課賽融合下的工程團隊項目課程教學改革

張守首 張凌濤

（中南林業科技大學，湖南 長沙 410004）

0 引言

隨著全球產業革命和信息技術的快速發展，培養高素質的技能人才和創新人才的“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年教育部發布的 《關于開展新工科研究與實踐的通知》中強調“迫切需要加快工程教育改革創新”。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，“新發展階段的新工科建設要推進全要素改革”。相對于傳統的工科，“新工科”著重強調將學生培養成具備創新能力、實踐能力、立德樹人和國際競爭力等的高素質復合型人才。

1 課賽融合的教學理念

作為培養學生創新能力和團隊合作能力有效途徑的學科競賽，近些年來蓬勃發展，各個學科領域面向大學生開展的學科競賽得到了深入發展，對于提高學生創新能力和實踐能力具有非常重要的作用。項目制課程教學模式是將理論與實踐在課程中結合，通過項目驅動學生的課程學習，有著明確的課程目標和導向，是培養應用型人才的教學改革方向。在“新工科”背景下，項目制實踐教學模式是培養電子信息工程專業學生實踐能力和創新能力的有效途徑。

在傳統的課程教學中，以教師為主體講授知識是常見的課堂教學形式，在項目制課程中，為了激發學生的興趣，充分發揮學生學習的主動性，將以教師為主體轉變為以學生為主體，教師為主導的課堂教學形式，強調學生在學習中的主體地位，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習。同時，通過教師的引導作用，可引導學生樹立學習的目標和問題，制訂學習計劃，激發學生的學習興趣，創造實踐所需的學習環境和平臺，指導學生在學習過程中遇到的問題，引導學生最終實現課程的目標。

學科競賽是大學生創新創業教育的重要載體，通過競爭，能激發學生的學習主動性，提升學生的創新能力和增強團隊合作意識，學科競賽賽題的創新性和綜合性引領教學改革的方向，是激發學生的學習興趣和培養創新實踐能力的有效途徑。學科競賽的賽題涉及多領域的知識，賽題的題目較新穎，賽題的內容和難度對學生的能力要求較高，是提升實踐能力的有效途徑。將學科競賽的賽題與課程教學內容相結合，以競賽為導向合理設計教學內容，有助于激發學生的學習興趣，在培養學生專業能力的同時培養綜合能力。

工程團隊項目課程是中南林業科技大學引進的英方大學的一門專業必修課， 主要授課對象是電子信息工程專業大三年級本科生。教學內容主要涉及Arduino嵌入式開發、傳感器探測、無線傳感網絡搭建、數據無線傳輸、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，學科競賽是課程教學的拓展， 在促進學生深入理解和應用所學的專業知識，提高實踐動手能力的同時，還可以促進學科建設和專業發展。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， 學科競賽的學科領域和數量急劇增長，主要分為學科類和創新創業類。各類學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，學生的精力有限，詳細的了解不同賽事的比賽內容、 報名時間和規則，選擇適合電子信息類學科的競賽非常重要。因此，有效地整合競賽信息并進行分析， 熟悉比賽內容和規則，非常重要。

1.2 教學主體的改變

傳統課堂以教師為主體，教師從在課堂上按照教學大綱的內容講授為主。“工程教育”更強調“學生為主體”的教學理念。“新工科”理念中不僅注重學生的實踐創新能力，還強調多學科交叉融合。將學科競賽的內容融入課程教學， 通過項目制教學的方式完成，需要轉變傳統課堂中教師的角色，從以教師為主體到以學生為中心，教師為主導的課堂教學模式。

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科， 跨學科知識的學習對學生的原有知識積累是一大挑戰， 需要學生主動去搜索和學習不同領域的知識， 同時還需要將理論知識與實踐相結合，從項目選題到方案設計，硬件購買，程序編寫到系統聯調，需要查閱資料，論證方案，設計電路，制作實物和撰寫報告，項目的設計到完成，在學習各領域的專業知識的基礎上，學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。在項目執行過程中，團隊協作會影響項目的進展，對學生的文獻查找和閱讀能力，實踐動手能力、創新能力和團隊合作等多項能力都是考驗。以“學生為主體”，通過項目開拓學生的知識面，推動學生主動思考，激發學生的學習興趣，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 項目難度的設計

由于學科競賽的激烈競爭和題目難度，參加學科競賽的學生大多是各個學校中學習比較優秀、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，對身邊同學有著強烈的示范和引領作用，有助于形成優良的學習氛圍。在課程教學中，不僅有學習優秀、實踐能力強的學生，也要兼顧實踐能力較弱的學生，如果直接將學科競賽題目應用于課堂教學，會造成部分同學由于項目難度太大而無法完成，如果將項目設計太簡單，又難以激發學生的學習興趣和滿足實踐動手能力強的學生的學習需求，因此需要進行合理的教學設計激發全體學生的學生興趣和主動性。在進行項目難度設計時，要兼顧全體學生不同程度的動手實踐能力，面對不同實踐能力的學生，項目的內容和難度要具備“彈性”調整空間，同時還要考慮人才培養方案中對學生能力的要求，根據能力培養的目標設計項目的內容。

2 課賽融合的教學設計

物聯網在物流、家居、醫學、環境、農業、工業等多領域得到了廣泛的應用， 物聯網技術涉及多學科多領域的知識， 是新一代信息技術的重要載體和應用平臺。在大學生學科競賽中，很多競賽都開設了物聯網應用賽道。電子信息工程專業開設的專業課程中電路、 通信和傳感器應用等多門課程均為物聯網技術的基礎知識，在工程團隊項目中，選取物聯網應用相關的項目， 可使學生以已學過的專業課程知識為基礎，學習多學科的交叉知識，有效地拓展知識的寬度和深度。

學科競賽是大學生創新創業教育的重要平臺，學科競賽的賽題新穎和創新， 競賽題目的綜合性強，涉及多學科的知識，通過學科競賽激發學生學習的主動性，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，由于課程學時的限制，學生難以在有限的課程學時內完成賽題。競賽題目的跨學科和高度綜合性，對于實踐動手能力較弱的學生難度較高，不容易激發這部分學生的學習興趣和持久性。將競賽的題目融入課程教學內容時，需要以能力提升為目標導向合理設計課程教學內容， 課程項目內容在具備新穎性的基礎上，對不同能力的學生，教學內容還需具備靈活性。

2.1 項目分層設計

本專業開設的工程團隊項目課程是一門專業必修課，課程結合各門專業課程的內容，學生需要在工程團隊項目課程中通過一學年的時間來完成一個項目。任課教師在進行課程項目內容設計時，考慮到不同實踐能力的學生， 將項目內容設計成了三部分，包含基本任務、進階任務和拓展任務，結合本課程的教學大綱，項目圍繞物聯網主題進行設計。

項目的基本任務是所有學生都需要在課程結束之前完成的任務，以Arduino 嵌入式開發平臺為載體，搭載不同的傳感器，實現數據讀取，同時結合定位模塊實現定位功能和地理位置讀取，并結合無線數據傳輸模塊實現數據的點對點傳輸。項目的進階任務是在完成基本任務的基礎上，學有余力的同學可繼續學習完成的部分，此部分是在完成基本任務的數據讀取的基礎上，通過無線網絡模塊將數據上傳到云端，同時開發手機應用軟件客戶端，實現將云端數據在手機應用上顯示。項目的拓展任務是在完成基礎任務和進階任務的基礎上，仍有興趣繼續學習的同學可進一步進行拓展學習，拓展任務部分可在進階任務的基礎上擴充產品功能，并進行系統聯調，同時建立更多節點，搭建一個小型的無線傳感網絡，建成一個小型的物聯網系統。

2.2 優化教學設計

由于項目需要培養學生的綜合能力，本課程對教學內容進行優化， 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、項目設計、項目規劃、項目管理、 報告寫作和項目展示等內容加入課程教學中。由于課程的學時限制，如果所有的內容都加入課堂講授， 將大大擠占學生在課堂上實踐動手的時間，可將部分內容采用講座的形式在課外進行，結合線上線下多種教學軟件和方式，定期邀請在學科競賽方面有豐富指導經驗的教師和參加競賽經驗豐富的學生開展相關講座， 講座的對象面向多個年級的學生，這樣可讓低年級的同學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科競賽的學生范圍，低年級學生也可以更早地加入學科競賽，在低年級階段就可以開始學科競賽的初步學習和準備，通過不斷的學習來提升學科競賽所需求的各項能力。學科競賽引領著課程學習，課程學習幫助學生加速做好競賽準備，通過將學科競賽融入課程教學，達到學賽結合的效果。

2.3 加強軟硬件建設

學科競賽的題目具有新穎性和創新性，采用的軟硬件設施大多也比較新。將學科競賽融入課程教學，軟硬件設施的建設也需要提升，才能與課程教學內容相配套，通過在課程中融入學科競賽的知識，在課程建設時引入學科競賽所需的軟硬件平臺，可更好地激發學生的興趣。學科競賽要取得成果，離不開指導教師認真深入的指導。因此，在組建課程教學團隊時，要選拔和培養一些科研能力強、專業素質過硬和具備豐富實踐經驗的教師。學校通過講座和培訓、與其他院校參觀交流及到企業深入實踐合作等，不斷培養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合，從而取得學科競賽成果并提升課程教學質量。

2.4 融入思政教育

新工科人才理念強調立德樹人，這需要高校在培養人才的創新能力的同時，培養學生的價值觀、世界觀和民族精神。通過在課程中對學生實踐能力的不斷鍛煉，可培養學生的“工匠“精神；在課程講座環節對國內相關企業的介紹和參觀，讓學生更多地了解我國科學技術的發展，民族企業和技術創新的道路，培養學生的民族精神和愛國情懷。

3 結語

本專業已開設工程團隊項目課程六年，在課程的開設過程中， 通過不斷地更新和優化課程的教學內容，學生在各項學科競賽中獲得了多項國家級和省級獎項，在教學實踐中取得了突出的成效。從近幾年的教學經驗和成果來看，課賽融合的教學方式，取得了突出的成績。在“新工科”背景下，學生的創新能力和實踐能力是應用型本科高校電子信息工程專業人才需要具備的核心競爭力。學科競賽是培養學生創新實踐能力的有效載體， 通過將學科競賽融入課程教學，不僅能激發學生的學習興趣，還能促進學科建設和專業發展。