新工科背景下協(xié)同育人平臺(tái)的搭建探索

劉斌，江春冬，董硯，雷兆明，廖文喆

（河北工業(yè)大學(xué)，天津 300130）

1 研究背景

目前國(guó)內(nèi)一些專家學(xué)者在新工科背景下進(jìn)行了一些教學(xué)改革研究[1-6]。新工科建設(shè)階段推進(jìn)，需要重點(diǎn)把握學(xué)與教、實(shí)踐與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、本土化與國(guó)際化3 個(gè)任務(wù)，關(guān)鍵在于實(shí)現(xiàn)立法保障、 擴(kuò)大辦學(xué)自主權(quán)、改革教育評(píng)價(jià)體系3 個(gè)突破、任務(wù)，改革方向[7]。這些研究對(duì)于自動(dòng)化專業(yè)人才培養(yǎng)都有一定的借鑒意義，該文在前人研究基礎(chǔ)之上，結(jié)合自己學(xué)校的特點(diǎn)，為新工科背景下協(xié)同育人平臺(tái)的搭建找尋出有效解決方案，以期能夠搭建出適合校企合作、科教融合的協(xié)同育人平臺(tái)。

2 自動(dòng)化傳統(tǒng)教學(xué)存在的問題

針對(duì)新工科的要求，對(duì)比該校自動(dòng)化專業(yè)課程，我們梳理了一些問題，這些問題直接影響了學(xué)生能力的提升。主要問題如下所示。

2.1 理論課程設(shè)置較多，實(shí)踐課時(shí)安排較少

在學(xué)校壓縮學(xué)時(shí)的大背景下，專業(yè)課程學(xué)時(shí)總量較少，目前學(xué)時(shí)僅有170 學(xué)分，基礎(chǔ)課程、思政課程課時(shí)不變，相應(yīng)的專業(yè)課程學(xué)時(shí)壓縮。該校自動(dòng)化專業(yè)課程是課內(nèi)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，理論課和實(shí)踐課共同構(gòu)成專業(yè)課時(shí)，專業(yè)教師為了給學(xué)生們打下較好的理論基礎(chǔ)，課堂講授內(nèi)容較多，實(shí)踐課時(shí)設(shè)置較少，學(xué)生們動(dòng)手鍛煉機(jī)會(huì)較少，最終導(dǎo)致實(shí)踐能力不強(qiáng)，遇到項(xiàng)目時(shí)沒有解決思路、不敢上手設(shè)計(jì)。

2.2 理論課程的內(nèi)容相對(duì)陳舊，沒有與時(shí)俱進(jìn)，更新速度不足

進(jìn)入21 世紀(jì)以來，隨著計(jì)算機(jī)算力提升，人工智能深入到各個(gè)領(lǐng)域，自動(dòng)化專業(yè)迸發(fā)出了新的能量，智能采集、智慧算法、自動(dòng)執(zhí)行，無人化的趨勢(shì)愈加明顯。隨之而來的出現(xiàn)的問題是高校教學(xué)內(nèi)容相對(duì)陳舊，先進(jìn)的程序語言、智能制造技術(shù)、機(jī)器視覺的模塊沒有體現(xiàn)。所以如何快速提升學(xué)生實(shí)踐能力，如何迅速適應(yīng)目前科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，如何把主流技術(shù)傳授給學(xué)生，解決這些問題就需要有效而又快捷的方案出臺(tái)，改變現(xiàn)狀、更新教學(xué)內(nèi)容迫在眉睫。

2.3 實(shí)驗(yàn)課程基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)較多，開放性、探究型項(xiàng)目較少

目前開設(shè)的實(shí)驗(yàn)緊貼書本理論內(nèi)容，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)居多，教學(xué)設(shè)備能夠滿足基本教學(xué)。這種課程設(shè)置模式雖然也符合認(rèn)知的一般規(guī)律，由易到難，由淺入深，循序漸進(jìn)，但是目前只有簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)，有難度的實(shí)驗(yàn)較少，探究性實(shí)驗(yàn)沒有，學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力沒有得到訓(xùn)練，學(xué)生的專業(yè)技能沒有深度。鑒于自動(dòng)化專業(yè)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備較為昂貴，學(xué)校配給的資金有限，行業(yè)快速發(fā)展與專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備更新速度成為主要矛盾，如何讓學(xué)生對(duì)高精尖設(shè)備認(rèn)知、學(xué)習(xí)、進(jìn)而動(dòng)手操作的問題擺在我們面前，要改變現(xiàn)狀也需要找尋有效方法。

3 培養(yǎng)自動(dòng)化專業(yè)人才的指導(dǎo)思想

課程設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想需要根據(jù)目前新工科的內(nèi)涵與任務(wù)設(shè)置，培養(yǎng)適應(yīng)于目前時(shí)代發(fā)展的創(chuàng)新型工程人才。新工科的內(nèi)涵是：以立德樹人為引領(lǐng)，以應(yīng)對(duì)變化、塑造未來為建設(shè)理念，以繼承與創(chuàng)新、交叉與融合、 協(xié)調(diào)與共享為主要途徑，培養(yǎng)未來多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才。該類人才應(yīng)該是“T”型人才，“橫”表示有廣泛的知識(shí)體系，“豎”表示具有較為深入的專業(yè)技能。專業(yè)技能的培養(yǎng)需要與時(shí)俱進(jìn)，繼承與創(chuàng)新、交叉與融合是設(shè)置教學(xué)的目標(biāo)。通過教學(xué)改革發(fā)現(xiàn)建立“校企合作”“科教融合”的協(xié)同育人平臺(tái)是培養(yǎng)學(xué)生的有效方法。

4 搭建“校企合作”“科教融合”的協(xié)同育人平臺(tái)的實(shí)施方案

搭建“校企合作”“科教融合”的協(xié)同育人平臺(tái)應(yīng)從以下幾方面考慮，首先是厘清“科”的內(nèi)容，其次是實(shí)施“教”的方法，然后利用“校企合作”模式去實(shí)現(xiàn)。筆者團(tuán)隊(duì)人員首先從理論上研究對(duì)應(yīng)于自動(dòng)化專業(yè)的“科”的時(shí)代內(nèi)涵，在深入理解、討論基礎(chǔ)之上，明確了目前“大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)”時(shí)代下自動(dòng)化專業(yè)應(yīng)該掌握的科學(xué)技術(shù)，也就是自動(dòng)化專業(yè)面臨的熱點(diǎn)與難點(diǎn)問題。作為自動(dòng)化專業(yè)來說“科”的來源主要從兩個(gè)方面進(jìn)行思考：一是企業(yè)所面臨的難點(diǎn)痛點(diǎn)，也就是水平落后的生產(chǎn)工具與目前產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展之間的矛盾。如新技術(shù)、新產(chǎn)品的開發(fā)，產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)線的升級(jí)改造等都是自動(dòng)化專業(yè)面臨的科學(xué)問題； 二是教師根據(jù)自身知識(shí)和所認(rèn)知的行業(yè)需求，提煉出來的適合于大學(xué)生的較為復(fù)雜的工程問題，典型案例有電子設(shè)計(jì)大賽的競(jìng)賽題目、西門子大賽的題目、科研基金項(xiàng)目等。

4.1 提煉科技內(nèi)容

筆者團(tuán)隊(duì)人員以歷屆電子設(shè)計(jì)大賽、 西門子大賽、教師科研基金項(xiàng)目為研究對(duì)象，以無人化、智能制造為指導(dǎo)思想，提煉出智能車、無人機(jī)、人臉識(shí)別等具體項(xiàng)目，這些題目涵蓋電路基礎(chǔ)、模擬電路、數(shù)字電路、嵌入式操作系統(tǒng)、C 語言、電機(jī)拖動(dòng)、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、電力電子技術(shù)、自動(dòng)控制、機(jī)器人、智能算法、 可編程邏輯控制器等知識(shí)，以這些項(xiàng)目作為載體，串聯(lián)專業(yè)課程，結(jié)合自動(dòng)化專業(yè)課程的層次性，依靠專業(yè)課程設(shè)計(jì)這一實(shí)踐平臺(tái)實(shí)施教學(xué)。還可以隨著大賽的發(fā)展逐步更新題目，做到與時(shí)俱進(jìn)，從而保證教學(xué)內(nèi)容的先進(jìn)性。這是目前適合于我校自動(dòng)化專業(yè)人才培養(yǎng)的較為快速而又可行的方案。

4.2 線上線下的授課方式

具體以專業(yè)課程設(shè)計(jì)為載體，設(shè)置一周或者兩周的時(shí)間，給出學(xué)生若干個(gè)專題項(xiàng)目，讓學(xué)生動(dòng)手去實(shí)踐，團(tuán)隊(duì)完成提煉出來的科技題目。授課主要采取線上線下共同推進(jìn)的模式： 線上教師根據(jù)提煉出的科技內(nèi)容，制作出視頻、文檔等電子資料，通過雨課堂、QQ 等網(wǎng)絡(luò)軟件推送給學(xué)生，讓學(xué)生了解項(xiàng)目的背景、元器件的使用方法、課程要求等；線下進(jìn)行具體實(shí)驗(yàn)室教學(xué)。設(shè)置出基礎(chǔ)功能模塊和綜合探究性模塊，這類設(shè)計(jì)性題目要求每3 個(gè)學(xué)生一組，讓全體學(xué)生真正動(dòng)手去實(shí)踐，做出具體的實(shí)物或樣機(jī)。在制作過程當(dāng)中，團(tuán)隊(duì)人員需要合作查改方案，動(dòng)手進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)，焊接電路板，解決制作過程中出現(xiàn)的各種問題，還需要熟悉所使用的核心芯片的功能，認(rèn)知所需要的傳感器模塊，熟悉每個(gè)管腳的功能，編寫相應(yīng)的軟件程序，利用算法獲得自己想要的實(shí)際功能。

具體教學(xué)實(shí)施過程：首先，線上給出具體的教學(xué)說明，包括課程設(shè)計(jì)的時(shí)間節(jié)點(diǎn)、題目?jī)?nèi)容、評(píng)分要求3 部分內(nèi)容。評(píng)分要求是根據(jù)完成書面報(bào)告與樣機(jī)測(cè)試功能的權(quán)重合并而成，樣機(jī)測(cè)試功能包括基礎(chǔ)層次功能與提高層次兩部分內(nèi)容，基礎(chǔ)層次功能完成之后給出及格成績(jī)，隨著提高層次完成的功能越多分值越高。線下集中時(shí)間給學(xué)生們發(fā)放硬件電路板與各種傳感器模塊，早8 點(diǎn)晚10 點(diǎn)完全開放實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生們可以在實(shí)驗(yàn)室焊接電路板、調(diào)試實(shí)驗(yàn)程序，驗(yàn)證結(jié)果。有問題隨時(shí)通過QQ 聯(lián)系教師，解決設(shè)計(jì)過程中遇到的問題。

4.3 校企合作模式

針對(duì)目前設(shè)備不足、 前沿內(nèi)容較少的自動(dòng)化專業(yè)面臨現(xiàn)狀而言，采用“校企融合”的方式是解決這一問題的有效方法。根據(jù)自動(dòng)化專業(yè)特點(diǎn)，結(jié)合校友近況篩選校友所在公司，選中目標(biāo)公司進(jìn)行高層對(duì)接交流，從交流之中挖掘企業(yè)的需求，利用學(xué)院的辦學(xué)優(yōu)勢(shì)去解決具體的需求。

校企合作可以為企業(yè)培養(yǎng)優(yōu)秀畢業(yè)生，在大一的第一學(xué)期，讓企業(yè)的技術(shù)總監(jiān)給新生開展講座，介紹該行業(yè)的技術(shù)需求，引導(dǎo)學(xué)生朝著市場(chǎng)需求的方向努力。每個(gè)學(xué)期都安排不同企業(yè)的技術(shù)總監(jiān)給學(xué)生講座，分析該專業(yè)的特點(diǎn)，介紹該專業(yè)的就業(yè)前景，講解該專業(yè)的技術(shù)知識(shí)，不斷深化學(xué)生的專業(yè)認(rèn)知，從思想上接受、適應(yīng)大學(xué)的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，找到自己努力的方向。同時(shí)讓人力總監(jiān)介紹自己公司的具體需求，讓學(xué)生明確什么是優(yōu)秀畢業(yè)生，就業(yè)市場(chǎng)需要什么樣的、具備何種能力的畢業(yè)生。在企業(yè)技術(shù)、人力兩方面的引導(dǎo)下，更容易發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，也能夠使學(xué)生們很容易找到努力的方向。這種校企合作培養(yǎng)模式有利于學(xué)生的發(fā)展，同時(shí)也能為企業(yè)提供理想的人才，能夠達(dá)到互利共贏的目的。

校企合作可以一起共同研發(fā)新的項(xiàng)目。高校教師的優(yōu)勢(shì)在于具有較高的理論水平，撰寫論文的水平較高，企業(yè)的優(yōu)勢(shì)在于行業(yè)背景、實(shí)踐能力較強(qiáng)，兩方面結(jié)合，可以共同申請(qǐng)產(chǎn)學(xué)研的項(xiàng)目。在開展項(xiàng)目過程中可以讓學(xué)生參與到項(xiàng)目當(dāng)中來，學(xué)生一方面可以作為完成項(xiàng)目不可或缺的力量，另一方面在完成項(xiàng)目過程之中可以得到鍛煉，畢業(yè)之后直接作為企業(yè)需要的人才留在公司，可以為企業(yè)定向提供高質(zhì)量的研發(fā)人才。

校企合作可以為學(xué)校提供實(shí)訓(xùn)基地。鑒于學(xué)校資金緊張，儀器設(shè)備更新速度滯后于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，校企合作模式可以為學(xué)校提供實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)。企業(yè)可以讓學(xué)生參觀實(shí)習(xí)，還可以接納部分學(xué)生進(jìn)行實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)，讓學(xué)生參與到具體生產(chǎn)環(huán)節(jié)當(dāng)中去，這樣操作既減輕了企業(yè)的薪酬負(fù)擔(dān)，又給學(xué)生提供了實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)，還解決了學(xué)校設(shè)備不足的難題，互惠互利的多贏局面值得精心籌劃。

4.4 “校企合作”“科教融合”的協(xié)同育人平臺(tái)實(shí)施效果

2019年，自動(dòng)化專業(yè)開始按照協(xié)同育人的思想在4 個(gè)年級(jí)中同時(shí)開展實(shí)施。2019 級(jí)新生接受過兩次現(xiàn)場(chǎng)講座，接受過兩次網(wǎng)上講座，從學(xué)生的學(xué)習(xí)效果來看有一些大的變化，在同屆橫向與其他專業(yè)比較的話，不及格率較低，可是，在縱向比較下，不及格率比往屆還有增多的趨勢(shì)，分析結(jié)果不及格率應(yīng)該是受到疫情的影響，大一新生自制力普遍較差導(dǎo)致不及格率上升，但是橫向比較結(jié)果證明，校企合作還是有效果的，高分率較高，發(fā)揮了學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性； 大二學(xué)生接受講座較多，他們適應(yīng)了大學(xué)的學(xué)習(xí)，不及格率較低，主動(dòng)參加科技競(jìng)賽的人數(shù)增多，應(yīng)該是起到了一定的激勵(lì)作用； 大三的學(xué)生參加了課程設(shè)計(jì)，在實(shí)踐過程中克服了失敗的沮喪，具備了求同存異的團(tuán)隊(duì)理念，從倫理與全球視野的高度去創(chuàng)作樣機(jī)，把所學(xué)的理論知識(shí)融入到作品當(dāng)中，最重要的是學(xué)生們享受到了成功的喜悅，他們都有刻骨銘心的體會(huì)，認(rèn)識(shí)到了知識(shí)指導(dǎo)實(shí)踐的魅力。實(shí)驗(yàn)報(bào)告當(dāng)中要求書寫個(gè)人感受，大部分學(xué)生反饋經(jīng)過課程設(shè)計(jì)的訓(xùn)練均有不同的收獲，受益良多；大四學(xué)生接受校企合作的時(shí)間較短，到企業(yè)進(jìn)行了參觀實(shí)習(xí)，聽了幾次報(bào)告，大部分學(xué)生考研，小部分學(xué)生就業(yè)，所以校企合作效果不是很明顯。由此可以估計(jì)，越早讓企業(yè)介入對(duì)學(xué)生的作用越明顯，大一、大二進(jìn)行成功的引導(dǎo)，到了大三、大四就會(huì)水到渠成。

新工科建設(shè)將階段推進(jìn)，需要重點(diǎn)把握學(xué)與教、實(shí)踐與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、本土化與國(guó)際化3 個(gè)任務(wù)。筆者團(tuán)隊(duì)人員著重從學(xué)與教、 實(shí)踐與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)方面進(jìn)行了研究，探索了教的內(nèi)容，分析了學(xué)生的需求，利用平臺(tái)進(jìn)行了實(shí)踐能力的訓(xùn)練，目的就是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。經(jīng)過一年的實(shí)施，得到了一些啟發(fā)，積累了一些經(jīng)驗(yàn)，也發(fā)現(xiàn)了一些問題。如何建立高校長(zhǎng)期的校企合作還需要找到雙方更為容易接受的方式，重點(diǎn)摸索校企合作細(xì)節(jié)。

5 結(jié)語

本科教學(xué)當(dāng)中，重要的是如何培養(yǎng)人，尤其在新工科背景下，如何培養(yǎng)出與時(shí)俱進(jìn)、勇于創(chuàng)新的人是核心所在。培養(yǎng)人的一個(gè)重要措施就是搭建“校企合作”“科教融合”協(xié)同育人平臺(tái)，按照新工科的內(nèi)涵來培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。隨著平臺(tái)的實(shí)施，學(xué)生們鍛煉了團(tuán)隊(duì)能力，體會(huì)了知識(shí)的力量，熟悉了該專業(yè)的前沿技術(shù)，提升了問題解決得能力。在實(shí)施過程中明顯能夠看出，學(xué)生們樂于開發(fā)新的樣機(jī)、樂于實(shí)現(xiàn)新的功能，喜歡課程設(shè)計(jì)的設(shè)置模式，由此可見，搭建協(xié)同育人平臺(tái)是一條正確的教學(xué)道路。在實(shí)施教學(xué)過程當(dāng)中教師也會(huì)緊跟科技潮流，重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容，提升教學(xué)水平，這也是教學(xué)相長(zhǎng)的過程。今后要繼續(xù)堅(jiān)持“校企合作”“科教融合”的平臺(tái)建設(shè)，提煉并設(shè)置不同的科技題目，找到讓學(xué)生受益便于合作的模式，進(jìn)一步優(yōu)化評(píng)價(jià)方法，探索新工科背景下更有利于學(xué)生能力提升的培養(yǎng)方式。