張守首 張凌濤

（中南林業(yè)科技大學(xué)，湖南 長沙 410004）

0 引言

隨著全球產(chǎn)業(yè)革命和信息技術(shù)的快速發(fā)展，培養(yǎng)高素質(zhì)的技能人才和創(chuàng)新人才的“新工科”成為工程教育的改革方向。2016年，教育部提出“新工科”概念，2017年教育部發(fā)布的 《關(guān)于開展新工科研究與實踐的通知》中強調(diào)“迫切需要加快工程教育改革創(chuàng)新”。2021年10月， 教育部高等教育司司長吳巖在新工科國際論壇上指出，“新發(fā)展階段的新工科建設(shè)要推進全要素改革”。相對于傳統(tǒng)的工科，“新工科”著重強調(diào)將學(xué)生培養(yǎng)成具備創(chuàng)新能力、實踐能力、立德樹人和國際競爭力等的高素質(zhì)復(fù)合型人才。

1 課賽融合的教學(xué)理念

作為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和團隊合作能力有效途徑的學(xué)科競賽，近些年來蓬勃發(fā)展，各個學(xué)科領(lǐng)域面向大學(xué)生開展的學(xué)科競賽得到了深入發(fā)展，對于提高學(xué)生創(chuàng)新能力和實踐能力具有非常重要的作用。項目制課程教學(xué)模式是將理論與實踐在課程中結(jié)合，通過項目驅(qū)動學(xué)生的課程學(xué)習(xí)，有著明確的課程目標(biāo)和導(dǎo)向，是培養(yǎng)應(yīng)用型人才的教學(xué)改革方向。在“新工科”背景下，項目制實踐教學(xué)模式是培養(yǎng)電子信息工程專業(yè)學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力的有效途徑。

在傳統(tǒng)的課程教學(xué)中，以教師為主體講授知識是常見的課堂教學(xué)形式，在項目制課程中，為了激發(fā)學(xué)生的興趣，充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，將以教師為主體轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)的課堂教學(xué)形式，強調(diào)學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體地位，不再是單純的聽課被動接收知識， 而是主動的探索和拓展項目的學(xué)習(xí)。同時，通過教師的引導(dǎo)作用，可引導(dǎo)學(xué)生樹立學(xué)習(xí)的目標(biāo)和問題，制訂學(xué)習(xí)計劃，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，創(chuàng)造實踐所需的學(xué)習(xí)環(huán)境和平臺，指導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中遇到的問題，引導(dǎo)學(xué)生最終實現(xiàn)課程的目標(biāo)。

學(xué)科競賽是大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的重要載體，通過競爭，能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，提升學(xué)生的創(chuàng)新能力和增強團隊合作意識，學(xué)科競賽賽題的創(chuàng)新性和綜合性引領(lǐng)教學(xué)改革的方向，是激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和培養(yǎng)創(chuàng)新實踐能力的有效途徑。學(xué)科競賽的賽題涉及多領(lǐng)域的知識，賽題的題目較新穎，賽題的內(nèi)容和難度對學(xué)生的能力要求較高，是提升實踐能力的有效途徑。將學(xué)科競賽的賽題與課程教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合，以競賽為導(dǎo)向合理設(shè)計教學(xué)內(nèi)容，有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)能力的同時培養(yǎng)綜合能力。

工程團隊項目課程是中南林業(yè)科技大學(xué)引進的英方大學(xué)的一門專業(yè)必修課， 主要授課對象是電子信息工程專業(yè)大三年級本科生。教學(xué)內(nèi)容主要涉及Arduino嵌入式開發(fā)、傳感器探測、無線傳感網(wǎng)絡(luò)搭建、數(shù)據(jù)無線傳輸、上傳云端、團隊合作及工程項目管理等多門課程的知識點。在“新工科”和“工程教育”背景下，學(xué)科競賽是課程教學(xué)的拓展， 在促進學(xué)生深入理解和應(yīng)用所學(xué)的專業(yè)知識，提高實踐動手能力的同時，還可以促進學(xué)科建設(shè)和專業(yè)發(fā)展。在課賽融合中，面臨以下幾個問題。

1.1 競賽信息的有效整合

近年來， 學(xué)科競賽的學(xué)科領(lǐng)域和數(shù)量急劇增長，主要分為學(xué)科類和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類。各類學(xué)科競賽又分為不同的層級，主要包括國家級、省級、校級和院級。由于競賽的種類繁多，賽事周期長，學(xué)生的精力有限，詳細(xì)的了解不同賽事的比賽內(nèi)容、 報名時間和規(guī)則，選擇適合電子信息類學(xué)科的競賽非常重要。因此，有效地整合競賽信息并進行分析， 熟悉比賽內(nèi)容和規(guī)則，非常重要。

1.2 教學(xué)主體的改變

傳統(tǒng)課堂以教師為主體，教師從在課堂上按照教學(xué)大綱的內(nèi)容講授為主?！肮こ探逃备鼜娬{(diào)“學(xué)生為主體”的教學(xué)理念?！靶鹿た啤崩砟钪胁粌H注重學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力，還強調(diào)多學(xué)科交叉融合。將學(xué)科競賽的內(nèi)容融入課程教學(xué)， 通過項目制教學(xué)的方式完成，需要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)課堂中教師的角色，從以教師為主體到以學(xué)生為中心，教師為主導(dǎo)的課堂教學(xué)模式。

團隊項目課程中涉及的知識點較多，一個項目所涉及的知識點來自多個不同學(xué)科， 跨學(xué)科知識的學(xué)習(xí)對學(xué)生的原有知識積累是一大挑戰(zhàn)， 需要學(xué)生主動去搜索和學(xué)習(xí)不同領(lǐng)域的知識， 同時還需要將理論知識與實踐相結(jié)合，從項目選題到方案設(shè)計，硬件購買，程序編寫到系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，需要查閱資料，論證方案，設(shè)計電路，制作實物和撰寫報告，項目的設(shè)計到完成，在學(xué)習(xí)各領(lǐng)域的專業(yè)知識的基礎(chǔ)上，學(xué)生還需要具備團隊合作所必需的溝通和交流能力， 項目計劃和管理能力等多項能力。在項目執(zhí)行過程中，團隊協(xié)作會影響項目的進展，對學(xué)生的文獻查找和閱讀能力，實踐動手能力、創(chuàng)新能力和團隊合作等多項能力都是考驗。以“學(xué)生為主體”，通過項目開拓學(xué)生的知識面，推動學(xué)生主動思考，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時提升溝通和交流能力，項目管理能力，作品展示和演講能力等多項能力。

1.3 項目難度的設(shè)計

由于學(xué)科競賽的激烈競爭和題目難度，參加學(xué)科競賽的學(xué)生大多是各個學(xué)校中學(xué)習(xí)比較優(yōu)秀、實踐動手能力較強的群體， 該群體在競賽過程和獲獎表彰中，對身邊同學(xué)有著強烈的示范和引領(lǐng)作用，有助于形成優(yōu)良的學(xué)習(xí)氛圍。在課程教學(xué)中，不僅有學(xué)習(xí)優(yōu)秀、實踐能力強的學(xué)生，也要兼顧實踐能力較弱的學(xué)生，如果直接將學(xué)科競賽題目應(yīng)用于課堂教學(xué)，會造成部分同學(xué)由于項目難度太大而無法完成，如果將項目設(shè)計太簡單，又難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和滿足實踐動手能力強的學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，因此需要進行合理的教學(xué)設(shè)計激發(fā)全體學(xué)生的學(xué)生興趣和主動性。在進行項目難度設(shè)計時，要兼顧全體學(xué)生不同程度的動手實踐能力，面對不同實踐能力的學(xué)生，項目的內(nèi)容和難度要具備“彈性”調(diào)整空間，同時還要考慮人才培養(yǎng)方案中對學(xué)生能力的要求，根據(jù)能力培養(yǎng)的目標(biāo)設(shè)計項目的內(nèi)容。

2 課賽融合的教學(xué)設(shè)計

物聯(lián)網(wǎng)在物流、家居、醫(yī)學(xué)、環(huán)境、農(nóng)業(yè)、工業(yè)等多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用， 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)涉及多學(xué)科多領(lǐng)域的知識， 是新一代信息技術(shù)的重要載體和應(yīng)用平臺。在大學(xué)生學(xué)科競賽中，很多競賽都開設(shè)了物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用賽道。電子信息工程專業(yè)開設(shè)的專業(yè)課程中電路、 通信和傳感器應(yīng)用等多門課程均為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)知識，在工程團隊項目中，選取物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用相關(guān)的項目， 可使學(xué)生以已學(xué)過的專業(yè)課程知識為基礎(chǔ)，學(xué)習(xí)多學(xué)科的交叉知識，有效地拓展知識的寬度和深度。

學(xué)科競賽是大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的重要平臺，學(xué)科競賽的賽題新穎和創(chuàng)新， 競賽題目的綜合性強，涉及多學(xué)科的知識，通過學(xué)科競賽激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，是鍛煉和提高實踐能力的有效途徑，同時提高團隊合作和溝通交流能力。但由于學(xué)科競賽的題目難度高于一般課程的難度， 直接將競賽題目用于課程教學(xué)，由于課程學(xué)時的限制，學(xué)生難以在有限的課程學(xué)時內(nèi)完成賽題。競賽題目的跨學(xué)科和高度綜合性，對于實踐動手能力較弱的學(xué)生難度較高，不容易激發(fā)這部分學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和持久性。將競賽的題目融入課程教學(xué)內(nèi)容時，需要以能力提升為目標(biāo)導(dǎo)向合理設(shè)計課程教學(xué)內(nèi)容， 課程項目內(nèi)容在具備新穎性的基礎(chǔ)上，對不同能力的學(xué)生，教學(xué)內(nèi)容還需具備靈活性。

2.1 項目分層設(shè)計

本專業(yè)開設(shè)的工程團隊項目課程是一門專業(yè)必修課，課程結(jié)合各門專業(yè)課程的內(nèi)容，學(xué)生需要在工程團隊項目課程中通過一學(xué)年的時間來完成一個項目。任課教師在進行課程項目內(nèi)容設(shè)計時，考慮到不同實踐能力的學(xué)生， 將項目內(nèi)容設(shè)計成了三部分，包含基本任務(wù)、進階任務(wù)和拓展任務(wù)，結(jié)合本課程的教學(xué)大綱，項目圍繞物聯(lián)網(wǎng)主題進行設(shè)計。

項目的基本任務(wù)是所有學(xué)生都需要在課程結(jié)束之前完成的任務(wù)，以Arduino 嵌入式開發(fā)平臺為載體，搭載不同的傳感器，實現(xiàn)數(shù)據(jù)讀取，同時結(jié)合定位模塊實現(xiàn)定位功能和地理位置讀取，并結(jié)合無線數(shù)據(jù)傳輸模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)的點對點傳輸。項目的進階任務(wù)是在完成基本任務(wù)的基礎(chǔ)上，學(xué)有余力的同學(xué)可繼續(xù)學(xué)習(xí)完成的部分，此部分是在完成基本任務(wù)的數(shù)據(jù)讀取的基礎(chǔ)上，通過無線網(wǎng)絡(luò)模塊將數(shù)據(jù)上傳到云端，同時開發(fā)手機應(yīng)用軟件客戶端，實現(xiàn)將云端數(shù)據(jù)在手機應(yīng)用上顯示。項目的拓展任務(wù)是在完成基礎(chǔ)任務(wù)和進階任務(wù)的基礎(chǔ)上，仍有興趣繼續(xù)學(xué)習(xí)的同學(xué)可進一步進行拓展學(xué)習(xí)，拓展任務(wù)部分可在進階任務(wù)的基礎(chǔ)上擴充產(chǎn)品功能，并進行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，同時建立更多節(jié)點，搭建一個小型的無線傳感網(wǎng)絡(luò)，建成一個小型的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。

2.2 優(yōu)化教學(xué)設(shè)計

由于項目需要培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，本課程對教學(xué)內(nèi)容進行優(yōu)化， 不僅講授項目所涉及的理論知識，同時將科技論文檢索與閱讀、項目設(shè)計、項目規(guī)劃、項目管理、 報告寫作和項目展示等內(nèi)容加入課程教學(xué)中。由于課程的學(xué)時限制，如果所有的內(nèi)容都加入課堂講授， 將大大擠占學(xué)生在課堂上實踐動手的時間，可將部分內(nèi)容采用講座的形式在課外進行，結(jié)合線上線下多種教學(xué)軟件和方式，定期邀請在學(xué)科競賽方面有豐富指導(dǎo)經(jīng)驗的教師和參加競賽經(jīng)驗豐富的學(xué)生開展相關(guān)講座， 講座的對象面向多個年級的學(xué)生，這樣可讓低年級的同學(xué)在課程開始前就通過講座對這些知識進行了解，從而也拓展了參加學(xué)科競賽的學(xué)生范圍，低年級學(xué)生也可以更早地加入學(xué)科競賽，在低年級階段就可以開始學(xué)科競賽的初步學(xué)習(xí)和準(zhǔn)備，通過不斷的學(xué)習(xí)來提升學(xué)科競賽所需求的各項能力。學(xué)科競賽引領(lǐng)著課程學(xué)習(xí)，課程學(xué)習(xí)幫助學(xué)生加速做好競賽準(zhǔn)備，通過將學(xué)科競賽融入課程教學(xué)，達到學(xué)賽結(jié)合的效果。

2.3 加強軟硬件建設(shè)

學(xué)科競賽的題目具有新穎性和創(chuàng)新性，采用的軟硬件設(shè)施大多也比較新。將學(xué)科競賽融入課程教學(xué)，軟硬件設(shè)施的建設(shè)也需要提升，才能與課程教學(xué)內(nèi)容相配套，通過在課程中融入學(xué)科競賽的知識，在課程建設(shè)時引入學(xué)科競賽所需的軟硬件平臺，可更好地激發(fā)學(xué)生的興趣。學(xué)科競賽要取得成果，離不開指導(dǎo)教師認(rèn)真深入的指導(dǎo)。因此，在組建課程教學(xué)團隊時，要選拔和培養(yǎng)一些科研能力強、專業(yè)素質(zhì)過硬和具備豐富實踐經(jīng)驗的教師。學(xué)校通過講座和培訓(xùn)、與其他院校參觀交流及到企業(yè)深入實踐合作等，不斷培養(yǎng)和提升教師的能力與技巧， 擴大任課教師的實踐知識，將理論與實踐深度結(jié)合，從而取得學(xué)科競賽成果并提升課程教學(xué)質(zhì)量。

2.4 融入思政教育

新工科人才理念強調(diào)立德樹人，這需要高校在培養(yǎng)人才的創(chuàng)新能力的同時，培養(yǎng)學(xué)生的價值觀、世界觀和民族精神。通過在課程中對學(xué)生實踐能力的不斷鍛煉，可培養(yǎng)學(xué)生的“工匠“精神；在課程講座環(huán)節(jié)對國內(nèi)相關(guān)企業(yè)的介紹和參觀，讓學(xué)生更多地了解我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，民族企業(yè)和技術(shù)創(chuàng)新的道路，培養(yǎng)學(xué)生的民族精神和愛國情懷。

3 結(jié)語

本專業(yè)已開設(shè)工程團隊項目課程六年，在課程的開設(shè)過程中， 通過不斷地更新和優(yōu)化課程的教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生在各項學(xué)科競賽中獲得了多項國家級和省級獎項，在教學(xué)實踐中取得了突出的成效。從近幾年的教學(xué)經(jīng)驗和成果來看，課賽融合的教學(xué)方式，取得了突出的成績。在“新工科”背景下，學(xué)生的創(chuàng)新能力和實踐能力是應(yīng)用型本科高校電子信息工程專業(yè)人才需要具備的核心競爭力。學(xué)科競賽是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實踐能力的有效載體， 通過將學(xué)科競賽融入課程教學(xué)，不僅能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還能促進學(xué)科建設(shè)和專業(yè)發(fā)展。