产教融合驱动下环保设备自动化教学改革研究

2025 年环保装备制造行业正加速向数字化、智能化方向升级，但面临科研与产业脱节、技术转化率低等瓶颈，倒逼人才培养模式改革。党的二十大报告强调“统筹职业教育、高等教育、继续教育协同创新，推进职普融通、产教融合、科教融汇”，为高等教育领域产教融合提供顶层设计。

1 教学改革思路

环保设备自动化课程采用基于 BOPPPS 模型的线上线下混合式教学模式，通过“课前 - 课中 - 课后”三段式设计教学流程。课前阶段，教师发布学习任务及预习测试，引导学生掌握理论基础、项目背景及软件操作等知识；课中阶段，依托软件和实体设备，开展项目式实验环节，通过小组协作完成自动化监控项目设计，强化复杂问题解决能力；课后分层次进行成果验收，帮助学生巩固课堂所学，检验学习效果，提高学习积极性和参与度。

基于 BOPPPS 模型实施线上线下混合式教学，既确保了知识传授的连贯性和系统性，又灵活支持了学生的个性化学习需求，有效提高了教学的效率和效果。

2 教学改革举措

课程通过项目式分层教学，以“知识整合重构—能力阶梯跃迁—素质隐性浸润—思政显性融合”为主线，实现了从低阶技能训练到高阶复杂问题解决的全方位提升。学生不仅掌握环保设备自动化监控的核心技术，更在跨学科系统设计、创新解决方案制定、工程伦理决策等维度形成核心竞争力，契合新工科“价值—知识—能力—素养”四位一体的育人要求（如图 1 所示），为智能制造与绿色工业培养复合型技术人才。

2.1 知识融合：层级递进与跨学科整合，构建系统性知识体系

课程通过项目化的分层次设计，在基础层（如项目一低压配电系统电气化控制），学生掌握电气元件选型、电路图识读等核心技能；进入综合层（如PLC+HMI+ 变频器自动化监控），需融合电气控制、通信协议、人机交互界面设计等多学科知识，完成设备协同控制；至创新层（如 S7-400PLC 硬件组态软环境测试），则需结合工业网络架构、硬件冗余配置与高级编程语言，解决企业级复杂问题。

另外，从单一技术点到复杂系统集成的知识深度拓展。水罐水位监控项目从“手动功能”到“自动脚本编程”的进阶，在技术深度与复杂性的提升、系统灵活性与可扩展性的增强、智能化与自动化水平的提升以及故障检测与排除能力的增强等方面，使水罐水位监控系统更加高效、稳定、可靠和智能。这种从“基础→集成→创新”的层级递进，打破了学科壁垒，推动学生从碎片化知识积累转向系统性工程思维构建。

2.2 能力培养：工程实践与创新思维并重，强化复杂问题解决能力

课程以项目为载体，通过“认知—应用—创造”三阶段，培养学生工程实践能力。在基础项目中（如电动机自动控制实验），重点训练设备操作、控制电路识图等基础技能；在综合项目中（如混合搅拌池 PLC 组态监控设计），需统筹控制逻辑与工艺需求，完成多设备联调与故障诊断，培养系统设计与协同能力；在创新项目中（如故障报警电路设计），融入 PLC 编程逻辑，培养学生在编程与系统设计方面的创造力与实践能力。此外，S7-400PLC 硬件组态设计需模拟企业级场景，完成CPU 冗余配置、分布式I/O 扩展等复杂任务。这种从“单一技能→系统集成→自主创新”的能力培养路径，使学生逐步具备解决环保设备领域复杂工程问题的综合素养。

2.3 素质提升：工程伦理与职业素养渗透，塑造责任意识与工匠精神

课程将工程规范、团队协作与可持续发展理念融入项目实践，全面提升学生职业素质。要求学生严格遵守相关的电气安全规范和自动控制电路的设计规范；每个项目采用分组协作模式，要求学生分工完成硬件结构分析、控制程序编写、设备调试、报告撰写等工作，强化团队沟通与责任担当；在自动控制脚本编程中，引入“异常处理机制设计”任务（如水位超限自动停机），引导学生思考技术安全性与伦理风险。同时，课程通过“变频调速节能实验”量化展示不同控制策略的能耗差异，将绿色制造理念内化为技术决策依据。这种“技术实操 + 伦理反思”的双轨设计，助力学生成长为兼具专业技能与社会责任感的工程技术人才。

2.4 课程思政浸润：价值引领与技术实践深度融合

课程以环保设备技术为载体，通过“案例浸润—实践体悟—反思内化”三重路径，实现思政目标的有机渗透，确保思政目标从认知认同到行为践行的有效转化。比如在水罐水位监控项目中嵌入“化工厂泄漏事故”案例，剖析监控失效导致的生态灾难，强化“精准控制与环保责任”的价值观。电动机控制实验要求对比变频与工频模式的能耗数据，将“双碳目标”转化为技术攻关动力。实验过程强调细节处理与问题排查，通过精确操作和细致调试，培养学生追求极致、精益求精的工匠精神，促使学生形成严谨细致、追求完美的职业态度。此外，对比国产电气设备与进口品牌性能，组织“技术卡脖子突破路径”研讨，激发学生科技报国使命感。

3 结论

本文探索产教融合驱动下环保设备自动化课程多元化教育体系的研究与实践路径，构建“产业需求 - 技术技能 - 创新素养”协同发展的培养模式。通过校企双主体开发“智能监控 + 双创实践 + 行业应用”三维课程模块，建立技术技能与产业需求的映射关联机制，形成“教学做创评”一体化培养模式，推进学生环保技术创新能力、工程实践能力与产业视野的协同提升，培育兼具技术技能、创新思维与行业洞察力的新工科人才。

参考文献：

[1] 丁苍峰 , 王书文 , 李一航 , 等 . 产教融合的人工智能应用型人才培养模式探索 [J]. 陕西教育 , 2025, (7): 52-54.

[2] 李丹. “德技双馨”——用工匠精神构建职业教育大思政格局[J]. 现代职业教育 , 2023, (14): 14-17.

[3] 林存俊 . 产教融合背景下中职电子信息专业教学模式创新研究 [J]. 家电维修 , 2024, (1): 31-33.

[4] 赵旭 , 索浩 , 王丹 . “新工科”背景下产教融合教学模式实践研究 [J]. 航海教育研究 , 2020, 1(37): 10-14.

基 金 项 目： 应 急 管 理 理 论 政 策 及 产 教 融 合 科 教 融 汇 课 题（AHKJRH2025002）。