產教融合背景下機械工程專業“數字電路與邏輯設計”課程教學改革探討

摘"要：為了更好地平衡人才需求側與供給側的矛盾，深化產教融合，培養高素質的應用型、復合型、創新型人才。本文分析了機械工程專業學生學習“數字電路與邏輯設計”的重要性以及課程教學中存在的問題。從與機械工程專業融合、與新疆“十大產業集群”的融合、與“一帶一路”政策的融合三個方面對機械工程專業中“數字電路與邏輯設計”課程教學改革進行了探討，為提高該課程的課程教學水平，銜接教育鏈與產業需求，培養高素質人才提供支撐。

關鍵詞：教學改革；產教融合；數字電路與邏輯設計；本科教學；機械工程

隨著我國現代產業的不斷發展，人才培養供給側和產業需求側在結構、質量、水平上還不能完全適應［1］。深化產教融合，完善人才培養協同機制，培養產業需要的高素質應用型、復合型、創新型人才，對新形勢下全面提高教育質量、提升產業競爭力具有重要意義［2］。

“數字電路與邏輯設計”是講授數字電路基本分析和邏輯設計方法的課程，是高等學校機械工程專業學生必修的工程科學課程，也是相應后續課程“微機原理與接口技術”的必備基礎。課程注重理論性和系統性，同時具備較強的工程性和實踐性，不僅培養學生的邏輯思維能力，還鍛煉其面對實際應用的創新能力。“數字電路與邏輯設計”是一門結合了電子技術與控制系統的基礎課程［3］，其內容側重于電氣與電子工程領域，對于機械工程學生而言，這門課程至關重要。目前，機械工程領域正向著自動化、數字化、智能化等方向快速發展，在現代機械系統中存在大量的電子控制技術，如（PLC）可編程邏輯控制器、嵌入式控制系統等。許多工業化的機械產品如機器人、智能家居、無人機等都需要數字系統，學習該門課程能夠更好地實現跨學科知識的融合，幫助學生與電子工程師、計算機工程師等其他專業的人員進行更好的協作。因此，該課程的開展與改革有利于培養新形勢下的復合人才。

在產教融合背景下，促進教育鏈、人才鏈與產業鏈、創新鏈有機銜接，是當前推進人力資源供給側結構性改革的迫切要求［4］。課程教學更應該結合地域所擁有的產業、所推行的政策，凸顯“數字電路與邏輯設計”課程的重要性。將地區產業需求與課程緊密結合，不僅能夠增強學生對產業的深刻認知，還能將理論知識與實際需求有效對接。這種課程教學模式有助于學生認識到專業課程的重要性，從而提高他們的學習興趣。同時，也讓學生親身體驗到企業需求與所學專業知識之間的聯系，為他們未來的就業和職業選擇打下堅實的基礎。此外，在當前形勢下，這種教學模式對于全面提升教育質量、擴大就業和創業機會、推動經濟結構的轉型升級，以及培育經濟發展的新動力具有重大意義。

因此，本文基于“數字電路與邏輯設計”多年的課程教學實踐經驗，圍繞如何提高產教融合背景下的課程教學質量為目標，從專業融合、產業融合、政策融合等方面，探討機械工程專業“數字電路與邏輯設計”課程改革的可行路徑，旨在銜接教育鏈與產業需求，培養高素質的應用型、復合型、創新型人才。

一、“數字電路與邏輯設計”課程與機械工程專業的融合

隨著機械工程領域的迅速發展，“數字電路與邏輯設計”課程的教學內容需要不斷更新，以適應專業發展和課程思政的新要求。作為一門機械工程專業開展的工科基礎課程，“數字電路與邏輯設計”應與機械工程學科中各個二級學科的研究方向更緊密地結合，特別是在如今智能化與自動化迅猛發展的背景下，數字電路的應用已經逐步滲透到了生活的方方面面，也滲透到了機械工程專業的各方面，成為各領域技術創新的關鍵因素之一。

目前，機械工程專業的二級學科分為機械設計及理論、機械電子工程以及機械制造及其自動化三個方向。對于機械設計及理論方向的學生來說，他們學習的側重點在于機械系統的設計原理與方法，其中包括結構設計和分析等內容。在他們所接觸到的機械設計中存在許多的復雜系統，這些復雜系統需要通過數字電路的設計來實現精準的控制與反饋。例如，機械臂的末端動作控制，不僅依賴機械方面的結構設計，更依賴于數字電路方面的控制，在此過程中，數字電路不僅僅作為系統控制的基本單元，其設計的合理性與先進性直接決定了系統的控制精度和穩定性。因此在課程與實驗中要注重將機械設計與電路設計教學相融合，引導學生在機械結構設計后開展數字電路的設計以實現系統的有效控制，同時結合數字電路的設計需求，進一步改進和優化機械結構設計。

對于機械電子工程方向的學生而言，他們的學習側重點在于機械系統與電子技術的融合，如數字孿生平臺的建立、機械系統的綜合數據可視化等方面，這些功能的實現離不開信號的精確處理，而信號采集、放大、轉換等基本操作正是數字電路的核心內容。因此，在教學中應該加強數字電路與傳感器信號處理的結合，例如，講解如何通過數字電路實現對不同類型傳感器信號的精確處理，以便為后續的數據分析和機械系統優化提供基礎。

對于機械制造及其自動化方向的學生而言，他們的學習內容更側重于機械制造設備或生產線的自動化、智能化等。在自動化生產線中，產品的加工工藝、運輸流程等的高度自動化和可靠運行是保證產品高質量、高效率生產的基礎。因此，在數字電路課程中，應該在數字電路實驗中加入更多的與自動化生產線相關的數字電路設計，例如，模擬自動化生產線中的電路控制設計，幫助該方向的學生更好地了解如何通過數字電路提高生產效率與產品質量，進而為其后續的職業生涯打下堅實基礎。

此外，“數字電路與邏輯設計”課程還應進一步融入思政課程內容，以培養學生的社會責任感和創新精神。在教學過程中，可以結合當前機械工程領域的熱點，如“中國制造2025”、人工智能、5G通信等，講解數字電路在這些領域中的應用，展示數字電路如何推動社會發展和進步，鼓勵學生關注國家需求和熱點研究方向，為國家發展貢獻力量。融入思政內容有助于培養學生的社會責任感，引導他們樹立正確的價值觀，提升科技倫理和道德意識，使其成為具有社會擔當和創新精神的人才。

綜上所述，“數字電路與邏輯設計”課程的改革，不僅應該關注課程內容與機械工程專業各方向的緊密結合，還應該融入思政教育的元素，全面提升學生的專業素養與社會責任感。通過教學內容的優化與多方面的融合，能夠更好地服務于機械工程專業的發展需求，培養出具有創新能力和社會擔當的高素質人才。

二、“數字電路與邏輯設計”課程與新疆“十大產業集群”的融合

為構建更好支撐高質量發展的特色優勢現代化產業體系、更好服務黨和國家工作全局，新疆維吾爾自治區黨委對新疆原有的產業集群優化完善，提出圍繞油氣生產加工、煤炭清潔高效利用、新型電力系統、綠色礦業及加工、先進制造和新材料等戰略性新興產業、糧食和食品加工、棉花和紡織服裝、綠色畜牧產品和優質果蔬、文化和旅游、現代物流等方面建設“十大產業集群”［5］。這些產業集群不僅是新疆經濟轉型與高質量發展的關鍵，也是推動區域經濟創新發展的核心力量。

作為地處新疆的高校，新疆大學開設的“數字電路與邏輯設計”課程應該與“十大產業集群”的需求接軌。機械是工業的基礎，工業產業與機械工程密不可分。高端裝備的控制系統研究，例如，油氣鉆采裝備的控制，煤炭開采設備的控制，大型風電、光電裝備的控制，農機和礦機的無人駕駛，物流搬運和碼垛機器人的控制，化工園區、礦井等危險區域巡檢機器人的控制，農業無人采摘機器人、撒藥機器人的控制等；智能運維的研究，例如，工業園區大數據管理系統的建立，數字孿生系統的開發，故障診斷系統的開發等；工藝技術開發的研究，例如，先進制造工藝涉及的數據采集、分析，專用設備或機械裝置的研制等；這些機械工程專業中與“數字電路與邏輯設計”課程內容相關的研究，無不與新疆的“十大產業集群”密切相關，因此，課程內容必須與這些新興產業的需求緊密結合，培養具有實際操作能力和具備創新意識的專業人才。

“數字電路與邏輯設計”的課程教學可以積極開展與新疆“十大產業集群”的產教融合，積極響應新疆“十大產業集群”的需求。首先，邀請產業上的技術人員參與到課程教學的環節中。通過產業一線的技術專家進入課堂開展理論教學、進入實驗課開展實踐教學的方式，將產業上的理論和實踐知識及經驗傳授給學生。這種方式不僅有助于提升學生的理論水平，還能讓他們了解行業的最新發展動態，縮短理論與實際之間的距離。其次，將學生送至產業單位開展實習、實踐。學生身處實際產業一線，在專業人員的指導下根據“十大產業集群”的需求進行電路設計，從而避免課程實驗的內容與實際產業的需求相脫節導致知識難以落地的問題。通過實際場景的學習和工程人員的講解，使學生體會“數字電路與邏輯設計”在實際生產中的作用，在實踐過程中將理論知識與實際應用相結合，提高學生的動手實踐能力、創新能力，以及分析問題和解決問題的綜合能力。

將課程教學與新疆“十大產業集群”需求的融合，不僅能夠保證學生所學習的知識具有前瞻性與實用性，而且能夠在就業擇業時為他們提供競爭優勢；這種融合模式能夠幫助學校培養出符合產業需求的高素質復合型人才，他們不僅具備扎實的機械工程專業理論知識，還能在實踐過程中展示出突出的創新能力與工程能力，成為推動新疆及輻射中亞等地區高質量發展的重要力量。

三、“數字電路與邏輯設計”課程與“一帶一路”政策的融合

“一帶一路”是我國提出的國際合作發展倡議，旨在通過推動基礎設施建設、貿易、文化交流等多個領域的合作，促進亞洲、歐洲、非洲等地區的經濟發展與共同繁榮。新疆作為絲綢之路經濟帶的橋頭堡，是推動“一帶一路”倡議的重要樞紐。在“一帶一路”政策的推動下，新疆在農業、能源、礦業、制造業等多個領域實現了多元化發展，這一多元化發展不僅增強了新疆與周邊國家和地區的經濟聯系，還促進了局域經濟的協調發展。隨著這一進程的推進，對各類專業人才的需求日益增長。因此，在“一帶一路”政策的帶動下，在產教融合的背景下，新疆高校肩負著向這些領域輸送所需專業人才的重要責任。

在“一帶一路”倡議沿線的中東地區，基礎設施建設的快速發展對精通雙語、多語以及機械結構和數字電路設計等專業知識的專業人才的需求量很大。新疆地區有許多維吾爾族、哈薩克族等的機械工程專業學生，雖然他們的語言與烏茲別克斯坦、哈薩克斯坦等國家的語言不完全相同，但在語系中存在較高的相似性，這為后續培養掌握外語和專業知識的復合型人才提供了優勢。新疆學生的語言優勢，使得他們能夠在“一帶一路”國際化項目中更好地發揮橋梁作用。因此，可以根據“一帶一路”國家基礎設施建設的需求，重點培養具備語言優勢的學生，使他們能在“一帶一路”倡議下發揮重要作用。同時，也可以接收沿線國家的學生來學習“數字電路與邏輯設計”課程，培養他們回國后為“一帶一路”基礎設施建設貢獻力量。這一人才培養模式不僅促進了知識的雙向流動，還加強了區域之間的教育合作，為“一帶一路”國家提供了豐富的技術和人才儲備。

“一帶一路”不僅是經濟合作的框架，也為推動技術合作與信息化提供了有力保障。在這一技術背景下，數字電路與邏輯設計的應用成為關鍵技術，能夠在智能交通、能源管理、環境監控等多個領域提供技術支持與解決方案。“數字電路與邏輯設計”是現代信息技術的基石，涉及硬件設計、智能設備、自動化控制等多個領域。因此，課程內容可以圍繞解決“一帶一路”國家的通信系統和智能交通方面的數字電路設計需求，利用機械工程專業優勢，結合“數字電路與邏輯設計”課程開展交通數據可視化平臺建設、高溫條件下基建裝備研究等國際合作實踐項目，這些項目不僅能夠解決具體的技術問題，還能推動“一帶一路”沿線國家在智能化基礎設施建設方面的技術進步和經驗累積。以需求為導向，促進沿線國家間的教育教學和技術交流。學生可以通過參加實踐項目的方式了解“一帶一路”國家在數字電路設計方面的理論和應用需求，擴展學生的國際化視野，并提升其跨文化的溝通能力與解決實際問題的能力。這種產教融合和國際合作的模式，能有效促進學生的綜合能力提升，同時也能為新疆與“一帶一路”沿線國家培養出更多具備創新精神和國際視野的技術型人才。

結語

本文以產教融合背景下機械工程專業“數字電路與邏輯設計”課程教學改革為研究對象，從專業融合、產業融合、政策融合三個方面對課程改革進行了探討。結合多年開展課程教學的經驗，提出了將機械工程熱點領域和先進性知識加入課程學習；結合新疆本地產業需求，以提高學生學習的積極性與未來就業的競爭力；探索了在“一帶一路”倡議下，產教融合背景下“數字電路與邏輯設計”課程教學改革的可行措施；以求提升課程教學的質量，促進教育鏈、人才鏈與產業鏈、創新鏈有機銜接，為培養新時代應用型、復合型、創新型人才提供專業基礎教育支撐。

參考文獻：

［1］國務院辦公廳.關于深化產教融合的若干意見［EB/OL］.（20171219）［20241210］.https：//www.gov.cn/zhengce/content/201712/19/content_5248564.htm.

［2］教育部辦公廳，工業和信息化部辦公廳.關于印發《現代產業學院建設指南（試行）》的通知［EB/OL］.（20200828）［20241210］.http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/202008/t20200820_479133.html.

［3］王陸平，曹慶梅.面向機械工程的電子技術基礎課程教改與思政探索［J］.教師，2021（32）：122124.

［4］新華社.中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要［EB/OL］.（20210313）［20241210］.https：//www.gov.cn/xinwen/202103/13/content_5592681.htm.

［5］學習貫徹習近平總書記在第四次“一帶一路”建設工作座談會上的重要講話和有關重要指示精神［N］.新疆日報，20241206（A01）.

資助項目：新疆大學2024年課程思政標桿課（項目編號：XJU2024BGK26）

作者簡介：董行（1990—"），男，漢族，湖北洪湖人，博士研究生，副教授，研究方向為特種加工。