學(xué)科競(jìng)賽驅(qū)動(dòng)下的專業(yè)課程教學(xué)改革與探索

摘 要：為了在無線傳感網(wǎng)絡(luò)課程中有效地培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和綜合設(shè)計(jì)能力，以學(xué)科競(jìng)賽為驅(qū)動(dòng)開展了課程教學(xué)改革探索。提出課程改革的三個(gè)階段，即課題啟動(dòng)、課程實(shí)施和課程評(píng)價(jià)，針對(duì)教學(xué)方式、課程組織形式、評(píng)價(jià)方式等方面給出了具體的改革措施。采用課賽結(jié)合的教學(xué)模式可以充分利用競(jìng)賽，以行業(yè)項(xiàng)目和創(chuàng)新產(chǎn)品為導(dǎo)向，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造、創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)活力，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)、實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神。課程以教師為主導(dǎo)，以學(xué)生為主體，以賽促學(xué)，深化素質(zhì)教育，切實(shí)提高學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力。

關(guān)鍵詞：課賽結(jié)合；課程改革；無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；實(shí)踐能力；項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)；考核體系改革

中圖分類號(hào)：TP393.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1302（2024）05-0-03

0 引 言

無線傳感網(wǎng)絡(luò)是一門實(shí)踐性和綜合性很強(qiáng)的課程[1-2]，要求學(xué)生能夠針對(duì)技術(shù)需求，確立合理的研發(fā)目標(biāo)和方案，并使用和開發(fā)現(xiàn)代工具，解決復(fù)雜工程問題。它綜合了傳感器、計(jì)算機(jī)和通信等技術(shù)，不僅需要學(xué)生具備扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，還要有較強(qiáng)的實(shí)踐動(dòng)手能力和綜合設(shè)計(jì)能力。傳統(tǒng)的以“教”為主、以“考”為評(píng)價(jià)的方式以及驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，難以達(dá)到有效鍛煉學(xué)生上述能力的目的，更無法支撐高素質(zhì)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)目標(biāo)。因此，改變傳統(tǒng)教學(xué)模式迫在眉睫[3-4]。

課賽結(jié)合的教學(xué)模式可以充分利用競(jìng)賽，以行業(yè)項(xiàng)目和創(chuàng)新產(chǎn)品為導(dǎo)向，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造、創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)活力，推動(dòng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的開展，以學(xué)科競(jìng)賽推動(dòng)專業(yè)建設(shè)、培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力[5-7]。將競(jìng)賽內(nèi)容和知識(shí)能力需求以項(xiàng)目化等方式融入專業(yè)課程教學(xué)，積極開發(fā)符合專業(yè)需求的綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)/實(shí)訓(xùn)/設(shè)計(jì)項(xiàng)目，實(shí)施以科創(chuàng)或競(jìng)賽作品等為主要形式的多元化評(píng)價(jià)手段，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)、實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神。

1 課賽結(jié)合的課程改革內(nèi)容

基于競(jìng)賽的課程改革并不是對(duì)課程內(nèi)容的簡(jiǎn)單加減，比如與競(jìng)賽相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)就增加，與競(jìng)賽無關(guān)的內(nèi)容就刪減，而是將競(jìng)賽內(nèi)容和知識(shí)能力需求以項(xiàng)目化等方式融入到專業(yè)課程教學(xué)。引入競(jìng)賽的目的就是為了給課程找一個(gè)高階性的輸出，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的輸入。因此，為實(shí)現(xiàn)基于課賽結(jié)合的無線傳感網(wǎng)絡(luò)課程改革，必須開展以學(xué)科競(jìng)賽為牽引的教學(xué)方法研究、以競(jìng)賽項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)的課程組織形式研究以及以競(jìng)賽作品等為主要形式的多元化評(píng)價(jià)研究，如圖1所示。

1.1 以學(xué)科競(jìng)賽為牽引的教學(xué)方法研究

明確教學(xué)過程中導(dǎo)入競(jìng)賽項(xiàng)目的教學(xué)方法，建立以“學(xué)生為中心、競(jìng)賽為牽引”的新模式。通過課程實(shí)訓(xùn)的方式，合理安排學(xué)生組隊(duì)進(jìn)行實(shí)踐，激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性和積極性，提高學(xué)生動(dòng)手能力，從單純的知識(shí)傳授向綜合能力培養(yǎng)轉(zhuǎn)變，以達(dá)到提高課程的教學(xué)質(zhì)量，真正促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力提高的目標(biāo)。

1.2 以競(jìng)賽項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)的課程組織形式研究

針對(duì)無線傳感網(wǎng)絡(luò)課程的特點(diǎn)，以項(xiàng)目教學(xué)為主線，在教學(xué)內(nèi)容的組織上，探索競(jìng)賽項(xiàng)目和知識(shí)能力需求相融合的課程教學(xué)；按照階梯化的教學(xué)難度，研究階段性、模塊化、系統(tǒng)化的教學(xué)內(nèi)容劃分；針對(duì)現(xiàn)有以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主的實(shí)踐教學(xué)，探索層次化、進(jìn)階式的競(jìng)賽項(xiàng)目[8-10]。

1.3 以競(jìng)賽作品等為主要形式的多元化評(píng)價(jià)研究

對(duì)現(xiàn)有考核體系進(jìn)行改革，研究以競(jìng)賽項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)的考核方式及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)的合理制定。根據(jù)實(shí)際教學(xué)情況增加競(jìng)賽成績(jī)，并調(diào)配平時(shí)成績(jī)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)、理論考試等部分的比例，積極促進(jìn)學(xué)生從觀念上改變應(yīng)試教育的習(xí)慣，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的綜合能力提升。

在課賽結(jié)合的課程改革過程中，要根據(jù)課程目標(biāo)達(dá)成情況，不斷完善教學(xué)方式、組織形式和評(píng)價(jià)方式，并以“兩性一度”的“金課”標(biāo)準(zhǔn)不斷持續(xù)改進(jìn)。

2 課賽結(jié)合的實(shí)施方案

基于課賽結(jié)合的無線傳感網(wǎng)絡(luò)課程實(shí)施方案如圖2所示。課程改革可以分為三個(gè)階段，即課題啟動(dòng)、課程實(shí)施和課程評(píng)價(jià)，分階段逐步推進(jìn)，以評(píng)促改，不斷完善。

2.1 課題啟動(dòng)階段

在課題啟動(dòng)階段，要對(duì)課程擬結(jié)合的競(jìng)賽章程做充分調(diào)研。首先要分析歷年競(jìng)賽命題，充分把握課題的難易程度，掌握競(jìng)賽組織形式、賽事流程、賽事賽制和交流活動(dòng)，做到有的放矢、因材施教和知己知彼。基于前期調(diào)研，合理規(guī)劃教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)難度階梯化，明確課程組織形式。

2.2 課程實(shí)施階段

在教學(xué)過程中，以競(jìng)賽項(xiàng)目為牽引，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，明確課程的基本概念和應(yīng)用。充分發(fā)揮學(xué)生主動(dòng)性，積極思考和探索技術(shù)的潛在應(yīng)用，并能夠根據(jù)組委會(huì)提供的題目選題或自擬競(jìng)賽主題，教師要對(duì)選題進(jìn)行把關(guān)和指導(dǎo)。在學(xué)生選定題目后，教師要匯總統(tǒng)計(jì)分析，進(jìn)行項(xiàng)目融入的知識(shí)傳授，積極推進(jìn)學(xué)生的作品構(gòu)思和設(shè)計(jì)；通過設(shè)置階段性的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，初步完成作品功能模塊的實(shí)現(xiàn)。

2.3 課程評(píng)價(jià)階段

以“金課”標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐教學(xué)改革思路。教學(xué)改革要從“兩性一度”的角度設(shè)計(jì)課程內(nèi)容和競(jìng)賽環(huán)節(jié)，確保以競(jìng)賽為載體的實(shí)踐性課程符合“金課”的標(biāo)準(zhǔn)?；谡n程目標(biāo)達(dá)成度，不斷完善教學(xué)方式、組織形式和評(píng)價(jià)方式。通過與參加課賽結(jié)合課程的同學(xué)進(jìn)行座談或問卷調(diào)查，及時(shí)了解學(xué)生滿意度和學(xué)習(xí)效果。

3 課賽結(jié)合的實(shí)施過程

按照西安郵電大學(xué)測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)的培養(yǎng)方案，無線傳感網(wǎng)絡(luò)作為專業(yè)特色課程被安排到大三下學(xué)期，此時(shí)學(xué)生已具備了參與競(jìng)賽的理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。為了將競(jìng)賽內(nèi)容和知識(shí)能力需求以項(xiàng)目化等方式融入無線傳感網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)，引入與學(xué)期安排相對(duì)應(yīng)的全國(guó)大學(xué)生物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)競(jìng)賽（賽事舉辦時(shí)間主要在3月～7月）。我們從課程、學(xué)生、教師與專業(yè)特點(diǎn)出發(fā)，按照階梯化的教學(xué)難度進(jìn)行階段性、模塊化、系統(tǒng)化的教學(xué)內(nèi)容劃分，并充分利用全國(guó)大學(xué)生物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)競(jìng)賽，以行業(yè)項(xiàng)目和創(chuàng)新產(chǎn)品為導(dǎo)向，從選題、技術(shù)平臺(tái)選擇、作品構(gòu)思到完整設(shè)計(jì)方案和實(shí)物演示，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造、創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)活力，推動(dòng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的開展，以學(xué)科競(jìng)賽推動(dòng)專業(yè)建設(shè)、培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力。

針對(duì)傳統(tǒng)以驗(yàn)證性為主的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，我們把競(jìng)賽項(xiàng)目分為三個(gè)部分，即基礎(chǔ)環(huán)節(jié)、進(jìn)階環(huán)節(jié)與競(jìng)賽項(xiàng)目環(huán)節(jié)，見表1所列。三個(gè)環(huán)節(jié)層層遞進(jìn)，使學(xué)生能夠熟悉硬件環(huán)境，掌握開發(fā)技能，在每一次實(shí)驗(yàn)成功后都獲得成就感，激發(fā)學(xué)生向下一個(gè)目標(biāo)進(jìn)階的動(dòng)力。競(jìng)賽項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方法，將理論知識(shí)和前兩個(gè)環(huán)節(jié)融入到項(xiàng)目教學(xué)過程中去，通過課程實(shí)訓(xùn)的方式，檢驗(yàn)學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)掌握情況，提高學(xué)生的動(dòng)手能力和科研素養(yǎng)。

在課賽結(jié)合的課程改革中，將競(jìng)賽成績(jī)納入考核標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)學(xué)生真正起到了良好的激勵(lì)作用。在原有課程考核標(biāo)準(zhǔn)中，通過增加競(jìng)賽成績(jī)，調(diào)整其他環(huán)節(jié)占比，讓學(xué)生改變應(yīng)試教育的學(xué)習(xí)觀念，避免期末突擊學(xué)習(xí)，更加強(qiáng)調(diào)學(xué)生的綜合能力。

4 結(jié) 語

以學(xué)科競(jìng)賽為牽引的課程教學(xué)方式，可以使學(xué)生在學(xué)習(xí)中充分發(fā)揮潛力，同時(shí)也要求教師在教學(xué)中將知識(shí)點(diǎn)融入教學(xué)目標(biāo)任務(wù)之中，以提高課程的教學(xué)質(zhì)量，真正促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力的提高。如何將競(jìng)賽項(xiàng)目和知識(shí)能力需求相融合進(jìn)行課程教學(xué)是課程改革的首要問題。另外，選題對(duì)于每個(gè)開發(fā)小組來說都是極其重要的內(nèi)容，若對(duì)某一主題的項(xiàng)目?jī)?nèi)容不感興趣，或者題目太簡(jiǎn)單，則不能調(diào)動(dòng)小組成員的學(xué)習(xí)積極性和主觀能動(dòng)性；若選題設(shè)置太難，也很難調(diào)動(dòng)學(xué)生參與項(xiàng)目工作的熱情。因此，教師一定要對(duì)競(jìng)賽題目進(jìn)行把關(guān)和指導(dǎo)。

總之，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一門集傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信等技術(shù)于一體的交叉課程，涉及了本專業(yè)前面所學(xué)的知識(shí)內(nèi)容，因此在專業(yè)課程群中占據(jù)非常重要的地位。對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)改革，目的是要起到示范帶頭作用，促進(jìn)其他專業(yè)課程的教育教學(xué)改革，深化素質(zhì)教育，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力[11-13]。將競(jìng)賽作為驅(qū)動(dòng)課堂教學(xué)改革的抓手，可以有效提高學(xué)生上課的積極性，激發(fā)創(chuàng)造、創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)活力，推動(dòng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的開展，以學(xué)科競(jìng)賽推動(dòng)專業(yè)建設(shè)、培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力，同時(shí)也可以為各類科技競(jìng)賽選拔種子選手。

注：本文通訊作者為潘志剛。

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作者簡(jiǎn)介：潘志剛（1984—），男，博士，副教授，研究方向?yàn)闊o線傳感網(wǎng)絡(luò)。

費(fèi)葉奇（2001—），男，碩士在讀，研究方向?yàn)闊o線傳感網(wǎng)絡(luò)。

收稿日期：2023-07-11 修回日期：2023-08-08

基金項(xiàng)目：信息與控制工程國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心（西安理工大學(xué)）開放課題重點(diǎn)項(xiàng)目（2019ICZD03）；西安郵電大學(xué)課賽結(jié)合課程專項(xiàng)教改項(xiàng)目（JGZX202265，KSJH202216）