基于“三鏈聯動”的電子信息類專業課程產教融合探索與實踐

唐貴進，沈建華

（1.南京郵電大學 通信與信息工程學院；2.南京郵電大學 教務處，江蘇 南京 210003）

0 引言

中共二十大報告指出，必須堅持科技是第一生產力、人才是第一資源、創新是第一動力，深入實施科教興國戰略、人才強國戰略以及創新驅動發展戰略。當前社會知識更新和科技發展日新月異，產業轉型升級節奏的加快，導致社會人才供需結構開始發生深層次變化，社會人才供需模式已逐步由高校主導轉變為市場主導。課程是學校育人的基礎，因此要求學校的課程建設要作出相應調整。課程的產教融合建設有利于打通產教融合壁壘，實現人才培養類型的根本改變，把思路真正轉到服務地方經濟社會發展上來，轉到產教融合校企合作上來［1］，轉到培養應用型技術技能型人才上來［2］，轉到增強學生就業創業能力上來［3-4］，全面提高學校服務區域經濟社會發展和創新驅動發展的能力［5］，實現人才供給與市場需求的對接［6］。

電子信息技術是國家重大發展戰略之一，是推進經濟可持續性發展的助推器和加速器。“十三五”期間，在國家重點研發計劃中實施了“新一代信息技術”重點專項，我國在光通信、衛星通信、5G、物聯網等方面突破了一些關鍵技術。

為了更好地推動我國電子信息技術的發展，促進人才的高質量培養，國家陸續出臺了一系列政策來推進和深化產教融合協同育人工作。2010 年6 月，教育部即啟動了“卓越工程師教育培養計劃”，旨在推動我國創新型國家建設，培育一批實踐能力、創新能力、國際競爭力突出的高級應用型工程人才。2012 年3 月，高等學校創新能力提升計劃（即“2011 計劃”）啟動，致力于構建協同創新平臺，促進校校、校所、校企、校地以及國際間的深度融合。2017 年12 月，國務院辦公廳印發《關于深化產教融合的若干意見》，指出產教融合對新形勢下全面提高教育質量、擴大就業創業、推進經濟轉型升級、培育經濟發展新動能具有重要意義，并將這項工作延伸至職業教育、高等教育等整個教育體系，作為國家教育改革的頂層設計，實現了由淺層次的人才培養模式、合作關系向教育與產業融合制度演變。2020 年教育部、工業和信息化部研究制定了《現代產業學院建設指南（試行）》，該指南旨在引導行業企業深度參與高校教材的編制，加快課程教學內容迭代，推動課程內容與行業標準、生產流程以及項目開發等產業需求科學對接。

因此，產教融合型課程建設吻合了國家的教育改革方向，已成為當前的研究熱點［7］。本文以南京郵電大學電子信息工程專業課程數字圖像處理與圖像通信的實際工作為例，探討在“知識鏈、人才鏈、產業鏈”三鏈聯動機制下，從課程內容、教學方法、評價機制等方面開展協同育人的思考與實踐。

1 課程教學改革的必要性

數字圖像處理與圖像通信課程是電子信息工程專業重要的專業課，如何在給定的學時內，讓學生吸收知識、掌握原理并將其應用于解決復雜工程問題成為了當務之急。為了更好地對接產業，對原有課程進行改革成為了一項迫切需求。原課程存在的問題具體表現為：

（1）部分知識較為陳舊，難以很好地支撐課程目標。在如今的信息化時代，圖像處理與通信技術不斷推陳出新，人工智能、虛擬現實等理論發展迅速，原有教學內容已不能適應新時代的發展需要，難以對課程目標形成良好的支撐。因此，需要合理地增加和刪減內容，同時也要注重知識的連貫性，即不能因為相關章節的增減使得內容的前因后果變得支離破碎。

（2）學生學習多處于被動接受狀態。傳統的圖像處理課程教學通常采用“給出定義—分析概念—例題講解—作業鞏固”的模式，整個過程中以教師的“教”為中心，學生在教師的指導下進行相應內容的學習，處于知識的被動接受狀況。該模式下培養的學生看似掌握了相關理論，但實際上實踐能力不強，缺乏足夠的分析和解決問題的能力，難以滿足當前企業的需要。

（3）課程的形成性評價不足，評價手段的多樣性需要進一步適應新時代特點。傳統課程往往采用試卷考核形式，通過得分來了解學生對知識的掌握情況。這種形式過度關注最后的考核，而忽視了對平時學習情況的關注，存在“發現問題為時已晚”的弊端［8］。同時，單一的評價只關注目標達成程度的行為結果，而忽視了目標是怎樣達成的行為過程，對學生自身的差異性認識不足，抑制了學生的多樣化發展，導致培養出的學生同質化嚴重，創新性思維不足。

2 課程教學改革具體對策

產教融合的核心思想強調高校和企業兩個主體采取一致、共同的行為來達到協同育人的目標［9］，應該避免傳統“關起門辦教育”的方式。縱觀發達國家成功的創新發展和高素質人才培養方式，可以得出開放、合作、共享的育人模式被證明是一條行之有效的重要途徑。如何充分調動兩個主體的積極性和創造性，實現跨行業的深度合作和開放創新，促進企業需求端、高校供給端協同聯動、精準鏈接，使得高校的人才對接企業需求、企業需求又促進高校內涵建設，成為一項亟待解決的問題［10］。為此，本課程堅持立德樹人，提出“理論奠基、學企融通、提升素養”的教學理念，夯實學生的基礎知識（知識鏈），使之成為某方面的人才（人才鏈），具備解決企業工程問題的能力（產業鏈），整個體系如圖1所示。

為了實現上述體系，所采用的具體對策包括：

（1）建立產教融合長效機制。依托現代信息技術產業學院和江蘇省產教融合電子信息工程品牌專業，與嘉環科技股份有限公司、南京中興新軟件有限責任公司、恒新天朗等國內信息通信產業頭部企業建立了深度融合的產教協同關系，優化結構與資源配置，旨在突破教育鏈和產業鏈的壁壘，建立互惠互利的產教融合長效機制。課程組與企業雙方建立了日常性聯絡制度，企業參與課程建設全過程（見圖2）。建立了專業教師、企業教師參與課程建設方案制修訂的反饋和互動機制，充分發揮企業教師在課程建設中的作用。將企業的實際需求與課程目標緊密聯系，構建了學生創新創業能力培養和訓練體系。同時，將學校科技研發與企業技術創新有機結合，共同打造合作培養創新創業基地。

Fig.2 Enterprise participation in the entire process of course construction圖2 企業參與課程建設全過程

（2）實施項目式實踐教學模式。以行業發展為驅動，動態更新課程內容，保持課程內容的先進性。以解決企業技術開發、生產實踐中的真實問題為目標，構建項目式實踐教學流程，包括項目設計、項目立項、項目開展、成果提交4 個主要環節。在項目設計環節，圍繞合作企業的工程實際問題，由專業教師和企業導師共同設計項目，提煉其中蘊含的科學問題；在項目立項環節，學生根據自己的發展方向自主參與項目，教師指導學生分組，合作企業提供項目實踐經費；在項目開展環節，學生在企業導師和學校教師的指導下開展項目，并按照項目要求自主選擇理論知識進行學習，完成知識鏈的建構；在成果提交環節，項目完成后，企業教師與專業教師結合學生在項目中的貢獻度和現實表現對學生的工程實踐效果進行評價，企業對提交的成果進行效益評估，以運用于產業鏈中解決實際工程問題。通過實施項目式教學流程，使得工程應用走入課堂，豐富了課程內涵。

以企業項目視頻跟蹤為例，其隱含的科學問題是目標匹配問題，該問題可以借助人工定義特征或深度學習自提取特征技術來解決。如果采用人工定義特征，則涉及到的知識點可能包括特征表示（如顏色特征、形狀特征、紋理特征）以及匹配技術（如支持向量機SVM［11］）等；如果采用深度學習來提取特征，則涉及到的知識點包括神經網絡結構［12］、訓練平衡［13］、模型泛化［14］等技術。因此，課程需要先分別講解這些知識點，然后將其進行綜合，并應用其來解決視頻中的目標跟蹤問題。學校圖像課程與企業項目之間的轉化關系如圖3所示。

Fig.3 Transformation between engineering projects and classroom knowledge圖3 工程項目與課內知識之間的轉化

（3）打造從理論到應用的立體式教材體系。本校教師和企業教師深入企業一線，獲取來自企業的實際工程應用項目和案例，根據“準、新、特、實”的標準，在以學生為中心的理念下創新設計了適用于項目化、任務式教學的新形態一體化教材。以國家級規劃教材《數字圖像處理與圖像通信》和江蘇省重點教材《數字圖像與視頻處理》作為本課程的基礎理論教材，同時為了跟蹤人工智能及其他新技術的發展，編寫了《現代數字圖像處理》教材對課程內容進行深化。另外，為了闡述深度學習理論在企業應用中的落地，2022 年又出版了《生成對抗網絡原理及圖像處理應用》教材。此外，還編寫了有關視頻傳輸等方面的教材。可以看出，圍繞課程建設，形成了從下到上、從點到面、從基礎到應用的立體式教材體系，如圖4所示。

Fig.4 A series of multilevel textbooks for the integration of industry and education圖4 立體式產教融合系列教材

（4）推行基于過程化管理的多元評價。本課程依托線上資源（運用雨課堂、課程圈等智慧教學工具，基于QQ 平臺、騰訊會議，結合相關微視頻），強化過程化管理，將學生個性化學習與課程教學目標有機結合，引導學生重視成績，更要重視過程。

在具體評價措施上，學生成績評定包含以下部分：平時成績、面向企業需求的項目實踐報告，以及期末考試的卷面成績。

平時成績由平時出勤情況、作業、課堂表現等構成。出勤考察通過雨課堂進行記錄，作業包括雨課堂線上作業和線下作業，課堂表現主要由學生上課投入情況、回答問題正確率、討論區互動情況等組成。

面向企業需求的項目實踐報告主要考查學生能否利用所學來解決企業問題。評價應以企業為主，即企業與課程組在設計需求問題（如低光照場景中的視頻如何提升清晰度）后，共同制定評價指標，對參與實踐的學生進行專業性評估，分析其是否滿足企業與學校的共同培養要求。例如是否掌握圖像處理方面的濾波、變換、編碼等知識，是否具有創新思維以及堅忍不拔、耐心細致、團隊協作等素質。因此，在開展教學評價工作時，企業應對其自身的人才培養能力進行評估，從滿足企業需求的角度構建評價體系。

期末考試考核整個數字圖像處理與圖像通信的基本概念、基本定理以及相關問題解決方案。特別地，將企業需求或案例作為考核內容的綜合部分，由學生提供解決思路或策略。

（5）踐行基于課程目標達成評價的持續改進。課程考核結束后，根據各考核環節確定支撐課程目標達成的評分內容及其權重值，統計各項評分內容得分情況，并計算課程目標達成情況，其結果可用于課程的持續改進。表1 給出了某年度用于支撐課程目標的評分內容組成。

Table 1 Composition of the scoring items for course objectives表1 用于支撐課程目標的評分內容組成

若課程目標i的達成情況由N個考核點支撐，設第j個考核點的總分為Sj，學生平均分為Aj，權值為Wj，則課程目標i的達成情況評價值OAi由式（1）進行計算：

式中，支撐達成課程目標i的所有考核點權值Wj之和為1。

同時采用定性評價法進行分析與總結，考量各環節的實際教學效果，以發現課程教學的短板，從而擬定課程教學持續改進的方案和措施。

3 實踐效果

通過實踐，該項目的實際效果如下：

（1）作為專業核心課程，電子信息工程專業2019 年入選首批國家一流專業建設點，2022 年入選首批江蘇省產教融合型品牌專業建設點，已通過兩輪工程教育專業認證。近3 年來，電子信息工程專業的升學率也保持在較高水平，如表2所示。

Table 2 Enrollment rate in the past three years表2 近3年升學率

（2）學生對課程認可度高，認為本課程互動性強、課堂氛圍活躍，在多個社交媒體平臺（如知乎、微博）和校內座談中，多人次對本課程進行了點贊，認為是“本學期最喜歡的一門課”。近5 年來，學生對該課程的評價全部是“優秀”。通過該課程的學習，提高了學生的綜合素養。所指導的學生多次獲省級和校級優秀畢業設計、省級優秀畢業生等榮譽。

（3）課程目標達成情況穩中有升。圖5 為最近兩學期的課程目標達成情況。從圖中可以看出，兩學期課程目標達成的評價值都超過0.6，且2021/2022 學年比2020/2021學年兩個課程目標達成的評價值均有所上升，表明了課程持續改進的有效性。

Fig.5 Achievements of course objectives in the past two semesters圖5 最近兩學期課程目標達成情況

（4）本課程作為參賽課程，獲2018 年江蘇省五一創新能手、2018 年江蘇省青年教師競賽工科組一等獎、2017 年江蘇省微課教學比賽三等獎等榮譽。

本課程還于2020 年獲得首屆南京郵電大學“課程思政”教學競賽一等獎，2021 年被評為南京郵電大學“課程思政”示范課程。

（5）課程團隊編寫的教材《數字圖像處理與圖像通信》被評為“十一五”國家級規劃教材、“十二五”江蘇省重點教材，累計印刷3 萬余冊，在國內多所高校得到應用。《數字圖像與視頻處理》被評為“十三五”江蘇省重點教材。

（6）課程負責人被江蘇省科協授予進駐企業的首席專家（工程師）。校企合作的異構網絡視頻傳輸技術被評為江蘇省科學技術三等獎，校企聯合申報的智慧教育場景中教師與學生行為分析等方面的發明專利已被國家知識產權局授予證書。

4 結論

當前是我國經濟發展面臨轉型的重要時期，在電子信息技術背景下，課程建設需要堅持以學生為中心，加強學生的實驗實踐動手能力培養，組建模塊化的知識結構，強化過程化管理，使學生能夠牢固掌握和靈活運用電子信息技術，實現高校人才的高質量培養，使其更好地服務于社會、行業和區域經濟的發展。