课赛融合下的工程团队项目课程教学改革

张守首 张凌涛

（中南林业科技大学，湖南 长沙 410004）

0 引言

随着全球产业革命和信息技术的快速发展，培养高素质的技能人才和创新人才的“新工科”成为工程教育的改革方向。2016年，教育部提出“新工科”概念，2017年教育部发布的 《关于开展新工科研究与实践的通知》中强调“迫切需要加快工程教育改革创新”。2021年10月， 教育部高等教育司司长吴岩在新工科国际论坛上指出，“新发展阶段的新工科建设要推进全要素改革”。相对于传统的工科，“新工科”着重强调将学生培养成具备创新能力、实践能力、立德树人和国际竞争力等的高素质复合型人才。

1 课赛融合的教学理念

作为培养学生创新能力和团队合作能力有效途径的学科竞赛，近些年来蓬勃发展，各个学科领域面向大学生开展的学科竞赛得到了深入发展，对于提高学生创新能力和实践能力具有非常重要的作用。项目制课程教学模式是将理论与实践在课程中结合，通过项目驱动学生的课程学习，有着明确的课程目标和导向，是培养应用型人才的教学改革方向。在“新工科”背景下，项目制实践教学模式是培养电子信息工程专业学生实践能力和创新能力的有效途径。

在传统的课程教学中，以教师为主体讲授知识是常见的课堂教学形式，在项目制课程中，为了激发学生的兴趣，充分发挥学生学习的主动性，将以教师为主体转变为以学生为主体，教师为主导的课堂教学形式，强调学生在学习中的主体地位，不再是单纯的听课被动接收知识， 而是主动的探索和拓展项目的学习。同时，通过教师的引导作用，可引导学生树立学习的目标和问题，制订学习计划，激发学生的学习兴趣，创造实践所需的学习环境和平台，指导学生在学习过程中遇到的问题，引导学生最终实现课程的目标。

学科竞赛是大学生创新创业教育的重要载体，通过竞争，能激发学生的学习主动性，提升学生的创新能力和增强团队合作意识，学科竞赛赛题的创新性和综合性引领教学改革的方向，是激发学生的学习兴趣和培养创新实践能力的有效途径。学科竞赛的赛题涉及多领域的知识，赛题的题目较新颖，赛题的内容和难度对学生的能力要求较高，是提升实践能力的有效途径。将学科竞赛的赛题与课程教学内容相结合，以竞赛为导向合理设计教学内容，有助于激发学生的学习兴趣，在培养学生专业能力的同时培养综合能力。

工程团队项目课程是中南林业科技大学引进的英方大学的一门专业必修课， 主要授课对象是电子信息工程专业大三年级本科生。教学内容主要涉及Arduino嵌入式开发、传感器探测、无线传感网络搭建、数据无线传输、上传云端、团队合作及工程项目管理等多门课程的知识点。在“新工科”和“工程教育”背景下，学科竞赛是课程教学的拓展， 在促进学生深入理解和应用所学的专业知识，提高实践动手能力的同时，还可以促进学科建设和专业发展。在课赛融合中，面临以下几个问题。

1.1 竞赛信息的有效整合

近年来， 学科竞赛的学科领域和数量急剧增长，主要分为学科类和创新创业类。各类学科竞赛又分为不同的层级，主要包括国家级、省级、校级和院级。由于竞赛的种类繁多，赛事周期长，学生的精力有限，详细的了解不同赛事的比赛内容、 报名时间和规则，选择适合电子信息类学科的竞赛非常重要。因此，有效地整合竞赛信息并进行分析， 熟悉比赛内容和规则，非常重要。

1.2 教学主体的改变

传统课堂以教师为主体，教师从在课堂上按照教学大纲的内容讲授为主。“工程教育”更强调“学生为主体”的教学理念。“新工科”理念中不仅注重学生的实践创新能力，还强调多学科交叉融合。将学科竞赛的内容融入课程教学， 通过项目制教学的方式完成，需要转变传统课堂中教师的角色，从以教师为主体到以学生为中心，教师为主导的课堂教学模式。

团队项目课程中涉及的知识点较多，一个项目所涉及的知识点来自多个不同学科， 跨学科知识的学习对学生的原有知识积累是一大挑战， 需要学生主动去搜索和学习不同领域的知识， 同时还需要将理论知识与实践相结合，从项目选题到方案设计，硬件购买，程序编写到系统联调，需要查阅资料，论证方案，设计电路，制作实物和撰写报告，项目的设计到完成，在学习各领域的专业知识的基础上，学生还需要具备团队合作所必需的沟通和交流能力， 项目计划和管理能力等多项能力。在项目执行过程中，团队协作会影响项目的进展，对学生的文献查找和阅读能力，实践动手能力、创新能力和团队合作等多项能力都是考验。以“学生为主体”，通过项目开拓学生的知识面，推动学生主动思考，激发学生的学习兴趣，同时提升沟通和交流能力，项目管理能力，作品展示和演讲能力等多项能力。

1.3 项目难度的设计

由于学科竞赛的激烈竞争和题目难度，参加学科竞赛的学生大多是各个学校中学习比较优秀、实践动手能力较强的群体， 该群体在竞赛过程和获奖表彰中，对身边同学有着强烈的示范和引领作用，有助于形成优良的学习氛围。在课程教学中，不仅有学习优秀、实践能力强的学生，也要兼顾实践能力较弱的学生，如果直接将学科竞赛题目应用于课堂教学，会造成部分同学由于项目难度太大而无法完成，如果将项目设计太简单，又难以激发学生的学习兴趣和满足实践动手能力强的学生的学习需求，因此需要进行合理的教学设计激发全体学生的学生兴趣和主动性。在进行项目难度设计时，要兼顾全体学生不同程度的动手实践能力，面对不同实践能力的学生，项目的内容和难度要具备“弹性”调整空间，同时还要考虑人才培养方案中对学生能力的要求，根据能力培养的目标设计项目的内容。

2 课赛融合的教学设计

物联网在物流、家居、医学、环境、农业、工业等多领域得到了广泛的应用， 物联网技术涉及多学科多领域的知识， 是新一代信息技术的重要载体和应用平台。在大学生学科竞赛中，很多竞赛都开设了物联网应用赛道。电子信息工程专业开设的专业课程中电路、 通信和传感器应用等多门课程均为物联网技术的基础知识，在工程团队项目中，选取物联网应用相关的项目， 可使学生以已学过的专业课程知识为基础，学习多学科的交叉知识，有效地拓展知识的宽度和深度。

学科竞赛是大学生创新创业教育的重要平台，学科竞赛的赛题新颖和创新， 竞赛题目的综合性强，涉及多学科的知识，通过学科竞赛激发学生学习的主动性，是锻炼和提高实践能力的有效途径，同时提高团队合作和沟通交流能力。但由于学科竞赛的题目难度高于一般课程的难度， 直接将竞赛题目用于课程教学，由于课程学时的限制，学生难以在有限的课程学时内完成赛题。竞赛题目的跨学科和高度综合性，对于实践动手能力较弱的学生难度较高，不容易激发这部分学生的学习兴趣和持久性。将竞赛的题目融入课程教学内容时，需要以能力提升为目标导向合理设计课程教学内容， 课程项目内容在具备新颖性的基础上，对不同能力的学生，教学内容还需具备灵活性。

2.1 项目分层设计

本专业开设的工程团队项目课程是一门专业必修课，课程结合各门专业课程的内容，学生需要在工程团队项目课程中通过一学年的时间来完成一个项目。任课教师在进行课程项目内容设计时，考虑到不同实践能力的学生， 将项目内容设计成了三部分，包含基本任务、进阶任务和拓展任务，结合本课程的教学大纲，项目围绕物联网主题进行设计。

项目的基本任务是所有学生都需要在课程结束之前完成的任务，以Arduino 嵌入式开发平台为载体，搭载不同的传感器，实现数据读取，同时结合定位模块实现定位功能和地理位置读取，并结合无线数据传输模块实现数据的点对点传输。项目的进阶任务是在完成基本任务的基础上，学有余力的同学可继续学习完成的部分，此部分是在完成基本任务的数据读取的基础上，通过无线网络模块将数据上传到云端，同时开发手机应用软件客户端，实现将云端数据在手机应用上显示。项目的拓展任务是在完成基础任务和进阶任务的基础上，仍有兴趣继续学习的同学可进一步进行拓展学习，拓展任务部分可在进阶任务的基础上扩充产品功能，并进行系统联调，同时建立更多节点，搭建一个小型的无线传感网络，建成一个小型的物联网系统。

2.2 优化教学设计

由于项目需要培养学生的综合能力，本课程对教学内容进行优化， 不仅讲授项目所涉及的理论知识，同时将科技论文检索与阅读、项目设计、项目规划、项目管理、 报告写作和项目展示等内容加入课程教学中。由于课程的学时限制，如果所有的内容都加入课堂讲授， 将大大挤占学生在课堂上实践动手的时间，可将部分内容采用讲座的形式在课外进行，结合线上线下多种教学软件和方式，定期邀请在学科竞赛方面有丰富指导经验的教师和参加竞赛经验丰富的学生开展相关讲座， 讲座的对象面向多个年级的学生，这样可让低年级的同学在课程开始前就通过讲座对这些知识进行了解，从而也拓展了参加学科竞赛的学生范围，低年级学生也可以更早地加入学科竞赛，在低年级阶段就可以开始学科竞赛的初步学习和准备，通过不断的学习来提升学科竞赛所需求的各项能力。学科竞赛引领着课程学习，课程学习帮助学生加速做好竞赛准备，通过将学科竞赛融入课程教学，达到学赛结合的效果。

2.3 加强软硬件建设

学科竞赛的题目具有新颖性和创新性，采用的软硬件设施大多也比较新。将学科竞赛融入课程教学，软硬件设施的建设也需要提升，才能与课程教学内容相配套，通过在课程中融入学科竞赛的知识，在课程建设时引入学科竞赛所需的软硬件平台，可更好地激发学生的兴趣。学科竞赛要取得成果，离不开指导教师认真深入的指导。因此，在组建课程教学团队时，要选拔和培养一些科研能力强、专业素质过硬和具备丰富实践经验的教师。学校通过讲座和培训、与其他院校参观交流及到企业深入实践合作等，不断培养和提升教师的能力与技巧， 扩大任课教师的实践知识，将理论与实践深度结合，从而取得学科竞赛成果并提升课程教学质量。

2.4 融入思政教育

新工科人才理念强调立德树人，这需要高校在培养人才的创新能力的同时，培养学生的价值观、世界观和民族精神。通过在课程中对学生实践能力的不断锻炼，可培养学生的“工匠“精神；在课程讲座环节对国内相关企业的介绍和参观，让学生更多地了解我国科学技术的发展，民族企业和技术创新的道路，培养学生的民族精神和爱国情怀。

3 结语

本专业已开设工程团队项目课程六年，在课程的开设过程中， 通过不断地更新和优化课程的教学内容，学生在各项学科竞赛中获得了多项国家级和省级奖项，在教学实践中取得了突出的成效。从近几年的教学经验和成果来看，课赛融合的教学方式，取得了突出的成绩。在“新工科”背景下，学生的创新能力和实践能力是应用型本科高校电子信息工程专业人才需要具备的核心竞争力。学科竞赛是培养学生创新实践能力的有效载体， 通过将学科竞赛融入课程教学，不仅能激发学生的学习兴趣，还能促进学科建设和专业发展。