課賽融合下的工程團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目課程教學(xué)改革

張守首 張凌濤

（中南林業(yè)科技大學(xué)，湖南 長(zhǎng)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(kāi)展新工科研究與實(shí)踐的通知》中強(qiáng)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(zhǎng)吳巖在新工科國(guó)際論壇上指出，“新發(fā)展階段的新工科建設(shè)要推進(jìn)全要素改革”。相對(duì)于傳統(tǒng)的工科，“新工科”著重強(qiáng)調(diào)將學(xué)生培養(yǎng)成具備創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力、立德樹(shù)人和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)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(tuán)隊(duì)合作能力有效途徑的學(xué)科競(jìng)賽，近些年來(lái)蓬勃發(fā)展，各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域面向大學(xué)生開(kāi)展的學(xué)科競(jìng)賽得到了深入發(fā)展，對(duì)于提高學(xué)生創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力具有非常重要的作用。項(xiàng)目制課程教學(xué)模式是將理論與實(shí)踐在課程中結(jié)合，通過(guò)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)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(xiàng)目制實(shí)踐教學(xué)模式是培養(yǎng)電子信息工程專業(yè)學(xué)生實(shí)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(shí)是常見(jiàn)的課堂教學(xué)形式，在項(xiàng)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(dòng)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(qiáng)調(diào)學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體地位，不再是單純的聽(tīng)課被動(dòng)接收知識(shí)， 而是主動(dòng)的探索和拓展項(xiàng)目的學(xué)習(xí)。同時(shí)，通過(guò)教師的引導(dǎo)作用，可引導(dǎo)學(xué)生樹(shù)立學(xué)習(xí)的目標(biāo)和問(wèn)題，制訂學(xué)習(xí)計(jì)劃，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，創(chuàng)造實(shí)踐所需的學(xué)習(xí)環(huán)境和平臺(tái)，指導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生最終實(shí)現(xiàn)課程的目標(biāo)。

學(xué)科競(jìng)賽是大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的重要載體，通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)，能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，提升學(xué)生的創(chuàng)新能力和增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，學(xué)科競(jìng)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(shí)踐能力的有效途徑。學(xué)科競(jìng)賽的賽題涉及多領(lǐng)域的知識(shí)，賽題的題目較新穎，賽題的內(nèi)容和難度對(duì)學(xué)生的能力要求較高，是提升實(shí)踐能力的有效途徑。將學(xué)科競(jìng)賽的賽題與課程教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合，以競(jìng)賽為導(dǎo)向合理設(shè)計(jì)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(shí)培養(yǎng)綜合能力。

工程團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目課程是中南林業(yè)科技大學(xué)引進(jìn)的英方大學(xué)的一門(mén)專業(yè)必修課， 主要授課對(duì)象是電子信息工程專業(yè)大三年級(jí)本科生。教學(xué)內(nèi)容主要涉及Arduino嵌入式開(kāi)發(fā)、傳感器探測(cè)、無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)搭建、數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸、上傳云端、團(tuán)隊(duì)合作及工程項(xiàng)目管理等多門(mén)課程的知識(shí)點(diǎn)。在“新工科”和“工程教育”背景下，學(xué)科競(jìng)賽是課程教學(xué)的拓展， 在促進(jìn)學(xué)生深入理解和應(yīng)用所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，提高實(shí)踐動(dòng)手能力的同時(shí)，還可以促進(jìn)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(gè)問(wèn)題。

1.1 競(jìng)賽信息的有效整合

近年來(lái)， 學(xué)科競(jìng)賽的學(xué)科領(lǐng)域和數(shù)量急劇增長(zhǎng)，主要分為學(xué)科類和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類。各類學(xué)科競(jìng)賽又分為不同的層級(jí)，主要包括國(guó)家級(jí)、省級(jí)、校級(jí)和院級(jí)。由于競(jìng)賽的種類繁多，賽事周期長(zhǎng)，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(bào)名時(shí)間和規(guī)則，選擇適合電子信息類學(xué)科的競(jìng)賽非常重要。因此，有效地整合競(jìng)賽信息并進(jìn)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?qiáng)調(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(shí)踐創(chuàng)新能力，還強(qiáng)調(diào)多學(xué)科交叉融合。將學(xué)科競(jìng)賽的內(nèi)容融入課程教學(xué)， 通過(guò)項(xiàng)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(tuán)隊(duì)項(xiàng)目課程中涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，一個(gè)項(xiàng)目所涉及的知識(shí)點(diǎn)來(lái)自多個(gè)不同學(xué)科， 跨學(xué)科知識(shí)的學(xué)習(xí)對(duì)學(xué)生的原有知識(shí)積累是一大挑戰(zhàn)， 需要學(xué)生主動(dòng)去搜索和學(xué)習(xí)不同領(lǐng)域的知識(shí)， 同時(shí)還需要將理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，從項(xiàng)目選題到方案設(shè)計(jì)，硬件購(gòu)買(mǎi)，程序編寫(xiě)到系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，需要查閱資料，論證方案，設(shè)計(jì)電路，制作實(shí)物和撰寫(xiě)報(bào)告，項(xiàng)目的設(shè)計(jì)到完成，在學(xué)習(xí)各領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)上，學(xué)生還需要具備團(tuán)隊(duì)合作所必需的溝通和交流能力， 項(xiàng)目計(jì)劃和管理能力等多項(xiàng)能力。在項(xiàng)目執(zhí)行過(guò)程中，團(tuán)隊(duì)協(xié)作會(huì)影響項(xiàng)目的進(jìn)展，對(duì)學(xué)生的文獻(xiàn)查找和閱讀能力，實(shí)踐動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)合作等多項(xiàng)能力都是考驗(yàn)。以“學(xué)生為主體”，通過(guò)項(xiàng)目開(kāi)拓學(xué)生的知識(shí)面，推動(dòng)學(xué)生主動(dòng)思考，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)提升溝通和交流能力，項(xiàng)目管理能力，作品展示和演講能力等多項(xiàng)能力。

1.3 項(xiàng)目難度的設(shè)計(jì)

由于學(xué)科競(jìng)賽的激烈競(jìng)爭(zhēng)和題目難度，參加學(xué)科競(jìng)賽的學(xué)生大多是各個(gè)學(xué)校中學(xué)習(xí)比較優(yōu)秀、實(shí)踐動(dòng)手能力較強(qiáng)的群體， 該群體在競(jìng)賽過(guò)程和獲獎(jiǎng)表彰中，對(duì)身邊同學(xué)有著強(qiáng)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(shí)踐能力強(qiáng)的學(xué)生，也要兼顧實(shí)踐能力較弱的學(xué)生，如果直接將學(xué)科競(jìng)賽題目應(yīng)用于課堂教學(xué)，會(huì)造成部分同學(xué)由于項(xiàng)目難度太大而無(wú)法完成，如果將項(xiàng)目設(shè)計(jì)太簡(jiǎn)單，又難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和滿足實(shí)踐動(dòng)手能力強(qiáng)的學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，因此需要進(jìn)行合理的教學(xué)設(shè)計(jì)激發(fā)全體學(xué)生的學(xué)生興趣和主動(dòng)性。在進(jìn)行項(xiàng)目難度設(shè)計(jì)時(shí)，要兼顧全體學(xué)生不同程度的動(dòng)手實(shí)踐能力，面對(duì)不同實(shí)踐能力的學(xué)生，項(xiàng)目的內(nèi)容和難度要具備“彈性”調(diào)整空間，同時(shí)還要考慮人才培養(yǎng)方案中對(duì)學(xué)生能力的要求，根據(jù)能力培養(yǎng)的目標(biāo)設(shè)計(jì)項(xiàng)目的內(nèi)容。

2 課賽融合的教學(xué)設(shè)計(jì)

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(shí)， 是新一代信息技術(shù)的重要載體和應(yīng)用平臺(tái)。在大學(xué)生學(xué)科競(jìng)賽中，很多競(jìng)賽都開(kāi)設(shè)了物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用賽道。電子信息工程專業(yè)開(kāi)設(shè)的專業(yè)課程中電路、 通信和傳感器應(yīng)用等多門(mén)課程均為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)，在工程團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目中，選取物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用相關(guān)的項(xiàng)目， 可使學(xué)生以已學(xué)過(guò)的專業(yè)課程知識(shí)為基礎(chǔ)，學(xué)習(xí)多學(xué)科的交叉知識(shí)，有效地拓展知識(shí)的寬度和深度。

學(xué)科競(jìng)賽是大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的重要平臺(tái)，學(xué)科競(jìng)賽的賽題新穎和創(chuàng)新， 競(jìng)賽題目的綜合性強(qiáng)，涉及多學(xué)科的知識(shí)，通過(guò)學(xué)科競(jìng)賽激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，是鍛煉和提高實(shí)踐能力的有效途徑，同時(shí)提高團(tuán)隊(duì)合作和溝通交流能力。但由于學(xué)科競(jìng)賽的題目難度高于一般課程的難度， 直接將競(jìng)賽題目用于課程教學(xué)，由于課程學(xué)時(shí)的限制，學(xué)生難以在有限的課程學(xué)時(shí)內(nèi)完成賽題。競(jìng)賽題目的跨學(xué)科和高度綜合性，對(duì)于實(shí)踐動(dòng)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(jìng)賽的題目融入課程教學(xué)內(nèi)容時(shí)，需要以能力提升為目標(biāo)導(dǎo)向合理設(shè)計(jì)課程教學(xué)內(nèi)容， 課程項(xiàng)目?jī)?nèi)容在具備新穎性的基礎(chǔ)上，對(duì)不同能力的學(xué)生，教學(xué)內(nèi)容還需具備靈活性。

2.1 項(xiàng)目分層設(shè)計(jì)

本專業(yè)開(kāi)設(shè)的工程團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目課程是一門(mén)專業(yè)必修課，課程結(jié)合各門(mén)專業(yè)課程的內(nèi)容，學(xué)生需要在工程團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目課程中通過(guò)一學(xué)年的時(shí)間來(lái)完成一個(gè)項(xiàng)目。任課教師在進(jìn)行課程項(xiàng)目?jī)?nèi)容設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到不同實(shí)踐能力的學(xué)生， 將項(xiàng)目?jī)?nèi)容設(shè)計(jì)成了三部分，包含基本任務(wù)、進(jìn)階任務(wù)和拓展任務(wù)，結(jié)合本課程的教學(xué)大綱，項(xiàng)目圍繞物聯(lián)網(wǎng)主題進(jìn)行設(shè)計(jì)。

項(xiàng)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(kāi)發(fā)平臺(tái)為載體，搭載不同的傳感器，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)讀取，同時(shí)結(jié)合定位模塊實(shí)現(xiàn)定位功能和地理位置讀取，并結(jié)合無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸。項(xiàng)目的進(jìn)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(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)模塊將數(shù)據(jù)上傳到云端，同時(shí)開(kāi)發(fā)手機(jī)應(yīng)用軟件客戶端，實(shí)現(xiàn)將云端數(shù)據(jù)在手機(jī)應(yīng)用上顯示。項(xiàng)目的拓展任務(wù)是在完成基礎(chǔ)任務(wù)和進(jìn)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(jìn)一步進(jìn)行拓展學(xué)習(xí)，拓展任務(wù)部分可在進(jìn)階任務(wù)的基礎(chǔ)上擴(kuò)充產(chǎn)品功能，并進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，同時(shí)建立更多節(jié)點(diǎn)，搭建一個(gè)小型的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)，建成一個(gè)小型的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。

2.2 優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)

由于項(xiàng)目需要培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，本課程對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化， 不僅講授項(xiàng)目所涉及的理論知識(shí)，同時(shí)將科技論文檢索與閱讀、項(xiàng)目設(shè)計(jì)、項(xiàng)目規(guī)劃、項(xiàng)目管理、 報(bào)告寫(xiě)作和項(xiàng)目展示等內(nèi)容加入課程教學(xué)中。由于課程的學(xué)時(shí)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(shí)踐動(dòng)手的時(shí)間，可將部分內(nèi)容采用講座的形式在課外進(jìn)行，結(jié)合線上線下多種教學(xué)軟件和方式，定期邀請(qǐng)?jiān)趯W(xué)科競(jìng)賽方面有豐富指導(dǎo)經(jīng)驗(yàn)的教師和參加競(jìng)賽經(jīng)驗(yàn)豐富的學(xué)生開(kāi)展相關(guān)講座， 講座的對(duì)象面向多個(gè)年級(jí)的學(xué)生，這樣可讓低年級(jí)的同學(xué)在課程開(kāi)始前就通過(guò)講座對(duì)這些知識(shí)進(jìn)行了解，從而也拓展了參加學(xué)科競(jìng)賽的學(xué)生范圍，低年級(jí)學(xué)生也可以更早地加入學(xué)科競(jìng)賽，在低年級(jí)階段就可以開(kāi)始學(xué)科競(jìng)賽的初步學(xué)習(xí)和準(zhǔn)備，通過(guò)不斷的學(xué)習(xí)來(lái)提升學(xué)科競(jìng)賽所需求的各項(xiàng)能力。學(xué)科競(jìng)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(jìng)賽準(zhǔn)備，通過(guò)將學(xué)科競(jìng)賽融入課程教學(xué)，達(dá)到學(xué)賽結(jié)合的效果。

2.3 加強(qiáng)軟硬件建設(shè)

學(xué)科競(jìng)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(jìng)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(guò)在課程中融入學(xué)科競(jìng)賽的知識(shí)，在課程建設(shè)時(shí)引入學(xué)科競(jìng)賽所需的軟硬件平臺(tái)，可更好地激發(fā)學(xué)生的興趣。學(xué)科競(jìng)賽要取得成果，離不開(kāi)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(tuán)隊(duì)時(shí)，要選拔和培養(yǎng)一些科研能力強(qiáng)、專業(yè)素質(zhì)過(guò)硬和具備豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的教師。學(xué)校通過(guò)講座和培訓(xùn)、與其他院校參觀交流及到企業(yè)深入實(shí)踐合作等，不斷培養(yǎng)和提升教師的能力與技巧， 擴(kuò)大任課教師的實(shí)踐知識(shí)，將理論與實(shí)踐深度結(jié)合，從而取得學(xué)科競(jìng)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(qiáng)調(diào)立德樹(shù)人，這需要高校在培養(yǎng)人才的創(chuàng)新能力的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的價(jià)值觀、世界觀和民族精神。通過(guò)在課程中對(duì)學(xué)生實(shí)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(duì)國(guó)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(guó)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(ài)國(guó)情懷。

3 結(jié)語(yǔ)

本專業(yè)已開(kāi)設(shè)工程團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目課程六年，在課程的開(kāi)設(shè)過(guò)程中， 通過(guò)不斷地更新和優(yōu)化課程的教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生在各項(xiàng)學(xué)科競(jìng)賽中獲得了多項(xiàng)國(guó)家級(jí)和省級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)，在教學(xué)實(shí)踐中取得了突出的成效。從近幾年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和成果來(lái)看，課賽融合的教學(xué)方式，取得了突出的成績(jī)。在“新工科”背景下，學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)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(jìng)爭(zhēng)力。學(xué)科競(jìng)賽是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的有效載體， 通過(guò)將學(xué)科競(jìng)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(jìn)學(xué)科建設(shè)和專業(yè)發(fā)展。