基于工程教育理念的职业教育课程创新实践①

［摘 要］ 在智能制造背景下，数字化、智能化职业场景工程技术人才紧缺，难以解决复杂现场工程问题，推进新质生产力发展。通过梳理工程教育理念的起源与发展，凸显职业教育中培养工程技术人才的重要性。基于机器视觉系统应用课程，实施创新改革策略，包括依据行业规范重构教学内容，根据岗位需求设定教学目标，实施工程教育模式的教学方法，结合地方产教融合构建资源体系。旨在实现项目任务与技术技能的应用、专业素质与行业标准的内化，打造“四入”课堂模式，培育具有综合技能和职业素养的复合型技术人才，为教学改革提供实践指导和启示。

［关 键 词］ 工程教育理念；产教融合；复合型人才；机器视觉系统应用；工程技术人才

［中图分类号］ G712 ［文献标志码］ A ［文章编号］ 2096-0603（2024）34-0121-04

在全球化的经济浪潮中，工程教育正面临着前所未有的发展机遇与挑战。随着工业4.0的兴起和智能制造的快速发展，工程技术人才的培养已成为国家战略规划和产业升级的关键。《中国制造2025》等宏观政策的出台，更是将工程技术教育推向了一个新的高度。传统大学课程教学模式的改革创新迫在眉睫[1]。工程教育是一种以技术科学为主要学科基础，培养具有优秀创新能力的工程技术人才为目标的专业教育，旨在为国家的工业发展提供坚实的人才支持和智力基础[2]。工程教育理念强调实践能力与创新思维的培养，以满足智能制造等行业的人才需求。本文以工程教育理念为指导，探究机器视觉系统应用课程的教学改革，旨在通过课程内容的创新设计、教学方法的改进以及评价体系的优化，实现教学与产业需求的深度融合，培养具备国际竞争力的工程技术人才。

一、工程教育理念的起源和发展

工业革命期间，工业生产的复杂性和规模不断增加，对技术工人和工程师的需求急剧上升。传统的学徒制已经无法满足日益增长的技术和工程人才需求，这促使系统化工程教育的萌芽和发展。工程教育逐渐从传统的理论教育向实践导向教育转变。工程教育课程逐渐涵盖机械工程、电气工程、土木工程和化学工程等多个领域，满足了工业生产对多种工程技术人才的需求。

随着科技的快速发展和全球化趋势，工程教育开始重视创新能力和解决复杂问题的能力，形成了“学生中心、产出导向、持续改进”的教育理念。进入21世纪，工程教育面临着新的挑战和机遇，教育理念开始强调跨学科学习、国际化视野、终身学习以及与产业界的深度融合。近年来，随着新技术的发展，如人工智能、物联网、大数据等，工程教育开始探索新工科教育模式，推动学科交叉融合，培养创新型、综合化的工程科技人才。

工程教育理念的形成是一个不断演进和发展的过程，结合了多学科的理论基础和实践经验，逐步构建起以实践导向、创新能力、跨学科综合素质、团队合作、职业道德和终身学习为核心的教育体系。以学习产出为主线，强化学生批判性思维、创新能力的培养和终身学习[3]。

二、职业教育培养工程技术人才的现实意义

《“十四五”职业教育发展规划》明确提出要加强工程技术人才的培养，推动职业教育与产业发展的深度融合。职业教育培养工程技术人才对于推动产业升级、满足经济发展对高技能劳动力的需求、促进高质量就业、实现可持续发展具有深远的现实意义，为各行各业输送了大量具备专业技能和创新能力的人才，是构建知识型、技能型社会的重要基石，需全面开展精英型、创新型工程科技人才培养，深化协同培养应用型工程科技人才。

（一）满足产业升级和行业发展需求

首先，推动产业升级。随着全球经济的发展和产业结构的升级，对高素质工程技术人才的需求日益增加。工程技术人才能够推动制造业、信息技术、新能源等高新技术产业的发展，提升国家的国际竞争力。其次，促进区域经济发展。职业教育培养的工程技术人才可以直接服务于地方经济，满足区域产业的技术需求，推动区域经济的快速发展。最后，解决就业问题。工程技术岗位数量庞大，培养工程技术人才能够有效缓解就业压力，提供大量就业机会。职业教育培养的工程技术人才具有较强的实践能力和动手能力，能够更快适应工作岗位，提升就业质量，改进职业教育供给等，满足高质量充分就业[4]。

（二）推进科技创新和新兴技术发展需求

首先，满足创新驱动发展需求。科技创新是推动经济社会发展的重要动力，工程技术人才是科技创新的重要支撑力量。职业教育通过培养具有创新思维和实践能力的工程技术人才，推动技术进步和创新发展。其次，新兴技术发展需求。随着人工智能、大数据、物联网等新兴技术的发展，对具有新技术应用能力的工程技术人才需求急剧增加。职业教育需要培养能够适应和引领新技术发展的工程技术人才，满足新兴产业的发展需求。

职业教育培养工程技术人才，是应对经济和社会发展需求的重要举措[5]。在政策支持下，通过职业教育培养具备实践能力、创新思维和综合素质的工程技术人才，不仅能够推动产业升级和区域经济发展，解决就业问题，提高社会生产力，还能满足科技创新和新兴技术发展的需求，提升教育公平和普及技术教育，为国家和社会的发展提供坚实的人才保障。

三、当前职业教育工程技术人才培养遇到的问题

在当前的工程教育人才培养过程中，尽管取得了显著成就，但仍面临一些问题和挑战。主要包括课程内容与行业实际需求脱节、创新能力不足、跨学科知识应用能力欠缺、场景迁移能力较弱、职业素养整体偏低等，这些问题导致工程教育难以满足快速变化的技术和市场对人才的需求。

（一）行业技术更新迭代快，课程内容与行业及岗位需求脱节

随着信息技术、人工智能、生物技术等领域的快速发展，对工程技术人才提出了更高的要求，他们需要不断学习新技术，以保持竞争力。然而，教育课程的开发和更新通常需要较长的时间，这导致教材和案例未能及时反映最新的技术成果和行业实践。学生学到的知识和技能与实际工作要求不匹配。

（二）个性化需求和应用场景多，学生创新能力不足

随着市场的细分和消费者需求的多样化，各行各业都在寻求定制化解决方案。企业需要根据特定需求快速调整产品设计和生产流程的工程技术人才。需要能够理解并适应不同的应用场景，提供创新的解决方案。面对个性化和多样化的行业需求，学生往往缺乏必要的创新能力，新一轮产业革命使企业生产模式、组织形式和人才需求发生变革，区块链应用操作员、工业机器人系统操作员、数字化管理师等新的岗位不断涌现，需要多维度、多层面破除校企、专业、课程、平台、团队、教与学之间的壁垒，实现“融合创新”[6]。

（三）设备智能化和集成度高，学生跨学科综合能力欠缺

现代工业设备通常嵌入了先进的传感器、控制单元和人工智能算法，能够实现自主操作和优化，高度集成的系统涉及多个子系统和组件的协同工作，如机械、电子、软件和通信等。学生需要掌握相应的技术知识，具备跨学科思维，才能提出新颖的想法并将其转化为实际的解决方案，才能有效操作和维护这些智能化设备。当前许多教育课程依然侧重于单一学科的深入学习，而没有设计跨学科的课程或项目，导致学生缺乏在不同学科间建立联系的机会。教学方法过于依赖传统的讲授法，而不是采用案例研究、项目式学习等互动性和探究性的方法，学生跨学科思维难以激发。

（四）高质量产品和个性化服务需求增加，劳动者职业素养欠缺

关注职业素养，就是关注“职业教育培养什么人”这一根本问题，关系到如何让职校生成功踏入职场、融入社会[7]。高素质劳动者是推动经济增长和技术创新的关键力量，他们能够提高生产效率，促进新工艺、新产品的开发，随着全球经济结构的调整和产业的升级换代，对劳动力素质的要求越来越高，职业教育在培养学生的职业素养方面还有待提高，有些院校偏重学生技术技能的训练，如课程体系过于强调专业技能的培养，忽视了对学生职业素养的教育，如职业道德、工作责任感、职业规划等，导致学生的知识结构单一，就业后不能快速适应新环境。

工程教育要从支撑和服务逐步转向创新和引领，需要在遵循教育规律和已有改革经验的基础上，进一步深化办学理念、办学体制、管理体制、人才培养体制等方面的改革，让工程教育充满生机和活力[8]。

四、基于工程教育理论的机器视觉系统应用课程教学改革实践

习近平总书记在党的二十大报告中强调：“坚持把发展经济的着力点放在实体经济上，推进新型工业化，加快建设制造强国。”机器视觉是人工智能的重要分支，已成为智能制造与工业物联网数字化融合创新的新引擎，智能制造产业规模超600亿，工业视觉系统运维岗位人才缺口达82万。机器视觉系统应用课程为培养智能制造人才提供了重要技术支撑。

（一）课程内容重构

1.依据行业规范流程，重构“对接岗位、四新融入、四标融合”教学内容

对接机器视觉系统运维员、开发工程师和解决方案工程师等新岗位，梳理国家对智能制造业提出的新规范、智能制造产业对视觉检测提出的新需求、对产品质量把控急需智能识别、检测和分拣的新技术，进而驱动新市场。依据高等职业学校物联网应用技术专业教学标准和专业人才培养方案，针对工业视觉系统运维岗位典型工作任务，依托市域产教联合体，与多家企业共建课程。参照机器视觉的典型工业应用场景设计了图像识别、精细检测、立体分拣、综合应用四层次递进式项目。

2.依据岗位能力要求，制定“理解原理、精准检测、拓展应用”的教学目标

依据机器视觉新岗位的职业要求，基于工业视觉系统运维职业技能等级标准，结合学情现状与1+X证书的要求，明确三维教学目标，分别是知识目标、能力目标和素养目标。厚植爱国心、工匠心、创新心和自信心，实现“专业成才，精神成人”的育人目标。确定教学重难点。

3.遵循工程教育理念，实施“任务驱动、软硬并举、三阶递进”的教学策略

依据视觉检测的工作流程和学生能力提升规律，借鉴工程教育理念，开展“真实企业项目驱动、学生软硬能力提升”的教学策略。依据视觉检测工作流程，设置了四个项目任务，任务按照工单领取、分析、处理、测评、提升五个环节进行设计，逐步夯实学生识别与检测的技术技能，形成核心技能硬能力，培养学生的团队协作、创新拓展等专业素质，形成核心素养软能力。

4.依托市域产教生态，构建“产教融合、校企协同、测评一体”的资源体系

市域产教联合体应以产业园区为基础，以价值共创、多元共生、文化共塑为原则[9]。课程依托省级市域产教联合体，以创业孵化园为基础，与海康威视、越疆智能以及汇萃科技等企业深度合作，形成智能制造产业上下游与学校融合的生态。将视觉分析系统、分拣机器人以及机器视觉行业应用场景等企业技术与资源融合共建产教生态，创新研发多个智能化系统，为全方位融合式教学提供了条件支撑。与海康威视共研基于Vision-Master机器视觉技术的操作、处理与调试一体化实训环境，利用基于OpenCV的轻量级学习软件，降低学生编程门槛、提升开发迭代速度；创新研发一体化测评系统，通过实时采集、评价、诊断学生的实操行为，支撑精准、实时的过程评价。发挥视觉企业典型应用，创设工作情境，强化学生岗位能力和职业素养。

（二）教学改革实施过程

遵循工程教育理念，以“学生中心、成果导向、持续改进”的教学理念，落实全员、全过程、全方位育人，全程贯穿“四心合一”的课程思政主线，依据图像检测流程，打造“四入课堂”，实现工单入实、技能入行、标准入脑、思政入心，依托学生学习行为数据，构建教学新生态。

1.成果导向持续改进，打造任务工单入实课堂

遵循工程教育理念，在课堂全过程中构建了以工单为主线的工程实践课堂。在课前阶段，学生通过职教云领取工单生成任务并完成相应的任务试练，教师对课前试练进行评分，以更好地掌握当前学情。在课中阶段，对领取的任务，运用数字资源和信息工具团队协作分析工单生成方案；依据企业规范，利用VM软件，按照前期设计的方案步骤处理工单生成结果；将处理结果与企业标准对照，核验工单生成评价。在课后阶段，依托市域产教联合体平台，完成基于企业真实案例的视觉检测项目，实现提升工单生成经验，拓展工单促进能力迁移。通过课前激发、课中进阶和课后拓展三个阶段中设计的工单五环节，形成“任务、方案、结果、评价、经验”五阶生成，确保教学目标的达成。

2.设计三三递进标准，打造技能提升入行课堂

根据实现困难度对每项任务设置了“易、中、难”三个层次，针对任务完成情况进行赋分，累加赋分计算达成度，赋予学生“生手”“熟手”“能手”三个称号。每个工单包括多个子工单，以“任务工单叠加，核心能力提升”为设计理念，通过对工单手册中各任务的反复练习与实践，逐步提升解决复杂问题的能力。

3.铸就四心合一品质，打造专业文化入心课堂

攻坚核心技术点，引入“不达能手非好汉”的专业文化，助技术精进，促匠心升华。以铸就爱国心、工匠心、自信心、创新心为课程思政主线，实施“一工单任务、一思政元素、多融入方式”。如讲解数据通讯技术时，引入“中国5G产业链发展”的思政案例，通过案例介绍5G通讯技术在多个西方国家的领域落地生根，进而鼓励学生要有积极探索科技领域技术的精神，厚植科技自信，弘扬科技强国。

4.创新技能评测系统，打造行业标准入脑课堂

虽然高职院校都十分重视推广项目化教学，但并没有形成与之相匹配的科学、合理的考核评价方式和机制，多数学校还是沿袭传统以教师为主的终结性考核评价，评价手段单一，以定量评价为主的过程性评价和定性评价缺乏[10]。课程通过行、企、师、生四方协同，基于一体化评测系统，实现过程性与结果性评价并行，实施多元多维的综合性评价。通过实操数据分析，给出精准评价方案，明确行业标准，形成能力三递进的个性化反馈与评价机制，实现增值评价。聘请企业工匠，实现多元化、多角度评价；结合课前、课中、课后进行分阶段、递进式考核，实现分层分类结果评价。使用一体化评测系统，对学习时长、学习轨迹和学习进度进行精准数据采集，对学习进度较慢，学习能力较弱的学生进行帮扶。通过一体化评测系统，评估学生检测操作的行为正确率和行为效率，分析技能提升数据，给予增值赋分，激励学生成长。

（三）特色与创新

1.市域产教联合共建，实现专业人才培养与产业转型的同频共振

通过市域产教联合体共建课程，破解机器视觉技术门槛高、教学与生产时空跨度较大、思政教育缺情境的难题。实现“即产即学、即研即教”的教学形态，从模拟实训向真实生产跃迁，提升学生基于真实环境和岗位的职业体验。有效衔接教学活动与实体企业的真实生产，打造产教融合式教学的改革样本。

2.量身打造四入课堂，达成“专业成才、精神成人”的育人目标

以爱国心、工匠心、创新心、自信心“四心”作为课程思政主线，打造了工单入实、技能入行、标准入脑、思政入心的“四入课堂”。基于工单流程，实现任务、方案、评价、经验“五阶生成”的工单入实课堂；设计三层难度、三阶达成度的递进标准，实现技能提升的入行课堂；构建四心合一的思政主线，实现“不达能手非好汉”专业文化厚植的入心课堂；深挖并分析一体化评测系统中的学习行为数据，实现机器视觉行业的标准入脑课堂，最终达成专业成才、精神成人的育人目标。

3.工程教育理念深化，落实任务驱动软硬并举的工单制教学策略

基于工程教育的理念，以企业真实工作任务为载体，依据企业真实的工单流程，设置了工单的领取、分析、处理、测评以及提升五环节的工单制教学策略。营造真实企业工作氛围，夯实学生职业技能（硬能力），提高岗位适应能力、职场应变能力、应用场景迁移能力（软能力）。

参考文献：

［1］ 孙晓玲，杨秋格，李姗姗.基于工程教育认证的大学课程改革研究：评《成果导向教育与工程教育认证》［J］.中国高校科技，2022（3）：106.

［2］ 姜凯妮.麻省理工学院工程教育的特色与启示［J］.东南大学学报（哲学社会科学版），2022，24（S2）：64-67.

［3］ 朱伟文，陈以一，李亚东.从GAPC的变化看国际工程教育改革新趋势［J］.高教发展与评估，2023，39（2）：40-49，120-121.

［4］ 许远.面向新质生产力的就业政策和技能策略：青年高质量充分就业的解决之道［J］.教育与职业，2024（10）：5-14.

［5］ 陈向东，洪冠新.国际科技竞争环境下高等工程教育改革大势：新工程教育十大革新理念［J］.中国软科学，2024（1）：1-11.

［6］ 杨鹏，余明辉.高职工程教育“融合创新”范式的行动指南、有效载体与实现路径［J］.职业技术教育，2021， 42（17）：6-10.

［7］ 曾天山.教育强国战略视域下职业素养的时代意蕴与培育路径［J］.清华大学教育研究，2024，45（1）：120-128.

［8］ 夏鲁惠.工业革命与中国工程教育发展［J］.中国发展观察，2020（Z1）：61-67.

［9］ 李炎炎，方益权，池春阳，等.打造产教融合新空间：市域产教联合体建设的理论基础、原则与优化路径［J］.职教论坛，2024，40（5）：44-50.

［10］ 杜梦.高职院校开展项目化教学的实施路径探究［J］.职业技术教育，2022，43（5）：24-28.

◎编辑 王亚青

①基金项目：浙江省教育科学规划2023年度课题“基于产教融合的人工智能专业‘岗、课、赛、证’融通人才培养模式研究与实践”（项目编号：2023SCG012；项目负责人：王肖）。

作者简介：王肖（1987—），女，汉族，浙江杭州人，讲师，硕士研究生，研究方向：教育教学、机器视觉。

黄煜栋（1982—），男，汉族，浙江绍兴人，教授，硕士研究生，研究方向：职业教育。