科教融合促进工科课程教学改革-以计算机控制技术类课程为例

1、    科教融合促进工科课程教学改革以计算机控制技术类课程为例    摘要：科教融合是现代大学的基本形态。来源于产业技术需求的科技创新支撑知识创新，知识创新落脚在课程创新上，并推动高校的人才培养创新。青岛滨海学院在科教融合的视域下，以机电类专业的计算机控制技术类课程为例进行课程教学改革。根据产业需求明确课程定位，紧跟产业发展更新课程内容，借鉴obe理念开展教学方法改革，校企联合搭建科技创新平台，有效提升了课程教学效果和科技成果产出，实现科技创新和课程创新的融合发展。关键词：科教融合，校企协作，计算机控制技术，课程改革1 科教融合是课程创新的基础1.1 科

2、教融合与课程创新的关系中国大学教育40多年发展改革的历程，本质就是一个“科教不断融合”的过程。随着中国高等教育进入到“科教融合”的新时代，人们对于科学研究支撑和引领的高等教育的认识越来越清楚。产业的快速发展需要科学研究和技术创新，科技创新支撑知识创新，知识创新的落脚点是课程创新。课程创新的直接结果是培养大规模的创新人才，进而保障了科技创新的持续性，推动产业持续发展。因此，科技创新和课程创新之间存在非常具体的耦合互动。在科教融合的视域下开展的课程创新，既连接了产业需求和教育需求，也连接了教师、学生和技术人员，体现了课程创新的关键性和重要性，是大学教学改革的重中之重。而离开了科教融合的课程建设是闭

3、门造车，对人才培养的支撑度不够，更无从谈起对产业发展的支撑。本文所述“计算机控制技术类课程”具备科教融合的良好基础，是产业发展所需的典型课程，泛指机电类学生在解决具体的工程实践问题时，需要使用到的计算机基础知识、编程语言、硬件基础、计算机控制系统、接口技术、plc技术、单片机技术、组态技术等所对应的计算机类课程。1.2 从产业需求出发，明确课程的作用和地位中国制造2025新一代人工智能发展规划等文件中的相关阐述，从国家战略层面给出了制造业的发展方向和技术需求。作为服务于中国制造2025战略的主要工科专业机械类、电气类、自动化类、电子信息类相关专业，如何提升人才培养质量，服务国家战略和产业需求是

4、工科教育者必须思考的问题。在国家大力推动制造业转型升级的大环境下，机电类专业的课程教学应该紧密联系产业的发展需求，通过深入调研，明确课程定位，调整课程内容，改革教学方法。当前，智能制造和人工智能的发展，对机电类专业人才的需求从“机、电一体型”升级为“机、电、计算机、互联网一体型”，要求机电类专业学生不仅具备本专业的知识、技术、能力，更要具有利用现代信息化手段解决机电类问题的技术和能力，这是智能制造、人工智能的关键环节。根据上述产业需求，在机电类专业人才培养目标中，应充分体现对计算机控制技术的要求，明确职业岗位能力构成要素。例如，在对产业的调研中，我们发现智能制造行业的机器视觉工程师岗位，要求相

5、关专业学生具有计算机通信设计、上位机编程设计、plc调试编程、控制系统设计、图像处理方法应用等计算机方面的知识和能力。1.3 紧跟产业发展步伐，推动课程内容创新计算机控制技术发展速度快，应用极其广泛，故而课程内容必须及时反映产业发展变化，把企业中最新的技术和方法纳入课程内容。内容的选取原则是“不求多而全，但求新而实”。尤其是当前智能化工厂大量开建、人工智能在各领域逐步普及，产业对教育的引领作用突显，科技创新对课程创新的作用力更大。以产业发展的最新工程实践和岗位技术应用为标准，建立以知识点和知识模块为单位的课程内容。不同的专业或专业方向，可以根据各自在计算机控制技术方面的不同需求和侧重点，自由选

6、取并组合知识模块，组成适合产业发展的计算机控制技术课程内容体系，达到在有限的时间内，提升学生计算机控制技术应用能力的目标。知识模块可以划分为基础理论模块、初级技术模块、技术应用模块、技术拓展模块。其中基础理论模块和初级技术模块可作为工科专业公共模块，技术应用模块和技术拓展模块则根据专业或专业方向的不同自由选择，并可不断延伸。2 校企协同带动课程教学方法创新“obe（outcome-based education）”即“产出导向”教育，以学生为中心，以学生“获得何种能力”为预期，这一理念与当前我国高等教育所倡导的“地方本科院校向应用型转变，培养满足地区经济建设需要的高素质人才”的精神相吻合，具有

7、重要的借鉴意义。借鉴obe教育理念，结合企业新技术的应用，校企联合对课程进行反向设计，构建生产现场、课堂和实验室的多种教学方法，通过协同育人，实现学生科技实践和工程实践能力的有效获取和提升。2.1 微项目引导式教学法该教学法需要从工程实践中遴选出具有代表性的小型项目实例，特点是项目小、数量多、简明易懂。应用的课程是主要面向大一或大二学生开设的初级技术模块课程。遵循“按照指导照猫画虎-改变方法查看效果-课后学习掌握原理-归纳总结自由创意”的教学过程，由教师指导，学生分组完成，以引发学生学习兴趣，培养实践基础能力为目的。例如，青岛滨海学院面向机电类专业大一学生开设的硬件编程基础课程，是一门突出实践

8、效果的创新类选修课程，通过简单直流电源的制作、集成电路的应用，到单片微型计算机的系列制作与实践，培养学生的单片机电路制作及编程控制的基础开发能力，既引发学生继续深入学习计算机控制技术的兴趣，也为后续课程的学习打下实践基础。经过多年实践，该课程教学效果良好，获评山东省精品课程。微项目引导式教学法主要应用在初级技术模块的部分课程教学中。2.2 工程案例式教学法工程案例必须来自企业的实际工程项目或大学生科技竞赛项目，具有真实性、复杂性的特点。通过工程案例让学生接触实际项目，使学生在实践中学习提高。由于企业的实际项目往往过于复杂、涉及多门课程的知识点，所以要经过企业技术人员和教师共同研究甄选后，方能纳

9、入案例库。这些工程案例要涵盖课程的大部分知识点，并且是应用的典型案例。案例集经过整理后，可作为讲义或出版教材。具体教学过程可以采取分组教学，小组即项目团队，学生身份转换为企业员工完成方案制定、项目实施、项目结题答辩。教师身份转换为客户，提出项目需求和项目验收标准，并根据最终项目完成情况为小组成员打分。青岛滨海学院教师先后整理编写出版了实例解读西门子plc可编程控制器技术应用教程快速学会欧姆龙plc单片机原理及应用案例教程等多部教学参考书。其中实例解读西门子plc汇集了船舶机舱监控报警系统、假发生产恒温控制系统、玻璃自动涂胶系统、智能还书机控制系统、自来水厂自动监控系统等10个来自不同企业的经典

10、案例。该教学法主要应用在技术应用和拓展模块的部分课程中。2.3 团队协作式教学法团队协作能力是科技和产业发展对从业人员的基本要求，团队协作式教学法强调跨专业、跨学科、跨年级的协作和实践，共同来解决具体工程实践问题。学校通过科技类社团把不同专业、不同年级的学生组织起来，由经验丰富的教师做导师，同时吸收企业技术人员任兼职导师，在科技创新工作室中开展协作学习和实践训练。该教学法的教学内容主要以大学生科技创新竞赛项目和教师横向科研项目为主，项目是全新且相对复杂的，都是能够产出实际创新和技改成果的，因此具有很好的激励性，有效促进学生学习积极性的提高和训练学生解决复杂问题的能力。多学科的协作能够开阔学生眼

11、界，产生自发的学习动力。学生在取得创新学分的同时，还可以参加各级各类科技竞赛。例如，大学生创新创业项目训练学科竞赛训练项目等课程，第二课堂的活动多采取团队协作式教学法。2.4 工程实践式教学法工程实践式教学法需要在校企联合人才培养模式下开展，如“卓越工程师人才培养模式”或者“产学研一体化人才培养模式”。高校和企业深度合作协同育人，教师和学生深入企业，并从产业一线获取真实的工程实践项目。教师参与企业的技术创新，学生在校企双导师的指导下，参与并完成具体工程实践任务。通过这种教学形式，企业的新技术应用、技术改造项目和学校的教学项目相融合，实现了科教高度融合。企业获得了技术和人才储备，实现了可持续发展

12、，学校提高了人才培养质量，达到了培养技术型人才的目的。该教学法主要应用在技术拓展模块，可以结合毕业设计开展。青岛滨海学院自2015年开始实践“卓越工程师人才培养模式”，连续选派四届216名学生大四起赴青岛海信电器股份有限公司、青岛伊尔特电气自动化系统有限公司、赛轮金宇集团、双星集团智能制造工厂等8家企业开展卓越计划的企业学习，并在校企双方导师的指导下，参与企业技术项目90余项。3 科研和竞赛活动助推课程实践创新计算机控制技术类课程必须通过课程实践来提高课程教学效果。通过组建科研团队，搭建大学生科技创新平台，让学生参与教师科研项目、参加科技竞赛活动，均是课程实践的有效途径。这些课堂之外的实践活动

13、能够提升学生的学习兴趣，打开他们通往科研之门，进而促进创新型人才培养。3.1 做好科技型组织建设，吸引学生参与科技活动结合产业发展和教师的研究方向，规划与课程有关的科技型社团组织。根据计算机控制技术课程特点，可以组建智能控制创新社团、机器人创新社团、人工智能创新社团等。将其纳入学校的社团联合会统一管理，为社团建章立制，保障运行。通过会议宣传、课程引领、讲座吸引、竞赛挖掘等方式，尽量多地吸引不同专业、不同年级的学生加盟科技社团，在经验丰富的指导教师的带领下，进入科研项目和竞赛活动中，开展实践创新训练。3.2 校企共建创新实验室，营造良好的科技创新环境根据课程实践需要和科技创新活动需要，建设开放的

14、工程实践型、科技创新型实验室（工作室）。学校除自身投入外，还要积极借助行业企业力量，双方共同投入场地和实验设备。青岛滨海学院先后与威海天力科技、伊尔特电气等企业共建人工智能创新实验室、计算机控制创新实验室、机器人创新实验室等10个创新实验室，占地达900平米，双方投入均超过百万元。这些实验室既可用于教师科研，也可用于学生科技创新活动，同时还可以开发开放性实验课程。3.3 开展系列竞赛活动，促进科技实践蓬勃开展根据学生年级、学习进度、创新能力的不同，组织开展院部、学校、市、省、国家逐级提高的系列科技竞赛活动。青岛滨海学院机电工程学院以学年为周期，每年的10月至12月组织院级大学生科技创意大赛；次

15、年3月至5月组织参加校级大学生科技文化节；经过筛选后确定重点培育项目，参加6月至10月的市、省、国家级科技竞赛。近年来，学校机电类专业学生在物联网大赛、智能控制竞赛、机器人大赛等各类科技竞赛中取得优异成绩，共获得奖励600余项，其中国家级奖励80项，省级奖励300余项。学生获得授权发明专利16件，实用新型专利93件。获批大学生创新创业训练计划国家级立项66项，校级立项74项。4 完善运行机制保障课程教学改革开展课程改革和创新平台的运行，不仅要制定合理的管理制度，还要求学校和协作企业在政策和经费上给予支持。学校先后出台了青岛滨海学院课程改革试点方案青岛滨海学院课程评估实施办法等文件明确课程改革的

16、方向，规范课程建设的标准。出台青岛滨海学院关于教师进修学习和挂职锻炼的有关规定，鼓励教师深入企业，参与技术项目，提高科技创新能力。先后有c语言程序设计硬件编程基础课程建成省级精品课程，电气控制与plc组态控制技术信息技术基础计算机应用基础课程建成校级精品课程。在学生科技创新方面出台了青岛滨海学院大学生创新学分认定管理办法青岛滨海学院学生专利研究立项及资助奖励办法，不仅保障创新平台的日常运行经费，还在大学生科技创新项目的实施、专利申请、论文发表等方面给予足够的支持和保障，并最大限度地引进企业奖助学金，从而激励学生开展科技创新。学校每年投入20万元支持大学生科技创新活动，同时，青岛特锐德电气股份有限公司、赛轮金宇集团、青岛巨川环保科技有限公司等多家企业，面向学校学生设立企业冠名的科技奖学金，平均每年达4万-5万元。5 结论青岛滨海学院机电类专业的计算机控制技术类课程教学改革，紧密对接产业发展，发挥校企协同作用，用科技创新支撑和引领课程创新，从教学目标、课程内容、教学方法、创新实践等多个方面进行了有益的探索，开展了一系列富有成效的改革，既提升了课程教学效果，又促进了科技成果产出，实现科技创新和课程创新的融合发展。同时，在实践过程中也发现一些不足和亟待解决的问题。不少教师的思想观念陈旧，对科教融合的认识不足，习惯于传统的教学方法，而不愿走出校门