曹錦江，陳 桂

（南京工程學(xué)院 自動化學(xué)院，江蘇 南京 211167）

為了培養(yǎng)掌握新興技術(shù)的工科人才，教育部提出了高等學(xué)校建設(shè)新工科戰(zhàn)略，“中國制造2025”作為我國制造業(yè)戰(zhàn)略實施，其中智能制造工程專業(yè)是近幾年獲批較多的新興專業(yè)。如何在新的信息技術(shù)背景下，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，教育部印發(fā)的《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》，為新工科課程思政建設(shè)指明了新方向［1］。

一、研究背景和意義

國家正在實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展、“中國制造2025”等重大戰(zhàn)略，迫切需要培養(yǎng)大批新興工程科技人才。因此，教育部積極推進新工科建設(shè)，先后形成了“復(fù)旦共識”“天大行動”和“北京指南”，面向新工科的人才培養(yǎng)研究成為熱點［2］。

為此，在新工科背景下，綜合性實踐課程如何利用現(xiàn)代教育信息技術(shù)進行實踐教學(xué)，以及新時代思想政治教育大背景下思想政治如何與實踐課程融合，如何提高綜合性強的實踐課程教學(xué)質(zhì)量，是很值得研究和探討的問題。

迄今為止，全國260余所高校成功申辦智能制造工程專業(yè)，培養(yǎng)方案大同小異，基本包含兩方面內(nèi)容：智能制造數(shù)字化設(shè)計與制造和智能制造系統(tǒng)集成。

南京工程學(xué)院在第二批次獲批智能制造工程專業(yè)，在培養(yǎng)方案中“智能制造系統(tǒng)集成綜合訓(xùn)練”是一門重點實踐課程，課題對如何在綜合實踐課程中進行知識傳授、能力提升和價值塑造進行了研究和實踐。

二、課程教學(xué)內(nèi)容

“智能制造系統(tǒng)集成綜合訓(xùn)練”課程是我校智能制造工程專業(yè)實踐環(huán)節(jié)體系中的重要骨干課程。培養(yǎng)目標是以智能制造系統(tǒng)生產(chǎn)線為訓(xùn)練平臺，通過智能制造系統(tǒng)電氣設(shè)計、生產(chǎn)線網(wǎng)絡(luò)組態(tài)、工業(yè)機器人編程與操作、智能傳感器應(yīng)用、上下料智能單元開發(fā)、生產(chǎn)線MES管理軟件、移動終端功能、云數(shù)據(jù)服務(wù)器應(yīng)用與虛擬仿真軟件調(diào)試等學(xué)習(xí)實踐，提高學(xué)生在工程實訓(xùn)中發(fā)現(xiàn)問題和創(chuàng)造性地解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感和使命感，培養(yǎng)學(xué)生具備系統(tǒng)集成和編程開發(fā)工程實踐能力。

三、多種教學(xué)方法融合的必要性和可行性

（一）融入課程思政

課程思政是新時代高校教育的理論創(chuàng)新，在傳授專業(yè)知識時融入思想政治內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀。全國眾多高校教師都在如何將思想政治教育融入專業(yè)課程、如何挖掘思政元素等方面做了有益的探索，對推動思想政治教育融入專業(yè)課程起到了一定的推動作用［3］。

（二）融入新工科教學(xué)理念

教育部于2017年開始推動新工科建設(shè)。智能制造工程專業(yè)屬于新工科背景下對傳統(tǒng)制造轉(zhuǎn)型升級和交叉學(xué)科的復(fù)合新專業(yè)，課程教學(xué)必須增加數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化等智能制造工程新工科理念，融合多種學(xué)科專業(yè)知識，才能符合智能制造工程專業(yè)特點。很多教師對新工科背景下如何教好相關(guān)課程做了大量研究工作，拓展了以往課程教學(xué)的理念和方法，為學(xué)生專業(yè)知識的學(xué)習(xí)打下了堅實的基礎(chǔ)［4］。

（三）融入混合式教學(xué)模式

經(jīng)過多年線上線下混合式教學(xué)模式的摸索和實踐，積極實施混合式教學(xué)改革，促進了教育信息化與課堂教學(xué)深度融合，推動了教學(xué)模式從以“教”為中心到以“學(xué)”為中心的轉(zhuǎn)換和“以課堂為主”向“課內(nèi)外結(jié)合”轉(zhuǎn)變。推進了信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合，重視學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗，有效提升了課程教學(xué)質(zhì)量［5］。

（四）融入虛實結(jié)合教學(xué)模式

較多高校利用計算機技術(shù)開發(fā)了虛擬仿真訓(xùn)練平臺，通過虛實結(jié)合能夠解決傳統(tǒng)實踐環(huán)節(jié)設(shè)備臺套數(shù)不足、實驗室空間和時間限制、維護成本高等問題，促進教學(xué)形式的多樣化發(fā)展。通過虛擬仿真技術(shù)不僅調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，還激發(fā)了思維創(chuàng)新能力，為實踐教學(xué)提供了新的教學(xué)途徑［6］。

（五）融入信息技術(shù)的智慧教育平臺

中國慕課網(wǎng)和超星學(xué)習(xí)平臺等都是師生在線課程的有效支撐平臺，在實際教學(xué)中也使用騰訊課堂等多種平臺，讓技術(shù)和教育進行深度融合。在現(xiàn)代信息技術(shù)支持下，教學(xué)條件具備了一定的智慧教育平臺，必將推進當(dāng)代高等教育科學(xué)全面發(fā)展［7］。

四、實踐課程教學(xué)方法研究與實施

以我?！爸悄苤圃煜到y(tǒng)集成綜合訓(xùn)練”工程實踐項目為例，進行多種教學(xué)方法融合實踐與研究，主要解決以下幾種教學(xué)方法融合問題。

（一）課程思政與專業(yè)技術(shù)相融合的教學(xué)

通過挖掘課程項目中的思政元素，將立德樹人放在實踐環(huán)節(jié)首位，解決以往實踐環(huán)節(jié)只能進行單一專業(yè)技術(shù)傳授的問題。以“機器人編程和操作”訓(xùn)練子項目為例，將思政元素融入專業(yè)技術(shù)實踐當(dāng)中。

1.通過工業(yè)機器人使用功能，體現(xiàn)先進技術(shù)給社會帶來的便利性和效率性，利用工業(yè)機器人技術(shù)特點掌握發(fā)現(xiàn)新問題和創(chuàng)造性地為社會解決問題的能力。

2.通過安全要素教學(xué)，提醒學(xué)生注意使用機器人時的安全，操作必須嚴謹求實，一絲不茍，稍有不慎就會出現(xiàn)“機毀人亡”事件，懂得科學(xué)使用設(shè)備，珍愛生命。

3.通過國內(nèi)外工業(yè)機器人技術(shù)對比分析，樹立遠大理想，增強學(xué)生技術(shù)強國的使命感和責(zé)任感。

4.通過工業(yè)機器人編程操作教學(xué)，體會通過軟件開發(fā)編程的實踐勞動過程，培養(yǎng)學(xué)生的工匠精神及嚴謹求實、一絲不茍的工作作風(fēng)。

在課程實踐當(dāng)中，還有許多思政元素，都可以認真挖掘并潤物無聲地融入專業(yè)技術(shù)當(dāng)中，對當(dāng)今大學(xué)生進行價值觀塑造有所助益。

（二）線上和線下相融合的教學(xué)

在教學(xué)過程中，充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，進行線上和線下混合式教學(xué)。

1.利用學(xué)習(xí)通放置公共教學(xué)資源。我校建設(shè)了一條智能制造生產(chǎn)線，設(shè)備資料也很多，不可能將所有技術(shù)資料紙質(zhì)稿通讀，因此，將實踐中涉及生產(chǎn)線的數(shù)控機床、機器人、智能傳感器、AGV、控制系統(tǒng)等資料存儲在學(xué)習(xí)通的“資料欄”，學(xué)生就可以不受時空限制隨時查閱需要使用的技術(shù)資料。在線下輔導(dǎo)環(huán)節(jié)，教師輔導(dǎo)學(xué)生利用線上提供的素材的方法，通過這種方法，減少了大量技術(shù)資料印刷成本和線下輔導(dǎo)時間，將教師轉(zhuǎn)變?yōu)閷嵺`環(huán)節(jié)的組織者和協(xié)調(diào)者，“授人以魚不如授人以漁”，教會學(xué)生如何學(xué)習(xí)。

2.利用公共網(wǎng)絡(luò)平臺分享學(xué)習(xí)資源。鑒于課程項目當(dāng)中有部分屬于通用技術(shù)知識，如FANUC機器人編程與操作和康耐視軟件開發(fā)應(yīng)用等，在視頻網(wǎng)站有很多相關(guān)視頻，可將視頻推薦給學(xué)生學(xué)習(xí)，同時讓學(xué)生了解如何通過公共網(wǎng)絡(luò)平臺查找所需的學(xué)習(xí)資源，也符合培養(yǎng)具備自學(xué)能力和終身學(xué)習(xí)能力的畢業(yè)目標。對有些公共網(wǎng)絡(luò)平臺沒有的教學(xué)資源，比如：RFID智能傳感器與PAC網(wǎng)絡(luò)組態(tài)等學(xué)習(xí)視頻，指導(dǎo)團隊自行錄制，放在學(xué)習(xí)通的“資料欄”，供學(xué)生分享學(xué)習(xí)。在線下輔導(dǎo)環(huán)節(jié)，指導(dǎo)教師只需點評線上資源重要知識點。這種線上線下混合教學(xué)方法，改變了以往依靠指導(dǎo)教師提供單一教學(xué)資源的狀況，學(xué)生可以充分利用社會公共優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，拓寬了學(xué)生學(xué)習(xí)先進知識的渠道和視野。

3.利用公共教育平臺提高教學(xué)效率。指導(dǎo)團隊充分利用現(xiàn)有的公共教育平臺，比如利用“學(xué)習(xí)通”完成考勤簽到、作業(yè)布置與任務(wù)提交、通知、問卷調(diào)查等，將以往線下答辯調(diào)整成線下和線上答辯相結(jié)合的模式對學(xué)生進行考核，將口頭答辯的共性問題利用學(xué)習(xí)通的考試模塊實施，不僅減少了答辯時間，也全面考查了學(xué)生對整個實習(xí)知識的掌握情況。還可以利用考試模塊數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能，分析學(xué)生對實習(xí)知識的掌握情況，線下答辯只保留各個學(xué)生差異性的問題。

（三）虛實結(jié)合的教學(xué)

目前我校只有1條智能制造生產(chǎn)線，如何讓每名學(xué)生都能掌握現(xiàn)有智能生產(chǎn)線專業(yè)知識，是我校專業(yè)教育中亟須解決的問題。依據(jù)現(xiàn)有生產(chǎn)線，利用計算機技術(shù)開發(fā)了“智能制造生產(chǎn)線控制與調(diào)試虛擬仿真實驗項目”，該平臺可用于掌握生產(chǎn)線組成與流程操作、網(wǎng)絡(luò)組態(tài)設(shè)置方法、機器人上下料調(diào)試、并聯(lián)機器人分揀功能驗證、裝配機器人協(xié)同裝配調(diào)試等環(huán)節(jié)的教學(xué)，開發(fā)的軟件部署在校園網(wǎng)服務(wù)器中，學(xué)生可以不受時空限制學(xué)習(xí)操作和調(diào)試，減少線下實物因操作生疏引起安全風(fēng)險較高及課時有限的教學(xué)弊端。

通過虛實結(jié)合方式教學(xué)，提高了實物生產(chǎn)線教學(xué)效率，實現(xiàn)了“1+X”生產(chǎn)線實習(xí)效果，降低了學(xué)生學(xué)習(xí)復(fù)雜生產(chǎn)線的難度，增加了學(xué)習(xí)的主動性和信心，拓寬了學(xué)生的先進技術(shù)視野，虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用是線下實物教學(xué)平臺的有益補充。

（四）理論和實踐相融合的教學(xué)

對實踐前理論課程未完全涉及的知識或涉及了但沒有機會實踐的知識，在實踐環(huán)節(jié)都進行了補充。比如，智能傳感器（RFID和智能相機）在理論課程未詳細講解特別具體的智能傳感器如何使用等，因此在綜合實踐環(huán)節(jié)補充了生產(chǎn)線中涉及的巴魯夫RFID工作原理和具體使用及與理論課程的聯(lián)系，使學(xué)生做到理論課程與實踐知識的無縫銜接，使學(xué)生將理論和工程實踐知識融會貫通，加強了理論知識教學(xué)效果，提高了學(xué)生的綜合動手能力和工程實踐能力。

（五）工程化項目與實驗相融合的教學(xué)

“智能制造系統(tǒng)集成綜合訓(xùn)練”實踐課程不是常規(guī)的驗證實驗或?qū)嵺`，而是我校大力推崇的工程化項目教學(xué)試點課程，工程化項目教學(xué)是我校為提高學(xué)生動手能力和創(chuàng)新能力的一種教學(xué)模式，按照“工程化項目教學(xué)環(huán)境、團隊式指導(dǎo)、協(xié)作式學(xué)習(xí)”的原則實施工程化項目教學(xué)。因此，指導(dǎo)團隊開發(fā)了圍繞教學(xué)大綱知識點的10余個工程化項目，除現(xiàn)有生產(chǎn)線和虛擬仿真軟件外，還為每個工程化項目搭建了4個工程化的實踐單元平臺，這些平臺既可以做完整的工程化項目開發(fā)調(diào)試，也可以驗證智能傳感器工作原理等實驗，滿足了工程化項目教學(xué)和一般實驗驗證教學(xué)方法融合的要求，更好地培養(yǎng)了學(xué)生的動手能力、工程素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。

經(jīng)過綜合實踐實施，構(gòu)建的生產(chǎn)線和虛擬仿真軟件及實踐單元為學(xué)生有條不紊地開展課程實踐打下了良好的實習(xí)基礎(chǔ)。整個實習(xí)過程學(xué)生學(xué)習(xí)積極性較高，主動性較強，大家分工明確，各自承擔(dān)團隊和個人責(zé)任，未發(fā)生任何安全事故，項目完成質(zhì)量高，最終成績優(yōu)和良合計占比達68.42%，通過實踐確實提高了學(xué)生的動手能力及編程開發(fā)設(shè)計能力，學(xué)生在報告總結(jié)體會中都能對思政元素與專業(yè)技術(shù)融合發(fā)表個人感想，深刻體會到肩負的為中國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級承擔(dān)的壓力、動力及信心。

結(jié)語

課題以“智能制造系統(tǒng)集成綜合訓(xùn)練”課程為例，系統(tǒng)地分析了在新工科、現(xiàn)代教學(xué)信息技術(shù)及新時代思想政治教育的大背景下多種教學(xué)方法融合的必要性和可行性，并進行了五種教學(xué)方法的融合研究和實踐。實踐證明，新工科背景下綜合性強的實踐課程必須融合多種教學(xué)方法，才能緊跟時代發(fā)展步伐和培養(yǎng)社會所需的合格人才，才能進一步提高實踐類課程教學(xué)質(zhì)量，課程實施的教學(xué)方法可為類似綜合實踐課程教學(xué)提供一定借鑒。