崔智勇，邱曉紅，凌 云

（江西理工大學 軟件工程學院，江西 南昌 330013）

一、引言

繼網絡與通信技術產生之后，物聯(lián)網已成為推動世界工程技術飛速發(fā)展的一個重要生產力，為未來新興產業(yè)的發(fā)展提供著無限產能，是我國重點培育的五大新興產業(yè)技術之一。物聯(lián)網通過物品與物品間或人與物品間相互聯(lián)系的方式實現(xiàn)了萬物間的信息交互，改變著現(xiàn)代生活的同時帶動了微電子、傳感器、圖像識別系統(tǒng)等一系列產業(yè)技術的發(fā)展。因此，培養(yǎng)出適合國家經濟發(fā)展戰(zhàn)略且符合行業(yè)發(fā)展特色的物聯(lián)網專業(yè)人才已成為高等院校的教學目標。自2012年教育部設置物聯(lián)網專業(yè)以來，很多高校已在物聯(lián)網工程專業(yè)的教學體系建設、教學方式改革、教學實踐環(huán)節(jié)等方面做出了大量的探索與嘗試，本文以先進的CDIO工程教育理念為指導，全面系統(tǒng)地探討了物聯(lián)網工程類課程開放式教學體系的改革，以適應培養(yǎng)高素質新工科人才的目標，逐步提高物聯(lián)網專業(yè)的教學質量。

二、CDIO教學改革理念在物聯(lián)網專業(yè)的教學模型

自2004年國際合作組織CDIO成立以來，組織專注于研究國際工程教育改革與推廣，提出以Conceive（構想）、Design（設計）、Implement（落實）、Operate（運作）四個元素為核心的CDIO工程教育改革理念，具體大綱內容逐級細化為3級、70條、300款。該理念強調對學生系統(tǒng)工程能力的培養(yǎng)，培養(yǎng)團隊合作意識及個人自主發(fā)展意識，注重工程系統(tǒng)實踐能力與工程基礎知識，同時注重開拓創(chuàng)新結合普遍適應的人才培養(yǎng)模式，推動了新工科背景下創(chuàng)業(yè)創(chuàng)意創(chuàng)新教育的發(fā)展，受到眾多高等院校新工科專業(yè)的關注。其最終愿景是培養(yǎng)出滿足現(xiàn)代產業(yè)發(fā)展所需的具有系統(tǒng)CDIO過程教育背景的工程型人才。

我們參考CDIO理念構思了物聯(lián)網專業(yè)的開放式教學模型，如圖1所示，系統(tǒng)地將學生必須具備的工程技術知識、團隊合作能力、個人技能與整個CDIO構思、設計、實施和運行有機結合并表達出來，使得教育改革方向明確、系統(tǒng)框架易于實施，也符合開放式實踐教學理念，從而更適應物聯(lián)網技術人才的培養(yǎng)。

圖1 CDIO理念在物聯(lián)網專業(yè)的開放式教學模型

三、“設計與落實”物聯(lián)網專業(yè)的課程體系建設

物聯(lián)網技術主要包含外部感知、信息傳輸、消息處理與反饋控制等四個部分，另外智能技術也貫穿其中，同時，它還涉及計算機軟件工程、網絡通信和電子信息等多個學科的融合。為培養(yǎng)能夠系統(tǒng)掌握物聯(lián)網相關技能的復合型高級工程人才，課程體系應盡可能多地涵蓋信息領域寬廣的知識點，包含信息從感知、傳輸?shù)教幚矸答伒母鱾€環(huán)節(jié)，設置課程體系應包括通識教育、專業(yè)基礎課、專業(yè)核心課和創(chuàng)新實踐課四個部分，如圖2所示。

圖2 物聯(lián)網專業(yè)課程體系框架圖

專業(yè)課程的設置依據考研深造和就業(yè)方向不同分為三大類：以微電子與感知為方向，主要課程包括傳感器、RFID、單片機、嵌入式系統(tǒng)和物聯(lián)網控制等課程；以網絡與通信為方向，主要課程包括通信原理、數(shù)字信號處理、交換技術、綜合布線、信息安全與無線傳輸定位等課程；以軟件與測試為方向，主要課程包括數(shù)據結構、數(shù)據庫、云存儲和數(shù)據融合等課程。本科四年學習中，學生在第一年鞏固通識基礎課，為大四考研深造奠定基礎。通過第二年的學習，學生能夠構建出物聯(lián)網體系框架，并接觸專業(yè)基礎課，從而專業(yè)方向更加明確。第三年逐步開設專業(yè)核心課程并大量引入實驗課，鍛煉實踐操作能力，同時提供了相關學科競賽的機會。第四年學生綜合運用所學知識進企業(yè)參與畢業(yè)實習，并從中完成畢業(yè)設計選題。

四、“運作”物聯(lián)網工程專業(yè)的教學實踐

CDIO理念強調培養(yǎng)學生工程系統(tǒng)實踐結合基礎知識，所以除完成基本課程實驗外，還應促進建立開放式實驗教學環(huán)境。依托我院最新建設的物聯(lián)網綜合實驗室，將部分專業(yè)核心課程安排在實驗室授課，使得學生在聽課之余能夠多接觸實驗設備，促進學生的實踐能力培養(yǎng)，正符合CDIO教育改革所倡導的工程實踐理念。

以專業(yè)核心課程《RFID原理及應用》在2018—2019第一學期的教學情況為例，本課程是旨在培養(yǎng)學生掌握與射頻技術、身份識別系統(tǒng)設計及優(yōu)化等相關科學技術而設立的重要理論與應用型課程。教學內容既包含工程工作所需的數(shù)學、電磁場方面知識，又包含工程基本理論與基本專業(yè)技能，同時利用CDIO理念進行頂層構想。結合授課章節(jié)內容，設計了不同射頻頻率的車庫RFID道閘和RFID智能門鎖、LED屏幕控制和ETC通道模擬等系統(tǒng)案例實驗，提高學生將理論知識與工程實踐相結合的解決實際問題的能力，極大地激發(fā)學生的學習興趣。因此本課程在期末學生從教學準備、教學過程等8項教學評價中，第7條教學中是否注重啟迪思維、激發(fā)興趣、聯(lián)系實際、培養(yǎng)能力這一項滿意度最高，達到93.7%。在日常教學落實中，利用教學場地現(xiàn)有實驗條件將課程中的工程知識點與課程實驗相結合，依托先進的移動教學平臺增強師生間教學互動，同時利用平臺資源查閱、答題和討論等評價方法運作教學過程，統(tǒng)計到平時成績人均89.1分。從46名學生的百分制評教結果來看，綜合評分為93.52分，大部分同學給出各項良好以上評價，表現(xiàn)出學生對課程教學效果的肯定。

五、結語

物聯(lián)網作為一門新興學科，通過感知、識別、信息處理及反饋等技術，廣泛應用于信息化時代的各個方面。對物聯(lián)網人才的培養(yǎng)模式也要突破傳統(tǒng)，著重加強工程實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。本文將構想、設計、落實、運作四個元素融入物聯(lián)網專業(yè)實踐教學過程中，建立結合CDIO理念的物聯(lián)網專業(yè)課程開放式教學模型。并在《RFID原理及應用》課程的教學過程中引入CDIO理念進行了一些有益實踐，教學效果反應較好，尤其是學生利用理論知識處理工程問題的能力得到提高，提升了學生自主學習的興趣。