基于CDIO模式的物联网技术基础课程教学改革——以成都师范学院为例

杨龙成，孙连海，石 磊，张敏辉

(成都师范学院，四川成都611130)

0 引言

CDIO代表构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)和动作(Operate)[1]。以培养应用型[2-3]高级工程人才为目的的高校，必须主动调整人才培养模式,对现有教学模式进行改革[4-6],按企业产品开发的要求重新设计实验内容，按CDIO的模式进行教学改革。目前《物联网技术基础》课程存在以下问题：①课程认识不清晰，学习目标不明确，知识体系不统一；②基础理论不紧密联系实际应用，学习兴趣不浓厚；③教学方法陈旧单一，学生独立思考问题能力缺乏，解决实际应用问题能力不足；④考核方式简单，评价指标缺乏合理性。本文以CDIO教学模式为突破口进行课程改革，以培养符合企业需求、实践能力强、具有交流沟通能力和团队合作能力、全面发展的创新人才为目标。

1 基于CDIO的课程改革思路

采用CDIO模式，在已有的知识基础上，结合新的知识与实际应用，开展“物联网技术基础”课程改革，建立CDIO课程教学模式，探索一种新的课程教学模式，如图1所示。

图1 课程改革整体框架

2 CDIO教学模式具体实施

2.1 主线性内容指导

根据CDIO模式的理念，要实现“做中学”，首先将《物联网技术基础》课程内容进行重新编排，突出重难点及知识点与知识点之间的衔接，注重环节与环节之间的联系。①构思部分：用户需求的模拟化设置，开展系统性的整体分析与具体分析，即方案可行性设计与技术路线的确定，最终确定解决问题或实现功能或完成项目的所需条件。②设计部分：依据方案与技术路线，开始系统或项目的基本框架设计与各个功能模块的设计。③实现部分：依据《物联网技术基础》课程内容的重难点与培养目标，把知识点与实际应用紧密结合，设计多元化、多层次性的案例与子项目，既有各章节的案例，又有多个章节融合的子项目，还有多个章节的设计性项目。④运作部分：对照系统的需求，结合项目的实际情况，完成对各章节案例、子项目、设计性项目的测试与评价，并测试学生的思考问题能力与创新解决问题的能力。

2.2 层次化实践体系编排

为达到更好的教学效果，采用层次化的实践模式。首先是基础实验，主要针对基础知识点，每个章节的实验都紧密结合章节知识点，加深理解与思考；其次是综合性实验，主要针对几个章节的知识点，使学生能更熟练地运用多个知识点去解决问题、思考问题；最后是设计性实验，主要考察学生对多章节知识点的融会贯通能力与知识迁移能力，使学生能够进行拓展创新。

2.3 合理化考核方式

改革的模式是基于CDIO，体现在以项目为核心驱动的“做中学”方法上，对此种模式的考核有别于传统的单一化的考核方式，必须体现出学生的“做中学”体验，结合应用课程的培养目标，具体考核方式如表1。

表1 《物联网技术基础》课程考核方式

2.4 案例化知识点贯穿

传统的教学模式中，老师讲为主，教学互动很少，学生的参与度很低，大大降低了学生的学习兴趣。基于CDIO模式采取案例化的教学模式，贯穿知识点于整个案例中，以问题驱动为导向，学生自主参与其中，自发解决问题，学生主动参与并把控整个环节。

2.5 协作化课内课外演练

知识的学习与能力的掌握是一个连续性的过程，为了学生能够连续性参与，不仅需要在课堂上积累知识，还要在课下或课外进行知识的巩固、能力的训练、疑问的突破。为了达到这样的效果，采取了协作化课内课外演练模式。在课内，依据教学内容开展基础性的实验教学和综合性的实验教学，教师引导开展教学实验，学生自主参与其中，并以小组协同的方式来培养思考、协作、组织等能力，不仅解决了问题，还促进了相互之间的感情交流，更能激发学生解决问题的动力与创新的意识。课外是一种辅助性教学，体现学生的自主性与创新性，采用课外项目方式，不断驱动学生的学习意识，激发学习兴趣，锻炼团队的协作能力，培养学生的创新创业意识等。

2.6 一体化项目实战

能力的提升是一个阶段性的过程，要有阶段性能力的提升，就要有阶段性的项目训练。采取设计性项目的方式，学生自由选题，教师进行项目指导，学生主动完成方案设计、功能分析、模块设计与实现等环节，并在课堂上公开进行测试、展示与答辩，在此过程中，系统锻炼学生的实际应用能力，开发学生的潜能，真正把CDIO理念贯穿于《物联网技术基础》课程改革中，产生良好的成效。

3 教学改革成效

3.1 提升了学生学习知识的兴趣

在实际教学中，学生学习知识的兴趣提高，更加积极主动的投入到课堂学习、实验与解决问题中去，学习能力与思考能力得到了较大的提高。

3.2 提升了学生的项目工程能力

以项目为核心驱动的“做中学”模式得到了学生的高度认可，学生的参与度大大提高，学生解决问题的能力与思考能力得到有效提高。

3.3 提高了学生的自主学习能力

学生面临问题，更多采用查阅资料、讨论交流等方式来解决，自主完成项目要求，更加有效地去学习与解决问题，自主学习能力得到提高，并在其他课程上提升了问题解决与知识点掌握的能力。

3.4 提升了学生的创新意识

注重实践的改革模式，更容易检验真理与事实，加强了学生做项目的自信，提升了学生的创新意识。很多学生通过《物联网技术基础》课程项目去参加校级、省级的学科竞赛，取得较好的成绩，同时组建团队，开展物联网方向的创新创业项目的设计、研发，并立项多个省级、国家级创新创业项目。

4 结语

本改革融合了先进的教学理论，以案例、实验、竞赛、项目等为主载体，从工程运用出发，对课程的主要教学内容、实践体系编排、课程设计、演练方式、考核方式等多个环节进行了“做中学”模式的改革。实践表明，教学内容激发了学生自主学习的兴趣，实验方式使学生积累了工程实践经验，提升了工程开发与应用能力，营造了创新文化氛围，有利于塑造学生主体创造品格，有利于个性发展。