“知識- 能力- 素養”三位一體項目式教學模式探析與實踐

宋小美 吳再群 覃煥昌 張 濤

（百色學院信息工程學院，廣西 百色 533000）

0 引言

為應對新一輪的科技和產業變革，“新工科”“六卓越一拔尖”計劃2.0 相繼頒布，對高校人才培養提出了更高的要求，要求培養一批具有扎實的理論知識、綜合職業能力和高素質的創新型卓越工程師[1]。目前，各應用型本科院校積極響應國家號召，以培養“知識-能力-素養”三位一體全面協調發展的高素質應用型人才為目標[2]，優化人才培養機制，更新教學理念，改革教學模式[3-5]。

百色學院作為廣西首批4 個整體轉型發展試點高校之一，緊緊圍繞教育部提出的新任務新要求，以培養高層次高素質應用型人才為目標，堅持以人為本，強調能力，突出應用，課程教學融入思政教育，教學取得了一定成效。但是對于應用性和綜合性較強的課程教學沒有得到很大的改善，特別是具有實驗實訓的課程。 存在的突出問題及具體表現為：一是由于課程課時少、實驗條件不足等原因，實驗內容只是簡單地驗證性實驗，如單片機課程中的實驗只是簡單地點亮流水燈、數碼管的顯示、簡易電子秒表等，缺乏應用性、設計性、綜合性和創新性的實驗，學生難以將知識的應用和實際工程項目鏈接起來；二是在傳統教學模式的影響下，教師主要關注理論知識掌握情況，往往忽略學生在該課程下要培養什么樣的能力、習得什么樣的素質，以至于學生職業能力和職業素養缺失；三是對學生的課程評價多以期末考試成績為主要考核依據，同時結合平時課堂考勤和實驗報告質量作為課程的最終成績，該方式注重課程的理論學習，忽略了學生的過程性評價，導致學生不注重培養自身的能力和素養。

為此，從教學方法和教學手段改革的角度出發，提出了項目式教學模式的新思路。項目式教學是源于杜威的“做中學”的教育理念，強調學習者主動積極探索實際問題，將專業的理論知識和實踐相結合，設計具有實際工程意義的作品作為教學任務，在教師的引導下，學生通過小組合作、溝通、共同學習探索等團隊學習的方式完成作品，培養自身的實踐應用能力和綜合素質[6-7]。

1 基于“知識- 能力- 素養”三位一體的項目式教學法課程教學改革

基于“知識-能力-素養”三位一體的項目式教學法是以實際工程實例或學科競賽案例作為項目任務，以培養學生的能力和素養為導向，以項目為載體，通過組織學生開展小組協作學習的方式完成項目。其核心內容主要包括以下四個方面。

1.1 建立以能力和素養為導向、“知識、能力、素養”協同發展的課程思政教學大綱

依據社會和企業需求，結合現有學生實際情況，注重能力培養，建立以突顯能力目標，以“知識-能力-素養”協同發展的課程思政教學大綱，主要包括幾個方面：一是強調教學內容的實用性，摒棄以課本知識為中心的思想，要針對學生的專業和社會、企業的發展需求，革新教學內容，融入新要求、新知識、新技術；二是突出能力培養，包括職業能力、動手能力和創新能力等，培養學生具備熟練應用專業知識設計-創新-開發項目的能力等；三是課程教學融入思政元素，同步加強學生的人文素養，培養學生的團隊合作意識、自主探索意識和人際溝通能力等。

1.2 構建以項目為載體、思政教育同步進行的課程內容

依據課程思政教學大綱，以能力和素養為導向，突出實踐，注重創新，融入思政元素，優化教學內容。課程教學依據學生已有知識結構，結合社會和企業的未來發展需求或最新學科競賽的內容，選取最具有代表性、前瞻性的項目實例。 項目選取時主要考慮的因素有：在性質上，突出實用性和可行性，盡量與實際應用貼近，激發學生興趣，同時能被大部分學生所接受；在層次上，遵循由淺入深的原則，符合學生的學習認知規律；在內容上，既要注重單門課程理論知識應用，又要注重跨課程的知識融合應用，培養學生的綜合應用能力，同時項目任務又不能過大，否則容易導致學生無法完成任務，失去學習興趣和機動力；在目標上，既要保證學生掌握重點知識、能力得到培養，也要滿足學生人文素養得到培養、個性得到發展。

1.3 運用“線上+線下”相結合教學方法實施項目式教學

有效的教學方法是有效實施教學內容的關鍵。對于項目式教學，很多教師受到課時的限制難以開展，為此，提出了“線上+線下”混合式項目教學，將傳統的教學方法和現代信息化教學平臺結合，充分利用線上和線下資源，合理設置課程教學環節，引導學生完成學習。

通過線上教學平臺：一是教師將每個項目中應用到的知識點進行重新整合分解，包括跨課程的知識點，一個知識點錄制一個小視頻上傳至課程學習平臺，幫助學生重構知識體系，培養學生的自主學習能力和知識綜合能力；二是建立課程交流群，學生可不受時間和地點限制，隨時探討學習中遇到的難題，同時教師能及時發現學生存在的問題，及時進行引導；三是建立學生的學習過程、學習經驗和作品分享區，鼓勵學生分享學習樂趣、學習過程和作品完成情況等，培養學生的表達、自我展示能力和自信心。

通過線下教學：一是通過小組探討、小組競賽等多種靈活學習方式，創建學習氛圍，激發學生學習興趣和探索精神；二是通過項目任務，層層引導學生剖析-發現完成項目需要解決的問題，引導學生帶著問題任務去學習項目所涉及的理論知識點，讓學生在“做中學、學中做”中學會知識的應用，避免學生自主學習的片面性和盲目性，同時培養學生處理問題的能力和實踐應用能力；三是學生通過親自接觸實物、操作實物等直觀地實踐，激發學生對知識應用的欲望和創新思維。

1.4 建立科學合理的教學評價體系

課程以培養學生實踐應用能力為主，以培養具備綜合能力和素養的高素質應用型人才為目標，依據課程思政教學大綱，結合項目實踐內容，擬定知識、能力和素養考核點，突出能力和素養的考核地位，從評價主體、評價內容、評價方式等多角度，構建科學合理的課程成績考核體系。 評價主體上，通過教師和學生共同評價；評價內容上，包括過程性評價和結果性評價，過程性評價包括學生線上“學習、互動、交流、分享”情況、線下各小組的學習討論情況、資料查詢、撰寫的項目實驗報告、撰寫的課程學習心得、學生的提問情況記錄、互評等；結果性評價包括學生項目的完成質量、每個項目的完成程度；評價方式上，采用“學生自評、學生互評、教師評價”等多元化評價方式，注重學生自評和學生互評，提高其評價比例因子。

2 基于“知識- 能力- 素養”三位一體的《單片機原理與應用》課程項目式教學改革的實踐

2.1 《單片機原理與應用》課程項目式教學的實施

《單片機原理與運用》 課程是一門應用性和綜合性很強的理論與實踐并重的課程，該課程不僅要求學生掌握單片機的原理，更重要的是要求學生具備單片機產品的設計、分析和開發的能力，具備技術開發人才的專業素養。本課程通過制定“知識-能力-素養”同向進行的課程思政大綱，根據課程內容特點和課程大綱，從實際生活案例和學科競賽中選取了十幾個具有代表性和前沿性的案例將課程內容項目化，同時擬定了知識、能力和素養考核目標，如圖1 所示。

圖1 項目具體實施目標圖

課程教學實施一般包括項目發布、項目實施和項目總結三部分，其中項目實施包括項目剖析、硬件設計、軟件設計、知識拓展四個環節，線上學習平臺應用貫穿于整個學習過程。 在課程教學中，學生以小組的形式進行學習，但是每一位學生都具備一臺獨立的電腦、一套單片機開發板、項目實驗指導書、課程的線上學習資源等。

2.1 基于項目式教學法的教學改革成效

《單片機原理與應用》課程項目式教學法在實施過程中，經過不斷探索、實踐和完善，取得了一定的成效。

（1）學生參與度高，學習氛圍濃厚。 將知識項目化，使學生明白“為何學”“學了有何用”，激發了學生學習興趣。學生由知識的被動接受者轉為了知識的探索者。

（2）學生單片機應用系統的設計開發能力得到很大提升。通過基礎性應用項目、綜合性項目、創新型項目的層層遞進項目訓練，將無形的知識與實際應用融為一體，學生通過親自動手使用開發板、分析電路、編寫與燒錄程序等，掌握了單片機應用、設計和開發的全過程，提升了分析問題、解決問題的能力，具備一定技術開發人員的職業素養。

（3）學生的知識、能力和素養得到全方位均衡發展。 項目式教學是“做中學”“學中做”、教與學一體化下完成項目任務，將能力和素養納入考核標準，突出能力考核，促使學生全方位提升自我。

（4）學科競賽取得良好成績。 將歷年學科競賽題目引入平時教學中，以賽促教、以教促賽，形成良好的閉環影響，幫助學生在近年大賽中取得了喜人成績。

3 結語

《單片機原理與應用》課程的實踐表明，以能力和素養為導向，將課程內容項目化，改革評價體系，關注“知識-能力-素養”三位一體的協同培養，通過“線上+線下”教學方式有效開展項目式教學，使學生專業能力、綜合能力、科研精神、人文素養等得到了很大提升。同時，該項目式教學法已應用于《工程制圖》《計算機輔助設計》和《大學計算機基礎》等課程教學，并取得了良好的效果，具有一定的推廣性。