產(chǎn)教融合、協(xié)同育人背景下工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)改革研究

高 婷，劉 偉，陳雪輝，景甜甜，袁 彬，李 昊

（安徽建筑大學(xué)機械與電氣工程學(xué)院，安徽合肥 230601）

0 引言

2019 年2 月，國務(wù)院印發(fā)《中國教育現(xiàn)代化2035》，指出興教辦學(xué)的原則是立足基本國情、遵循教育規(guī)律、堅持改革創(chuàng)新；教育工作的根本任務(wù)是培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的社會主義建設(shè)者和接班人；必須著眼未來，推動教育變革，抓緊培養(yǎng)能夠適應(yīng)和引領(lǐng)未來發(fā)展的一代新人[1]。國家高度重視教育事業(yè)，產(chǎn)教融合已成為產(chǎn)業(yè)界和教育界的普遍共識，這既是加快經(jīng)濟發(fā)展方式轉(zhuǎn)變、推動產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級的需要，也是提高應(yīng)用型人才培養(yǎng)質(zhì)量，以更好地服務(wù)國家和地方經(jīng)濟社會發(fā)展的需要[2]。

“產(chǎn)教融合、協(xié)同育人”是培養(yǎng)高水平應(yīng)用型人才、實現(xiàn)高等教育質(zhì)量提升的內(nèi)涵式發(fā)展新路徑[3]；是加快建設(shè)技能型社會、持續(xù)推進創(chuàng)新驅(qū)動戰(zhàn)略、深入實施人才強國戰(zhàn)略的重要舉措[4]。2017年12月，國務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于深化產(chǎn)教融合的若干意見》，鼓勵企業(yè)依法參與舉辦職業(yè)教育、高等教育，支持校企合作開展生產(chǎn)性實習(xí)實訓(xùn)，以企業(yè)為主體推進協(xié)同創(chuàng)新和成果轉(zhuǎn)化，加快基礎(chǔ)研究成果向產(chǎn)業(yè)技術(shù)轉(zhuǎn)化[5]。意見發(fā)布之后，各省市紛紛響應(yīng)，制定產(chǎn)教融合具體實施方案[6]。

迄今為止，產(chǎn)教融合主要與職業(yè)教育發(fā)展聯(lián)系緊密，在高水平人才培養(yǎng)的高等教育方面體現(xiàn)不充分、內(nèi)涵不明確、缺少實踐指南[7]。當(dāng)前，產(chǎn)教融合通常針對企業(yè)常規(guī)操作和需求，培養(yǎng)能夠規(guī)范且熟練工作的職業(yè)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(rèn)識不統(tǒng)一、融合機制不完善、評價機制不健全等發(fā)展短板，協(xié)同育人的作用沒有得到有效發(fā)揮，無法建立系統(tǒng)深入的長效合作機制。因此，探尋適用于高等教育的“產(chǎn)教融合、協(xié)同育人”教學(xué)模式，既是高校發(fā)展的需要，也是培養(yǎng)高水平應(yīng)用型人才的現(xiàn)實選擇。想要深化產(chǎn)教融合、推進協(xié)同育人，就必須找到高校與產(chǎn)業(yè)間符合學(xué)科專業(yè)發(fā)展的耦合點，共建產(chǎn)教融合教學(xué)體系，以形成教育系統(tǒng)與產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)、經(jīng)濟系統(tǒng)之間的互動演進[8]。面向高等教育的產(chǎn)教融合，應(yīng)解決企業(yè)面臨的關(guān)鍵技術(shù)問題和產(chǎn)業(yè)重大需求。企業(yè)的技術(shù)前沿地位與學(xué)校的專業(yè)學(xué)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(tài)，形成育人合力，培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的高層次人才。

隨著《中國制造2025》的提出，未來制造業(yè)升級將與科技創(chuàng)新緊密相關(guān)[9]。機電一體化技術(shù)是制造業(yè)實現(xiàn)自動化控制的基礎(chǔ)，是體現(xiàn)國家戰(zhàn)略地位和國力水平的重要標(biāo)志。為適應(yīng)未來制造業(yè)對機電類專業(yè)人才的需求，高校必須提高機電類專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量。

綜上，本文以機電類專業(yè)的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)課程為例，基于產(chǎn)教融合、協(xié)同育人理念，對構(gòu)建產(chǎn)教融合課程體系、搭建產(chǎn)教融合實踐教學(xué)平臺、組建校企協(xié)同育人教學(xué)團隊、課程考核評價等問題進行研究，并提出簡要的教學(xué)設(shè)計方案，共同推進產(chǎn)教融合、協(xié)同育人，以提升高校機電類專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量。

1 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)現(xiàn)狀

1.1 課程定位

工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)課程是機電類專業(yè)核心課程，是工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于機械工程和智能制造的重要技術(shù)基礎(chǔ)，旨在培養(yǎng)學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)化創(chuàng)新能力［10］。該課程在現(xiàn)場總線技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)，面向具有數(shù)字通信能力并能在生產(chǎn)現(xiàn)場大量分散地測量控制網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，總結(jié)歸納工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的特點、發(fā)展歷程、技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，重點講解Modbus、PROFIBUS、CAN、DeviceNet 及CANopen 等現(xiàn)場總線技術(shù)，并介紹了EPA、PROFINET、HSE、Ethernet/IP 及Modbus TCP 等工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)。其先修課程有機械電子導(dǎo)論、計算機原理及應(yīng)用，后續(xù)課程有模式識別與人工智能、生產(chǎn)系統(tǒng)與計算機集成制造等，該課程在機電類專業(yè)課程體系中具有承上啟下的重要作用。

1.2 教學(xué)中存在的問題

1.2.1 教學(xué)內(nèi)容實用性與時效性不足

教材內(nèi)容主要為常用現(xiàn)場總線技術(shù)基本概念和工作原理，因其過度強調(diào)理論知識、過于注重概念和原理的講述，加之內(nèi)容較為抽象、缺乏實際應(yīng)用案例分析，對機電類專業(yè)學(xué)生而言，內(nèi)容枯燥、理解困難、實用性低。此外，教學(xué)內(nèi)容缺乏科技時效性，未將智能制造、互聯(lián)網(wǎng)+、大數(shù)據(jù)、云計算等新技術(shù)融入其中，不能培養(yǎng)和塑造學(xué)生多層次、多思維的能力。

1.2.2 課程實踐教學(xué)環(huán)節(jié)不足

課程教學(xué)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(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和動手能力。企業(yè)生產(chǎn)實踐項目未投入、專家未參與實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，且缺乏實時實訓(xùn)場地與校企共建實驗室，無法培養(yǎng)學(xué)生對所學(xué)知識的實際應(yīng)用能力。

1.2.3 教學(xué)方式與場景單一

教學(xué)方式以課堂為主，教學(xué)場景局限在傳統(tǒng)教室，教師通過多媒體設(shè)備和黑板進行講授，較少開展實訓(xùn)與互動，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中易感到枯燥乏味，學(xué)習(xí)積極性不高、課堂參與度低。該課程具有較強的應(yīng)用性和實踐性，以課堂教學(xué)為主的教學(xué)模式不能很好地培養(yǎng)學(xué)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(jù)，重結(jié)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(xué)生只重視期末考試，不重視平時學(xué)習(xí)，無法深入理解理論知識，且學(xué)生學(xué)習(xí)自主性不足，知識結(jié)構(gòu)單薄，缺乏工程技術(shù)素養(yǎng)。

2 “產(chǎn)教融合、協(xié)同育人”理念下的教學(xué)改革

2.1 構(gòu)建“遞進式”產(chǎn)教融合課程體系

基于培養(yǎng)對接需求、專業(yè)對接產(chǎn)業(yè)、課程對接崗位、教材對接技能4 個切入點，構(gòu)建的“基礎(chǔ)—理論—實踐—應(yīng)用”模式下機電類專業(yè)“遞進式”產(chǎn)教融合課程體系如圖1所示。大一及大二上學(xué)期主要開展基礎(chǔ)性課程教學(xué)，聚焦養(yǎng)成學(xué)生基礎(chǔ)理論知識體系；大二下學(xué)期及大三主要開展專業(yè)理論課程與專業(yè)實踐課程教學(xué)，聚焦學(xué)生專業(yè)理論知識體系構(gòu)建與知識運用能力培養(yǎng)；大四主要開展實習(xí)、實訓(xùn)、實踐教學(xué)，教師帶領(lǐng)學(xué)生進入產(chǎn)教融合實踐教學(xué)平臺與企業(yè)生產(chǎn)一線，將抽象的專業(yè)知識轉(zhuǎn)化為貼合工程實際的實踐項目和實習(xí)任務(wù)，聚焦學(xué)生綜合實踐能力培養(yǎng)。

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

工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)課作為大三開設(shè)的專業(yè)核心課，具有較強的專業(yè)性、應(yīng)用性與實踐性，是工程機械和智能工廠實現(xiàn)自動化控制的重要基礎(chǔ)。因此，在現(xiàn)有理論教學(xué)與驗證性實驗基礎(chǔ)上增設(shè)綜合性實驗、設(shè)計性實驗、企業(yè)項目實踐等環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生參與項目、提出方案、解決問題，從而培養(yǎng)學(xué)生獨立思考能力與專業(yè)知識應(yīng)用能力。

2.2 搭建“校企雙主體”產(chǎn)教融合實踐教學(xué)平臺

明確“學(xué)校+企業(yè)”兩個參與教學(xué)過程的主體，推進高校與企業(yè)合作，搭建大學(xué)生實習(xí)實訓(xùn)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、成果孵化等“校企雙主體”產(chǎn)教融合實踐教學(xué)平臺如圖2 所示。依托教學(xué)平臺，實現(xiàn)“高?！獛熒髽I(yè)”之間資源、需求、反饋等信息的互聯(lián)互通，緊扣區(qū)域產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級需求建立產(chǎn)教融合生態(tài)圈，實現(xiàn)教育鏈、人才鏈與產(chǎn)業(yè)鏈對接，為高水平應(yīng)用型人才培養(yǎng)拓展可持續(xù)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(chǎn)教融合實踐教學(xué)平臺

學(xué)校與合肥鍛壓有限公司、合肥波林新材料有限公司等企業(yè)建有穩(wěn)定的協(xié)同育人合作關(guān)系，共建面向機電類專業(yè)本科生的產(chǎn)教融合實踐教學(xué)平臺。工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)課程選擇合作企業(yè)中具有實際應(yīng)用價值的項目任務(wù)作為實踐教學(xué)內(nèi)容，通過項目中一個或多個工作任務(wù)銜接教學(xué)知識點與技能點，將實踐教學(xué)內(nèi)容與理論教學(xué)內(nèi)容整合，進行“教、學(xué)、做”三位一體的“理實結(jié)合”教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的知識學(xué)習(xí)能力和實際應(yīng)用能力。

2.3 組建“共享型”校企協(xié)同育人教學(xué)團隊

高校與企業(yè)建立深度合作關(guān)系，形成資源與成果共享長效機制，成立校企聯(lián)合教研室。在校教師通過多種渠道到企業(yè)中學(xué)習(xí)培訓(xùn)、參與項目；行業(yè)、企業(yè)專家積極參與專業(yè)建設(shè)與教學(xué)管理，組建“共享型”校企協(xié)同育人教學(xué)團隊。高校與企業(yè)共同培育師資、共同實施教學(xué)、共同進行評價、共同開展研發(fā)，不斷健全師資隊伍建設(shè)機制，提高教學(xué)團隊素質(zhì)與水平。

工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)課程組建了一支結(jié)構(gòu)合理的校企協(xié)同育人教學(xué)團隊，現(xiàn)有成員：在校教師4 人，其中專業(yè)授課教師3 人（副教授1 人，講師2 人）、專業(yè)實驗教師1 人，3 人具有博士學(xué)位、1 人具有碩士學(xué)位；企業(yè)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(xué)位。在校教師主要負(fù)責(zé)講授理論知識與指導(dǎo)驗證性實驗，學(xué)時量占總課時的50%～70%；企業(yè)專家針對課程內(nèi)容開展案例分析，指導(dǎo)設(shè)計性實驗、綜合性實驗以及實習(xí)實訓(xùn)，并承擔(dān)需要實際生產(chǎn)經(jīng)驗的企業(yè)項目實踐，學(xué)時量占總課時的30%～50%。校企雙方分工合作，共同承擔(dān)教學(xué)任務(wù)。

2.4 提出“多元化”課程考核評價方法

基于產(chǎn)業(yè)人才需求標(biāo)準(zhǔn)與專業(yè)人才質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，分析產(chǎn)業(yè)需求與專業(yè)人才匹配度，為課程考核項目設(shè)定及其比重提供參考依據(jù)。改革以期末考試為主的傳統(tǒng)考核方式，以“重視過程，培養(yǎng)能力”為指導(dǎo)思想，結(jié)合過程性評價與綜合性評價，將匹配度分析結(jié)果作為依據(jù)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(yīng)用能力、團隊協(xié)作能力、創(chuàng)新能力等。教師、專家在教學(xué)過程中即時、動態(tài)、多次對學(xué)生進行評價，診斷學(xué)生學(xué)習(xí)行為與效果，及時反饋并引導(dǎo)學(xué)生端正學(xué)習(xí)態(tài)度、重視學(xué)習(xí)過程、發(fā)揮主觀能動性；學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中對學(xué)習(xí)情況進行階段性自評，激勵其自我監(jiān)督，也可對其他同學(xué)在實踐項目中的表現(xiàn)進行互評，進而考察學(xué)生的團隊合作意識與團隊協(xié)作能力。

工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)課程結(jié)合“過程性”“結(jié)果性”與“綜合性”，構(gòu)建多元化考核評價方法，在校教師、企業(yè)專家、學(xué)生共同參與評價，如圖3 所示。其中，“過程性考核”主要評價學(xué)習(xí)過程中的態(tài)度、習(xí)慣等，占比為20%，通過上課考勤、課程筆記、課堂互動、課后作業(yè)等體現(xiàn)。“結(jié)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(xiàn)。“綜合性考核”主要評價知識應(yīng)用能力、綜合分析能力、實踐動手能力與團隊協(xié)作能力，占比為20%，通過企業(yè)實踐項目過程記錄與項目報告等體現(xiàn)。

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

3 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)設(shè)計

3.1 三維教學(xué)目標(biāo)制定

（1）知識層面。熟悉工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)；熟悉常用現(xiàn)場總線技術(shù)指標(biāo)與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；了解信號傳輸原理與編碼技術(shù)；熟悉常用現(xiàn)場總線主要連接件、儀表與接口設(shè)備；掌握工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)使用和維護原則。

（2）能力層面。掌握主要連接件、接口設(shè)備的使用和維護；掌握常用現(xiàn)場總線電纜和電源操作；掌握硬件和軟件組態(tài)操作；掌握常用現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和布線；掌握WPLSoft、WinCC flexible、DeviceNetBuilder、CANopen-Builder 等工業(yè)軟件的使用，具備獨立設(shè)計工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的能力。

（3）素質(zhì)層面。學(xué)習(xí)勤奮刻苦、態(tài)度認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)；心理素質(zhì)良好、遵守職業(yè)道德、責(zé)任心強；表達能力、協(xié)作能力良好，團隊意識、創(chuàng)新意識強；具備判斷、分析、解決問題的能力；具有敬業(yè)、精益、專注、創(chuàng)新的“工匠精神”與實干興邦的家國情懷。

3.2 課程教學(xué)內(nèi)容規(guī)劃

基于“產(chǎn)教融合、協(xié)同育人”理念，結(jié)合機電類專業(yè)特色及工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)課程定位，對教學(xué)內(nèi)容進行規(guī)劃設(shè)計，如圖4所示。

3.3 課程教學(xué)過程設(shè)計

該課程教學(xué)過程如圖5 所示，可分為課前準(zhǔn)備、理論教學(xué)、實踐教學(xué)與課后研討4個部分。

（1）課前準(zhǔn)備。將相關(guān)章節(jié)內(nèi)容與任務(wù)上傳至學(xué)習(xí)通，于課前一周開放相關(guān)章節(jié)視頻。在該周任意時間內(nèi)，學(xué)生均可在學(xué)習(xí)通客戶端預(yù)習(xí)即將講授的課程內(nèi)容。

Fig.4 Teaching content planning圖4 教學(xué)內(nèi)容規(guī)劃

（2）理論教學(xué)。可分為課程導(dǎo)入、知識點講解與思考拓展3 個環(huán)節(jié)。首先，通過介紹歷史事件、發(fā)展歷程、典型產(chǎn)品，引發(fā)學(xué)生對課程內(nèi)容的興趣，實現(xiàn)課程導(dǎo)入；然后，逐一講解課程關(guān)鍵知識點，此過程可結(jié)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(guān)鍵知識點進行拆解、遷移、轉(zhuǎn)換，在學(xué)生現(xiàn)有知識儲備與所講授的新知識間建立聯(lián)系；最后，介紹行業(yè)相關(guān)新技術(shù)、新產(chǎn)品等，拓寬學(xué)生學(xué)術(shù)視野，培養(yǎng)學(xué)生的科技敏感性與創(chuàng)新性。

（3）實踐教學(xué)。組織學(xué)生在學(xué)校機械實驗中心進行常用工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的驗證性實驗與設(shè)計性實驗；指導(dǎo)學(xué)生針對應(yīng)用實例進行綜合性實驗，設(shè)計簡單的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；帶領(lǐng)學(xué)生走進企業(yè)實習(xí)實訓(xùn)基地，參與實際企業(yè)項目，運用所學(xué)理論知識與實踐技能提出設(shè)計方案，培養(yǎng)學(xué)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(yè)控制網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)過程

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

3.4 課程考核評價

工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)課程總成績構(gòu)成及比重為：過程性考核×20%+結(jié)果性考核×60%+綜合性考核×20%。其中，過程性考核具體內(nèi)容如表1所示。

Table 1 Process assessment of industrial control network course表1 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)課程過程性考核

4 結(jié)語

本文基于“產(chǎn)教融合、協(xié)同育人”理念，結(jié)合機電類專業(yè)特色，以專業(yè)核心課工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)為例，進行教學(xué)改革研究：構(gòu)建“遞進式”產(chǎn)教融合課程體系，搭建“校企雙主體”產(chǎn)教融合實踐教學(xué)平臺，組建“共享型”校企協(xié)同育人教學(xué)團隊，提出“多元化”課程考核評價方法。未來將持續(xù)推進課程教學(xué)改革，以期提高校企合作水平，提升高等教育服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展能力，并培養(yǎng)產(chǎn)業(yè)所需高素質(zhì)、應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才。