基于校企合作的物联网工程专业实训教学体系

潘策 陈旭 王婷婷 郑旭丹

摘要：针对应用型本科院校物联网工程专业的实训教学，构建基于校企合作的实训教学体系，介绍保障体系的运行机制，探讨如何形成应用型本科院校物联网工程专业特色。

关键词：物联网；实训；研究；实践；校企合作

1、背景

应用型本科院校的物联网工程专业能否照搬传统本科院校的教学模式，或借鉴研究型本科院校的物联网工程专业建设方式，是我们一直研究的课题。物联网工程专业涉及电子、嵌入式开发、自动化控制、网络、通信、计算机等多领域知识，该专业的实训教学需要更加系统的设计。如何在物联网工程专业的建设中强化实训教学环节并形成体系至关重要。现阶段，国内很多高校尚未形成该专业的实训教学体系，实训建设和实验室建设都处在摸索时期。应用型本科院校物联网工程专业如何构建基于校企合作的实训教学体系并建立保障该体系正常运行的机制是笔者要研究的问题。

2、物联网工程专业实训教学体系构建

2.1物联网实训教学体系的设计原则

物联网实训采用校企合作、情景模拟、项目驱动、案例操作的工学结合教学模式。工学结合即“学习的内容是工作，通过工作实现学习”。项目教学是指师生通过实施一个完整的“项目”而进行的教学活动。项目驱动模式是指学校与企业通过具体的项目进行合作，调整相关专业的定位和培养目标，制定并完善理论教学体系和实践教学体系，双方协商具体项目内容，以项目作为双方合作的基础。

实训所用案例来自企业实际的物联网项目。实训中，学生按项目分组，参照公司实际项目开发模式，选出项目经理，按项目需要对成员进行分工，加强项目组的团队合作意识和协作精神；教师将岗位技能训练与职业素质培养相结合，培养具有实战经验的物联网高级开发人才。

DACUM（ developing a curriculum）模式即教育课程开发，即针对培养目标对教学内容和教学方法进行事先规划或开发。我们利用该模式，由来自生产第一线的专家决定教育项目的职责与任务，实现完整的教学过程。

2.2物联网工程专业实训教学体系的建立

校企双方共同研究制定实训课程体系，培养动手能力强的实践技能型人才。制定课程体系的步骤如下。

（1）根据物联网行业领域设定的技术岗位确定典型岗位的工作要求并分析岗位的主要工作内容及所需技能。现阶段物联网企业的主要工作岗位有：智能终端和模块硬件设计开发人员，PCB电路画板设计人员，终端/网关嵌入式应用开发人员，中间件平台、设备通讯协议、设备驱动设计开发人员，上层应用系统开发人员（数据库应用开发、网站应用开发、手机应用开发），行业物联网应用建设方案规划设计人员，行业物联网应用集成部署实施人员。

（2）通过描述物联网行业的完整工作过程，确定岗位所需的典型工作任务，并进一步把工作任务转换为需要学习的内容或具体学科课程；确定要开设的课程名称、讲授方法、培养目标及教学内容。

（3）对开设的学科课程进行整合，逐步构建物联网工程专业的课程体系并制定适应行业需要的物联网工程专业培养方案。

（4）与物联网感知层、传输层、应用层的三层理论与技术架构相对应，加强学生对理论和技术的认识、理解和应用，并从浅至深逐步完成整个实训教学体系的设计。我们将实训体系内容分解为三层架构、六大模块的综合课程及设计实训。

a.感知层：由传感器技术、RFID技术应用等课程组成物联网感知综合应用课程实训。

b.网络层：由C语言程序设计、数据结构与算法、电路与电子技术、单片机/ARM技术等课程构成嵌入式开发实训、硬件电路综合实训、数据处理综合实训；由TCP/IP、串口及总线通信技术、无线通信技术、无线组网技术等课程组合成物联网组网综合课程实训。

c.应用层：物联网行业应用案例和集成综合设计实训。

综合课程设计实训是结合多门课程的综合训练，应该从课程体系和阶梯式教学方法考虑，进一步巩固专业课程教学效果并锻炼学生综合运用专业技术解决综合性问题的设计和开发能力。其中，每一个综合实训模块用到的教学案例都需要学校与企业方共同研究制定。最后的物联网行业应用案例和集成的综合设计实训以典型的物联网企业真实项目为背景，锻炼学生的实际项目开发能力。我们构建的物联网工程专业实训教学体系如图1所示。

3、保障运行机制建设

3.1建立工学结合的实训组织机构

学校和企业共同参与并成立联合实训工作指导委员会，成员包括相关的学校领导、专业带头人、骨干教师和企业领导、开发工程师及相关领域的技术人员等，任务是完成实训教学工作中的组织、领导、协调、规划。指导委员会成员负责学校与企业之间的沟通和联系、教学大纲和教学计划的建设、遴选实训项目、跟踪实训教学过程、帮助解决实训过程中遇到的问题等。

3.2制定行之有效的实训教学管理制度

要使实训教学顺利进行，保证各个实训教学环节取得预期效果，必须有与之相适应的管理制度，这样不仅能激发教师的教学热情，更能提高学生的学习积极性。

学校应注重过程管理，加强实训过程监控，强调过程评价记录；在每一个实训项目环节中严格做好工作日志，按实训计划规定的内容和时间实施工作，并落实到每一个细节，形成实训日志；通过指导老师对实训日志的评价、项目经理给出的岗位考核、组员间的互评，综合得出实训过程中的平时成绩。

考核内容不仅包括项目完成技术分，还包括团队成绩、创新成绩等部分。学生在实训的过程中，通过团队合作、相互沟通、自身努力突破技术难题完成设计任务。

最后，由联合实训工作指导委员会做出综合评价，对最优项目组给予企业设立的奖励。

3.3充分发挥物联网企业在实训教学中的积极作用

企业在完整的物联网产业链中扮演的角色是：感知和控制器件提供商（包括RFID、各类传感器、执行器等制造商）、感知层末端设备提供商（传感节点、网关等完成底层组网、自组网的设备）、网络提供商（固网和移动网等通信网，互联网、广电网、PLC等电力通信网，专网等网络运行服务商）、软件与系统解决方案提供商（包括底层微操系统、微中间件，还有处理层的操作系统、数据库、中间件和将应用软件）、系统集成商（行业应用系统集成商和处理层的应用集成商，有时候独立提供行业解决方案）、专业运营及服务提供商（逻辑上处于处理层，提供行业专业应用系统的运维服务）。为了吸引和鼓励物联网企业参与到学校物联网工程专业实训教学体系建设中来，可以在物联网工程专业人才培养和物联网产业人才需求之间搭建桥梁，避免人才培养和就业脱节。

3.4校企合作共建物联网工程技术实训室

根据调研及讨论，物联网工程技术实训室的建立应主要考虑如下几个方面。

（1）从学院实际出发，借助企业岗位需求，充分利用学院已有的教学资源。物联网工程专业方向的教师主要来自于软件、网络、嵌入式、电子等，他们已在可视化程序设计、软件项目管理、数据库开发管理、网络构建、嵌入式系统开发、传感器技术应用等方面有较强的教学和科研能力。

（2）注重物联网工程技术实训室的集成性、系统性、可扩展性建设及实验室软硬件环境的升级。按照物联网工程专业培养方案及实训课程体系建设的需要，学生要达到基本认知、基本技术、综合技术运行、项目开发实战4个阶段的实训教学体系要求，构建的实训室不仅要能完成每门专业课程的基础实训，还要在综合性课程设计实训乃至项目开发实战中发挥作用。

（3）在建设过程中，合作企业需要全程参与，力争建设出符合市场需求的物联网工程技术实训室，让学生强化企业所需的工程技术和开发经验；在实训教学过程中邀请物联网相关企业的一线工程师授课，共同参与项目开发，做到教学内容与企业及市场的要求同步。

（4）物联网工程技术实训室既要为学生提供专业课程实训，又要开展综合实训。物联网工程技术实训室可开设的实训教学主要有：程序设计语言+数据结构算法综合课程设计实训、电子技术设计+单片机技术综合课程设计实训、无线传感器网络（ZIGBEE）综合课程设计实训、高频RFID技术综合课程设计实训、物联网应用层软件开发和数据库、物联网典型系统等。

4、结语

在课程体系建设中，我们不断强化实训教学，加强校外实训与实习基地建设，深化校企合作，使学生所学与市场需求相一致；积极引进先进的教学理念和教学模式，探索应用型人才培养模式，大胆调整教学计划和课程体系，改革实训教学运行管理机制，力争突出应用型本科院校物联网工程专业的特色。结合物联网专业的特色，我们力争探索出一条适合应用型本科院校物联网专业需求特色的建设思路，学校办学定位紧密结合海峡西岸经济建设，注重学生动手实践能力。因此，建立工学结合的物联网工程专业实训教学体系是适应学院物联网工程专业建设发展的必然选择。