1. 引言
当前，信息技术革命正在推动全球产业结构和教育模式的深刻变革。软件工程作为数字经济的基础支撑学科，其专业人才培养质量直接影响产业创新能力与国家竞争力[1]。然而，传统高校的软件工程教育往往过于重视理论教学，缺乏与企业真实项目的衔接，导致毕业生的工程能力与岗位需求之间存在较大落差[2]。在此背景下，产教融合(Industry-Education Integration)逐渐成为高等教育改革的重要方向。教育部在《关于深化现代产教融合的若干意见》《国家职业教育改革实施方案》等政策文件中明确提出，要通过校企合作实现“教育链、人才链与产业链、创新链的有机衔接”[3]。国外学界的CDIO (Conceive-Design-Implement-Operate)工程教育理念与OBE (Outcome-Based Education)成果导向教育模式，均强调学生在真实工程环境中综合运用知识与技能的重要性[4]。在此理论背景下，本文以《智能挖机引导系统》为研究案例，探索基于产教融合的软件工程课程体系构建路径，以期为工科教育改革提供系统化解决思路。
2. 产教融合的理论基础与实践价值
产教融合的核心在于实现教育系统与产业系统的深度协同。其理论基础主要来源于教育生态理论、协同育人理论与能力本位教育(CBE)思想[5]。教育生态理论认为，教育活动是一个由学校、企业、社会等多元主体共同参与的复杂生态系统，只有实现资源共享与功能互补，才能促进教育生态的良性循环。协同育人理论强调多方主体在共同目标下的角色互动与责任分担，通过协同机制实现人才培养的系统最优化。能力本位教育则主张以职业能力为导向，强调“学以致用”的课程设计与学习成果评价。在软件工程教育中，产教融合能够将理论教学、项目实践与企业需求有效结合，使学生在真实任务驱动下形成系统分析与工程实现能力[6]。
国外工程教育改革较早实现了产教协同机制。例如，瑞典查尔姆斯理工大学通过CDIO框架强化学生的全生命周期工程能力培养[7]；美国卡内基梅隆大学的软件工程硕士项目与业界保持长期合作，将企业真实项目嵌入课程体系。我国自“新工科建设”启动以来，也在积极推进产教融合创新实践。教育部提出的“校企命运共同体”理念，推动了从课程共建到科研共创、从教师互聘到人才共育的深度合作模式。
3. 基于《智能挖机引导系统》的课程体系构建
《智能挖机引导系统》是一个典型的多学科交叉工程项目，涉及传感器数据采集、物联网通信、移动端开发、设备管理系统设计、算法优化与三维可视化等内容。该项目要求学生具备从硬件到软件的综合设计能力，为课程体系的构建提供了真实的产业场景支撑。为此，本研究提出了“基础课程–核心课程–扩展课程–综合实践”四层递进式课程体系。
(1) 基础课程层：主要目标是夯实学生的计算机科学理论基础和编程能力。课程包括《C语言程序设计》《Python语言程序设计》《数据结构》《计算机组成原理》《操作系统》《离散数学》等。通过算法案例与代码实践，学生掌握程序设计思维与计算逻辑能力。
(2) 核心课程层：该层课程旨在培养学生系统化软件开发能力，包括《软件工程》《数据库开发与应用》《企业级应用开发》《软件测试》等。课程中以《智能挖机引导系统》为载体，引导学生完成需求分析、架构设计、系统实现与测试全过程。
(3) 扩展课程层：面向新兴技术领域，拓展学生跨学科应用能力。课程包括《物联网技术》《嵌入式系统》《移动应用开发》《人工智能导论》《数据可视化技术》等。教学采用模块化设计，学生可根据项目需求选择相应技术栈进行开发。
(4) 综合实践层：强调“以项目促教学”，包括课程设计、综合实训、企业实训与毕业设计等环节。通过校企双导师制，学生在真实项目中完成从方案设计到成果展示的全过程，实现知识的系统迁移与能力整合。
4. 课程内容优化与教学实施
课程内容优化与教学实施是产教融合人才培养模式落地的关键环节。为保证课程体系能够兼顾理论系统性与实践应用性，本研究从教学理念、内容设计、教学方法及评价机制四个方面进行系统优化，构建了以能力培养为导向、以项目实践为主线的教学实施体系。
4.1. 课程内容优化的实施路径
在具体实施过程中，本研究通过“课程映射–能力分解–任务导入–项目实施”四个阶段推进课程内容优化。
(1) 课程映射阶段
以《智能挖机引导系统》项目为核心，将项目开发流程映射至课程体系。
例如，传感器数据采集对应《物联网技术》课程模块；数据可视化对应《Web开发与三维展示》模块；算法优化对应《算法分析与设计》模块。通过这种映射，实现教学内容与项目需求的高度对应。
(2) 能力分解阶段
将毕业要求中的综合能力分解为可度量的课程目标，如系统分析能力、编程实现能力、团队协作与创新能力等。
每门课程都明确支撑的能力指标及对应教学环节，形成“课程–能力矩阵”，确保课程体系覆盖学生能力培养的各个维度。
(3) 任务导入阶段
采用“情境导入 + 问题驱动”的教学策略，在教学初期由教师引入项目背景与业务场景，让学生以团队形式讨论项目需求与可行方案。
例如，在《软件工程》课程中，学生以“施工路径误差优化”为主题开展需求分析与功能分解，形成用户故事及功能模块草图。
(4) 项目实施阶段
学生在教师与企业导师的双重指导下，完成代码开发、调试与部署。教学过程中采用敏捷开发模式，将课程周期划分为若干个“迭代Sprint”，每个阶段完成可交付成果并进行展示与评估。
这种模式不仅强化了学生的时间管理和版本控制意识，也提高了团队协作效率。
4.2. 教学方法创新与课堂组织形式
(1) 项目驱动教学(PBL)
教师将企业真实项目转化为教学项目，通过任务拆解、角色分配和阶段考核引导学生在“做中学”。
项目驱动教学有效解决了理论与实践脱节的问题，使学生在解决实际问题的过程中深化对知识的理解。
(2) 翻转课堂与混合式教学
翻转课堂强调“把知识传授放到课外、把知识内化放到课堂”，在该模式下，教师从“知识传授者”转变为“学习设计者与引导者”，通过构建学习任务、设置问题情境和提供学习资源，引导学生主动探索。学生则从“被动接受者”转变为“学习主体”，在团队协作与问题解决中形成自主学习与批判性思维能力。
混合式教学则注重“线上资源与线下互动的优势互补”，教师利用在线教学平台(本课程采用学习通)上传课程微视频、PPT、代码示例及项目案例资料。学生在课前自主学习相关理论知识，完成平台上布置的预习任务和在线测验。
综合来看，翻转课堂与混合式教学的融合不仅优化了教学资源配置，也强化了学生在产教融合项目中的自主学习与工程实践能力，成为实现“以学促做、以做促学”的有效途径。
4.3. 教学实施案例分析
以《企业级应用开发》课程为例，该课程在教学中融合了《智能挖机引导系统》中设备管理应用模块，该模块包含数据库的管理，包含增删改查等；该模块还包含实时数据可视化模块。学生通过学习WebSocket通信协议与ECharts可视化技术，实现施工区域三维渲染与动态数据展示。
在项目实践中，学生需完成以下任务：
(1) 建立前后端数据交互模型，实现实时数据刷新；
(2) 通过算法优化降低页面渲染延迟；
(3) 设计直观的人机交互界面并进行可用性测试。
课程评价采用过程性与结果性相结合的方式。过程性评价包括团队协作表现、项目进度控制、文档规范性和问题解决能力；结果性评价则依据系统功能完整度、性能指标与创新设计进行综合评分。具体评分项如表1所示。
在项目实施的总结阶段，教师对教学过程进行了反思与优化。引导学生进行经验总结与创新提炼，形成“学习–实践–反思–再提升”的持续改进闭环。
Table 1. Detailed list of evaluation indicators
表1. 评价指标项目明细表
维度 |
具体指标 |
权重 |
评价工具 |
过程考核 |
团队协作(会议记录) |
20% |
同伴评审 |
项目进度(Sprint日志) |
20% |
教师日志检查 |
文档规范(代码注释、报告) |
10% |
rubric量表 |
结果考核 |
功能完整度(CRUD + 可视化) |
30% |
项目作品评分 |
性能指标(延迟 < 2s ) |
10% |
自动化测试 |
创新设计(优化算法) |
10% |
专家评审 |
综上所述，课程内容优化与教学实施的有机结合，有效促进了学生从“知识掌握型”向“能力应用型”的转变，体现了产教融合模式的育人实效。
5. 实施挑战与应对策略
产教融合推进虽成效显著，但实践中面临多重挑战。具体如下：
(1) 企业合作稳定性问题：企业项目需求变动频繁，导致教学计划调整困难。应对策略：签订“滚动式合作协议”，每季度续签并预留20%弹性模块；建立联合工作组，每季度评估需求。通过此机制，合作中断率降至5%。
(2) 教师精力投入与考核激励矛盾：教师兼顾教学、企业挂职，工作量超标，但传统考核偏重论文而非实践。应对策略：学校推行“双轨激励体系”，实践贡献计入职称评审；提供挂职补贴与弹性排课。
(3) 学生基础差异带来的问题：新生编程水平参差(基础弱组占比40%)，影响团队协作与项目进度。应对策略：采用分层教学，前期诊断测试后分组(基础组补课，高级组挑战任务)；引入导师“一对一”辅导。经调整，项目完成率达95%。
6. 实施保障与效果分析
在实施过程中，学校通过“三支撑两协同一评价”机制保障教学质量。三支撑指师资队伍、教学资源与实验环境；两协同指校企协同与教师协同；一评价即全过程多维度评价机制。通过与企业共建实验平台，教师定期参与企业挂职实践，将最新工程技术融入课堂教学。
项目实施两年来，共有30余名学生参与《智能挖机引导系统》项目开发，完成了传感器数据采集模块、APP原型、小程序前端和算法优化模块等多个子项目。
7. 结论与展望
本研究以《智能挖机引导系统》为依托，构建了基于产教融合的软件工程课程体系与实施路径。研究表明，该模式能够有效促进学生从知识学习向能力生成的转变，提升其系统设计、问题解决与协同创新能力，为高校工科专业教学改革提供了可行方案。未来，将进一步拓展产业合作范围，探索AI与数据驱动的教学评价体系，构建开放共享的产教融合教育生态，实现软件工程教育的持续创新与高质量发展。
然而，本研究存在局限，如样本量较小、实施周期短、限于应用型院校及特定项目，通用性待检验。未来，可探讨该模式在研究型与应用型大学适用差异，或利用AI与大数据构建智能化评价体系，推动软件工程教育高质量发展。
基金项目
基于产教融合的项目式软件工程类课程建设探索与实践(湖北省教育科学规划课题，项目编号：2023GB167)。
NOTES
*通讯作者。