摘要: 为了满足新质生产力发展对电气工程领域创新型人才的需求，文章提出了“产教研”深度融合教学改革模式。该模式通过引入行业最新案例、转化最新科研成果和构建数字孪生平台的方式，推动《电器技术及控制》教学内容、教学方法和评价方式改进。以培养复合型工科人才为目标，提升学生工程创新与实践能力为导向，构建了“需求牵引–理论重构–实践验证–创新提高”的四阶段递进式教学路径。教师在教学过程中，采用项目驱动、问题导向、案例研究和虚拟仿真等多种教学方法，实施多元化的综合考核评价体系，打造具有“前沿性、实践性、挑战度”的产教研融合新课堂。课程改革结果表明，该模式能够让学生扎实掌握本门课程的核心知识点，提高学生解决复杂问题的能力。
Abstract: To address the urgent demand for innovative talents in electrical engineering driven by the development of new-type productivity, this study proposes an in-depth industry-academia-research (IAR) integration model for teaching reform. This model promotes the enhancement of teaching content, pedagogical methods, and assessment strategies for the course “Electrical Equipment Technology and Control” by incorporating the latest industry cases, translating cutting-edge research findings into the curriculum, and constructing a digital twin platform. Aiming to cultivate interdisciplinary engineering professionals and guided by the goal of enhancing students’ engineering innovation and practical abilities, a four-stage progressive teaching pathway is constructed: “demand-driven-theoretical reconstruction-practical verification-innovation enhancement.” Throughout the teaching process, instructors employ a variety of methods, including project-based learning, problem-based learning, case studies, and virtual simulations, while implementing a diversified, comprehensive assessment system. This creates a new IAR-integrated classroom characterized by its “cutting-edge, practical, and challenging” nature. The results of the curriculum reform indicate that this model effectively enables students to achieve a solid mastery of the course’s core knowledge and enhances their capacity to solve complex problems innovatively.
1. 引言
发展新质生产力是推动我国经济高质量发展的内在要求和重要着力点[1]。新质生产力的特点是创新，关键在质优，本质是先进生产力[2]。因此，高等院校培养的复合型工程人才需要熟练掌握先进生产技术，并且能够引领产业的智能化转型。国内外学者针对产教融合和项目式学习展开了深入研究。产教融合的培养模式通过引入企业资源，有效缩短了理论教学与产业实践之间的差距；而教师借助项目式学习，引导学生解决实际问题，提升了学生学习的主动性。然而，现有研究也存在一定的局限性：部分产教融合实践停留在“企业参观”或“专家讲座”等浅层次合作，未能实现教学全过程的深度嵌入；而一些项目式学习教学设计虽有项目，但项目来源与产业真实需求的关联度不强，或流程设计未能形成从理论重构到实践创新再到价值升华的完整闭环。
《电器技术及控制》是电气工程及其自动化专业的核心骨干课程，主要包括电器的发热与电动力、电弧理论、机车电器和电气控制电路设计等内容。该门课程是连接机车电传动、高电压技术等后续课程的桥梁，在学生的知识体系中起着“承上启下”的关键作用。然而，在该课程的日常教学中存在以下问题：教学内容更新相对滞后，满足不了智能电器、物联网技术和新能源技术的发展需求。教师的教学方法以课堂讲授为主，导致学生对抽象的电弧、电磁场等原理理解不透。教师对学生的评价方式单一，主要以期末考试为主。这些问题导致培养出的人才难以满足新质生产力“高端化、智能化、绿色化”要求。本文以《电器技术及控制》课程为例，提出了构建新质生产力赋能下“产教研”深度融合的教学新模式。通过该模式打破传统课堂壁垒，将产业界的真实需求与学校课堂教学紧密结合。学校教师将新质生产力的核心理念贯穿于学生培养的全过程，培养复合型工程人才。
2. 课程改革的目标定位
根据新质生产力对人才的需求，《电器技术及控制》将从知识、能力和素养三个方面重塑课程教学目标，让人才培养和产业发展同频共振。
2.1. 知识重构：融合前沿技术，构建面向未来的知识融合体系
新质生产力强调技术前沿性[3]。教师应注重教学内容的及时更新，将“新科技”元素融入到传统的课程讲授内容中。课堂中不仅要保留接触器、受电弓、断路器等典型的电器基本原理，还要引入智能电网中的智能感知技术、新能源中的电池技术和电动汽车的高速快充技术。通过引入这些紧跟时代的前沿技术，使学生扎实掌握经典的电器设备原理，理解当今使用的关键技术，为学生职业生涯发展打下坚实基础。
2.2. 能力跃升：强化工程实践，培育创新能力
新质生产力的核心在于全要素生产率大幅提升，要求高校培养的人才具备将理论转化为实际生产力的能力[4]。课堂中教师通过项目式学习的方法，引导学生完成电器控制系统设计任务，如微型光伏储能系统保护元设计。在课程设计阶段安排学生进行需求分析、方案设计、元器件选型、软件编程和硬件调试。课程任务不仅锻炼了学生的动手能力，更培养了其创新能力。
2.3. 素养培育：培养具有社会责任感的工程师
新质生产力本质就是绿色生产力[5]-[7]。教师将绿色、低碳、安全等工程理念深度融入教学全过程。教师在讲授断路器灭弧原理时，不仅介绍传统的六氟化硫灭弧气体，还要特别提到环保气体全氟异丁腈，引导学生思考技术发展与环境保护的关系。在进行课程设计时，可将能效、材料回收率、生命周期成本等指标纳入评价体系，以此培养学生的“绿色设计”意识。
3. 新质生产力背景下“产教研”融合教学模式构建
3.1. 传统课程教学模式的痛点解析
为实现上述改革目标，对传统的教学模式进行重塑。需要剖析传统教学模式在新质生产力视角下的痛点。传统《电器技术及控制》课程的教学内容主要依据经典教材编写，虽然理论体系完整，但更新速度跟不上产业技术迭代的步伐。教师讲授的往往是成熟甚至略显陈旧的技术，而学生在企业实习时面对的却是智能化的电器设备。如教材中对接触器的介绍还停留在电磁式结构，而企业早已应用电子式、永磁式甚至智能型接触器。课程知识中“学”与“用”的脱节，导致学生知识结构老化，难以适应新质生产力的要求。
“教师讲、学生听”的单向灌输式教学是传统工科课堂的主要模式。对于《电器技术及控制》这门实践性极强的课程，抽象的电磁场分析、复杂的机械联动机构、瞬息万变的电弧过程，如果仅靠粉笔和PPT，学生很难建立直观的物理概念。虽然有配套实验，但一般是验证性的实验操作，学生缺乏自主探索空间。
“期末一张卷定乾坤”的考核方式是传统教学的弊病[8]。这种评价方式侧重于考查学生对知识点的记忆，忽略了对其在工程情境中分析问题、设计方案、团队协作、沟通表达等综合能力的考查。学生的学习行为也因此被异化为“为考试而学”，追求标准答案，而非寻求最优解。单一化的考核体系无法为教学改进提供有效反馈。
3.2. 创新“产教研”融合的四阶段递进式教学模式
3.2.1. 需求牵引：项目驱动式的问题导入
教师课堂上讲授的问题都是从产业中来，摒弃了从第一章开始就按部就班讲授的传统做法，从课程开始就引入一个校企合作项目[9]-[11]。如“某智能制造单元的电机启动与保护控制系统设计”项目。邀请企业的技术工程师走进课堂，介绍项目的具体背景、技术要求、行业标准及实际应用中的痛点。使学生从课程一开始就接触到产业的实际需求，明确学习的目标，实现“要我学”到“我要学”的转变。教师引导学生以小组为单位对总项目进行任务分解，识别出实现该项目需要解决的关键技术问题，如“如何为大功率异步电机选择合适的启动方式？”、“如何设计短路、过载、欠压等多重保护？”引出了后续章节的理论学习需求，构成了以问题为导向的学习路径。
3.2.2. 理论重构：案例研讨式的知识学习
将课程内容重组为“常用低压电器和电气控制线路”、“三相异步电动机的基本控制线路及其安装”、“常见机床电气控制”、“智能电器”等章节。每个章节的学习都直接服务于解决总项目中的某个子任务。在讲授每个模块时，大量采用案例教学法。教师在讲解“断路器选型”时，不仅讲授理论公式，更提供多个不同负载特性的真实案例，让学生分组讨论、计算和选型，并在课堂上进行方案陈述和辩论。部分理论知识点可采用翻转课堂模式，让学生课前通过在线资源自主学习，课堂时间则聚焦于答疑解惑和深度研讨。教师将团队最新的科研成果，如“基于数字孪生的断路器健康状态评估”、“柔性直流输电网用新型高压直流断路器”等，以文献阅读的形式融入教学，向学生展示该领域的前沿动态。
3.2.3. 实践验证：搭建虚实结合的系统
学生利用MATLAB/Simulink等软件搭建仿真模型，进行功能仿真和参数整定。仿真验证通过后，学生在电气控制实验台上进行硬件接线、PLC编程和系统联调。整个实践过程中，实践与理论学习穿插进行。学生在实践中遇到的新问题，会反馈到课堂上，成为新一轮理论学习的出发点，形成理论和实践迭代深化的闭环。
3.2.4. 创新提高：课程设计的成果展示
教师提供“碳计量边缘一体机”、“深度学习算法实现电机故障的早期预警”等可选的课题方向。学生可根据兴趣自主选择，进行二次开发。课程结束时，开展项目成果展示会，邀请企业工程师和教师共同组成评审团。学生通过PPT汇报、实物演示和技术答辩的方式展示其成果。优秀的项目将被推荐参加各类科技创新竞赛，实现课外比赛的衔接。
3.3. 课程改革的实施
为确保新型教学模式从理念蓝图高效转化为实践成果，我们构建了以评价体系、教学资源与师资队伍为三大支柱的全方位保障体系，其中评价体系是核心。传统“一考定终身”模式弊端明显，为此我们打造贯穿学习全过程的多元化综合评价体系。该体系将学生总成绩分解为四个维度：过程化考核占60%，涵盖出勤、课堂互动等多方面，鼓励学生持续投入学习；项目报告占20%，检验学生知识综合运用、问题解决及书面表达等能力；实践操作占10%，评估学生在实验等场景中的动手能力；研讨表现占10%，关注学生团队协作、批判性思维和口头沟通素养。这一结构使考核更科学立体，能动态追踪学生成长，引导其从被动学习转向主动探索、实践与分享，保障教学目标有效达成。
学校与西门子等知名企业共建联合实验室，引入与工业界同步的工业网络设备，搭建模块化的综合实验平台；开发覆盖课程主要内容的虚拟仿真实验软件，支持学生随时随地的学习；建立稳定的校企合作基地，将企业项目转化为教学案例，聘请企业工程师担任行业导师，定期组织学生到企业参观实习，实现教育链、人才链、产业链和创新链的衔接。
支持专业教师定期到企业进行挂职锻炼，参与企业实际研发项目，将产业的经验反哺教学。建立一支由企业技术骨干组成的兼职教师队伍，深度参与课程的案例提供、项目指导和成果评价等环节，形成教师与工程师协同育人的结构。鼓励教师将自身的科研项目与教学相结合，将前沿科研问题转化为学生的探究性课题，指导学生参与科研活动，实现科研反哺教学。
4. 改革成效与反思
经过教学改革实践，《电器技术及控制》课程的教学效果取得了显著提升，主要体现在以下几个方面：问卷调查显示，超过90%的学生认为新的教学模式激发了他们的学习兴趣；项目驱动的模式使他们获得了强烈的成就感，学生创新能力大幅增强；在课程项目展示中，涌现出一批高质量、有创意的作品；毕业生岗位适应能力得到企业认可，毕业后迅速成长为技术骨干。
5. 反思与展望
尽管课程改革取得了一定成效，但仍存在一些问题。针对教师工作量大的问题，将研究利用数字孪生平台自动评估学生的部分实践操作，通过智能化手段将教师从重复性批阅工作中解放出来。持续优化评价体系，探索引入区块链技术记录学习数据，确保数据全程可追溯。企业资源的引入稳定性有待提升，需要建立长效的校企合作机制。未来将继续把新质生产力理念与电气工程教育进行融合，并进一步引入人工智能、大数据、数字孪生等前沿技术，探索更加智能化的教学手段。加强电气工程专业与新兴产业的交叉融合，培养学生的复合型能力，为服务国家高质量发展培养更多工程人才。
NOTES
*通讯作者。