科教融汇背景下铁道车辆技术专业群课程改与革实践

摘 要：以深化产教融合为重点，以科教融汇为新方向，在铁道车辆技术专业群课程中开展教学改革实践。依托国家级轨道交通协同创新中心，省级产教融合实训基地，校企合作重构单片机应用技术课程内容，以项目引领，将最新科技成果融入教学，实现生产领域向教学领域转化。以学生为中心，打造三阶层次、三融四品、双层画像”的逆向推衍式课堂改革体系，通过本课程学习，使学生从知识掌握、能力达成、协作创新、思政教育四个维度实现阶跃式突破，为将来从事应用电子产品的设计检测及轨道交通行业电路检修奠定基础。

关键词：科教融汇 项目引领 教学改革

党的二十大报告提出，统筹职业教育、高等教育、继续教育协同创新，推进职普融通、产教融合、科教融汇。其中，科教融汇，是一个创新性表述。“要坚持以科教 融汇为新方向，服务创新驱动战略。”高职院校应主动将科教融汇作为人才培养模式改革的新方向，以产科教一体化育人为切入点，以产科教平台为依托，将科技创新要素有机融入人才培养全过程。

《单片机应用技术》是铁道车辆技术专业的一门拓展课。涉及数字电路、模拟电路、传感器、信号处理和程序设计等多方面的内容，具有很强的实践性和综合性。本案例坚持“以学生为中心、以学生学习为中心、以学生学习产出为中心”的教学原则，推进了项目引领，打造“三阶层次、三融四品、双层画像”的逆向推衍式混合式改革体系。教学过程充分体现“教师做中教，学生做中学”的教学思路，坚持一课堂一思政的课堂格局。本课程教学内容实现了零碎化向项目化教学的转变，教学设计路径实现了从正向预设向逆向推衍的转变，教学评价体系由模糊综合评价体系向精准具象化评级体系的转变。

1 思路与目标

1.1 拟解决的主要教学问题

（1）传统单片机教学内容零碎化，课程思政未能有效融入课程体系。

（2）传统的正向预设模式导致学习路径单一化，学生创新实践能力不足。

（3）学前分析与评价体系模糊化，数字化资源个性化设计不足的问题。

1.2 课堂改革思路

本次课堂革命针对教学中内容零散化、路径单一化、评价模糊化的问题，从三方面提出了改革思路。首先，针对单片机教学内容零散化，课程思政未有效融入课程体系的问题。本课堂改革以项目引领，重塑三层级精准赋能模块化课程体系，同时将课程思政融入其中，选取了爱国爱党、工业强国、职业发展、人文情怀四个，构建一课堂一思政的课程思政格局。其次，针对传统的正向预设模式导致学习路径单一化，学生创新实践能力不足的问题。本课堂改革靶向牵引，打造三融四品逆向推衍式学习路径。采用项目引领，任务驱动教学方式，鼓励学生开发单片机应用的各类智能产品，形成“课程设计项目—创新创业项目—毕业设计实践—企业需求项目”的项目教学体系。通过逆推式项目设定，有效提高学生的实际工作技能，践行“项目引领、三融四品”教学模式。坚持赛学融合，将课程教学与学生科技创新竞赛结合，打造“教、学、做、创”一体化学习空间。最后，针对学前分析与评价体系模糊化，数字化资源个性化设计不足问题。本课堂改革因材施教，构建“双画像”教学相长评价体系，开发精准评价学习效果的工具，实施两次“双画像”评价，评价结果回归课堂应用。通过课堂改革，打造“有用”“有料”“有趣”“有效”四有课堂。

2 教学设计

课程的总体设计思路：基于大数据和调查统计对学生知识储备、学习特点和职业需求进行分析，确定了本课程的教学手段和方法；根据课程特点，结合当下新技术、新产品，将项目研发和教学知识有机融合，培养学生创新能力；依照基础型项目、提高型项目、综合型项目，对学生的职业能力递进培养方式，构建教学模块；深度融合课程思政，坚持一课堂一思政；根据学习特点和岗位需求，构建全过程全方位的教学评价体系。

2.1 以首次画像为蓝本，整体把握学情

本课程的授课对象为铁道车辆技术专业三年级的学生。依据铁道车辆技术专业人才培养方案的要求，对学生现有的知识储备和实训能力进行全面调查，旨在课前掌握学生的基本情况，制定相应的教学策略。

本课堂革命聚合课前在线学习行为数据、互动数据、练习数据等构建用户画像模型，从知识掌握、能力达成、学习偏好三个维度，课前，结合职教云平台，构建第一次“集体画像”和“个人画像”。根据在线学习数据生成一张该教学班级的“集体画像”和该班每名学生的“个人画像”。教师根据班级的画像结果，明晰学情。

2.2 以三阶层级为指引，重构课程体系

本课程体系的设计以培养目标为依据，以岗位需求为导向，以课程思政为抓手。运用布鲁姆教育目标分类法，根据项目的复杂度和覆盖知识点的情况，采用循序渐进的方式，将项目分为三个层次，基础认知项目，提高技能项目和综合创新项目。

1. 基础认知项目。基础性项目针对学生的学习特点来设计，主要是掌握单片机的基本知识点。这一层次项目共5个，功能简单，易于实现，通过基础性项目的学习，让学生了解单片机基本结构、工作原理和外设接口，基本程序设计和调试方式，引导学生快速入门。

2. 提高技能项目。提升性项目基于基础项目而设计，主要是掌握单片机知识点的简单组合应用。这一层次项目功能4个，具有检测控制功能，每个项目均包含若干个知识点。通过提升性项目的学习，掌握软硬件调试方法，具备单片机基本系统的开发能力。

3. 综合创新项目。综合性项目主要是根据单片机功能的综合应用、学生的岗位认知和创新能力设计，这一次层次项目共3个。智能交通灯设计是在8路流水灯和交通灯项目的基础上而研发；轴温报警装置结合铁路货车轴承检修盲区而设置，学生在项目研发过程中迅速了解岗位特点；智能铁鞋结合铁路货车客车铁鞋存在漏撤而引起的事故而设计。3个项目具有完整的系统检测控制功能，让学生对单片机系统设计和相关扩展知识的应用有比较深刻的了解，锻炼学生的创新意识和爱岗敬业精神。

2.3 以三融四品为导向，制定教学策略

本课程针对传统的正向预设模式导致学习路径单一化，学生创新实践能力不足问题，提出“项目引领、三融四品”的教学策略，“三课融合”即将思政教育、专业教育与创新创业教育融合；“四品”即学生通过课程学习，形成学业作品、课创赛作品、创新作品，毕业设计作品。

2.3.1 贯穿项目案例，任务驱动提高学生专业素养

以实际应用项目为核心开展教学，鼓励和引导学生开发单片机应用的各类智能产品，开展以单片机为核心的科研项目，形成“课程设计项目——创新创业项目——毕业设计实践—企业需求项目”的项目教学体系。在项目预设中采用逆推方式，首先深入企业需求，结合企业痛点问题，设定综合创新项目，为有效完成综合创新项目，对应设立基础性项目和提高性项目。比如为了解决目前铁路货车轴承的实时监测难、覆盖范围小、稳定性差的痛点问题，在综合型项目中设定“轨道车辆轴温无线实时监测项目”，而基础性和提高新的项目中设立的串行通信项目和温度检测设计为其做铺垫。通过逆推式项目设定，能有效地提高学生的实际工作技能，教学过程中充分实现“以实际能力培养为中心”的应用技术型的人才培养目标，使学生在“学—用—练—创”四方面都得到有力的锻炼。

2.3.2 深耕课程思政，构建一课堂一思政的格局

本课程的教学设计坚持从“课程思政”到“思政课程”的理念，思政元素选取了爱国爱党、工业强国、职业发展、人文情怀四个，在教学环节逐步渗透。例如，学习数码管“视觉暂留”的特点中，引入“耳听为虚，眼见为实”俗语，通过学习让学生明白“耳听、眼见”都不一定为实，所以做人要：“夫耳闻之，不如目见之；目见之，不如足践之；足践之不如手辩之”。给学生讲解课程交通灯项目实现原理的过程中，同学们要遵守“做文明人、行文明路”的原则，引起大家的共鸣。通过润物细无声的融入思政元素，有效的提高了学生项目式学习的热情，同时培养了学生爱国爱党的情怀。

2.3.3 坚持赛学融合，激发学生创新创业潜力

课程教学与课外科技活动紧密结合，相互促进。依托轨道交通智能防溜铁鞋、轨道交通车辆轴温无线检测装置、可发光交通路口斑马线设计的科技创新项目，在教学环节中坚持赛教融合，将课程教学与“互联网+”“挑战杯”创新创业大赛、电子设计竞赛等多项赛事结合，大力开展第二课堂，延伸教学范围。组织科技创新小组，提高利用单片机进行自动化系统及电子系统的开发和设计能力。在教学的过程中，学生诞生出“四品”，即学生通过课程学习，形成学业作品、创新作品、竞赛作品，毕业设计作品，“四品”有效的发挥了以赛促学，通过课程学习激发创意，创意催生作品，作品优化课程，最终提升学习动能，推动课堂教学升级。

2.4 以逆向推衍为路径，践行教学过程

在单片机课程的项目实过程中，采用逆向教学法的实践方式，其目的是通过动手实践，让学生感受到要学理论的实用性，使学生产生兴趣、疑问和要探寻其原理的欲望。为此本课程应精心设计好每次项目的内容及操作过程，为要讲授的理论部分做好铺垫，以点亮8路流水灯项目为例，进行如下三阶段六环节教学流程。

第一阶段：课前导学—教师在智慧职教发布8路流水灯的设计电路图和程序，通过短视频方式观看不同流水灯的闪烁效果，同时提出三个问题：1、点亮每一个发光二极管的条件是什么；2、单片机芯片如何提供发光二极管的控制信号；3、如何实现循环点亮发光二极管。

第二阶段：课中探究—课中第一环节，教师首先将学生遵循“组间同质，组内异质”的方式将学生4人为一组，对课前发布程序和电路设计在keil软件和proteus仿真电路中进行设计，每一组配出代表回答课前布置的三个问题。第二环节，教师根据学生的仿真效果和回答问题情况，针对性分析二极管点亮条件、程序设计、AT98C51并行接口知识。第三环节，教师为每一小组设计不一样的8路LED的闪烁效果，学生分组练习，教师循环指导。第四环节，根据仿真情况，进行实物电路连接。第五环节，组间分享实物电路效果，互相借鉴与指导。第六环节，教师对不同小组的任务进行评价。

第三阶段：课后提升。开放部分实验室，让学生可以利用相关的实验室设备及基本的元器件；鼓励各小组进行创新实践，积极采用新技术，新知识、新思路，促进学生自主学习。

2.5 以二次画像为映射，优化教学评价

课后构建第二次“集体画像”和“个人画像”。根据课堂授课后学生在线测试和在线学习数据第二次生成一张该教学班级的“集体画像”和一张该班每名学生的“个人画像”，教师依第二次“集体画像”评估课堂教学效果并形成整改策略，依第二次“个人画像”评定学生成绩，并开展针对性辅导，提供个性化教学服务。学生根据第二次“个人画像”，补齐短板，自我调整，有效建构知识体系。研制8个指标、30个观测点的在线学习评价指标体系。

3 特色与创新

3.1 项目引领，重塑三层级精准赋能模块化课程体系

在本教学课程体系重塑中坚持以项目为主线、教师为引导、学生为主体，遵循以学定教的原则，强化创新思维在实践中的应用，重塑三层级模块化课程资源，运用布鲁姆教育目标分类法，根据项目的复杂度和覆盖知识点的情况，采用循序渐进的方式，将课程重塑为“基础模块（精准知识点）-进阶模块（组合知识点）-综合模块（项目赋能）”三层级的课程体系，同时将课程思政融入其中，构建精准赋能的模块化课程体系。

3.2 靶向牵引，打造三融四品逆向推衍式学习路径

在教学过程中采用“以终为始”的逆向教学设计。横向以软件虚拟仿真、三维动画等情境资源靶向牵引，纵向以项目教学贯穿始终，学生从老师“教”中学到知识，从“做”项目中体会到知识的真谛，并反馈到“学”知识点中，进一步推广到学生科技创新比赛。将专业教育、创新教育、思政教育三方面深度融合。学生项目实践过程中，以课程学习激发创意，创意催生作品，作品优化课程，大力开展第二课堂，延伸教学范围，产出了学业作品、创新作品、竞赛作品，毕业设计作品，即为“四品”。

3.3 因材施教，构建“双画像”教学相长评价体系

开发精准评价学习效果工具，实施两次“双画像”评价，评价结果回归课堂应用。本课程聚合课前课后在线学习行为数据、互动数据、练习数据和课中学习测试数据，构建用户画像模型对学习个体和班级两次“双画像”。课前，教师根据班级的“集体画像”和学生的“个体画像”，明晰学情，设计课堂教学策略；课中，教师引导学生提问，促进学生进行自主学习，通过师生互动、生生互动，实现教学相长。课后，教师依第二次“集体画像”评估课堂教学效果并形成整改策略，并开展针对性辅导。学生根据第二次“个人画像”，补齐短板，自我调整，有效建构知识体系。

4 教学效果评价

4.1 以创新项目为引擎，助力学生作品稳步提升

在“课程设计项目——创新创业项目——毕业设计实践—企业需求项目”的项目教学体系中，学生通过“学—用—练—创”四方面锻炼，产出了学业作品20个、竞赛作品12个、创新作品10个，毕业设计作品18个。

4.2 以赛创促能为依托，推进学生创新能力提高

在教学环节中引入“以赛促能”的教学方式，将课程教学与大学生科技创新竞赛中融合，学生获得“互联网+”大赛省级奖项12个、“挑战杯”创业大赛省级奖项12个、电子设计竞赛奖项2个。

4.3 以双层画像为途径，促进学生专业知识上升

通过课前课后两次“集体画像”“个体画像”，针对学生个性共性问题设定教学策略和教学评价体系，提高学生课堂参与度，激发学生学习兴趣，打造高效课堂。

基金项目：以科教融合会为指引，探索铁道车辆技术专业人才培养新路径 （2024SZX126）；

陕西省职教协会课题：陕西省职业技术教育学会2024年度职业教育教学改革研究课题：以科教融汇为指引，探索铁道车辆技术专业人才培养新路径。

参考文献：

[1]曹璐.基于科教融汇的高职建筑工程“三三制”项目驱动基层技术人员培养模式研究[J].新课程研究，2024（06）：96-98.

[2]李琤，洪诚.产教融合、科教融汇背景下汽车制造专业群课程教学改革实践——以“汽车制造工艺技术”课程为例[J].天津中德应用技术大学学报，2024（01）：39-45.DOI：10.16350/j.cnki.cn12-1442/g4.2024.01.003.

[3]万卫，徐静雨.高职学校科教融汇的价值与实践要求[J].教育与职业，2024（04）：34-39.DOI：10.13615/j.cnki.1004-3985.2024.04.007.

[4]杨洋，周曙，张辛蕤.高职院校传媒类专业课程科教融汇改革探索——以“融合新闻制作”课程为例[J].湖南教育（C版），2024（02）：60-63.