基于“三鏈聯(lián)動”的電子信息類專業(yè)課程產(chǎn)教融合探索與實踐

唐貴進，沈建華

（1.南京郵電大學 通信與信息工程學院；2.南京郵電大學 教務處，江蘇 南京 210003）

0 引言

中共二十大報告指出，必須堅持科技是第一生產(chǎn)力、人才是第一資源、創(chuàng)新是第一動力，深入實施科教興國戰(zhàn)略、人才強國戰(zhàn)略以及創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略。當前社會知識更新和科技發(fā)展日新月異，產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級節(jié)奏的加快，導致社會人才供需結(jié)構開始發(fā)生深層次變化，社會人才供需模式已逐步由高校主導轉(zhuǎn)變?yōu)槭袌鲋鲗?。課程是學校育人的基礎，因此要求學校的課程建設要作出相應調(diào)整。課程的產(chǎn)教融合建設有利于打通產(chǎn)教融合壁壘，實現(xiàn)人才培養(yǎng)類型的根本改變，把思路真正轉(zhuǎn)到服務地方經(jīng)濟社會發(fā)展上來，轉(zhuǎn)到產(chǎn)教融合校企合作上來［1］，轉(zhuǎn)到培養(yǎng)應用型技術技能型人才上來［2］，轉(zhuǎn)到增強學生就業(yè)創(chuàng)業(yè)能力上來［3-4］，全面提高學校服務區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展和創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展的能力［5］，實現(xiàn)人才供給與市場需求的對接［6］。

電子信息技術是國家重大發(fā)展戰(zhàn)略之一，是推進經(jīng)濟可持續(xù)性發(fā)展的助推器和加速器?！笆濉逼陂g，在國家重點研發(fā)計劃中實施了“新一代信息技術”重點專項，我國在光通信、衛(wèi)星通信、5G、物聯(lián)網(wǎng)等方面突破了一些關鍵技術。

為了更好地推動我國電子信息技術的發(fā)展，促進人才的高質(zhì)量培養(yǎng)，國家陸續(xù)出臺了一系列政策來推進和深化產(chǎn)教融合協(xié)同育人工作。2010 年6 月，教育部即啟動了“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”，旨在推動我國創(chuàng)新型國家建設，培育一批實踐能力、創(chuàng)新能力、國際競爭力突出的高級應用型工程人才。2012 年3 月，高等學校創(chuàng)新能力提升計劃（即“2011 計劃”）啟動，致力于構建協(xié)同創(chuàng)新平臺，促進校校、校所、校企、校地以及國際間的深度融合。2017 年12 月，國務院辦公廳印發(fā)《關于深化產(chǎn)教融合的若干意見》，指出產(chǎn)教融合對新形勢下全面提高教育質(zhì)量、擴大就業(yè)創(chuàng)業(yè)、推進經(jīng)濟轉(zhuǎn)型升級、培育經(jīng)濟發(fā)展新動能具有重要意義，并將這項工作延伸至職業(yè)教育、高等教育等整個教育體系，作為國家教育改革的頂層設計，實現(xiàn)了由淺層次的人才培養(yǎng)模式、合作關系向教育與產(chǎn)業(yè)融合制度演變。2020 年教育部、工業(yè)和信息化部研究制定了《現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)學院建設指南（試行）》，該指南旨在引導行業(yè)企業(yè)深度參與高校教材的編制，加快課程教學內(nèi)容迭代，推動課程內(nèi)容與行業(yè)標準、生產(chǎn)流程以及項目開發(fā)等產(chǎn)業(yè)需求科學對接。

因此，產(chǎn)教融合型課程建設吻合了國家的教育改革方向，已成為當前的研究熱點［7］。本文以南京郵電大學電子信息工程專業(yè)課程數(shù)字圖像處理與圖像通信的實際工作為例，探討在“知識鏈、人才鏈、產(chǎn)業(yè)鏈”三鏈聯(lián)動機制下，從課程內(nèi)容、教學方法、評價機制等方面開展協(xié)同育人的思考與實踐。

1 課程教學改革的必要性

數(shù)字圖像處理與圖像通信課程是電子信息工程專業(yè)重要的專業(yè)課，如何在給定的學時內(nèi)，讓學生吸收知識、掌握原理并將其應用于解決復雜工程問題成為了當務之急。為了更好地對接產(chǎn)業(yè)，對原有課程進行改革成為了一項迫切需求。原課程存在的問題具體表現(xiàn)為：

（1）部分知識較為陳舊，難以很好地支撐課程目標。在如今的信息化時代，圖像處理與通信技術不斷推陳出新，人工智能、虛擬現(xiàn)實等理論發(fā)展迅速，原有教學內(nèi)容已不能適應新時代的發(fā)展需要，難以對課程目標形成良好的支撐。因此，需要合理地增加和刪減內(nèi)容，同時也要注重知識的連貫性，即不能因為相關章節(jié)的增減使得內(nèi)容的前因后果變得支離破碎。

（2）學生學習多處于被動接受狀態(tài)。傳統(tǒng)的圖像處理課程教學通常采用“給出定義—分析概念—例題講解—作業(yè)鞏固”的模式，整個過程中以教師的“教”為中心，學生在教師的指導下進行相應內(nèi)容的學習，處于知識的被動接受狀況。該模式下培養(yǎng)的學生看似掌握了相關理論，但實際上實踐能力不強，缺乏足夠的分析和解決問題的能力，難以滿足當前企業(yè)的需要。

（3）課程的形成性評價不足，評價手段的多樣性需要進一步適應新時代特點。傳統(tǒng)課程往往采用試卷考核形式，通過得分來了解學生對知識的掌握情況。這種形式過度關注最后的考核，而忽視了對平時學習情況的關注，存在“發(fā)現(xiàn)問題為時已晚”的弊端［8］。同時，單一的評價只關注目標達成程度的行為結(jié)果，而忽視了目標是怎樣達成的行為過程，對學生自身的差異性認識不足，抑制了學生的多樣化發(fā)展，導致培養(yǎng)出的學生同質(zhì)化嚴重，創(chuàng)新性思維不足。

2 課程教學改革具體對策

產(chǎn)教融合的核心思想強調(diào)高校和企業(yè)兩個主體采取一致、共同的行為來達到協(xié)同育人的目標［9］，應該避免傳統(tǒng)“關起門辦教育”的方式。縱觀發(fā)達國家成功的創(chuàng)新發(fā)展和高素質(zhì)人才培養(yǎng)方式，可以得出開放、合作、共享的育人模式被證明是一條行之有效的重要途徑。如何充分調(diào)動兩個主體的積極性和創(chuàng)造性，實現(xiàn)跨行業(yè)的深度合作和開放創(chuàng)新，促進企業(yè)需求端、高校供給端協(xié)同聯(lián)動、精準鏈接，使得高校的人才對接企業(yè)需求、企業(yè)需求又促進高校內(nèi)涵建設，成為一項亟待解決的問題［10］。為此，本課程堅持立德樹人，提出“理論奠基、學企融通、提升素養(yǎng)”的教學理念，夯實學生的基礎知識（知識鏈），使之成為某方面的人才（人才鏈），具備解決企業(yè)工程問題的能力（產(chǎn)業(yè)鏈），整個體系如圖1所示。

為了實現(xiàn)上述體系，所采用的具體對策包括：

（1）建立產(chǎn)教融合長效機制。依托現(xiàn)代信息技術產(chǎn)業(yè)學院和江蘇省產(chǎn)教融合電子信息工程品牌專業(yè)，與嘉環(huán)科技股份有限公司、南京中興新軟件有限責任公司、恒新天朗等國內(nèi)信息通信產(chǎn)業(yè)頭部企業(yè)建立了深度融合的產(chǎn)教協(xié)同關系，優(yōu)化結(jié)構與資源配置，旨在突破教育鏈和產(chǎn)業(yè)鏈的壁壘，建立互惠互利的產(chǎn)教融合長效機制。課程組與企業(yè)雙方建立了日常性聯(lián)絡制度，企業(yè)參與課程建設全過程（見圖2）。建立了專業(yè)教師、企業(yè)教師參與課程建設方案制修訂的反饋和互動機制，充分發(fā)揮企業(yè)教師在課程建設中的作用。將企業(yè)的實際需求與課程目標緊密聯(lián)系，構建了學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)和訓練體系。同時，將學校科技研發(fā)與企業(yè)技術創(chuàng)新有機結(jié)合，共同打造合作培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基地。

Fig.2 Enterprise participation in the entire process of course construction圖2 企業(yè)參與課程建設全過程

（2）實施項目式實踐教學模式。以行業(yè)發(fā)展為驅(qū)動，動態(tài)更新課程內(nèi)容，保持課程內(nèi)容的先進性。以解決企業(yè)技術開發(fā)、生產(chǎn)實踐中的真實問題為目標，構建項目式實踐教學流程，包括項目設計、項目立項、項目開展、成果提交4 個主要環(huán)節(jié)。在項目設計環(huán)節(jié)，圍繞合作企業(yè)的工程實際問題，由專業(yè)教師和企業(yè)導師共同設計項目，提煉其中蘊含的科學問題；在項目立項環(huán)節(jié)，學生根據(jù)自己的發(fā)展方向自主參與項目，教師指導學生分組，合作企業(yè)提供項目實踐經(jīng)費；在項目開展環(huán)節(jié)，學生在企業(yè)導師和學校教師的指導下開展項目，并按照項目要求自主選擇理論知識進行學習，完成知識鏈的建構；在成果提交環(huán)節(jié)，項目完成后，企業(yè)教師與專業(yè)教師結(jié)合學生在項目中的貢獻度和現(xiàn)實表現(xiàn)對學生的工程實踐效果進行評價，企業(yè)對提交的成果進行效益評估，以運用于產(chǎn)業(yè)鏈中解決實際工程問題。通過實施項目式教學流程，使得工程應用走入課堂，豐富了課程內(nèi)涵。

以企業(yè)項目視頻跟蹤為例，其隱含的科學問題是目標匹配問題，該問題可以借助人工定義特征或深度學習自提取特征技術來解決。如果采用人工定義特征，則涉及到的知識點可能包括特征表示（如顏色特征、形狀特征、紋理特征）以及匹配技術（如支持向量機SVM［11］）等；如果采用深度學習來提取特征，則涉及到的知識點包括神經(jīng)網(wǎng)絡結(jié)構［12］、訓練平衡［13］、模型泛化［14］等技術。因此，課程需要先分別講解這些知識點，然后將其進行綜合，并應用其來解決視頻中的目標跟蹤問題。學校圖像課程與企業(yè)項目之間的轉(zhuǎn)化關系如圖3所示。

Fig.3 Transformation between engineering projects and classroom knowledge圖3 工程項目與課內(nèi)知識之間的轉(zhuǎn)化

（3）打造從理論到應用的立體式教材體系。本校教師和企業(yè)教師深入企業(yè)一線，獲取來自企業(yè)的實際工程應用項目和案例，根據(jù)“準、新、特、實”的標準，在以學生為中心的理念下創(chuàng)新設計了適用于項目化、任務式教學的新形態(tài)一體化教材。以國家級規(guī)劃教材《數(shù)字圖像處理與圖像通信》和江蘇省重點教材《數(shù)字圖像與視頻處理》作為本課程的基礎理論教材，同時為了跟蹤人工智能及其他新技術的發(fā)展，編寫了《現(xiàn)代數(shù)字圖像處理》教材對課程內(nèi)容進行深化。另外，為了闡述深度學習理論在企業(yè)應用中的落地，2022 年又出版了《生成對抗網(wǎng)絡原理及圖像處理應用》教材。此外，還編寫了有關視頻傳輸?shù)确矫娴慕滩?。可以看出，圍繞課程建設，形成了從下到上、從點到面、從基礎到應用的立體式教材體系，如圖4所示。

Fig.4 A series of multilevel textbooks for the integration of industry and education圖4 立體式產(chǎn)教融合系列教材

（4）推行基于過程化管理的多元評價。本課程依托線上資源（運用雨課堂、課程圈等智慧教學工具，基于QQ 平臺、騰訊會議，結(jié)合相關微視頻），強化過程化管理，將學生個性化學習與課程教學目標有機結(jié)合，引導學生重視成績，更要重視過程。

在具體評價措施上，學生成績評定包含以下部分：平時成績、面向企業(yè)需求的項目實踐報告，以及期末考試的卷面成績。

平時成績由平時出勤情況、作業(yè)、課堂表現(xiàn)等構成。出勤考察通過雨課堂進行記錄，作業(yè)包括雨課堂線上作業(yè)和線下作業(yè)，課堂表現(xiàn)主要由學生上課投入情況、回答問題正確率、討論區(qū)互動情況等組成。

面向企業(yè)需求的項目實踐報告主要考查學生能否利用所學來解決企業(yè)問題。評價應以企業(yè)為主，即企業(yè)與課程組在設計需求問題（如低光照場景中的視頻如何提升清晰度）后，共同制定評價指標，對參與實踐的學生進行專業(yè)性評估，分析其是否滿足企業(yè)與學校的共同培養(yǎng)要求。例如是否掌握圖像處理方面的濾波、變換、編碼等知識，是否具有創(chuàng)新思維以及堅忍不拔、耐心細致、團隊協(xié)作等素質(zhì)。因此，在開展教學評價工作時，企業(yè)應對其自身的人才培養(yǎng)能力進行評估，從滿足企業(yè)需求的角度構建評價體系。

期末考試考核整個數(shù)字圖像處理與圖像通信的基本概念、基本定理以及相關問題解決方案。特別地，將企業(yè)需求或案例作為考核內(nèi)容的綜合部分，由學生提供解決思路或策略。

（5）踐行基于課程目標達成評價的持續(xù)改進。課程考核結(jié)束后，根據(jù)各考核環(huán)節(jié)確定支撐課程目標達成的評分內(nèi)容及其權重值，統(tǒng)計各項評分內(nèi)容得分情況，并計算課程目標達成情況，其結(jié)果可用于課程的持續(xù)改進。表1 給出了某年度用于支撐課程目標的評分內(nèi)容組成。

Table 1 Composition of the scoring items for course objectives表1 用于支撐課程目標的評分內(nèi)容組成

若課程目標i的達成情況由N個考核點支撐，設第j個考核點的總分為Sj，學生平均分為Aj，權值為Wj，則課程目標i的達成情況評價值OAi由式（1）進行計算：

式中，支撐達成課程目標i的所有考核點權值Wj之和為1。

同時采用定性評價法進行分析與總結(jié)，考量各環(huán)節(jié)的實際教學效果，以發(fā)現(xiàn)課程教學的短板，從而擬定課程教學持續(xù)改進的方案和措施。

3 實踐效果

通過實踐，該項目的實際效果如下：

（1）作為專業(yè)核心課程，電子信息工程專業(yè)2019 年入選首批國家一流專業(yè)建設點，2022 年入選首批江蘇省產(chǎn)教融合型品牌專業(yè)建設點，已通過兩輪工程教育專業(yè)認證。近3 年來，電子信息工程專業(yè)的升學率也保持在較高水平，如表2所示。

Table 2 Enrollment rate in the past three years表2 近3年升學率

（2）學生對課程認可度高，認為本課程互動性強、課堂氛圍活躍，在多個社交媒體平臺（如知乎、微博）和校內(nèi)座談中，多人次對本課程進行了點贊，認為是“本學期最喜歡的一門課”。近5 年來，學生對該課程的評價全部是“優(yōu)秀”。通過該課程的學習，提高了學生的綜合素養(yǎng)。所指導的學生多次獲省級和校級優(yōu)秀畢業(yè)設計、省級優(yōu)秀畢業(yè)生等榮譽。

（3）課程目標達成情況穩(wěn)中有升。圖5 為最近兩學期的課程目標達成情況。從圖中可以看出，兩學期課程目標達成的評價值都超過0.6，且2021/2022 學年比2020/2021學年兩個課程目標達成的評價值均有所上升，表明了課程持續(xù)改進的有效性。

Fig.5 Achievements of course objectives in the past two semesters圖5 最近兩學期課程目標達成情況

（4）本課程作為參賽課程，獲2018 年江蘇省五一創(chuàng)新能手、2018 年江蘇省青年教師競賽工科組一等獎、2017 年江蘇省微課教學比賽三等獎等榮譽。

本課程還于2020 年獲得首屆南京郵電大學“課程思政”教學競賽一等獎，2021 年被評為南京郵電大學“課程思政”示范課程。

（5）課程團隊編寫的教材《數(shù)字圖像處理與圖像通信》被評為“十一五”國家級規(guī)劃教材、“十二五”江蘇省重點教材，累計印刷3 萬余冊，在國內(nèi)多所高校得到應用?！稊?shù)字圖像與視頻處理》被評為“十三五”江蘇省重點教材。

（6）課程負責人被江蘇省科協(xié)授予進駐企業(yè)的首席專家（工程師）。校企合作的異構網(wǎng)絡視頻傳輸技術被評為江蘇省科學技術三等獎，校企聯(lián)合申報的智慧教育場景中教師與學生行為分析等方面的發(fā)明專利已被國家知識產(chǎn)權局授予證書。

4 結(jié)論

當前是我國經(jīng)濟發(fā)展面臨轉(zhuǎn)型的重要時期，在電子信息技術背景下，課程建設需要堅持以學生為中心，加強學生的實驗實踐動手能力培養(yǎng)，組建模塊化的知識結(jié)構，強化過程化管理，使學生能夠牢固掌握和靈活運用電子信息技術，實現(xiàn)高校人才的高質(zhì)量培養(yǎng)，使其更好地服務于社會、行業(yè)和區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展。