产教融合、协同育人背景下工业控制网络课程教学改革研究

高 婷，刘 伟，陈雪辉，景甜甜，袁 彬，李 昊

（安徽建筑大学机械与电气工程学院，安徽合肥 230601）

0 引言

2019 年2 月，国务院印发《中国教育现代化2035》，指出兴教办学的原则是立足基本国情、遵循教育规律、坚持改革创新；教育工作的根本任务是培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人；必须着眼未来，推动教育变革，抓紧培养能够适应和引领未来发展的一代新人[1]。国家高度重视教育事业，产教融合已成为产业界和教育界的普遍共识，这既是加快经济发展方式转变、推动产业结构优化升级的需要，也是提高应用型人才培养质量，以更好地服务国家和地方经济社会发展的需要[2]。

“产教融合、协同育人”是培养高水平应用型人才、实现高等教育质量提升的内涵式发展新路径[3]；是加快建设技能型社会、持续推进创新驱动战略、深入实施人才强国战略的重要举措[4]。2017年12月，国务院办公厅印发《关于深化产教融合的若干意见》，鼓励企业依法参与举办职业教育、高等教育，支持校企合作开展生产性实习实训，以企业为主体推进协同创新和成果转化，加快基础研究成果向产业技术转化[5]。意见发布之后，各省市纷纷响应，制定产教融合具体实施方案[6]。

迄今为止，产教融合主要与职业教育发展联系紧密，在高水平人才培养的高等教育方面体现不充分、内涵不明确、缺少实践指南[7]。当前，产教融合通常针对企业常规操作和需求，培养能够规范且熟练工作的职业技能人才。校企双方期待不高，合作伙伴可替代性强，存在政策实施不到位、主体认识不统一、融合机制不完善、评价机制不健全等发展短板，协同育人的作用没有得到有效发挥，无法建立系统深入的长效合作机制。因此，探寻适用于高等教育的“产教融合、协同育人”教学模式，既是高校发展的需要，也是培养高水平应用型人才的现实选择。想要深化产教融合、推进协同育人，就必须找到高校与产业间符合学科专业发展的耦合点，共建产教融合教学体系，以形成教育系统与产业系统、经济系统之间的互动演进[8]。面向高等教育的产教融合，应解决企业面临的关键技术问题和产业重大需求。企业的技术前沿地位与学校的专业学科特色相辅相成，校企双方采用多项措施以达到共同体状态，形成育人合力，培养具有创新能力的高层次人才。

随着《中国制造2025》的提出，未来制造业升级将与科技创新紧密相关[9]。机电一体化技术是制造业实现自动化控制的基础，是体现国家战略地位和国力水平的重要标志。为适应未来制造业对机电类专业人才的需求，高校必须提高机电类专业人才培养质量。

综上，本文以机电类专业的工业控制网络课程为例，基于产教融合、协同育人理念，对构建产教融合课程体系、搭建产教融合实践教学平台、组建校企协同育人教学团队、课程考核评价等问题进行研究，并提出简要的教学设计方案，共同推进产教融合、协同育人，以提升高校机电类专业人才培养质量。

1 工业控制网络课程教学现状

1.1 课程定位

工业控制网络课程是机电类专业核心课程，是工业控制网络应用于机械工程和智能制造的重要技术基础，旨在培养学生的网络化创新能力［10］。该课程在现场总线技术的基础上发展工业控制网络，面向具有数字通信能力并能在生产现场大量分散地测量控制网络节点，总结归纳工业控制网络的特点、发展历程、技术现状和发展趋势，重点讲解Modbus、PROFIBUS、CAN、DeviceNet 及CANopen 等现场总线技术，并介绍了EPA、PROFINET、HSE、Ethernet/IP 及Modbus TCP 等工业以太网技术。其先修课程有机械电子导论、计算机原理及应用，后续课程有模式识别与人工智能、生产系统与计算机集成制造等，该课程在机电类专业课程体系中具有承上启下的重要作用。

1.2 教学中存在的问题

1.2.1 教学内容实用性与时效性不足

教材内容主要为常用现场总线技术基本概念和工作原理，因其过度强调理论知识、过于注重概念和原理的讲述，加之内容较为抽象、缺乏实际应用案例分析，对机电类专业学生而言，内容枯燥、理解困难、实用性低。此外，教学内容缺乏科技时效性，未将智能制造、互联网+、大数据、云计算等新技术融入其中，不能培养和塑造学生多层次、多思维的能力。

1.2.2 课程实践教学环节不足

课程教学中存在少量实验课时，仅为简单的验证性实验，探究性实验比重过低，不能很好地培养学生的创新思维和动手能力。企业生产实践项目未投入、专家未参与实践教学环节，且缺乏实时实训场地与校企共建实验室，无法培养学生对所学知识的实际应用能力。

1.2.3 教学方式与场景单一

教学方式以课堂为主，教学场景局限在传统教室，教师通过多媒体设备和黑板进行讲授，较少开展实训与互动，学生在学习过程中易感到枯燥乏味，学习积极性不高、课堂参与度低。该课程具有较强的应用性和实践性，以课堂教学为主的教学模式不能很好地培养学生运用理论知识解决实际工程问题的能力。

1.2.4 课程考核评价方式单一

课程考核以期末考试成绩作为主要依据，重结果、轻过程。实践考核占总成绩比重偏低，且仅反映在实验报告上，重理论、轻实践，忽略了对实践过程的考核。学生只重视期末考试，不重视平时学习，无法深入理解理论知识，且学生学习自主性不足，知识结构单薄，缺乏工程技术素养。

2 “产教融合、协同育人”理念下的教学改革

2.1 构建“递进式”产教融合课程体系

基于培养对接需求、专业对接产业、课程对接岗位、教材对接技能4 个切入点，构建的“基础—理论—实践—应用”模式下机电类专业“递进式”产教融合课程体系如图1所示。大一及大二上学期主要开展基础性课程教学，聚焦养成学生基础理论知识体系；大二下学期及大三主要开展专业理论课程与专业实践课程教学，聚焦学生专业理论知识体系构建与知识运用能力培养；大四主要开展实习、实训、实践教学，教师带领学生进入产教融合实践教学平台与企业生产一线，将抽象的专业知识转化为贴合工程实际的实践项目和实习任务，聚焦学生综合实践能力培养。

Fig.1 "Progressive"curriculum system of integration of industry&education图1 “递进式”产教融合课程体系

工业控制网络课作为大三开设的专业核心课，具有较强的专业性、应用性与实践性，是工程机械和智能工厂实现自动化控制的重要基础。因此，在现有理论教学与验证性实验基础上增设综合性实验、设计性实验、企业项目实践等环节，引导学生参与项目、提出方案、解决问题，从而培养学生独立思考能力与专业知识应用能力。

2.2 搭建“校企双主体”产教融合实践教学平台

明确“学校+企业”两个参与教学过程的主体，推进高校与企业合作，搭建大学生实习实训、创新创业、成果孵化等“校企双主体”产教融合实践教学平台如图2 所示。依托教学平台，实现“高校—师生—企业”之间资源、需求、反馈等信息的互联互通，紧扣区域产业转型升级需求建立产教融合生态圈，实现教育链、人才链与产业链对接，为高水平应用型人才培养拓展可持续实践资源渠道。

Fig.2 Practical teaching platform of integration of industry&education of"dual subjects university&enterprise"图2 “校企双主体”产教融合实践教学平台

学校与合肥锻压有限公司、合肥波林新材料有限公司等企业建有稳定的协同育人合作关系，共建面向机电类专业本科生的产教融合实践教学平台。工业控制网络课程选择合作企业中具有实际应用价值的项目任务作为实践教学内容，通过项目中一个或多个工作任务衔接教学知识点与技能点，将实践教学内容与理论教学内容整合，进行“教、学、做”三位一体的“理实结合”教学，培养学生的知识学习能力和实际应用能力。

2.3 组建“共享型”校企协同育人教学团队

高校与企业建立深度合作关系，形成资源与成果共享长效机制，成立校企联合教研室。在校教师通过多种渠道到企业中学习培训、参与项目；行业、企业专家积极参与专业建设与教学管理，组建“共享型”校企协同育人教学团队。高校与企业共同培育师资、共同实施教学、共同进行评价、共同开展研发，不断健全师资队伍建设机制，提高教学团队素质与水平。

工业控制网络课程组建了一支结构合理的校企协同育人教学团队，现有成员：在校教师4 人，其中专业授课教师3 人（副教授1 人，讲师2 人）、专业实验教师1 人，3 人具有博士学位、1 人具有硕士学位；企业专家2 人（其中高级工程师1 人，中级工程师1 人），均具有硕士学位。在校教师主要负责讲授理论知识与指导验证性实验，学时量占总课时的50%～70%；企业专家针对课程内容开展案例分析，指导设计性实验、综合性实验以及实习实训，并承担需要实际生产经验的企业项目实践，学时量占总课时的30%～50%。校企双方分工合作，共同承担教学任务。

2.4 提出“多元化”课程考核评价方法

基于产业人才需求标准与专业人才质量标准，分析产业需求与专业人才匹配度，为课程考核项目设定及其比重提供参考依据。改革以期末考试为主的传统考核方式，以“重视过程，培养能力”为指导思想，结合过程性评价与综合性评价，将匹配度分析结果作为依据确定考核项目，建立“多元化”课程考核方式和评价体系，包括知识掌握程度、实践动手能力、知识应用能力、团队协作能力、创新能力等。教师、专家在教学过程中即时、动态、多次对学生进行评价，诊断学生学习行为与效果，及时反馈并引导学生端正学习态度、重视学习过程、发挥主观能动性；学生在学习过程中对学习情况进行阶段性自评，激励其自我监督，也可对其他同学在实践项目中的表现进行互评，进而考察学生的团队合作意识与团队协作能力。

工业控制网络课程结合“过程性”“结果性”与“综合性”，构建多元化考核评价方法，在校教师、企业专家、学生共同参与评价，如图3 所示。其中，“过程性考核”主要评价学习过程中的态度、习惯等，占比为20%，通过上课考勤、课程笔记、课堂互动、课后作业等体现。“结果性考核”主要评价对理论知识理解、掌握的情况，占比为60%，通过期中考试、期末考试、实验报告等体现。“综合性考核”主要评价知识应用能力、综合分析能力、实践动手能力与团队协作能力，占比为20%，通过企业实践项目过程记录与项目报告等体现。

Fig.3 Diversified course assessment and evaluation method图3 “多元化”课程考核评价方法

3 工业控制网络课程教学设计

3.1 三维教学目标制定

（1）知识层面。熟悉工业控制网络体系结构；熟悉常用现场总线技术指标与拓扑结构；了解信号传输原理与编码技术；熟悉常用现场总线主要连接件、仪表与接口设备；掌握工业控制网络使用和维护原则。

（2）能力层面。掌握主要连接件、接口设备的使用和维护；掌握常用现场总线电缆和电源操作；掌握硬件和软件组态操作；掌握常用现场总线网络拓扑结构和布线；掌握WPLSoft、WinCC flexible、DeviceNetBuilder、CANopen-Builder 等工业软件的使用，具备独立设计工业控制网络系统的能力。

（3）素质层面。学习勤奋刻苦、态度认真严谨；心理素质良好、遵守职业道德、责任心强；表达能力、协作能力良好，团队意识、创新意识强；具备判断、分析、解决问题的能力；具有敬业、精益、专注、创新的“工匠精神”与实干兴邦的家国情怀。

3.2 课程教学内容规划

基于“产教融合、协同育人”理念，结合机电类专业特色及工业控制网络课程定位，对教学内容进行规划设计，如图4所示。

3.3 课程教学过程设计

该课程教学过程如图5 所示，可分为课前准备、理论教学、实践教学与课后研讨4个部分。

（1）课前准备。将相关章节内容与任务上传至学习通，于课前一周开放相关章节视频。在该周任意时间内，学生均可在学习通客户端预习即将讲授的课程内容。

Fig.4 Teaching content planning图4 教学内容规划

（2）理论教学。可分为课程导入、知识点讲解与思考拓展3 个环节。首先，通过介绍历史事件、发展历程、典型产品，引发学生对课程内容的兴趣，实现课程导入；然后，逐一讲解课程关键知识点，此过程可结合多媒体课件、动画演示、实例类比等方式，运用划归的思想方法对关键知识点进行拆解、迁移、转换，在学生现有知识储备与所讲授的新知识间建立联系；最后，介绍行业相关新技术、新产品等，拓宽学生学术视野，培养学生的科技敏感性与创新性。

（3）实践教学。组织学生在学校机械实验中心进行常用工业控制网络的验证性实验与设计性实验；指导学生针对应用实例进行综合性实验，设计简单的工业控制网络系统；带领学生走进企业实习实训基地，参与实际企业项目，运用所学理论知识与实践技能提出设计方案，培养学生运用理论知识解决实际工程问题的能力。

Fig.5 Teaching process of industrial control network course图5 工业控制网络课程教学过程

（4）课后研讨。建立课程QQ 群，与学生建立良好的沟通关系，学生可随时在群里开展讨论；学生也可在“学习通”的课程讨论模块就课后思考题、课程实验、企业实践项目进行研讨，引导学生独立思考、主动学习。

3.4 课程考核评价

工业控制网络课程总成绩构成及比重为：过程性考核×20%+结果性考核×60%+综合性考核×20%。其中，过程性考核具体内容如表1所示。

Table 1 Process assessment of industrial control network course表1 工业控制网络课程过程性考核

4 结语

本文基于“产教融合、协同育人”理念，结合机电类专业特色，以专业核心课工业控制网络为例，进行教学改革研究：构建“递进式”产教融合课程体系，搭建“校企双主体”产教融合实践教学平台，组建“共享型”校企协同育人教学团队，提出“多元化”课程考核评价方法。未来将持续推进课程教学改革，以期提高校企合作水平，提升高等教育服务产业发展能力，并培养产业所需高素质、应用型、创新型人才。