“一心雙驅”混合式教學改革

摘 要：本文深入分析了新工科背景下學生能力培養與綜合素養的重要性，結合課程特點，提出了“一心雙驅”混合式教學改革模式。該模式的核心在于培養學生的綜合能力，通過依托優質教學資源，同時利用學科競賽和課程思政的雙重驅動，旨在落實立德樹人根本任務，并顯著提升學生解決復雜問題的能力。兩輪教學實踐驗證了其有效性，不僅提高學生的學習興趣和動力，還培養創新思維和實踐能力，為新時代高素質人才培養提供了有益探索。

關鍵詞：學科競賽；綜合素養；新工科；混合式教學

中圖分類號：G642

Abstract：This paper analyzes the importance of cultivating students' competencies and comprehensive literacy under the Emerging Engineering Education framework.A blended teaching reform model，termed \"One Core，Dual Drivers\" is proposed based on course characteristics.Centered on fostering students' comprehensive abilities，this model leverages highquality teaching resources while integrating dual drivers—disciplinary competitions and curriculumbased ideological educationto achieve the fundamental goal of moral education and talent development.It significantly enhances students' ability to solve complex problems.Two rounds of teaching practice validate its effectiveness，demonstrating improved learning engagement，innovation thinking，and practical skills.This study provides valuable insights for cultivating highquality talent in the new era.

Keywords：disciplinary competitions；comprehensive competence；Emerging Engineering Education；blended teaching

AI技術的快速發展對高校人才培養提出了新挑戰。在新工科背景下，高等院校如何培養具有較強綜合能力和良好職業素養的創新型人才？實踐教學培養學生的綜合能力，譬如學科競賽和科研項目；融入工科的思政教育則培養學生的綜合素養。因此，學科競賽和課程思政宛如一對孿生兄弟，在教學改革中不可或缺［13］。

1 新工科背景下教學的要求與現狀分析

為適應新時代的要求，專業課程需要以培養學生能力為中心，構建以OBE（Outcome Based Education，基于成果的教育）理念為中心的知識教學體系［4］。在新工科背景下，“算法設計與分析”課程的教學要求如下。

（1）跨學科融合：打破學科壁壘，融合數學等學科知識，強化學生的綜合應用能力。

（2）實踐與創新能力培養：融合實驗、編程競賽和項目實踐，強化動手能力與算法技能；結合學科競賽及實際問題解決，激發創新思維與復雜問題應對能力。

（3）綜合素養培養：通過案例教學、項目實踐等載體，將課程思政有機融入專業教育全鏈條，實現價值引領與知識傳授的統一，培養學生的科技報國使命意識、職業倫理規范及團隊協作精神。

然而，該課程的教學現狀存在以下問題。

（1）教學內容脫離實際：偏重理論，缺乏與實際應用場景的銜接，學生難以學以致用。

（2）教學方法單一：以課堂講授為主，缺乏互動與實踐，學生的參與度和興趣不足。

（3）評價體系不完善：過度依賴期末筆試，忽視實踐能力與創新能力的考核。

（4）教學資源不足：數字化資源匱乏，跨學科資源整合不足，制約教學效果提升。

新工科教育強調“實踐導向、交叉融合、創新驅動”，但當前課程仍停留在“理論主導、學科孤立、評價單一”的傳統模式，亟須系統性改革。

2 “一心雙驅”教學模式的理念

為了適應新工科教育需求，以一流課程混合式教學為載體，打造“一心雙驅”的教學模式，如圖1所示。該教學模式的核心是培養學生能力，包括專業技能、創新能力、團隊合作能力以及綜合素養。

算法競賽和思政元素融入教學內容和教學資源，使教學內容兼具高階性和創新性。為了活躍課堂氛圍并促進學生更有效地掌握知識，課堂教學采用了多樣化的教學方法，這些方法包括隨堂練習、布置作業、開展主題討論、分配小組任務、進行匯報講解以及撰寫實驗報告等。這樣的教學策略不僅能增強師生間的互動，還能促進學生之間的交流，進而激發學生的學習興趣和主動性。期末時，根據學生的學習軌跡和學習成果進行成績評定。

圖1 “一心雙驅”的教學模式

3 “一心雙驅”教學模式的實施

3.1 層次化教學內容

教學內容分為基礎性和高階性。基礎性教學內容主要側重于基礎知識的理解和應用，確保學生能夠扎實掌握算法的基本概念和原理。高階性教學內容側重于引導學生解決復雜問題，培養學生的創新能力和解決復雜問題的能力。這樣的教學內容設計，不僅關注學生技術能力的提升，更強調全面發展。

3.1.1 基礎性教學內容

首要任務是確保學生能夠扎實掌握算法設計與分析的基本概念和原理。為此，教學內容從基本的數據結構和算法思想開始，逐步過渡到更復雜的概念。每個知識點都通過生動的例子和實際應用場景來講解，使學生能夠清晰地理解其背后的原理和應用。為了解決學生基礎差異的問題，設計不同難度的練習題，讓學生根據自己的實際情況進行選擇，實現個性化學習。

3.1.2 高階教學內容

高階教學內容的設計致力于進一步提升學生的專業技能和創新能力，這部分內容涵蓋了XCPC競賽試題、數學建模以及實際工程問題等，旨在在保證課程質量的同時，充分激發學生的興趣和潛能。通過參與科研項目或實際工程項目，如橋梁渦激共振建模問題和物流路徑規劃問題，學生將在解決真實世界問題的過程中，不僅提升實踐能力和創新能力，還能深入思考解決方案對社會的影響和可持續性，從而培養他們的社會責任感和職業道德。

3.2 多元化教學方法

混合式教學模式打破有限的課堂時間限制，做到人人參與，引導學生自主學習。同時對應不同的教學內容，采用多元化教學方法，實現以學生為中心的教與學，提升教育的效果，多元教學方法在混合式教學中的應用，如圖2所示。

首先，教師提前布置線上學習任務，學生則通過學習通自學相關知識點；其次，在線下課堂之前，測試學生對基本知識點的掌握情況；再次，有的放矢地講解重點難點，通過主題討論和在線評測等方式來開展教學活動，并對知識點進行歸納總結；最后，布置線上作業或者分組任務，要求學生查閱相關資料，組隊完成任務或者作業。

圖2 混合式教學過程

3.3 數字化教學資源建設

數字化資源建設突破傳統紙質教材和課堂講授的局限，提供多媒體和互動式的學習體驗，提升學生的學習興趣和參與度。首先，制作基于紙質教材的40個高質量教學視頻。其次，以圖文形式及時更新最新的算法理論和實際應用，保持教學內容的前沿性和實用性。最后，配置和維護穩定的在線評測，題量近300道，支持學生可以選擇適合自己水平和興趣的題目進行練習。

3.4 成績評定

一個合理的成績評定機制應當能夠全面而客觀地評價學生的學習表現，涵蓋知識掌握、能力提升以及素質培養等多個方面。成績評定分為兩個部分：平時成績和期末筆試，平時成績占40%，而期末筆試則占60%。平時成績包括章節測試（占10%）、章節任務（占15%）、作業（占15%）、課堂活躍度（占5%）、主題討論（占10%）、分組任務（占15%）和實驗報告（占30%）。

在課程目標方面，課程目標1、課程目標2和課程目標3在平時成績和期末筆試中的分值比例分別為40%、40%和20%。這樣的分配旨在確保學生不僅在平時學習中表現出色，而且在期末考試中也能夠充分展示他們對課程內容的理解和掌握。

4 “一心雙驅”教學模式的實施成效：

通過“一心雙驅”混合式教學模式的實施，教學效果逐步提升，如課程目標達成度高、教學評價高、競賽獲獎等。

4.1 期末目標達成度及教學評價

融入“競賽+思政”的教學內容具有前沿性和時代性，線上線下混合教學形式呈現先進性和互動性，學習結果具有探究性和個性化，有效培養了學生解決復雜問題的能力。

圖3展示了上個學期課程目標的達成度。課程目標1的達成度為0.79，課程目標2的達成度為0.80，課程目標3的達成度為0.81。這些數據顯示，課程的每個目標都達到了較高的水平，整體達成度優于預期。這說明課程在實現其既定目標方面表現良好，學生在課程中學到了預期的知識和技能。

圖3 課程目標達成度

在2023—2024學年的第二學期，思政教學評價為9641分，而教學評價為96.06分，這表明學生對思政教育的融入和整體教學過程都有很高的滿意度。相比之下，2023—2024學年的第一學期，思政教學評價為94.94分，教學評價為95.37分，雖然滿意度也很高，但略低于第二學期。這些數據反映了學生對課程的整體滿意度和對思政教育融入的認可，同時也提供了關于課程改進和優化的反饋。

4.2 競賽獲獎情況

學生參加競賽不僅提高了解決實際問題的能力，還增強了創新意識和團隊合作能力。在2024年上半年，學生在多個比賽中取得了優異成績：在2024 ICPC（西安）邀請賽中獲得銀獎；在2024 CCPC廣東省賽和鄭州邀請賽中分別獲得銅獎；60位學生在藍橋杯省賽中獲獎，12人在全國決賽中獲獎。此外，學生組隊在天梯團隊賽中獲得全國高校二等獎，個人方面也有出色表現：1人獲得個人全國一等獎，1人獲得二等獎，2人獲得三等獎。

4.3 課程結束調查問卷

滿意度調查主要包括課程目標達成、融入競賽和思政教學內容以及教學方法三方面內容。在表1中，課程目標1（知識），掌握程度等于高于60%，占比78.1%；掌握程度低于60%，占比為21.9%；課程目標2（能力），掌握程度等于高于60%，占比80.6%；掌握程度低于60%，占比為19.4%；課程目標3（素養），掌握程度等于高于60%，占比80.5%；掌握程度低于60%，占比為19.5%。課程目標1達成度低于50%的學生，需要加強前置課程復習和鞏固練習。

從表2中可以看出，學生更傾向于選擇能夠提升他們分析問題、解決問題能力和職業素養的教學方式。同時，他們也喜歡具有挑戰性和競技性的教學內容。這反映了新工科教育背景下，學生對實用性和創新性的追求。

表3中這些數據反映了學生對教學方法和活動形式的偏好，以及他們對不同教學方法的滿意程度。學生最滿意的部分是課堂教學和教師指導，其次是視頻講解和實驗報告。由于部分學生在分組任務中沒有承擔團隊任務，在主題討論中復制粘貼其他同學的內容，導致主題討論和分組任務的滿意度相對較低，這是需要改進的地方。

結語

在“一心雙驅”的改革模式下，從教學內容、教學方法、成績評定、教學資源建設等方面實現人才培養目標。學生通過本課程學習，獲得算法的知識，掌握設計和優化程序的方法，訓練計算思維，提升專業能力。未來，本課程將繼續堅持“產出導向，持續改進”的原則，通過不斷優化教學內容和方法，加強教學資源建設，提升課程在區域乃至全國的影響力，培養更多高素質的創新人才。

參考文獻：

［1］屈衛蘭，駱嘉偉，楊曉波，等.新工科背景下“賦能”+“思政”雙驅動教學實踐［J］.計算機教育，2024（04）：6569+74.

［2］侯薇，劉文洋，趙峻穎，等.程序設計基礎課程的賦能教育改革探索［J］.中國信息技術教育，2023（10）：110112.

［3］王曙燕，鄭佳妮，王燕，等.“賦能教育”的混合教學模式設計與實踐：以數據結構與算法課程為例［J］.計算機教育，2020（04）：110113.

基金項目：本文得到校級算法設計與分析虛擬教研室資助（粵韓師教〔2022〕143號）和廣東省教育廳算法設計與分析虛擬教研室資助（粵教高函〔2024〕9號）

作者簡介：田小霞（1973— ），女，漢族，河南汝州人，博士研究生，副教授，研究方向：領域為算法優化、振動信號處理。