產教融合、協同育人背景下工業控制網絡課程教學改革研究

高 婷，劉 偉，陳雪輝，景甜甜，袁 彬，李 昊

（安徽建筑大學機械與電氣工程學院，安徽合肥 230601）

0 引言

2019 年2 月，國務院印發《中國教育現代化2035》，指出興教辦學的原則是立足基本國情、遵循教育規律、堅持改革創新；教育工作的根本任務是培養德智體美勞全面發展的社會主義建設者和接班人；必須著眼未來，推動教育變革，抓緊培養能夠適應和引領未來發展的一代新人[1]。國家高度重視教育事業，產教融合已成為產業界和教育界的普遍共識，這既是加快經濟發展方式轉變、推動產業結構優化升級的需要，也是提高應用型人才培養質量，以更好地服務國家和地方經濟社會發展的需要[2]。

“產教融合、協同育人”是培養高水平應用型人才、實現高等教育質量提升的內涵式發展新路徑[3]；是加快建設技能型社會、持續推進創新驅動戰略、深入實施人才強國戰略的重要舉措[4]。2017年12月，國務院辦公廳印發《關于深化產教融合的若干意見》，鼓勵企業依法參與舉辦職業教育、高等教育，支持校企合作開展生產性實習實訓，以企業為主體推進協同創新和成果轉化，加快基礎研究成果向產業技術轉化[5]。意見發布之后，各省市紛紛響應，制定產教融合具體實施方案[6]。

迄今為止，產教融合主要與職業教育發展聯系緊密，在高水平人才培養的高等教育方面體現不充分、內涵不明確、缺少實踐指南[7]。當前，產教融合通常針對企業常規操作和需求，培養能夠規范且熟練工作的職業技能人才。校企雙方期待不高，合作伙伴可替代性強，存在政策實施不到位、主體認識不統一、融合機制不完善、評價機制不健全等發展短板，協同育人的作用沒有得到有效發揮，無法建立系統深入的長效合作機制。因此，探尋適用于高等教育的“產教融合、協同育人”教學模式，既是高校發展的需要，也是培養高水平應用型人才的現實選擇。想要深化產教融合、推進協同育人，就必須找到高校與產業間符合學科專業發展的耦合點，共建產教融合教學體系，以形成教育系統與產業系統、經濟系統之間的互動演進[8]。面向高等教育的產教融合，應解決企業面臨的關鍵技術問題和產業重大需求。企業的技術前沿地位與學校的專業學科特色相輔相成，校企雙方采用多項措施以達到共同體狀態，形成育人合力，培養具有創新能力的高層次人才。

隨著《中國制造2025》的提出，未來制造業升級將與科技創新緊密相關[9]。機電一體化技術是制造業實現自動化控制的基礎，是體現國家戰略地位和國力水平的重要標志。為適應未來制造業對機電類專業人才的需求，高校必須提高機電類專業人才培養質量。

綜上，本文以機電類專業的工業控制網絡課程為例，基于產教融合、協同育人理念，對構建產教融合課程體系、搭建產教融合實踐教學平臺、組建校企協同育人教學團隊、課程考核評價等問題進行研究，并提出簡要的教學設計方案，共同推進產教融合、協同育人，以提升高校機電類專業人才培養質量。

1 工業控制網絡課程教學現狀

1.1 課程定位

工業控制網絡課程是機電類專業核心課程，是工業控制網絡應用于機械工程和智能制造的重要技術基礎，旨在培養學生的網絡化創新能力［10］。該課程在現場總線技術的基礎上發展工業控制網絡，面向具有數字通信能力并能在生產現場大量分散地測量控制網絡節點，總結歸納工業控制網絡的特點、發展歷程、技術現狀和發展趨勢，重點講解Modbus、PROFIBUS、CAN、DeviceNet 及CANopen 等現場總線技術，并介紹了EPA、PROFINET、HSE、Ethernet/IP 及Modbus TCP 等工業以太網技術。其先修課程有機械電子導論、計算機原理及應用，后續課程有模式識別與人工智能、生產系統與計算機集成制造等，該課程在機電類專業課程體系中具有承上啟下的重要作用。

1.2 教學中存在的問題

1.2.1 教學內容實用性與時效性不足

教材內容主要為常用現場總線技術基本概念和工作原理，因其過度強調理論知識、過于注重概念和原理的講述，加之內容較為抽象、缺乏實際應用案例分析，對機電類專業學生而言，內容枯燥、理解困難、實用性低。此外，教學內容缺乏科技時效性，未將智能制造、互聯網+、大數據、云計算等新技術融入其中，不能培養和塑造學生多層次、多思維的能力。

1.2.2 課程實踐教學環節不足

課程教學中存在少量實驗課時，僅為簡單的驗證性實驗，探究性實驗比重過低，不能很好地培養學生的創新思維和動手能力。企業生產實踐項目未投入、專家未參與實踐教學環節，且缺乏實時實訓場地與校企共建實驗室，無法培養學生對所學知識的實際應用能力。

1.2.3 教學方式與場景單一

教學方式以課堂為主，教學場景局限在傳統教室，教師通過多媒體設備和黑板進行講授，較少開展實訓與互動，學生在學習過程中易感到枯燥乏味，學習積極性不高、課堂參與度低。該課程具有較強的應用性和實踐性，以課堂教學為主的教學模式不能很好地培養學生運用理論知識解決實際工程問題的能力。

1.2.4 課程考核評價方式單一

課程考核以期末考試成績作為主要依據，重結果、輕過程。實踐考核占總成績比重偏低，且僅反映在實驗報告上，重理論、輕實踐，忽略了對實踐過程的考核。學生只重視期末考試，不重視平時學習，無法深入理解理論知識，且學生學習自主性不足，知識結構單薄，缺乏工程技術素養。

2 “產教融合、協同育人”理念下的教學改革

2.1 構建“遞進式”產教融合課程體系

基于培養對接需求、專業對接產業、課程對接崗位、教材對接技能4 個切入點，構建的“基礎—理論—實踐—應用”模式下機電類專業“遞進式”產教融合課程體系如圖1所示。大一及大二上學期主要開展基礎性課程教學，聚焦養成學生基礎理論知識體系；大二下學期及大三主要開展專業理論課程與專業實踐課程教學，聚焦學生專業理論知識體系構建與知識運用能力培養；大四主要開展實習、實訓、實踐教學，教師帶領學生進入產教融合實踐教學平臺與企業生產一線，將抽象的專業知識轉化為貼合工程實際的實踐項目和實習任務，聚焦學生綜合實踐能力培養。

Fig.1 "Progressive"curriculum system of integration of industry&education圖1 “遞進式”產教融合課程體系

工業控制網絡課作為大三開設的專業核心課，具有較強的專業性、應用性與實踐性，是工程機械和智能工廠實現自動化控制的重要基礎。因此，在現有理論教學與驗證性實驗基礎上增設綜合性實驗、設計性實驗、企業項目實踐等環節，引導學生參與項目、提出方案、解決問題，從而培養學生獨立思考能力與專業知識應用能力。

2.2 搭建“校企雙主體”產教融合實踐教學平臺

明確“學校+企業”兩個參與教學過程的主體，推進高校與企業合作，搭建大學生實習實訓、創新創業、成果孵化等“校企雙主體”產教融合實踐教學平臺如圖2 所示。依托教學平臺，實現“高?！獛熒髽I”之間資源、需求、反饋等信息的互聯互通，緊扣區域產業轉型升級需求建立產教融合生態圈，實現教育鏈、人才鏈與產業鏈對接，為高水平應用型人才培養拓展可持續實踐資源渠道。

Fig.2 Practical teaching platform of integration of industry&education of"dual subjects university&enterprise"圖2 “校企雙主體”產教融合實踐教學平臺

學校與合肥鍛壓有限公司、合肥波林新材料有限公司等企業建有穩定的協同育人合作關系，共建面向機電類專業本科生的產教融合實踐教學平臺。工業控制網絡課程選擇合作企業中具有實際應用價值的項目任務作為實踐教學內容，通過項目中一個或多個工作任務銜接教學知識點與技能點，將實踐教學內容與理論教學內容整合，進行“教、學、做”三位一體的“理實結合”教學，培養學生的知識學習能力和實際應用能力。

2.3 組建“共享型”校企協同育人教學團隊

高校與企業建立深度合作關系，形成資源與成果共享長效機制，成立校企聯合教研室。在校教師通過多種渠道到企業中學習培訓、參與項目；行業、企業專家積極參與專業建設與教學管理，組建“共享型”校企協同育人教學團隊。高校與企業共同培育師資、共同實施教學、共同進行評價、共同開展研發，不斷健全師資隊伍建設機制，提高教學團隊素質與水平。

工業控制網絡課程組建了一支結構合理的校企協同育人教學團隊，現有成員：在校教師4 人，其中專業授課教師3 人（副教授1 人，講師2 人）、專業實驗教師1 人，3 人具有博士學位、1 人具有碩士學位；企業專家2 人（其中高級工程師1 人，中級工程師1 人），均具有碩士學位。在校教師主要負責講授理論知識與指導驗證性實驗，學時量占總課時的50%～70%；企業專家針對課程內容開展案例分析，指導設計性實驗、綜合性實驗以及實習實訓，并承擔需要實際生產經驗的企業項目實踐，學時量占總課時的30%～50%。校企雙方分工合作，共同承擔教學任務。

2.4 提出“多元化”課程考核評價方法

基于產業人才需求標準與專業人才質量標準，分析產業需求與專業人才匹配度，為課程考核項目設定及其比重提供參考依據。改革以期末考試為主的傳統考核方式，以“重視過程，培養能力”為指導思想，結合過程性評價與綜合性評價，將匹配度分析結果作為依據確定考核項目，建立“多元化”課程考核方式和評價體系，包括知識掌握程度、實踐動手能力、知識應用能力、團隊協作能力、創新能力等。教師、專家在教學過程中即時、動態、多次對學生進行評價，診斷學生學習行為與效果，及時反饋并引導學生端正學習態度、重視學習過程、發揮主觀能動性；學生在學習過程中對學習情況進行階段性自評，激勵其自我監督，也可對其他同學在實踐項目中的表現進行互評，進而考察學生的團隊合作意識與團隊協作能力。

工業控制網絡課程結合“過程性”“結果性”與“綜合性”，構建多元化考核評價方法，在校教師、企業專家、學生共同參與評價，如圖3 所示。其中，“過程性考核”主要評價學習過程中的態度、習慣等，占比為20%，通過上課考勤、課程筆記、課堂互動、課后作業等體現?！敖Y果性考核”主要評價對理論知識理解、掌握的情況，占比為60%，通過期中考試、期末考試、實驗報告等體現?！熬C合性考核”主要評價知識應用能力、綜合分析能力、實踐動手能力與團隊協作能力，占比為20%，通過企業實踐項目過程記錄與項目報告等體現。

Fig.3 Diversified course assessment and evaluation method圖3 “多元化”課程考核評價方法

3 工業控制網絡課程教學設計

3.1 三維教學目標制定

（1）知識層面。熟悉工業控制網絡體系結構；熟悉常用現場總線技術指標與拓撲結構；了解信號傳輸原理與編碼技術；熟悉常用現場總線主要連接件、儀表與接口設備；掌握工業控制網絡使用和維護原則。

（2）能力層面。掌握主要連接件、接口設備的使用和維護；掌握常用現場總線電纜和電源操作；掌握硬件和軟件組態操作；掌握常用現場總線網絡拓撲結構和布線；掌握WPLSoft、WinCC flexible、DeviceNetBuilder、CANopen-Builder 等工業軟件的使用，具備獨立設計工業控制網絡系統的能力。

（3）素質層面。學習勤奮刻苦、態度認真嚴謹；心理素質良好、遵守職業道德、責任心強；表達能力、協作能力良好，團隊意識、創新意識強；具備判斷、分析、解決問題的能力；具有敬業、精益、專注、創新的“工匠精神”與實干興邦的家國情懷。

3.2 課程教學內容規劃

基于“產教融合、協同育人”理念，結合機電類專業特色及工業控制網絡課程定位，對教學內容進行規劃設計，如圖4所示。

3.3 課程教學過程設計

該課程教學過程如圖5 所示，可分為課前準備、理論教學、實踐教學與課后研討4個部分。

（1）課前準備。將相關章節內容與任務上傳至學習通，于課前一周開放相關章節視頻。在該周任意時間內，學生均可在學習通客戶端預習即將講授的課程內容。

Fig.4 Teaching content planning圖4 教學內容規劃

（2）理論教學?？煞譃檎n程導入、知識點講解與思考拓展3 個環節。首先，通過介紹歷史事件、發展歷程、典型產品，引發學生對課程內容的興趣，實現課程導入；然后，逐一講解課程關鍵知識點，此過程可結合多媒體課件、動畫演示、實例類比等方式，運用劃歸的思想方法對關鍵知識點進行拆解、遷移、轉換，在學生現有知識儲備與所講授的新知識間建立聯系；最后，介紹行業相關新技術、新產品等，拓寬學生學術視野，培養學生的科技敏感性與創新性。

（3）實踐教學。組織學生在學校機械實驗中心進行常用工業控制網絡的驗證性實驗與設計性實驗；指導學生針對應用實例進行綜合性實驗，設計簡單的工業控制網絡系統；帶領學生走進企業實習實訓基地，參與實際企業項目，運用所學理論知識與實踐技能提出設計方案，培養學生運用理論知識解決實際工程問題的能力。

Fig.5 Teaching process of industrial control network course圖5 工業控制網絡課程教學過程

（4）課后研討。建立課程QQ 群，與學生建立良好的溝通關系，學生可隨時在群里開展討論；學生也可在“學習通”的課程討論模塊就課后思考題、課程實驗、企業實踐項目進行研討，引導學生獨立思考、主動學習。

3.4 課程考核評價

工業控制網絡課程總成績構成及比重為：過程性考核×20%+結果性考核×60%+綜合性考核×20%。其中，過程性考核具體內容如表1所示。

Table 1 Process assessment of industrial control network course表1 工業控制網絡課程過程性考核

4 結語

本文基于“產教融合、協同育人”理念，結合機電類專業特色，以專業核心課工業控制網絡為例，進行教學改革研究：構建“遞進式”產教融合課程體系，搭建“校企雙主體”產教融合實踐教學平臺，組建“共享型”校企協同育人教學團隊，提出“多元化”課程考核評價方法。未來將持續推進課程教學改革，以期提高校企合作水平，提升高等教育服務產業發展能力，并培養產業所需高素質、應用型、創新型人才。