)發(fā)展的必然選擇。