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摘 要：在分析物联网工程专业能力要求和物联网工程专业在教学中存在的问题的基础上，引入CDIO教育理念，构建基于CDIO物联网工程专业“四创新、四加强”实践教学体系，提高学生的基本专业技能，为社会培养具有创新意识和实践能力的物联网工程人才。
关键词：云计算 CDIO 物联网工程 实践教学体系
一、引言
作为新一轮信息技术革命，物联网是继计算机、移动通信和互联网之后的战略性新兴产业，它正推动各行业在信息化领域的新一轮浪潮。物联网是我国当前一项重要的战略任务，是社会发展的必然。作为互联网发展基石的云计算，为其发展提供了重要的技术支撑，提高了物联网在现实应用的速度，另外物联网在云计算环境下，体现了知识体系快速发展和学科渗透性的特点，在“宽口径、重实践”的人才培养定位思想指导下，学生不但要有扎实的理论功底，还要能将理论知识应用于实践中，能够指导物联网的应用和研究工作。本文基于CDIO的工程教育思想，讨论如何构建物联网工程专业的实践教学体系，为符合社会需求的物联网人才的培养提供理论依据和实践参考。
二、物联网工程专业实践教学中存在的问题
物联网工程专业实践教学中存在的问题主要包括以下几个方面：（1）缺乏系统有效的实践教学体系。物联网专业无论在课程体系还是工程实践上都是出于空白阶段，各高校在课程体系和人才培养方案上都处于摸索阶段，存在较大的差异。而作为一个具有极强应用性的新专业，物联网专业的实验设备稀少而昂贵，这无形中加大了其开展实践教学的难度。（2）物联网实验平台复杂。物联网是一种大范围的无线通信网络，其大多数实验需要构建多终端的实验环境，这造成了实验室的维护和管理难度大大增加。（3）实践教学中知识跨度大。作为一门综合性学科，物联网涉及的知识领域包括：通信、计算机、传感器和网络等领域的技术，必须全面的具备这多方面的学科知识，才能顺利的开展实践教学。（4）物联网技术对知识的广度和深度的高要求与学生的有限基础必将产生矛盾。（5）师资缺乏工程实践经历、培养过程脱离工程背景。物联网工程专业注重对学生动手能力和实践操作能力的培养，然而教师本身缺乏实践工作的经历，动手能力不足，所以难以有效的开展实践教学。
三、物联网工程专业能力的培养及CDIO模式的借鉴价值
1.物联网工程专业能力构成。由于教育部将物联网工程专业计算机类专业，在具体的能力培养上，主要包括以下几个方面：（1）在系统能力方面，注重培养学生在实现物联网应用系统、物联网传输子系统、感知子系统等方面所需要的设计与应用、系统认知与分析等方面的能力。（2）在程序设计、算法设计、分析能力方面，对学生的应用系统开发所需要的程序设计实现能力和算法设计分析能力更加注重，同时培养学生的感知、分析、存储、挖掘、处理能力，因为这些都是实现物联网海量数据所必须的。（3）注重培养学生理解信息空间与物理空间的一体化的能力，并具备将物理空间和信息空间这两个空间无缝连接所需要的想象力和实现能力，这在计算机思维方面的要求。
2.CDIO工程教育模式的特色与启示。CDIO包括构思（Conceive） 、设计（Design） 、实现（Implement） 和运作（Operate）这四个部分，它以产品研发到运行作为一个完整周期，以这个周期作为载体，学生以实践的、多课程有机联系的方式对工程理论知识进行学习，提升自身的工程能力。CDIO已经得到国际工程教育届的广泛认可，是国际上对于工程教育的革命性研究成果。（1）大工程观。CDIO强调以工程项目为载体，是一种基于宏观的、系统的角度来培养物联网工程人才，让学生从构思、设计、实施和运作等多方面深入工程项目的实际，体现大工程观的理念。（2）注重工程素质的培养。CDIO教育理念中要求工程人才既要具备产品、生产流程、工程系统实施运作所需的理论和实践能力。（3）密切联系产业。CDIO注重在培养过程中学生要结合实际工程项目将专业理论知识与产品研发流程结合起来，通过构思、设计、实施和运作四个环节的训练，使教学内容方法与产业发展的实践相结合。（4）注重实践。CDIO强调在实践中学习的重要性，即“做中学”，让学生在实践操作中理解理论知识和技能，从而培养学生的动手能力和工程创新能力。 CDIO理念抽象表达了“做中学”和“基于项目教育和学习”的思想，它将工程毕业生的能力划分为四个层面：工程基础知识、个人能力、人际团队能力以及工程系统能力，并力争通过综合培养让学生在这四个层次的能力上达到预定的目标。
CDIO理念与物联网工程专业能力之间存在相当高的契合性，所以可将CDIO能力大纲作为构建物联网工程专业实践教学体系的指导方向。
四、基于CDIO物联网工程专业实践教学体系构建
为使物联网工程学生能全面提升自身的素质，借鉴CDIO教育理念，构建物联网工程专业“四创新、四加强”实践教学体系。
1.实践教学体系构建的“四创新”。
1.1创新培养方案和教学理念。培养方案注重培养学生的工程实践能力和综合素质，去除了“重理论、轻实践”的弊病，同时在实验教学中，规范和深化实验内容，合理规划教学进度，在传统的验证性、演示性实验基础上，加大综合性、设计性实验的比例。对于物联网专业的核心课程的内容设计，要引入工程思想。对人才的培养实行“3+1”模式，第六学期将开设物联网应用层项目设计、物联网传输层项目设计和物联网传感层项目设计，为学生步入企业做好前期的理论和实践知识的准备。大四期间将生产实习、综合工程实训、毕业设计和毕业实习等环节放到校外企业中去，让学生与用人单位零距离接轨，贴近企业的生产流程，提高学生的生产实践融入能力和就业能力。
1.2创新课程体系和教学内容。整体规划主干实践教程，动态整合教学内容和机构，在课程体系的基础上构建实践教学体系，统一制定教学大纲，优化和贯通实践教学内容。注重课程之间的衔接和关联，避免不同课程的内容重复。物联网工程专业实践课程体系要体现多层次、立体化、集群化的特征，即课程要按照层次进行划分，要按照特点进行分类建设，实践教学的教学内容要改變过去以空洞的理论知识为主，要偏重实践案例的教学。 1.3创新教学模式和教学方法。我校物联网工程专业采取多种有效且灵活多变的教学方法，如鼓励大学生加入教师科研课题、开展科研项目案例式教学、组建大学生实践学术社团、深化实验室开放、举办物联网设计大赛、博创杯等多种学科竞赛，促进学生实践创新工作的深度发展。另外在实践的每一个阶段都实行本科生导师制，让每一位学生在导师的指导下能得心应手的操作，同时通过开展科技立项、设立专项科技基金、建立创业实践基地等多种方式，培养学生的创业精神和创新意识。
1.4创新教学考核和成绩评定机制。在教学考核中，改变过去以单纯的理论知识考试的方式进行考核，应该更加注重对学生实践的考核，包括学生的研发能力、应用能力、实践操作能力的检验和评估，通过考核方式和内容的转变引导学生将学习的重心转移到实践操作和研发环节上。另外引入企业考核标准，让企业项目经理和一线工程师来对学生研发的作品进行考核打分。
2.实践教学体系构建的“四加强”。
2.1加强师资队伍建设。作为一个新兴专业，物联网工程专业的教师大多来自计算机、通信或电气等相关专业，在实践动手能力和实践经验方面存在不足，因此需要培养一批较高素质、具备过硬技术的实践教学教师队伍。通过定岗实习、培训深造、挂职锻炼以及实践听课等多种形式，渐进地培养一批较高水平、实力较强的骨干教师，此外加强物联网方面的科研发展，将新思想、新理论和新动向引入到实践领域，在实践中验证和探索教学经验，从而能够在实践教学中独当一面。
2.2加强实践平台建设。按照物联网工程专业的人才培养计划，构建包含专业基础实验、专业综合实验、创新技能提升实验、实践能力扩展实验为一体的实践教学平台。其中专业基础实验强调的是理论知识与实践的融会贯通。创新技能提升实验强调的是将科研成果应用于实践教学中，以及教学与科研的结合。实践能力扩展实验主要强调高校与企业的结合，将高校中学到的实践内容应用到企业的实际工程实践中，实现零距离的接轨，促进学生的工程素养和工程实践能力的提升。
2.3加强实践教材建设。以适应社会需求为导向，基于自身实验实训平台，以培养创新型、应用型人才为宗旨，着手规划实践教材建设新举措。通过与企业中的知名工程师合作来编写实践教材，另外通过联合物联网设备供应商，编写对应特定物联网设备的实践教材；联合其他知名高校教授，编写权威实践教材；联合知名出版社，出版层次较高的规划教材；联合专业内教师，自主编写教材并开发相应的实验设备。
2.4加强校企合作建设。可以从相关企业中聘请高级工程师来学校指导、授课和开展讲座，按照企业对物联网工程人才的需求标准相应的在校内进行培养。积极建设校外实践基地，按企业的标准培养高级应用型人才；加强校外的实习，让学生接触一线的生产环境，熟悉企业的产品研发和实际流程；与职业资格认证机构建立合作关系，在课程设置中增加职业资格的相关课程；加强校外合作的评价和监督机制，保持合作的深度和广度；加强毕业论文真题真做，让毕业论文的选题与企业实践项目相关。
参考文献：
[1]教育部高等学校计算机科学与技术专业教学指导委员会.高等学校物联网工程专业实践教学体系与规范[M].北京：机械工业出版社，2011.
[2]吴功宜.对物联网工程专业教學体系建设的思考[J].计算机教育，2010（21）：26-29.
[3]秦磊华，石柯，甘早斌.基于CDIO的物联网工程专业实践教学体系[J].高等工程教育研究，2013（5）：168-172.
[4]查建中.论“做中学”战略下的CDIO模式[J].高等工程教育研究，2008（3）：24-26.
[5]何朝阳、曹祁、杜树旺.基于C&P-CDIO模式的电子信息工程专业人才培养[J].高等工程教育研究，2013（2）：38-42.
作者简介：唐恩林（1986—）男。民族：汉。安徽合肥人。淮南师范学院金融学院助教。硕士。研究方向：互联网金融。闻国才（1980—）男。民族：汉。黑龙江省五常市人。淮南师范学院计算机学院助教。硕士。研究方向：计算机应用技术。
关键词：云计算 CDIO 物联网工程 实践教学体系
一、引言
作为新一轮信息技术革命，物联网是继计算机、移动通信和互联网之后的战略性新兴产业，它正推动各行业在信息化领域的新一轮浪潮。物联网是我国当前一项重要的战略任务，是社会发展的必然。作为互联网发展基石的云计算，为其发展提供了重要的技术支撑，提高了物联网在现实应用的速度，另外物联网在云计算环境下，体现了知识体系快速发展和学科渗透性的特点，在“宽口径、重实践”的人才培养定位思想指导下，学生不但要有扎实的理论功底，还要能将理论知识应用于实践中，能够指导物联网的应用和研究工作。本文基于CDIO的工程教育思想，讨论如何构建物联网工程专业的实践教学体系，为符合社会需求的物联网人才的培养提供理论依据和实践参考。
二、物联网工程专业实践教学中存在的问题
物联网工程专业实践教学中存在的问题主要包括以下几个方面：（1）缺乏系统有效的实践教学体系。物联网专业无论在课程体系还是工程实践上都是出于空白阶段，各高校在课程体系和人才培养方案上都处于摸索阶段，存在较大的差异。而作为一个具有极强应用性的新专业，物联网专业的实验设备稀少而昂贵，这无形中加大了其开展实践教学的难度。（2）物联网实验平台复杂。物联网是一种大范围的无线通信网络，其大多数实验需要构建多终端的实验环境，这造成了实验室的维护和管理难度大大增加。（3）实践教学中知识跨度大。作为一门综合性学科，物联网涉及的知识领域包括：通信、计算机、传感器和网络等领域的技术，必须全面的具备这多方面的学科知识，才能顺利的开展实践教学。（4）物联网技术对知识的广度和深度的高要求与学生的有限基础必将产生矛盾。（5）师资缺乏工程实践经历、培养过程脱离工程背景。物联网工程专业注重对学生动手能力和实践操作能力的培养，然而教师本身缺乏实践工作的经历，动手能力不足，所以难以有效的开展实践教学。
三、物联网工程专业能力的培养及CDIO模式的借鉴价值
1.物联网工程专业能力构成。由于教育部将物联网工程专业计算机类专业，在具体的能力培养上，主要包括以下几个方面：（1）在系统能力方面，注重培养学生在实现物联网应用系统、物联网传输子系统、感知子系统等方面所需要的设计与应用、系统认知与分析等方面的能力。（2）在程序设计、算法设计、分析能力方面，对学生的应用系统开发所需要的程序设计实现能力和算法设计分析能力更加注重，同时培养学生的感知、分析、存储、挖掘、处理能力，因为这些都是实现物联网海量数据所必须的。（3）注重培养学生理解信息空间与物理空间的一体化的能力，并具备将物理空间和信息空间这两个空间无缝连接所需要的想象力和实现能力，这在计算机思维方面的要求。
2.CDIO工程教育模式的特色与启示。CDIO包括构思（Conceive） 、设计（Design） 、实现（Implement） 和运作（Operate）这四个部分，它以产品研发到运行作为一个完整周期，以这个周期作为载体，学生以实践的、多课程有机联系的方式对工程理论知识进行学习，提升自身的工程能力。CDIO已经得到国际工程教育届的广泛认可，是国际上对于工程教育的革命性研究成果。（1）大工程观。CDIO强调以工程项目为载体，是一种基于宏观的、系统的角度来培养物联网工程人才，让学生从构思、设计、实施和运作等多方面深入工程项目的实际，体现大工程观的理念。（2）注重工程素质的培养。CDIO教育理念中要求工程人才既要具备产品、生产流程、工程系统实施运作所需的理论和实践能力。（3）密切联系产业。CDIO注重在培养过程中学生要结合实际工程项目将专业理论知识与产品研发流程结合起来，通过构思、设计、实施和运作四个环节的训练，使教学内容方法与产业发展的实践相结合。（4）注重实践。CDIO强调在实践中学习的重要性，即“做中学”，让学生在实践操作中理解理论知识和技能，从而培养学生的动手能力和工程创新能力。 CDIO理念抽象表达了“做中学”和“基于项目教育和学习”的思想，它将工程毕业生的能力划分为四个层面：工程基础知识、个人能力、人际团队能力以及工程系统能力，并力争通过综合培养让学生在这四个层次的能力上达到预定的目标。
CDIO理念与物联网工程专业能力之间存在相当高的契合性，所以可将CDIO能力大纲作为构建物联网工程专业实践教学体系的指导方向。
四、基于CDIO物联网工程专业实践教学体系构建
为使物联网工程学生能全面提升自身的素质，借鉴CDIO教育理念，构建物联网工程专业“四创新、四加强”实践教学体系。
1.实践教学体系构建的“四创新”。
1.1创新培养方案和教学理念。培养方案注重培养学生的工程实践能力和综合素质，去除了“重理论、轻实践”的弊病，同时在实验教学中，规范和深化实验内容，合理规划教学进度，在传统的验证性、演示性实验基础上，加大综合性、设计性实验的比例。对于物联网专业的核心课程的内容设计，要引入工程思想。对人才的培养实行“3+1”模式，第六学期将开设物联网应用层项目设计、物联网传输层项目设计和物联网传感层项目设计，为学生步入企业做好前期的理论和实践知识的准备。大四期间将生产实习、综合工程实训、毕业设计和毕业实习等环节放到校外企业中去，让学生与用人单位零距离接轨，贴近企业的生产流程，提高学生的生产实践融入能力和就业能力。
1.2创新课程体系和教学内容。整体规划主干实践教程，动态整合教学内容和机构，在课程体系的基础上构建实践教学体系，统一制定教学大纲，优化和贯通实践教学内容。注重课程之间的衔接和关联，避免不同课程的内容重复。物联网工程专业实践课程体系要体现多层次、立体化、集群化的特征，即课程要按照层次进行划分，要按照特点进行分类建设，实践教学的教学内容要改變过去以空洞的理论知识为主，要偏重实践案例的教学。 1.3创新教学模式和教学方法。我校物联网工程专业采取多种有效且灵活多变的教学方法，如鼓励大学生加入教师科研课题、开展科研项目案例式教学、组建大学生实践学术社团、深化实验室开放、举办物联网设计大赛、博创杯等多种学科竞赛，促进学生实践创新工作的深度发展。另外在实践的每一个阶段都实行本科生导师制，让每一位学生在导师的指导下能得心应手的操作，同时通过开展科技立项、设立专项科技基金、建立创业实践基地等多种方式，培养学生的创业精神和创新意识。
1.4创新教学考核和成绩评定机制。在教学考核中，改变过去以单纯的理论知识考试的方式进行考核，应该更加注重对学生实践的考核，包括学生的研发能力、应用能力、实践操作能力的检验和评估，通过考核方式和内容的转变引导学生将学习的重心转移到实践操作和研发环节上。另外引入企业考核标准，让企业项目经理和一线工程师来对学生研发的作品进行考核打分。
2.实践教学体系构建的“四加强”。
2.1加强师资队伍建设。作为一个新兴专业，物联网工程专业的教师大多来自计算机、通信或电气等相关专业，在实践动手能力和实践经验方面存在不足，因此需要培养一批较高素质、具备过硬技术的实践教学教师队伍。通过定岗实习、培训深造、挂职锻炼以及实践听课等多种形式，渐进地培养一批较高水平、实力较强的骨干教师，此外加强物联网方面的科研发展，将新思想、新理论和新动向引入到实践领域，在实践中验证和探索教学经验，从而能够在实践教学中独当一面。
2.2加强实践平台建设。按照物联网工程专业的人才培养计划，构建包含专业基础实验、专业综合实验、创新技能提升实验、实践能力扩展实验为一体的实践教学平台。其中专业基础实验强调的是理论知识与实践的融会贯通。创新技能提升实验强调的是将科研成果应用于实践教学中，以及教学与科研的结合。实践能力扩展实验主要强调高校与企业的结合，将高校中学到的实践内容应用到企业的实际工程实践中，实现零距离的接轨，促进学生的工程素养和工程实践能力的提升。
2.3加强实践教材建设。以适应社会需求为导向，基于自身实验实训平台，以培养创新型、应用型人才为宗旨，着手规划实践教材建设新举措。通过与企业中的知名工程师合作来编写实践教材，另外通过联合物联网设备供应商，编写对应特定物联网设备的实践教材；联合其他知名高校教授，编写权威实践教材；联合知名出版社，出版层次较高的规划教材；联合专业内教师，自主编写教材并开发相应的实验设备。
2.4加强校企合作建设。可以从相关企业中聘请高级工程师来学校指导、授课和开展讲座，按照企业对物联网工程人才的需求标准相应的在校内进行培养。积极建设校外实践基地，按企业的标准培养高级应用型人才；加强校外的实习，让学生接触一线的生产环境，熟悉企业的产品研发和实际流程；与职业资格认证机构建立合作关系，在课程设置中增加职业资格的相关课程；加强校外合作的评价和监督机制，保持合作的深度和广度；加强毕业论文真题真做，让毕业论文的选题与企业实践项目相关。
参考文献：
[1]教育部高等学校计算机科学与技术专业教学指导委员会.高等学校物联网工程专业实践教学体系与规范[M].北京：机械工业出版社，2011.
[2]吴功宜.对物联网工程专业教學体系建设的思考[J].计算机教育，2010（21）：26-29.
[3]秦磊华，石柯，甘早斌.基于CDIO的物联网工程专业实践教学体系[J].高等工程教育研究，2013（5）：168-172.
[4]查建中.论“做中学”战略下的CDIO模式[J].高等工程教育研究，2008（3）：24-26.
[5]何朝阳、曹祁、杜树旺.基于C&P-CDIO模式的电子信息工程专业人才培养[J].高等工程教育研究，2013（2）：38-42.
作者简介：唐恩林（1986—）男。民族：汉。安徽合肥人。淮南师范学院金融学院助教。硕士。研究方向：互联网金融。闻国才（1980—）男。民族：汉。黑龙江省五常市人。淮南师范学院计算机学院助教。硕士。研究方向：计算机应用技术。