基于CDIO模式下的物联网工程专业人才培养的研究

程星晶++蒋学勤++刘继乾

摘要：本文阐述了CDIO工程教育模式的基本思路，结合CDIO工程教育模式的基本特点与物联网工程专业的人才培养需求，将CDIO能力大纲作为构建物联网工程专业实践教学体系的宏观指导，基于CDIO理念培养学生的工程意识、工程素质和工程实践能力。

关键词：物联网；CDIO；人才培养；工程教育

【中图分类号】G632

物联网被称为计算机和互联网的第3次信息化产业革命性发展的浪潮。美国将互联网升之为国家战略，欧盟发布了互联网研究发展蓝图，日本把互联网发展鲜明地写在国家通讯发展策略，韩国树立了通过构建世界最先进的互联网基础实施打造未来广播通信融合邻域一流强国的目标，我国也将物联网升为重要战略性新兴产业。《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》明确指出，要着力突破传感网；物联网关键技术，及早部署时代相关技术研发，是信息网络产生成为推动产业升级，迈向信息社会的发动机。在这样的背景下，教育部于2010年批准设置了物联网工程专业。到目前为止，全国已有100多所本科院校开办了该专业，预计办学规模还将继续扩大。作为后IP时代推动我国信息网络信息产业的核心专业之一，物联网工程专业必须主动服务国家战略和社会需求，培养造就一大批创新能力强、实践能力强，适应信息产业发展需要的物联网工程卓越后备人才，以满足新时期我国信息产业转型升级的战略发展需求。

CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实施（Implement）和运作（Operate），强调以产品从研发到运行的完整生命周期为载体，让学生在其中以主动的实践的课程之间有机联系的方式学习工程理论知识，积累工程实践经验和提升各种工程能力。经过20多年的研究与探索，CDIO已经得到国际高等工程教育界的广泛认可，形成了非常鲜明的工程教育特色。首先，CDIO以一种系统宏观的视角来培养工程人才，强调以工程项目为载体，让学生从工程项目的构思、设计、实施和运作等全方面深入工程实际。不仅强调工程教育过程中学校、社会和产业三者之间的密切合作，同时还强调从项目构思到实施过程的系列评估，体现了大工程观理念。其次，CDIO的培養目标涵盖了在社会和企业环境下，对产品、生产流程、工程系统进行构思、设计、实施、运行所需的专业技术知识和工程实践能力。此外，CDIO还特别注意培养学生的团队合作、人际交往能力，发现、分析、解决问题的能力，批判思维能力，职业道德和职业态度，工程组织与管理能力等全方位的工程素养。再次，CDIO产业教育模式强调以产业需求为导向，结合实际工程项目，使学生吧专业知识技能与完全真实的社会环境中的产品研发流程结合起来，通过构思、设计、实施、运作等个环节进行开发能力的训练，使教学内容和的方法与产业发展同步理论与实践结合。最后，CDIO强调让学生在完整的工程项目全过程中边做边学，而不是浅尝辄止简单离散的实践环节的拼接。通过实践环节让学生理解和消化教师传授的知识和技能，培养学生的动手能力，最终达到培养工程创新能力的目的。

物联网工程专业的专业能力总体上应包括计算机的计算思维能力、算法设计与分析能力、程序设计与是实现能力系统能力等，并将这些专业能力具体体现到物联网感知层、传输层、数据处理层、应用层以及完整物联网应用系统的分析、设计与实现等环节。通过前文对CDIO特点的分析不难发现，CDIO的理念与物联网工程专业人才培养需求之间存在相当高的契合性。因此，可将能力大纲作为构建物联网工程专业实践教学体系的宏观指导和方向把握，采用CDIO的先进工程教育模式并借鉴其在工程教育实践中的成功经验，构思，设计物联网工程专业实践教学

从宏观角度看，物联网工程专业实践教学的长远目标是提升学生的工程素养，培养学生物联网工程实践能力工程设计能力和工程创新能力，培养支撑物联网行业和产业发展的工程技术人才；从微观角度看，物联网工程专业实践教学的阶段新目标是服务与专业课程的学习，既加深对物联网专业各专业课程理论知识的理解，并培养初步应用课程知识的工程实践能力。高等工程教育的实践表明，仅仅依靠离散的课程实践环节，难以培养学生的工程实践能力，工程设计能力和工程创新能力，同样也难以实现实践教学从微观的阶段性目标向宏观的长远目标转移。为此，在构思物联网工程专业实践教学体系的过程中，可借鉴CDIO工程教育理念，全面引入大工程观思想，以实际工程项目为载体，基于工程项目全方位设计课程实验，生产学习，科技创新和毕业设计等实践教学环节，并综合构思实践教学的实施方式和运作管理方式，构建及构思、设计、实施与运作四位一体的物联网实践教学体系。

物联网工程专业属于工程类，专业实践教学体系的设计要立足于培养学生的工程能力和工程的素养。工程能力包括解决物联网工程的实际问题的能力，即综合物联网学科各领域的基础理论，专业知识和分析手段，解决物联网工程的实际问题；工程创新能力即在合理解决工程实际难题的基础上，能从中提炼出创新性思路和方法；工程项目及生产管理能力；有效的沟通与交流能力以及技术跟踪与学习能力。工程素养包括熟悉行业政策法规，养成养好的职业道德、职业素养、社会责任，另外还要注重养成学生的团队合作精神、批判性思维，关注工程与环境社会的和谐发展等。为此，必须密切联系物联网产业，以实际工程项目为背景，以工程技术为主线，将项目实施作为主线贯穿于实践教学的全过程。规划与整合各类课程实验，设计基于CDIO理念并且围绕项目来组织的实验教学体系，包括课程试验、课程设计、课外科技创新活动、生产实习毕业设计等环节。

一方面，由于物联网工程专业是新办专业学生对物联网系统及该专业知识体系的认识需要一个渐进的过程，另一个方面物联网工程专业的学科基础包括计算机控制、电子通信等学科，具有很强的综合性和交叉学科特点，因此针对核心专业课实验，应该遵循由浅入深循序渐进的认知规律设计，由认知实验设计性实验到综合性实验的多层次实践教学体系。认知实验使学生对物联网主要核心课程所涉及的技术对象和应用对象有一个概念性的感知上的认识，设计性实验侧重利用核心课程中所学理论知识设计或优化互联网的相关部件或功能模块，综合性实验立足于物联网应用子系统软硬件的设计和开发。以传感器原理与应用课程为例，通过认知实验让学生了解常见传感器的原理与基本结构以及常用案例，通过设计性试验设计特定的传感器或对某传感器进行优化，通过综合性实验设计一个基于传感器的自动检测子系统。物联网工程专业其他核心课程三个层次的实验可按照上述思路灵活设计。

为提升物联网工程专业学生的工程素养，培养其物联网工程实践能力、工程设计能力和工程创造能力，建议把物联网工程专业纳入卓越工程师培养计划，或按照卓越工程师计划的模式组织实践教学。目前，物联网已正式列为国家重点发展的战略性新兴产业之一，越来越多的企业开始转向物联网产业。在这种背景下，学校可利用自身的科研优势和人才优势，立足行业或区域，建校企联合实训基地，促进校企之间产、学、研的有机结合，吸引更多的行业企业深度参与物联网工程专业人才培养，在企业的主导下实施实习和毕业设计环节。一方面，以企业导师为主，制定实习计划，指导实习、评价实习。另一方面，将源于企业物联网产品研发或工程项目中的内容提炼成毕业设计的题目，让学习在物联网企业环境下真刀真枪地开展毕业设计和课程设计。

参考文献：

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commiot 2009.pdf.

基金项目：贵州理工学院教学改革项目（教改20132011）。endprint