《电气技术》论文分享｜河北工业大学、天津城市建设管理职业技术学院项薛明、刘杰：目驱动的电气工程专业产教融合工程创新实践教学探索

新工科背景下，深入探索并构建大学生创新实践新模式，以培养其创新思维，提升创新能力，使之适应新技术、新产业、新经济的发展需求，已成为全国高校持续深化实践教学改革的核心焦点。河北工业大学电气工程学院、天津城市建设管理职业技术学院能源机电学院的薛明、刘杰、代中余在2025年12期《电气技术》上撰文依托河北工业大学工程创客训练项目，探讨基于项目驱动的大学生工程创新实践产教融合实施方法，以物流机器人无线充电工程项目为例，详细阐述学生在团队协作、任务细化模式下，从项目需求分析、设计思路、实施过程与要求、任务分工、考核评价到效果反馈的完整实践环节，旨在提高学生的实践创新能力，推动科技成果转化，为培育大学生创业型项目奠定基础。

随着大数据、人工智能、数字孪生与自动驾驶等前沿科技的迅猛发展，人们生活行为与工业生产模式发生了深刻变革，无线输电技术在相关场合的应用逐步扩大。同时，传统高校实践教学体系与方式在适应社会发展需求方面的诸多不足日益凸显，导致毕业生就业面临严峻挑战与压力。

在此形势下，教育部主持探讨新工科教育内涵、发展与建设，形成“复旦共识”“天大行动”“北京指南”，明确了我国工程教育改革方向，强调了工程教育需要主动适应“新技术、新产业、新经济”的发展，培养具有创新精神和实践能力的高素质工程科技人才的重要性。作为政策落实的重要举措，教育部启动实施“国创计划”，按照“兴趣驱动、自主实践、重在过程”的原则，倡导以学生为主体开展创新性实践，推进高校在教学内容、课程体系、实践环节等方面进行综合改革，提升大学生创新能力。

从产教融合的角度，实施大学生实践能力培养，是适应新常态下企业对“科学基础厚、工程能力强、综合素质高”人才需求的重要方式，本文将科研与教学深度融合，提出通过项目驱动的方式实施产教融合，并以企业实际项目需求“物流机器人无线充电系统”工程项目作为实践教学案例，详细阐述设计思路、实施方法、任务分解及考核评价等，最后通过项目教学效果反馈环节的建议，持续改进创新实践项目的实施方案。

1 项目实施背景与意义

1.1 项目实施背景

当前，为深化教学改革、培养高素质创新型人才，高校推动传统理论教学向实践教学转型，逐步提升实践课程在教学体系中的比重，并从实践教学计划、实践教学内容及实践教学质量评价等方面实施了诸多举措，力图打破理论与实践的壁垒，为学生实践创新铺设坚实道路。

有文献从构建科学的课程模块、优化教师的学缘结构、建立完善的实践教学质量监控体系和评价机制、注重校企合作等方面，提出了提升高校实践教学质量的措施。有文献从增加实践教学课程、融合学界业界赛事、践行落实创新创业、打造校企合作平台与实践操作基地建设等角度，阐述了高校实践教学的可行措施。有文献从“产学研用”等育人主体各自优势的角度，阐述了大学生创新能力培养效果。有文献探索虚拟仿真实验教学实施环节对学生工程能力的培养，充分发挥该课程资源优势，有效提升了学生工程能力。

然而，我国高校实践教学环节依然较为薄弱，高校产教融合面临人才培养与产业发展需求脱节的形势，仍需在实践环节设计、创新实践建设及实践教学质量评估等方面进一步改进。更为关键的是，通过探索真实且复杂的问题情境，使学生能够认识到所学专业在社会中的实际应用价值，并意识到课堂上所学知识存在的局限性，从而更好地适应社会发展的需求。

目前，国际上，项目式学习模式已被广泛应用，核心在于通过真实或模拟的项目激发学生主动学习，如麻省理工学院的工程教育模式。国内高校积极响应新工科建设号召，在产教融合、项目驱动实践教学方面进行了大量探索，利用学科竞赛驱动实践教学等。这些实践在提升学生工程能力方面取得了一定成效，但是还存在一些共性问题。例如：项目与企业真实、前沿需求的对接深度不足，常流于简化案例或陈旧技术；实施过程缺乏系统化、标准化的流程设计与精细化管理，项目推进易碎片化；思政教育与专业技术实践“两张皮”，未能实现深度有机融合；“双导师”协同机制不健全，校内外资源整合与指导效能有待提升等。

鉴于此，依托河北工业大学面向本科生实践能力培养所实施的“工程创客训练项目”计划，与合肥有感科技有限责任公司开展产教融合一体化项目，该企业专注无线充电技术研发、生产与应用多年，拥有一支专业的技术研发团队，其自主研发的车载无线充电设备已广泛应用于众多汽车品牌。

在物流机器人无线充电技术方面，企业有着坚实的研究基础和明确的发展规划。物流机器人无线充电项目是该企业的一个实际工程项目，旨在解决企业在建厂房充电区域较小，备用机器人数量有限且充电时间长等问题，以满足物流机器人的7×24 h不间断工作需求，从而提升整体工作效率及充电智能化水平。

将该工程项目进行模块化分解，并做适当简化，形成应用于本科生实践教学的产教融合项目案例。从项目背景需求分析到项目指标达成全流程，学生主动思考，亲身实践，提前接触企业的专业技术，接受企业专家指导，在技术创新与实践能力方面可获得大幅提升，有助于培养既具备电气工程专业知识、又富有创新思维和实践能力的复合型人才。项目形成的科技成果，可快速在合作企业转化为实际应用，促进产业发展。

1.2 项目实施意义

电气工程专业本科生教学包含电力电子技术、电路理论、模拟电路及电磁场等基础课程，是无线充电技术研发与应用的重要理论支撑。开展以物流机器人动态无线充电为项目案例的创新实践教学，还需要学生课外学习控制、电子、材料等学科相关知识，有助于促进学科交叉与融合，支撑复合型人才培养。

此外，项目驱动的创新实践是实现思政育人的重要方式，学生在项目实施过程中，通过将理论知识与实际应用相结合，协同合作，解决项目中的难题，提高项目的创新性和实用性。同时，可培养自身责任感，锻炼团队合作与互助精神，提升敢于创新、勇于探索的意识，为形成良好的职业道德素质、促进未来的职业发展、树立良好的价值观奠定坚实基础。

2 项目设计思路与实施过程

2.1 项目设计思路

以工程项目驱动产教融合，要全方位考量项目各要素对实践教学的适配性，评估项目应用于实践教学的适用度、难易度及预期达成度。在物流机器人无线充电项目中，通过深入分析案例，确立关键的项目设计要素，主要包含以下几点：

1）技术前沿性。无线充电技术处于电气工程学科前沿，在多领域广泛应用，能极大地激发学生探索热情，为整个项目实践注入内在驱动力，使其积极投入各阶段学习与操作。

2）综合应用。整合多学科专业及外延理论知识，打破学科界限，让学生在实践中实现知识融合，提升综合运用知识解决复杂问题的能力，这一要素贯穿项目实施各环节，要求学生在不同步骤灵活调用各类知识。

3）创新实践。引导学生全程深度参与项目从原理到实物产出全流程，培养他们独立思考、创新探索及解决实际问题的能力，该能力在项目实施过程各阶段的具体实践操作中得以锻炼和体现。

4）团队协作。借助任务分工与分组合作模式，强化学生沟通协作能力，这是保障项目顺利推进的关键，尤其在多步骤的项目实施过程中，不同成员须紧密配合，共同攻克难题。

5）思政融入实践。学校可以将课程的思政目标深度融入项目实践，如“电气工程”可以融入爱国奋斗精神、工匠精神等思政元素。课程思政要贯穿整个教学过程，同时也纳入成绩评定，旨在使学生不仅掌握技术，更能深刻领悟技术背后的社会责任与超越精神，塑造具有创新精神和社会责任感的新时代电气工程师形象。

根据上述思路，在项目内容设计方面，选取与社会发展紧密相关、能切实改善人们生活的物流机器人无线充电项目作为载体，并对物流机器人无线充电实践项目进行设计，反复思考、认真推敲与听取学生反馈，形成教学目标明确、项目构架完整、逻辑清楚及评价机制科学的项目实施体系，可概括为“314”实践计划，其涵盖的3个阶段与14个步骤紧密相连、环环相扣，共同服务于培养高素质电气专业人才这一目标，且与“思政融入实践”要素有机融合，具体项目设计与实施进程如图1所示。

项目初始阶段是项目根基，为后续实施提供全面支撑。对项目基础准备、背景及需求的精准分析，是后续实践操作有序开展的前提条件。例如，充分了解物流行业对机器人无线充电的现实需求，在这一过程中，教师可引导学生思考项目需求背后的社会需求因素，初步渗透思政理念，如强调满足物流高效运作需求对社会经济发展的意义。

项目实施过程，各步骤依据先后顺序层层推进，彼此协作构建完整项目体系。例如，先通过“项目设计”构思框架，经“方案论证”确保其合理性后，才能开展“系统软硬件搭建”工作，任何环节脱节都会影响项目最终成效。将思政元素融入实践方面，“项目设计”环节中，鼓励学生融合多学科知识，践行综合应用要素，同时思考如何通过技术创新实现更好的充电效果，体现创新实践精神；“方案论证”环节培养学生严谨的科学思维与团队协作沟通能力，共同评估方案优劣；“系统软硬件搭建”涉及多专业学生协作，强化团队分工配合。通过逐步深化思政教育效果，让学生明白技术实践与社会责任紧密相连。

项目结果验收与考核阶段，是对项目整体质量的检验与总结，可为教学改进与学生能力提升提供依据，是项目闭环的关键环节。“项目测试”依据前期设定的标准全面检测项目性能，其结果为“评定”提供关键数据支撑。

在“评定”过程中，不仅考量学生专业技能掌握情况，还将思政表现纳入评价范畴，如学生在项目中对社会责任的理解与践行程度、团队协作中的沟通与担当等，通过现场答辩环节充分展现，最终通过“整体评价”对整个项目实践给予全面总结，强化学生对思政融入实践的认知与重视，激励学生在未来项目中更好地将专业学习与社会责任相融合。

图1 项目设计与实施进程

按照步骤具体执行时，学生需要巩固加强理论功课，熟练应用仿真软件及基本仪器设备，分析项目的具体情况、背景意义、需求及最后得到的目标；在此基础上，制定项目的技术路线与整体框架，项目内容模块化，由于项目具有多学科交叉特性，项目组可以跨学院跨专业组队，发挥各自优势。项目组织任务分工，开展不同模块的仿真设计，基于仿真结果，完成器件与材料的选型、模块搭建，进而实现分模块功能测试及模块集成后的场景测试，最后组织学生以项目组为单位，进行现场答辩与整体评价。

2.2 项目实施过程要求

将物流机器人无线充电产教融合项目深度融入本科实践教学，实行“校内+校外”双导师制，校企双方导师依据各自优势进行明确分工并密切协作，全方位保障学生在项目实践中能得到充分且有效的指导。

在项目初始阶段，校方导师着重帮助学生梳理物流机器人无线充电项目涉及的基础理论知识，引导学生通过查阅文献、实地调研等方式深入分析项目背景，精准把握项目需求，同时培养学生收集信息、归纳总结及分析问题等能力。企业导师则聚焦于向学生介绍企业实际生产运营中对物流机器人无线充电系统的具体期望，例如充电效率、充电安全性等方面的技术指标要求，以及当前行业内该技术的发展动态和前沿趋势，让学生站在产业视角明确项目的具体目标和努力方向。

项目实施阶段，校方导师主要监督学生按照科学的研究方法有序开展项目设计、方案论证等环节，针对学生在运用专业知识进行技术原理应用、多学科知识融合时出现的问题，及时给予指导和纠正，指导学生完成系统软硬件搭建、模块制作与测试等工作，同时结合自身丰富的实践经验，向学生分享在实际项目中应对各种技术难题、优化系统性能的思路与方法，帮助学生提升实践操作能力及解决实际问题的能力。

项目结果验收与考核阶段，校企双方导师共同参与评定工作，形成全面且客观的评价结果。校方导师侧重从学生对专业知识的掌握程度、科研能力提升、创新思维展现等角度进行评价，考量学生在项目实践过程中是否有效运用所学理论知识，并有所拓展和创新。企业导师则重点考量学生所完成的项目成果在实际应用场景中的可行性、稳定性及潜在的商业价值等方面的表现，综合双方导师的评价意见，最终确定学生在该项目中的实践成绩，以此全面衡量学生的综合素质与能力水平。

实践实施场所采用“学校+企业”双场地融合的模式，充分发挥学校和企业在不同教学阶段的优势资源，为学生提供更贴合实际、更具实践价值的学习体验。在项目前期准备及理论性较强的设计环节，主要依托校内教学场地开展教学活动，例如创客空间及创新实验室等场所，开展扎实的理论学习，回顾和巩固如电力电子技术、电路理论等专业基础知识，同时开展项目背景调研、需求分析及初步的方案构思等工作，为后续进入企业实践环节打下坚实的理论基础。

在项目后期实践操作阶段，企业导师带领学生亲身参与真实的物流机器人无线充电项目场景，开展模块集成后的场景测试环节，学生能够在企业模拟的物流仓储环境中，实地检验项目成果在模拟真实物流作业情况下的性能表现，及时发现并解决在实际应用中可能出现的问题，使项目成果更贴合产业实际需求，这种“学中做、做中学”的模式，让学生在真实的企业氛围中深入理解和掌握专业知识与技能，实现从学校理论学习到企业实践应用的无缝对接。

2.3 项目任务分工

将物流机器人无线充电项目中复杂的系统简化分解为多个功能各异、易于掌握的模块，包括电能变换模块、磁耦合机构模块与控制电路模块3大核心部分，每个模块均承载着特定技术挑战与教学任务，学生以团队协作、任务细化的模式，依据专长确定任务分工，从基础理论剖析、仿真模拟验证到硬件实现的完整学习链条，自主构建面向物流机器人工作场景的无线充电系统，加深学生对电磁场理论、电力电子技术、控制理论等核心课程的理解，培养其创新思维、实践能力和团队协作能力。项目任务分工安排如图2所示。

此外，在项目小组间建立良好的竞争机制，鼓励学生对项目功能实现探索更多的可能性，尝试不同方案与持续改进，通过对比多种方案，不断探寻问题的最优解，从而激发学生的参与意识和进取心。

图2 项目任务分工安排

3 项目考核评价与效果

3.1 考核评价

项目采用理论知识、硬件搭建、软件编程及系统测试等多维度考核体系，考核方式采用“模块化递进+综合评估”模式，如电路设计考核性能参数、软件编程强调效率与稳定性、系统集成着重考核展示系统功能与安全性。此考核方式不仅评估成果，更重视过程学习与个人成长，同时也促进了评价结果的科学性。项目考核评估方案见表1。

将项目内容分阶段考核，并规定每个实践节点具体的考核方式与评价手段，可以更好地了解与引导每个小组的实践环节，更完整地评价项目实践中学生的创新性想法与发展情况，同时，利用制度化的项目小组研讨会将学生集中，可有效避免项目实施与管理过程中出现的分散型与个体化问题。

3.2 项目实施效果反馈

为优化产教融合实践项目的实施方案并提升培养效果，对2019级和2020级参与项目的100名学生进行问卷调查。调查重点包括学生对理论知识的掌握程度、前沿技术的兴趣及实践效果的满意度。结果显示，所有学生均对项目表现出浓厚兴趣，并认为实践项目有效加深了对电气工程专业知识的理解与运用。在满意度评价中，非常满意占89%，一般满意占9%。问卷调查中对项目收获阐述结果统计见表2。

调查结果表明，项目实践有效促进了学生对核心专业理论的理解和应用。高达40.56%的学生反馈“加深了工程电磁场相关定律的认识”，这直接回应了项目设计中“综合应用”与“创新实践”要素的目标。所有参与调查的学生均对项目表现出“浓厚兴趣”，且26.11%的学生将“进一步了解无线功率传输技术及其基本原理”列为首要收获。这充分体现了项目“技术前沿性”设计要素的成功。在项目设计和团队协作的实施过程中，可以对学生沟通、协作、责任担当等技能和工程素养进行训练。

学生在项目答辩、功能演示及解决集成调试中的复杂问题时展现出的团队配合能力和工程化思维，是项目成效的重要体现，也是企业导师评价的重要维度。这种在真实项目压力下锻炼出的团队协作能力，是学生未来职业发展的核心竞争力。项目的实施直接源于企业的实际工程需求，并将形成的科技成果快速反馈应用于合作企业。这一过程诠释了“科研反哺教学”的理念。

表1-表2

在本项目的实践过程中，师生共同进行项目工作，这是一个深度互动、共同成长的过程。对学生而言，它是从“学习者”向“实践者”和“创新者”蜕变的关键跳板；对教师而言，它是反哺教学、激发科研、实现社会价值的重要途径；对教育本身而言，它是打破传统壁垒、实现产教融合、培养符合时代需求的高素质工程人才的必由之路。项目实践现场如图3所示，在这个动态无线传能小车的设计中，与项目预先设计指标相比，在系统成本未超支的情况下，效率提升了3.2个百分点，证明了该教学模式的有效性。

图3 项目实践现场

综上所述，将产教融合工程项目融入创新实践教学，学生得以在“做中学”，切实掌握电气领域的前沿科技，激发对新兴技术探索的好奇心，有利于为电气工程行业输送更多具备前瞻眼光与卓越创新能力的人才。此外，从电气学科人才的培养理念、工程实践的展现方式等方面重新定义了工程创新，切实发挥了科研反哺教学作用，形成了新的学生创新驱动力。

4 结论

通过与企业合作，共同开发实践项目教学资源，构建以项目为核心的教学体系，形成的以项目驱动的产教融合工程创新实践教学模式，实现了对传统教育模式的突破，是一种有效的实践教育模式，是提高学生面向新知识的自主学习能力和应对工程实际问题的系统思考能力，成为未来工程领域创新人才的重要途径，可以显著提升学生的实践创新能力、培育创新创业项目，对培养更多高素质的应用型人才具有重要意义。

本工作成果发表在2025年第12期《电气技术》，论文标题为“目驱动的电气工程专业产教融合工程创新实践教学探索”。本课题得到教育部产学合作协同育人项目、天津市教育科学规划课题青年一般课题、天津市高等职业技术教育研究会2025年度课题-智慧能源专业群数字化改造和智能化升级的实践研究的支持。