基于CDIO理念中職物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)踐課教學(xué)的實(shí)踐研究

沈建林

摘 要：引進(jìn)企業(yè)產(chǎn)品作為教學(xué)的目標(biāo)，依據(jù)CDIO理念，在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)踐教學(xué)中將教學(xué)環(huán)節(jié)分為構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)作四個(gè)環(huán)節(jié)，強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：CDIO ?物聯(lián)網(wǎng)技術(shù) ?實(shí)踐教學(xué)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在現(xiàn)實(shí)生活和工作過程中的廣泛應(yīng)用，已被認(rèn)為是繼計(jì)算機(jī)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)后的又一次信息技術(shù)革命。國家在“十二五”規(guī)劃中將物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)作為未來六大新興產(chǎn)業(yè)之一，產(chǎn)業(yè)人才需求急增，中職學(xué)校從2013年開始也陸續(xù)開設(shè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用專業(yè)。為了適應(yīng)產(chǎn)業(yè)企業(yè)人才崗位需求，中職物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用專業(yè)需合理定位專業(yè)發(fā)展領(lǐng)域，構(gòu)建相關(guān)的實(shí)踐教學(xué)體系。因此在新課改背景下，學(xué)校結(jié)合產(chǎn)業(yè)崗位需求，對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)踐教學(xué)中針對(duì)動(dòng)手實(shí)踐操作能力要求較高的產(chǎn)品智能系統(tǒng)，在項(xiàng)目設(shè)計(jì)中引入CDIO理念開展實(shí)踐教學(xué)，培養(yǎng)應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才。

一、CDIO理念

CDIO是在培養(yǎng)學(xué)生的主動(dòng)參與實(shí)踐動(dòng)手能力，將整個(gè)實(shí)踐項(xiàng)目融入到日常的教學(xué)過程中，加強(qiáng)項(xiàng)目間的聯(lián)系，使學(xué)生在創(chuàng)新思維、團(tuán)隊(duì)合作、溝通能力和自學(xué)能力等方面提升。CDIO主要包含了四個(gè)方面的內(nèi)容，即Conceive（構(gòu)思）、Design（設(shè)計(jì)）、Implement（實(shí)現(xiàn)）、Operate（運(yùn)作），CDIO教學(xué)模式如圖1所示。它的重點(diǎn)在于實(shí)踐，通過不斷地動(dòng)手實(shí)踐操作加深對(duì)相關(guān)理論知識(shí)的理解鞏固。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)智能系統(tǒng)是一門動(dòng)手實(shí)踐性較強(qiáng)的綜合實(shí)踐創(chuàng)新課程，對(duì)系統(tǒng)的構(gòu)思，結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，材料的選擇，系統(tǒng)的開發(fā)和改進(jìn)，設(shè)備的安裝和維護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)都離不開學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐操作。

二、基于CDIO的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)踐課模式

在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)制作中，其專業(yè)能力包括計(jì)算思維、算法設(shè)計(jì)與分析、程序設(shè)計(jì)、系統(tǒng)實(shí)施和運(yùn)行維護(hù)等能力，運(yùn)用這些能力進(jìn)行智能系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。因此在定位中要找準(zhǔn)中職學(xué)生物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域項(xiàng)目全流程中所從事崗位能力需求，引入企業(yè)產(chǎn)品開展基于CDIO的實(shí)踐課教學(xué)。

1.引入企業(yè)產(chǎn)品入課堂

以現(xiàn)代學(xué)徒制為載體，建立校企聯(lián)合實(shí)訓(xùn)基地，吸引更多相關(guān)的物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)參與其中，與企業(yè)建立合作機(jī)制，培養(yǎng)出專業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)專業(yè)人才。在智能系統(tǒng)實(shí)踐中，將企業(yè)近期真實(shí)產(chǎn)品訂單項(xiàng)目帶入課堂，以產(chǎn)品為導(dǎo)向，開展實(shí)訓(xùn)課的教學(xué)。學(xué)校目前加入全國物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)協(xié)會(huì)，與上海企想信息技術(shù)有限公司、新大陸時(shí)代教育科技有限公司等在行業(yè)領(lǐng)域具有代表性的企業(yè)簽訂現(xiàn)代學(xué)徒制合作協(xié)議及“雙創(chuàng)”合作方式，由企業(yè)提供產(chǎn)品開發(fā)生產(chǎn)項(xiàng)目，學(xué)生承擔(dān)完成產(chǎn)品開發(fā)生產(chǎn)任務(wù)，并最終交付給企業(yè)驗(yàn)收，完成學(xué)生“創(chuàng)業(yè)”任務(wù)，如圖2所示。

2.拆解原產(chǎn)品分析結(jié)構(gòu)

利用校企合作平臺(tái)，引入企業(yè)產(chǎn)品，充分利用企業(yè)師傅和學(xué)校教師的技術(shù)資源，由企業(yè)師傅分析產(chǎn)品項(xiàng)目生產(chǎn)流程，通過對(duì)產(chǎn)品的解剖，與學(xué)校骨干教師共同探討中職學(xué)生所能掌握的知識(shí)和技術(shù)，并確立全流程中中職學(xué)生所承擔(dān)的工作任務(wù)。如學(xué)校與上海企業(yè)信息技術(shù)有限公司一起將企業(yè)中物聯(lián)網(wǎng)智能子系統(tǒng)中的智能窗簾系統(tǒng)的工作任務(wù)分解成需求分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、硬件底層開發(fā)、軟件系統(tǒng)開發(fā)、系統(tǒng)安裝與調(diào)試和客戶驗(yàn)收等六個(gè)環(huán)節(jié)。根據(jù)中職生的能力、就業(yè)層次和培養(yǎng)目標(biāo)同企業(yè)一起確立了除硬件底層開發(fā)外的五個(gè)模塊，如圖3所示。

3.根據(jù)環(huán)境構(gòu)思新目標(biāo)

上海企想作為一家物聯(lián)網(wǎng)智能系統(tǒng)信息技術(shù)企業(yè)，它通過前期的研發(fā)已經(jīng)形成了一套具有一定基本功能的物聯(lián)網(wǎng)智能系統(tǒng)，軟件硬件可以通過拷貝即可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的再生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的批發(fā)量產(chǎn)。因此學(xué)校拿到企業(yè)的一套產(chǎn)品系統(tǒng)后，再通過實(shí)踐操作的第一環(huán)節(jié)，學(xué)生們對(duì)整個(gè)系統(tǒng)有了清晰的認(rèn)識(shí)，并能夠通過模仿實(shí)施系統(tǒng)的開發(fā)，但這一環(huán)節(jié)僅僅處于“依葫蘆畫瓢”階段，而不是真正的產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開發(fā)。因此，為了突顯有價(jià)值的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的“創(chuàng)新”思維和能力，企業(yè)師傅和教師在教學(xué)過程中應(yīng)啟發(fā)學(xué)生根據(jù)新的環(huán)境、客戶新的需求，構(gòu)思新的產(chǎn)品目標(biāo)。

如在物聯(lián)網(wǎng)智能窗簾子系統(tǒng)中，要求學(xué)生對(duì)原有功能進(jìn)行梳理，得知原有功能通常是通過移動(dòng)端（如手機(jī)、平板電腦）安裝APP，通過APP中的按鈕開關(guān)實(shí)現(xiàn)窗簾的關(guān)和開，這些功能基本為物聯(lián)網(wǎng)智能系統(tǒng)中最基本的技術(shù)。那么在實(shí)踐教學(xué)中如何啟發(fā)學(xué)生完成原產(chǎn)品的改造呢？專業(yè)教師根據(jù)學(xué)生特點(diǎn)和任務(wù)要求，學(xué)生以組為單位，要求學(xué)生至少尋找出一個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)，作為原產(chǎn)品改造目標(biāo)的對(duì)象。通過課堂上的頭腦風(fēng)暴和課后的在線交流，學(xué)生們提出很多的點(diǎn)子，其中有些是非常具有實(shí)用價(jià)值的，如能否設(shè)置情景模式（如夜間模式和白天模式）實(shí)現(xiàn)窗簾的自動(dòng)開和關(guān)，如能否通過室內(nèi)環(huán)境的光照度來控制窗簾的開和關(guān)或窗簾打開的位置等。

4.需求定位添置原材料

師生共同確定工作任務(wù)后，引導(dǎo)學(xué)生通過各種途徑查閱相關(guān)資料，對(duì)原系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，自行了解該系統(tǒng)中工作原理和基本結(jié)構(gòu)，繪制出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和電路連接圖。通過了解發(fā)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)光照效果的主要技術(shù)是光照度的數(shù)據(jù)采集，然后根據(jù)一個(gè)界定值來判斷開還是關(guān)。而光照度數(shù)據(jù)采集通常是通過光照度傳感器完成此項(xiàng)任務(wù)。它的種類非常多，其敏感波長主要在可見光波長附近，另外還可以探測(cè)到人們熟知的紫外線波長和紅外線波長。

了解了光照度傳感器的功能后，根據(jù)電路圖以及傳感器接口兼容性問題，需要學(xué)生選購相應(yīng)的材料，尤其是光照度傳感器，必須對(duì)市場(chǎng)上的產(chǎn)品和合作企業(yè)提供的器件進(jìn)行一定的調(diào)研、分析、對(duì)比，最后結(jié)合自身的實(shí)際情況、以價(jià)廉物美為第一原則選擇器件。

5.設(shè)計(jì)制作改造原產(chǎn)品

通過對(duì)原產(chǎn)品改造的需求分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及原材料采購后，環(huán)節(jié)中最重要的一步也是最能體現(xiàn)技術(shù)難度一環(huán)的就是系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，是CDIO實(shí)踐教學(xué)模式的第三個(gè)環(huán)節(jié)。

學(xué)校依托校企合作平臺(tái)，引進(jìn)企業(yè)師傅給予點(diǎn)撥，在教師的組織指導(dǎo)下，利用學(xué)校的物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)客工作室，學(xué)生分時(shí)段分模塊完成智能家居系統(tǒng)光照度傳感器的控制子系統(tǒng)，如圖4所示。

6.測(cè)試安裝維護(hù)推市場(chǎng)

當(dāng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)后，需要邀請(qǐng)非物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)師生來體驗(yàn)、測(cè)試系統(tǒng)的完整性，使整個(gè)改造產(chǎn)品符合市場(chǎng)的需求，并由企業(yè)師傅來檢驗(yàn)，并對(duì)各組學(xué)生完成的產(chǎn)品進(jìn)行評(píng)價(jià)，師傅的評(píng)價(jià)納入到學(xué)生學(xué)期學(xué)分評(píng)定的重要指標(biāo)之一。對(duì)適合在市場(chǎng)上使用的物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)，學(xué)校將這些改造后的產(chǎn)品，讓學(xué)生利用休息時(shí)間在教師的指導(dǎo)下進(jìn)入到學(xué)校各教室、各辦公室進(jìn)行智能化改造，對(duì)有問題的產(chǎn)品進(jìn)行再調(diào)試。通過這一環(huán)節(jié)，鍛煉了學(xué)生在實(shí)際工作環(huán)境中的適應(yīng)能力、表達(dá)能力和協(xié)作能力。

三、小結(jié)

綜上所述，以培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際項(xiàng)目問題能力為核心，在引入企業(yè)原產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，結(jié)合學(xué)校人才培養(yǎng)定位和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)專業(yè)特色，構(gòu)建了學(xué)校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)創(chuàng)客工作室和實(shí)踐能力與創(chuàng)新意識(shí)培養(yǎng)體系。設(shè)計(jì)了完成物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)智能系統(tǒng)中各子系統(tǒng)的課程體系和實(shí)踐內(nèi)容。在實(shí)踐教學(xué)實(shí)施過程中，引入CDIO教學(xué)模式和現(xiàn)代化教學(xué)手段，結(jié)合企業(yè)師傅的評(píng)價(jià)機(jī)制，將改造后的具有一定成熟度的產(chǎn)品推向市場(chǎng)，從而增強(qiáng)了學(xué)生的成就感，產(chǎn)生對(duì)本專業(yè)的學(xué)習(xí)興趣和熱愛。

雖然本專業(yè)在這種教學(xué)模式下在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)智能窗簾子系統(tǒng)的改造上有了一定的進(jìn)步，但隨著國家對(duì)高素質(zhì)復(fù)合型技術(shù)人才需求的快速增長，筆者學(xué)校將結(jié)合當(dāng)前產(chǎn)業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型，不斷優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)和專業(yè)建設(shè)理念，進(jìn)一步拓寬物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)領(lǐng)域，使學(xué)生畢業(yè)后提高核心競爭力。

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（作者單位：平湖市職業(yè)中等專業(yè)學(xué)校）