新工科背景下地方高校基于CDIO的物联网工程专业人才培养研究

周润苗 刘 鑫 李红梅

（湖南应用技术学院 湖南常德 415000）

教高厅发布的“教育部办公厅关于推荐新工科研究与实践项目的通知”文件中明确指出，推荐新工科的目的是为了应对新一轮科技、产业变革的挑战，主动服务国家创新驱动发展和 “中国制造2025”“互联网+”等重大战略实施，培养造就一批多样化、创新型工程科技人才，支撑产业转型升级。

李培根院士从新素养、新结构、新方法三个方向解析了什么是新工科。新素养指的是多一点“形而上”，关联力、想象力、宏思维、批判性思维；新结构指的是重新审视专业的边界，从专业的结构、课程及知识体系等方面进行边界再设计；新方法主要提到了想象力学习、关联、课堂之外、去中心化等。CDIO是构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）与运作（Operate）缩写，它以从产品研发到产品运行的整个生命周期为载体，让学生能通过主动、实践的方式对课程进行有机的联系来进行学习。

2018年，CDIO工程教育联盟年会暨新工科建设实施路径研讨会上，北京大学原常务副校长王义遒教授作了“从应用理科到新工科”的主题报告。王义遒认为，新工科的核心在“融合”；在新工科的教育实践层面，新工科建设关键在于能“融”且“专”；新工科人才要分层、分类、分段培养。如何结合CDIO思想从新素养、新结构、新方法去设计分层、分类的物联网工程专业人才培养模式，是本文的研究重点。

一、物联网工程专业特质

（一）物联网工程专业特点分析

物联网工程作为“新工科”专业之一，是一门交叉学科。物联网技术是互联网、移动无线通信网络、传感器网络、嵌入式控制等技术的集合。物联网专业是一门涉及计算机、通信技术、电子信息、测控、自动化等学科的交叉专业。知识的综合应用和创新应用是本专业的难点。

（二）市场对物联网工程专业人才的需求

美国《福布斯》杂志评论未来的物联网将比互联网大很多，物联网技术领域人才缺口多达100W+，物联网将被广泛应用于交通、物流、安防、电力、家居、医疗、矿业、军事、农业等各个领域。

（三）物联网工程专业学生培养要求

结合市场需求和通过对湖南多所地方高校的人才培养方案进行了研究，本文得出对物联网工程专业学生的培养要求为：该专业主要培养适应国家战略性新兴产业和经济社会发展的人才，要求具有较好自然人文科学基础，能系统掌握物联网的运行原理及相关理论、方法和技能，具备传感、网络、软件开发、通讯及系统集成技术等专业知识，具有较强的理论与工程实践能力，以及较强的团队协作、知识综合运用和技术创新能力，具有多领域和跨专业的交流、学习能力。[1-5]

二、物联网工程专业的课程设置与能力培养

本文结合物联网工程专业人才要求具备的特质，根据能“融”且“专”，人才分层、分类、分段培养精神，以学生应用型技能为根本目标，以学生的工程实践创新能力和综合素质为整体目标，根据CDIO培养大纲中培养工程师必须具备工程的基础知识、个人能力和工程系统能力三个层面来设计划分专业的课程体系。

物联网工程专业的知识结构和能力培养要求学生具有宽厚的人文数理基础和更广的问题空间与使命感。在学生的第一、二学年，重点在素质教育和基础知识的学习，以人文数理基础方面的课程结合专业基础课程来进行教学；第三个学年，重点学习专业核心的相关内容并注重工程实践创新能力的培养；最后一学年主要是综合实训、实习与毕业设计等。在专业课程上，其根据物联网知识体系分为两个方向课程群，分别是物联网系统集成、物联网移动应用开发。学生可以根据自己的需求，选修其中一个或两个方向课程群。物联网工程专业的课程体系与能力培养如图1所示：

三、物联网工程专业实践环节设计

本文按照CDIO理念，采用双主体（学校和企业）共同构建物联网专业人才培养的动态实践模型。

（一）构思：校企合作，根据培养目标，课程设置构建实践课程体系，突出课堂教学、工程实践、工程素养教育及创新应用的有机融合。

（二）设计：校企合作构建高水平实验室、创新实践平台。

实验室分三类，分别为：专业教学实验室，学生对物联网相关技术的细节及原理进行学习，其主要是产品形态、实验箱、开发板的教学；体验教学实验室，建立模拟真实的环境，让学习者体验真实的实际应用，主要是应用套件、应用模型和模拟仿真；实训教学实验室，其以某一行业或实际应用为模板，采用物联网技术实现，主要为应用实训台、开发实训台、实训沙盘、智慧实验室、资源环境物联网应用套件等。

在校企合作搭建创新创业平台上，湖南应用技术学院与广州飞瑞敖电子科技有限公司建立了校企深度合作。该公司的创飞谷平台上拥有以社会需求、企业技术应用、领域方向为基础建设的大型案例库，可供学生进行创新学习；在该平台也可进行创业项目实战，其通过具体的“十八个步骤”实现项目全周期的管理，学生可在该平台上进行项目申请，得到专业的创业指导、实施项目实战、实现项目孵化等。

（三）实施：以CDIO理念为指导，以市场+就业需求为原则，校企合作，将整个实践分为三级，通过对物联网相关行业进行调研与分析，根据企业真实案例和物联网竞赛相关题目，确定物联网工程专业的一级项目库，并以此为标准制定相关的二级项目及课程项目的内容。其基于CDIO 工程理念，以项目为导向，将一级项目案例库的建设贯穿于专业的四个教学年度中；把一级项目按照技术模块进行划分，建设成二级项目案例库，再将二级项目进行细化分级到某个课程的实践；随着物联网相关技术的更新，一级项目案例库也会更新，在项目设计上会选择新的应用，在开发实现中用到最新的理论、技术和工具。

（四）运作：校企协同对实践的各环节进行实施，结合用人单位的反馈意见来评价毕业生质量，根据毕业生质量来反向更新实践培养目标及一、二、三级项目库，以更高质量的培养市场所需人才。

实践环节设计具体模型如图2所示：

四、具体实施效果

按照这种课程体系进行人才培养，我院物联网工程专业的教学已初见成效，物联网工程专业17、18级学生在学科竞赛、蓝桥杯大赛、物联网大赛中崭露头角，在研创、创新创业项目申报中取得了较好的成绩。但是，随着市场的变换，专业需求也会发生相应的变换。该专业的培养模式也会逐步完善，以培养更好的符合市场需求的物联网工程专业高质量人才。