校企合作的物联网实践教学模式探索

吴贺俊+吴迪+左金芳

[摘 要] 现阶段本科生实践课程教学模式存在与企业实际生产的相互脱节，这种现象迫切要求对当前本科生实践课教学进行创新，使得学生在学习课程理论知识的同时培养其具备企业要求的实践能力，从而更好地回应企业、社会及国家对本科生素质的需求。通过物联网课程校企合作实践教学模式的探索，提出创新的授课、考核、教学、组织和运行方式，让学生对学科的实践意义有更深层次的了解，并且在实践过程当中培养工程自学能力、辩证思考能力、沟通技巧和团队合作能力，提高学生的综合素质水平。同时，企业与学校可以藉此形成良性互动，使教学内容更加贴近国家社会生产，具有非常深远的社会意义。

[关键词] 物联网；校企合作；实践教学；模式探索

[中图分类号] G642.0 [文献标志码] A [文章编号] 1005-4634（2014）04-0103-06

1 背景介绍

1.1 物联网技术概况

物联网指的是物物相连的互联网，通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

物联网架构大体可划分成3个层面：感知层、传输层和应用层。感知层由各种传感器构成，包括RFID标签和读写器、红外感应器、摄像头、条形码、二维码、温度湿度传感器等感知终端，负责信息的采集；传输层负责对感知层获取的信息进行传输，包括无线传感器网络、红外传输、蓝牙等短距离无线传输技术，将感知层信息传输至互联网边缘设备。互联网传输技术包括广播电视网、以太网、光纤网络等支撑的有线互联网络技术和Wi-Fi、Wi-MAX及电信运营商的无线通信网络等无线互联网技术；应用层则利用智能算法、数据库技术、数据挖掘等技术对采集的信息进行处理。

物联网连接物品网，达到远程控制的目的，实现人和物或物和物之间的信息交换。物联网已经成为最具发展潜力的产业之一，已被正式列为国家五大新兴战略性产业之一，写入“政府工作报告”，物联网在中国受到的极大关注是在美国、欧盟以及其他各国不可比拟的。国家印发的《物联网“十二五”发展规划》明确提出将加大财税支持力度，增加物联网发展专项资金规模，加大产业化专项资金等对物联网的投入比重，鼓励民资、外资投入物联网领域。物联网的发展，已经上升到国家战略的发展高度，物联网行业的应用需求和领域非常广泛，潜在市场规模巨大，许多科技企业都进入到这一朝气蓬勃的领域。物联网企业亟需拥有具备物联网相关背景知识以及工程实践能力的人才，许多学校因此也开设了相关课程甚至设置相关的专业。

我国物联网在安防、电力、交通、物流、医疗、环保等领域已得到应用，且应用模式日趋成熟。在安防领域，视频监控、周界防入侵等应用已取得良好效果；在电力行业，远程抄表、输变电监测等应用正逐步拓展；在交通领域，路网监测、车辆管理和调度等应用正在发挥积极作用；在物流领域，物品仓储、运输、监测应用广泛推广；在医疗领域，个人健康监护、远程医疗等应用日趋成熟[1]。

根据最新的物联网人才需要报告指出：按照各地的物联网产业发展规划，江苏、浙江、广东、北京、成都等地都纷纷上马物联网项目，并制订了明确的发展目标，其中江苏2015年物联网产值拟超4000亿元，其中无锡要达1000亿元；浙江要在2015年物联网产值达到1000亿元；广东提出2年内物联网设备制造业产值超1000亿元，物联网信息服务业产值超1000亿元，企业超过1000家。产业的大力发展造成对物联网人才的大量需求。以无锡为例，无锡到2015年总投资40亿元，建成引领中国传感网技术发展和标准制订的中国物联网产业研究院，集聚各类传感网企业500家，实现产值500亿，需要引进和培养高级物联网人才5000名，集聚从业人员5万人。仅仅无锡就如此，全国需要的物联网人才数量可想而知[2]。

目前，物联网专业人才需求量比较大，但所涉及的领域各不相同，有智能交通、智能电网、智能农业、智能水利、智能安防、智能服务等各个领域。这就要求在掌握一些专业基础知识的同时，还要有相关领域的知识背景、行业背景，能够深入到特定行业中去解决行业内的特殊问题。因此，各高校在培养过程中一定要定位清晰，不然培养出来的人可能懂得多但是不精，不是社会真正需要的专业人才，尤其是跨专业复合型人才。

1.2 物联网工程专业教学现状分析

物联网工程是一门综合性比较高的交叉型新型学科，知识结构复杂，教学难度比较大。物联网工程旨在培养能够掌握物联网相关专业理论、技术，具备一定工程能力、管理能力、运行维护能力，能够应用物联网技术去解决生产生活问题的应用、开发、管理人才。

物联网本身是一个融合多种先进的计算机技术的网络平台，包括无线网络、云计算、大数据等。比如在智能家居系统中，首先需要应用各种传感器进行数据采集，并将采集到的信息进行综合处理，构建一个物物相连的传感器网络，这就需要用到电子技术、传感器技术、无线网络技术等；另外对收集到的信息进行信息化识别，传到中央控制系统进行处理，通过网络实时传给用户进行交互，这就需要用到网络通信和云计算的各种技术。如何融合这些技术，并在教学实践中让学生尽快掌握，这在高校物联网教学中非常重要。

目前许多高校将物联网工程专业挂靠在计算机学院通信学院等相关院系，或在计算机学院或通信学院等相关院系基础上成立物联网学院，开设十几门冠以物联网技术的课程，脱离计算机通信相关专业的相关教学体系。受专业课程设置以及学校自身实验资源和教学条件的限制，大多数的物联网课程多集中于理论知识的教授，工程实践性项目的部分难以顾及。这种现象使得学校在物联网相关技术方面的学科基础与优势不能得到继承和发扬，也不利于学生综合实践能力与创新能力的培养。

为使高校培养的物联网工程专业学生能够满足社会对物联网专业人才的需求，这就要求高校在专业培养目标、教学体系设计、课程设置上紧跟物联网技术发展、企业需求、社会进步[3]。

当前大部分学校教学是和物联网产业脱节的。（1）学校无大规模应用平台，不能在实践当中去学习巩固所学的知识，不能做到融会贯通；（2）很多学校并没有相关课程，即使开课也仅限于通识类的介绍；（3）学校的老师不了解企业的研发过程，大多没有相关的技术研发经验；（4）很多学校不了解这一专业的特点，没有深入探索和研究，学习规划的专业性不够强；（5）由于涉及多专业知识，老师往往不能很全面的讲授。

所以，要改变传统单一的课堂教学模式，充分利用学校和企业双方面的优势进行互补，开展广泛的校企合作，与企业研发结合进行积极有效的新型培养模式探索，共同培养物联网方面的专业人才。这种新型的培养模式具备以下鲜明的特点。

1）根据学校与企业各自特长，企业在工程管理、研究开发、人力资源、硬件平台等方面有优势，而学校擅长理论教育、科学研究和进行技术创新，双方合作可以最大限度的整合资源，优势互补。

2）让学生受到工程化的实训，提前进入企业研发，以后有针对性的学习，培养独立思考能力、发现问题、解决问题的能力。学校可以从合作中改善教学，培养真正的卓越工程师、工程管理人员以及真正能解决实际问题的创新型教师和研究生等。

3）使学生对实践课程感兴趣，而不是混学分。使企业感受到接受学生顶岗实习不仅不是负担，而且成为有效的劳动生产力。同时学校让合作企业优先挑选、录用实习中表现出色的学生，使企业降低了招工、用人方面的成本和风险[4]。

2 校企合作驱动的物联网实践课程设计

当前工程教学领域比较广为接受的教学方法是杜威的“做中学”模式，国际工程教育广为接受的是“CDIO”模式等。

“做中学”（Learning-by-doing）是约翰杜威首先提出的学习方法，“教育即生活”、“教育即生长”、“教育即经验的改造”是杜威教育理论中的3个核心命题，这3个命题紧密相联，从不同的侧面揭示出杜威对教育基本问题的看法。以此为据，他对知与行的关系进行了论述，提出了举世闻名的“做中学”原则。杜威认为，“做中学”也就是“从活动中学”、“从经验中学”，指出从“做中学”是比从“听中学”更好的学习方法。它把学校里知识的获得与生活过程中的活动联系起来，充分体现了学与做的结合、知与行的统一。

CDIO 是构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement ）、运作（Operate）的缩写，它是“做中学”原则和 “基于项目的教育和学习”的集中体现[5]。它以工程项目（包括产品、生产流程和系统）从研发到运行的生命周期为载体，让学生以主动实践、课程之间有机联系的方式学习工程。

结合当前国际国内的工程教学形式，借鉴他人的一些成功经验，在对当前国内物联网课程实践教学模式的不足进行分析总结后，从中山大学积累的如模式识别、图像处理、无线传感器网络、智能算法等学科上的基础和优势出发，主动寻找校外对物联网相关人才和研发有需求的企业，提出校企合作的面向产学研一体化的创新型物联网实践教学模式，将企业对产品的研发、管理、推广等过程融合到具体的实践课程当中，提高学生实践能力、思辨能力、沟通能力及组织协调能力等综合素质水平[6]。

2.1 新授课方式

在实践教学中，需要贯彻“面向教学、面向科研，培养具有创新精神和实践能力的人才”的指导方针，将基础研究和工程性研究相结合，以培养学生的创新能力和实践能力为使命。高度重视实践环节，推进实验内容和实验模式的改革和创新，培养学生的实践动手能力、分析问题和解决问题的能力；组织学生积极参与科学研究，进行创新性实验和实践，提升学生创新精神和创新能力；与社会、行业以及企事业单位共同建设实习、实践教学基地，加强产学研合作。邀请企业中的工程师以及管理人员来学校对学生进行授课，使培养出来的学生能够更好地适应社会需求，成为社会需要的人才。通过这种方式还能调动起学生的学习积极性，提高学生的实践能力、思辨能力和创新性水平[7]。

2.2 新考核方式

改变过去应试教育的考核机制，考试不再是唯一的成绩评价标准，更加注意学生能力的培养和提高，着重从应用能力、研发能力、实践操作能力方面进行考核评估，引导学生把更多的心思和精力投入到实践操作和研发上来。引入企业中的考核标准，学生经过考核得到的成绩与产品效果直接挂钩。由企业的产品经理、工程师负责对学生设计或研发的产品、推广策划书进行评分，使学生的成绩更加具有实践意义，从而让学生知道自己的优势和不足之处，了解自己和企业的需要差距还有多远，以更好地调整自身的发展计划，为毕业以后能够更好的参与产品研发、实践操作打下良好的基础。

2.3 新教学内容

教学的选题不再出自课本枯燥空洞的概念和理论，而是企业中实实在在的产品或策划，是目前物联网技术发展前沿的理念与应用，使课程内容更有实践意义和现实指导意义。真正做到课堂和企业相关联，为不同兴趣爱好的学生提供多种多样的课程选题，真正地做到因材施教。

2.4 新组织形式

学生以小组形式独立参与到项目的某一个子项目的开发过程，小组选定小组项目负责人，负责项目小组的项目管理和项目控制工作，每个项目小组完成产品的研发或策划书的撰写，并由企业中的管理人员为学生讲述团队合作需要注意的问题，使学生更好地懂得如何进行团队合作。

2.5 新运行方式

为了充分激发学生项目小组的创造热情，培养他们的创新能力，在学生提交的作品中可以选出一些优秀的展示给企业，如果企业有兴趣，可由其资助学校和学生对产品进行更加深入的研究与开发，或向学校购买。这些资金又可以支持后续的企业高校往来合作，促进合作长期有效发展下去[8]。

3 物联网实践课程具体教学模式

基于当前物联网课程实践教学模式存在的问题，结合学校自身实际，提出以下5个方面的改革，使产学研三者有机结合，全面提升本科生工程和社会实践能力，让本科生经过实践课程训练后，达到可以直接在企业工作的水平[9]。

3.1 课程的授课方式

不再以枯燥的理论知识讲授作为教学方式，而是采用研发部或工程部的开发方式进行实践课程教学。跟合作的企业联系，请企业派资深工程师或项目经理指导和管理。

首先请产品经理或项目经理对企业的新产品或新项目进行介绍，主要阐明产品或项目的目标和意义，让学生接触到更多的与产品实践相关的知识而非简单的课本理论知识。在此过程中，不涉及到产品的具体研究细节，以鼓励学生通过互联网或图书馆查阅资料、动手实践，发挥其自身的积极主动性，提高学生的综合实践能力和创新性思维。此外，请企业的工程师对产品或项目的具体开发流程进行讲解，让学生了解企业的实际生产运作，以启发学生更好地把握工程实践的具体进度及流程。

3.2 课程的考核方式

实践课程中对学生考核规则如下：平时成绩（包括课堂参与、课堂小测验等）占20%，中期考核（主要用来监督进度）占30%，期末工程实践作品占50%。

课堂参与和课堂小测验主要目的是保证学生对最基本的课程知识的掌握，比如对最基本的概念的理解和一些基本的库函数操作。中期考核由学校教师完成，最后作品的考核由教师和企业工程师共同按照企业的产品或项目标准进行评分。在提交作业前，由工程师将具体的评分规则和细节告知学生，让学生更好地了解他们应该注重哪些方面的内容。在提交作品前一周，由工程师对学生作品预览，并给出口头修改或提高建议，以更好地保障最后作品的质量。

与一般的理论教学相比，实践教学的一个显著特点是分散性和流动性，学生实习往往不是同一时间聚集在同一个地方由同一教师教学。因此校企合作教育模式下的教学监控机制，除采用一般教学管理所采用的听课制度、督导制度、教学检查制度、学生评价制度外，更多的是要采取实践教学的质量监控方法。其中，学生的出勤率、学生的技能学习考核能否通过等是对实践教学学习质量实施监控的重要指标。校企合作教育模式下的学生考核评价也要采用多元的机制，对学生的评价，除一般的书面考试外，学生作品完成的数量和质量、企业兼职教师的评价等都应该作为考核评价的依据。

3.3 课程的教学内容

直接针对企业新产品的研发或产品改进的工程实践进行教学，而不是空洞的书本理论知识，提高学生理论结合实践的能力。同时也让学生对产品的前期构思和设计、需求分析以及后期的推广推销等具体过程有一个感性认识，更清晰地知道整个实践过程的来龙去脉，以激发学生课程实践的积极性，增强完成作品时的成就感。

在条件满足的情况下建立双导师机制，学校和企业各出一位导师负责教学，在学校课堂学习物联网技术的基础理论部分和基本的项目知识，结合本校的实际开展一些相应的基础理论实验，使同学们初步掌握基本的开发技能和编程能力，为企业项目的实践操作打下基础。在企业具体的项目实践过程中，由企业派出一名项目经理或者项目工程师负责全程跟踪指导，对项目进行总体性的把握，指导学生进行具体的项目开发和实践。培养学生的实践能力，让其对项目有一个总体的认识和更深入的了解，积累实际项目开发的经验。

3.4 课程的组织形式

在课程当中，由3～5个学生组成一个独立的研发团队，每个研发团队负责一个具体的研发题目，这个题目可以由企业的产品经理或项目经理给出选项由学生自行选择。由企业管理层为学生介绍研发团队的任务分工、计划制定、质量控制以及沟通交流等的具体内容与技巧。并让学生在实践过程中对研发团队有更进一步的了解，加强学生工程团队协作意识、分析解决问题能力、综合实践能力与创新能力的培养，给学生提供完整的企业软件项目开发环境的实验与实践场所，最终提高他们的沟通协商、任务分配、计划制定与实施等能力。

在项目实施过程中实行上班模拟制度，学生每天必须通过指纹考勤机签到。按照指导教师的要求完成任务书中规定的任务，熟悉软件项目开发的一般过程，掌握一门开发工具，初步体会团队分工协作共同完成项目任务的重要性。指导教师要帮助学生解决开发过程中遇到的疑难问题，引导学生探索解决问题的办法，培养学生独立解决问题的能力，为学生将来进一步的学习打好基础。

3.5 课程的具体内容和开展形式

为了让学生更好地理解实践的意义，培养学生的兴趣爱好以及提高学生的实践能力，还可以让有兴趣的学生选择与产品设计、产品推广和推销方案相关的题目。在学生最后提交的作品当中，选取优秀的作品展示给企业。企业如果对相关成果感兴趣，可以采用向学校出资资助研究或转让成果等方式，这些资金可以资助后续企业和高校往来，从而形成课程自身可支撑运营费用的良性循环[10]。

通过以上内容的实践课教学改革，学生的工程实践水平可以得到大幅度提高。而且学生还可以综合、拓展和应用以往所学的或自学的专业知识，增强动手实践能力，培养自我成就感。所以，实践课教学改革对于学生专业课程的学习和个人综合能力培养也将有更强的促进作用。

4 课程体系计划

1）企业需求调研。与已经有合作的企业进行沟通交流，了解他们产品需求和大概的工程进展，并且想办法与所开的相关课程进行对接，选取一些企业新产品的研发作为实践课程的内容。从目前的情况来看，大部分企业对此项实践课程的计划都有很大的兴趣，并积极配合实践教学工作。

2）企业工程指导。联系企业方，并要求其派遣相关课题的产品经理、项目经理以及工程师等到学校进行演讲或者开办讲座，并给予学生相关指导，建立长效的沟通教学机制，经常性的组织学生到企业进行学习和实训。

3）课程计划编制。与企业方协商，结合企业目前项目实际和大概的项目进度，制定可行性较高的相关课程计划，包括产品需求、开发计划、进度管理、考核方式、验收等各方面课程计划，并随时跟进和完善各类计划。务必使学生能够了解整个项目运转的全过程和项目的各项进程，以便以后更好的参与自己的项目。

4）企业反馈。在课程的过程当中，实时对企业进行一些反馈，如展示相关的产品或者产品设计、推广、销售策划书，如果企业有兴趣进一步合作，可以协商由企业资助，对产品或者课题进一步深入研究开发。

5）课程改进。在课程进行过程当中，实时地收集学生以及企业对该实践课程的建议或者意见，以对课程中存在的问题进行改进。在课程结束之后，对课程进行总体测评和分析评估，对存在的问题进行分析整顿，不断总结和改进，以适应企业的需要和课程的发展。

5 校企合作的教学意义

校企合作进行实践课程的教学，具有重要的理论意义和现实意义。

从学校办学角度来说，主要有以下几点：（1）与知名企业合作，充分利用企业资源，扩大学校的社会影响力，实现了开门办学，及时把握市场动态和学科前沿。提高企业的知名度，促进了企业的发展。学生能有效提升其综合素质，培育团队精神，增强竞争力，拓展实践能力。能实现学校、企业、学生三方共赢；（2）充分利用企业现有的实验室资源和研发环境，为学生的学习提供一个与社会接轨的环境。学校不用再投入大量的经费用于物联网教学的实验室建设和材料的引进，节约了办学的成本，同时也提高了办学的效率；（3）与学校的课堂教学相比，极大地提高了学生的实践能力和动手能力。与传统的课堂教育模式相比，学生能够参与到企业研发的各个环节当中去，更加熟悉整个研发项目的运作流程和管理方法，为以后走向社会走向职场提供了第一手资料；（4）增加学校的社会影响力，让社会和企业更多的了解学校的办学培养模式，可以使高校走上开放办学的路子，扩大办学规模，提高办学水平，提升高校社会形象。在与企业的联合办学中，企业可以更多的了解学生及其学习状况，从而发掘出他们需要的人才，培养自己的核心竞争力。学生也可以增加就业能力，提高就业率；（5）增加学校的办学经验，高校教师在教学过程中能够与一线职工进行直接交流，接受生产实践锻炼，从而为培养“双师型”教师提供了一个良好的机会和平台。培养教师的企业素养和社会视野，使其更加熟悉物联网教学领域的一些社会动态和企业需要，从而指导自己的实践教学，使教学更加有所侧重；（6）通过校企合作办学能够为学校探索新型办学模式提供有益的经验借鉴，在联合办学的过程中可以积累比较丰富的办学经验，为当前高等教育探索新的发展方向，不断深化教育体制的改革，推动教育实践机制的发展；（7）教师从中可以发现新的研究课题或者发现研究中存在的新问题，并创新性的解决这些问题，真正使科研接地气、成果产业化。

从企业的角度来说，主要有以下几点：（1）扩大企业的影响，提高企业的知名度。与高校的结合可以整合高校的优质资源和一些先进的理念，利用学校的一些人脉资源，拓宽自己的市场，从另一个角度来说，高校和企业本身就有密不可分的关系。高校本身就是为社会为企业输送先进人才的，企业与高校的联合教学可以说是一种“强强联合”；（2）增加劳动力，降低生产成本。大量学生的涌入为企业注入了一股新生力量，极大地增加了企业的劳动力资源。当代大学生往往有一些创造性的构想和理念，能够为企业的研发生产打开一些思路，促进企业的研发生产；（3）采用企业定向培养与学校选拔培养进行合作教学，企业可以选派比较优秀的人才到高校进行进修学习，提高自己的理论水平和专业视野，更好地为企业服务。高校可以与企业建立长期合作关系，定期选派一批优秀的学生去到企业进行实习等，提高学生的综合素质；（4）有利于充分挖掘人才。科学技术的高起点、企业经营管理的高水平、生产产品的高质量都要靠人来完成。通过联合办学能够更好地了解高校人才的知识结构和能力素质，为企业选拔人才提供依据，通过一段时间的联合教学，企业能够熟悉高校的教学模式和学生的知识结构、能力素质等，能够有更多的时间去发现真正适合企业发展需要的人才，从而推动企业更好的发展。从另一个方面来讲，企业员工参与到实践教学过程中，对其也是一个很好的锻炼，不仅能够提高企业职工的技能水平和专业知识水平，进一步促进企业的发展，而且通过利用高校的教育资源和师资，可以节约企业的培训成本，提高培训质量。

6 校企联合教学可能存在的挑战、风险及 解决办法

1）学生专业层次达不到企业的要求，很难很快适应企业研发的需要。目前企业的研发工作专业性比较强，对动手实践能力要求比较高，所以在很长的一段时期，学生对企业的输出可能都是零输出或者低输出。

2）教学计划与企业生产不协调。学校一般都会根据自身的实际情况制定教学计划和培养方案，有自己的教学模式和相关实验设置。而企业则更多的考虑当前的研发生产及如何避免或尽量减少合作教育的麻烦。同时当前的研发生产也不会因为学校的教学任务而随意变更，这就导致教学计划必然会有不协调的存在。如何减少这种差距是进行物联网教学必须要考虑的一个重大问题。

3）过程连续性难以得到保证。企业自身生产有其相对独立性，往往是根据接到的订单进行生产，所以有很大的随机性，难以和学校的教学进行同步，这样就很难保证教学的连续性和统一性。另外企业的人员流动也比较大，相关课题的产品经理、项目经理以及工程师等人员也很难保持经常性和延续性，给教学的开展带来一定的困难。

4）教学质量可能难以保证，学习不够全面。由于企业的项目可能只会涉及到物联网的某一个方面或者某一部分的设计开发，而难以对整个物联网技术体系有一个全面的了解，学生在学习过程中可能会学习不够全面和系统，尤其是一些基础理论方面的东西学习可能没有课堂学习那么全面和系统[11]。另外，与企业联合教学在组织形式上比较松散，以学生自主学习为主。企业自身的性质决定实践教学的过程有可能导致教学质量难以保证。所以必须建立一种行之有效的考核评估机制进行评估，以检验是否达到预期的目的。

7 总结

本文通过对物联网课程实践教学模式的探索，提出通过与企业进行合作，推行产学研一体化进行的合作教学模式。这种模式有利于提高学生的实践能力和综合素质水平，培养学生的自主创新能力，使得学生在未来的深造或者工作当中更加具有竞争力，也推动了学校与企业的交流，为企业培养符合工作能力需求的人才，达到合作双赢的效果。

参考文献

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