應用型本科高校計算機類課程“賽教融合”教學模式研究

朱永琴 杜芳芳 侯凱文

黃河交通學院智能工程學院，河南 焦作 454950

0 引言

2018年9月，習近平總書記在全國教育大會上指出，高校要不斷深化教育體制改革，積極投身實施創新驅動發展戰略，著重培養創新型、復合型、應用型人才。而學科競賽作為一種實踐活動的特殊形式恰恰可以激發學生的創新精神，達到以賽促學的目的。

當物聯網、大數據、人工智能等新興專業像雨后春筍般出現，計算機類專業的人才培養也面臨著教學改革的挑戰。作為一所應用型本科高校，如何適應快速興起的新技術，建設好新的學科專業，如何培養出高水平、高素養、創新型人才是每個高校都值得探索的問題。

應用型本科高校傳統教學模式的弊端如實踐教學各個環節之間相對獨立、聯系較少，缺乏實踐教學體系；實踐教學過程中軟、硬件的條件難以滿足理論教學的需要；實驗項目較為固定，以驗證型為主，缺少設計創新環節。實驗項目與時代需要脫節，導致學生缺乏學習興趣、工程意識，制約著人才的培養。

隨著世界各國積極參與和舉辦各種技能大賽，誕生了“以賽促學”的教學新模式，這種模式促進了各國教育的發展，同時也推動了我國的學科競賽，參賽院校和參賽人數逐年增多。參加學科競賽可以為各個高校和企業、高校與高校之間搭建一個良好的溝通交流平臺，能夠促進教師對新知識、新技術的認識，提升學生的學習主動性和實踐能力，培養他們的團隊合作精神和競爭意識，也為實踐教學提供了豐富、新穎的與企業結合緊密的案例庫。可以說“以賽促教、以賽促學、賽教融合”概念的提出為應用型本科高校的教學模式變革找到了一個突破口。

1 “賽教融合”教學模式的內涵

1.1 以賽促教為專業教師獲取新知識提供了平臺

計算機專業是更新換代非常快的學科，近年來，物聯網工程、數據科學與大數據技術、云計算與人工智能等專業陸續成立。從事本專業教學的教師大多數畢業于計算機、電子信息類專業，所以在此種情況下，教師必須在對應的學科方向上進行相應的知識獲取，獲得相應的提高才能勝任教學工作。帶領學科競賽為教師學術水平提升提供了良好的平臺。教師通過帶領學生參加學科競賽能夠了解目前主流且應用廣泛的硬件和軟件，在帶領學生備賽的過程中對于教學思路的轉變也很有幫助。例如，在單片機領域，單片機的發展先后經歷了4 位、8 位、16 位和32 位等階段。而目前教材依然是以8 位的51 單片機為講解對象，如果教師僅通過教材，難以對當前流行的芯片和功能做徹底的講解。

比賽的過程本身也是一個觀摩學習和交流的好時機，查漏補缺，找出差距，借鑒經驗使得教師能夠邁出自己的小圈子，用更加客觀的眼光來審視自己的教學過程。以往很多教師只知埋頭教書，對于和本專業聯系緊密的企業一無所知，對企業的用人需求也知之甚少。學科競賽很多時候會有技術設備的支持廠家，這樣在比賽的過程中也可以使教師有一個很好的與企業溝通的機會。

1.2 以賽促教促進了實踐教學模式改革

應用型本科高校旨在培養能夠應用學科與技術的原理解決實際工程問題的能力。以物聯網工程專業的“單片機原理及接口技術”為例，該課程作為一門硬件學習和軟件學習結合緊密的課程，是一門實操性很強的課程，但是傳統的單片機實驗教學的項目設置多為驗證性實驗，這些實驗不僅導致學生覺得和生活脫節提不起興趣，也缺乏對學生創新能力的培養。

有了多年指導學科競賽的經驗，單片機課程組教師在課程中構建“以賽促學”的教學思想，課程教學設計和實施過程中體現“學中做、做中學”的教學理念。注重學生學以致用能力的培養，將創意性科技競賽中遇到的實際問題穿插在課堂中進行講解，在實踐的過程中采用虛擬仿真和實物制作相結合的教學方式。調整實驗結構類型，減少驗證性實驗教學項目，結合全國大學生智能汽車競賽增加設計型、綜合型、創新型的實驗項目，提升學生的創新思維和創新能力，很好地體現應用型本科高校的教學特點。

1.3 以賽促學有利于提高學生的學習積極性

大學生創意性科技競賽已經成為深化高校創新創業教育改革的重要載體，是推動“產學研用”結合的關鍵紐帶，是高素質人才培養的一條有效途徑。“以賽促學”是一種改革和創新，旨在教學過程中通過豐富多彩的競賽活動，為學生搭建更好的學習平臺，提升學生的學習興趣和能動性，使學生快速掌握各種技能，鞏固其自身的專業能力。將學習的主動權交到學生自己手上，鍛煉學生的自主學習和探究創新能力。

1.4 以賽促學有利于培養學生良好的職業素養

以賽促學有利于學生良好職業素養的養成。以全國大學生智能汽車競賽為例，參賽隊員要對智能小車的硬件進行設計、繪制PCB 電路板、電子元件焊接、測試，還要對小車行進過程中遇到的各種岔路口選擇進行編程。這么龐大的工作量如果單憑個人是很難完成的，小組的幾個成員間就需要做好分工協作以及及時的溝通，整個競賽的參與過程不僅對學術知識有所提升，更重要的是培養了團隊意識、合作意識、協作精神。遇到困難、解決困難的過程對他們的抗挫能力是很好的現場教學機會。賽后組織集中交流經驗，讓學生得到實實在在的成長。

1.5 “賽教融合”的教學模式改革成效

通過參加學科競賽，我院最近兩年取得了很好的成績。以物聯網工程專業的單片機課程組為例，近兩年通過組織學生參加全國各層次、各類型的物聯網專業學科競賽，取得了很好的成績。

單片機課程組教師先后主持立項了單片機課程的校級一流課程、教學資源庫、課程思政示范課、“線上+線下”的混合教學模式改革及實驗教學示范中心等教研項目。單片機課程也于2021 年被認定為河南省課程思政樣板課，并被學校評為教學質量二等獎，發表了多篇和教學相關的論文。

學生也由以前在各種比賽中屢屢失利到在全國的各項賽事中取得良好成績。近兩年僅物聯網教研室單片機課程組指導學生就獲得全國大學生機器人及人工智能競賽二等獎3 項，三等獎6 項；全國大學生物聯網競賽省級特等獎2 項，一等獎3 項；全國大學生智能汽車競賽華北區二等獎2 項；參加全國大學生電子設計競賽省級二等獎1 項等。

通過學科競賽，教師的教學水平和教科研能力得到有效提升，也培養出一批專業能力過硬、思維活躍，具有較強創新意識的技能型人才。在學科競賽中獲獎的學生在畢業求職的過程中優勢明顯。“以賽促教、以賽促學、賽教融合”對應用型人才培養的效果顯著。

2 “賽教融合”教學模式的實施路徑

2.1 組建指導教師團隊

以全國大學生智能汽車競賽為例，分為兩個部分，一是硬件的設計與焊接，二是軟件的設計與調試。我院由硬件指導教師和軟件指導教師組成指導教師團隊，賽前對參賽學生進行培訓，結合理論知識，對學生的技能進行強化訓練，并開創性地采用了由“教師+獲獎學生”共同培訓的模式。以硬件為例，我院有“物聯網應用系統設計”“電路原理和電子技術”等課程，這些課程的實訓課程中涉及電路和焊接，學生可以掌握普通電子元件、集成塊的電子焊接技能。該賽事焊接項目中涉及微型精密電子元件，元件的大小比平時所接觸的普通原件更小。對比平時95%的焊接成功率，比賽要求100%成功。對于如此高的要求，硬件指導教師利用自己的實踐經驗，給學生傳授了“蜻蜓點水”式焊接方式，效果較好。

2.2 發揮科技創新協會的引領作用

為了更好地發揮“頭雁效應”，我院成立了學院下屬的智能科技創新協會，由實驗室直接管理。協會日常活動就在實驗室進行，協會成員均以自主學習、自我管理為主，成員專業知識儲備良好。該協會除了負責協會內學生的日常培訓，積極輔助學院組織和參加各類科技比賽，在全國競賽中屢屢獲獎。近3 年獲省級三等獎以上獎勵的賽事中，每支獲獎隊伍中均有協會成員。協會有競賽經驗的學生充分發揮了示范引領作用和“傳幫帶”作用，帶領更多的學弟學妹參與到學科競賽中，促進實踐能力培養，促進自身成長成才。

2.3 組建梯隊式的學生團隊

要在比賽中拿到好成績，必須選拔出一批優秀的學生組成學科競賽團隊。學院根據不同的學科競賽在不同的時間段進行大規模的校賽，從中進行人員的選拔，這樣選拔出來的多為大三大四的學生。但一支優秀的學科競賽參賽隊伍，不僅要拿到好成績，更要肩負著培養下一屆優秀參賽選手的責任。雖然大一大二的學生不如大三大四的學生專業課學習得多，知識儲備量略顯不足，但是在參賽隊伍中建立梯隊式隊伍，有助于知識的繼承性和可持續發展。考慮到學生的在校時間有限，因此要擴大選手的選拔范圍，跨年級組隊。讓高年級學長擔任組長，低年級的參賽成員作為下屆比賽組長的人選。

2.4 將競賽內容引入課堂

帶隊教師可以根據組委會布置的題目捕捉到一些行業動態以及未來就業方向發展的趨勢。可以適當調整人才培養目標，與之相對應的課程適當調整。將競賽內容融入日常課程中，將比賽的具體要求細化或作為課程的提升內容，目標是使學生不通過比賽也能鍛煉競賽技能。學生的專業技能得到提升，在日后的學習工作中，可以更快更好地適應。

2.5 完善學校實驗室建設

“賽教融合”的教學模式想要順利開展，硬件的投入必不可少，尤其是比賽中用到的硬件和軟件平臺具有更新快的特點，這就要求學校不斷投入資金去采購耗材才能夠更好地為學生的學科競賽提供必要的比賽物資供應。以全國大學生電子設計競賽為例，競賽題目發布之后的4 天內上交比賽作品，如果等到題目公布再進行相應的競賽物資采購肯定是來不及的，這就要求在競賽題目發布之前對可能用到的電子元件及測量儀器進行必要的儲備。由于分組情況不明，具體的題目不確定，需要進行大量的元器件存儲，這也無形中擴充了學校的耗材資源庫，完善了學校的實驗室建設。

3 “賽教融合”教學模式的保障機制

3.1 資金保障機制

學科競賽的準備過程，包括前期的宣傳和校賽選拔、競賽元器件采購、現場參賽等環節，需要有充足的資金做保障，否則很難取得優異的成績。

學科競賽的支出屬于本科高校日常教學經費中的大學生實踐經費的范疇，理工科院校規定每生每年的實踐經費約為300 元。這樣就可以根據預算來編制學科競賽的預算，從而保證學科競賽的順利開展。另外，學科競賽也屬于學科專業建設的一部分，在學院一流專業建設的過程中也可以留出學科競賽預算，從而給比賽提供必要的資金保障。

3.2 人員保障機制

學科競賽想要取得好的競賽成績，除了有優秀的學生，還要有優秀教師作為指導。以筆者所在的學院為例，學院根據學科專業成立了學科競賽指導小組，每個專業教師根據自己的專業研究方向選擇進入適合自己的競賽指導小組。各競賽指導小組根據實際情況設置在不同的教研室或者實驗室，由實踐教學經驗豐富、競賽指導成績好的教師作為組長。以競賽的周期為周期進行競賽的籌備工作。對競賽的歷年比賽賽項、賽況做出研判，從而選拔學生進行培養。

3.3 制度保障機制

教師帶領學科競賽有利于提高自己的教學水平，有利于進行教學改革，從而培養出更多優秀的應用型人才。學校作為應用型本科高校，為了鼓勵教師帶領學生參加學科競賽，陸續出臺了多項文件。其中，《黃河交通學院教學工作量計算辦法》中明確規定，指導學生參加學科競賽或專業技能比賽，獲得不同級別的獎勵將被認定相應的課時，即使沒有獲得獎項，按照參加賽事級別給予不同的培訓工作量。《黃河交通學院教學獎勵及資助辦法》中明確規定，對于教師指導學生參加學科競賽獲得獎勵的，學校將根據獲獎的級別給予相應的物質獎勵。此外，學校還通過評選年度優秀競賽組織部門、優秀競賽指導教師的方法引導教師指導學科競賽。

學生層面，為了提高學生對競賽的興趣，激勵學生的學習激情，鼓勵學生參加學科競賽，學校專門出臺了關于學生參加學科競賽獎勵的文件。文件中明確規定學生參加相應的學科競賽獲獎對于不同的獲獎級別將給予相應的物質獎勵。另外，在獎學金的評定、優秀大學生評選、入黨等方面給予政策傾斜，同時給予相應的學分。

3.4 考核保障機制

學校在進行教師業務成績考核時將指導學生參加學科競賽作為一項重要的指標，這就要求教師在完成相應的教學工作之余要用心去選拔學生，并根據自己的專業特長對學生進行專業指導。通過這樣的考核保障機制，要求教師自身提高業務素質以更好地完成教書育人的工作。指導學生參加學科競賽，不僅是教師業務考核的一項重要依據，同時也是職稱評審和個人評優評先的一項重要依據。

4 “賽教融合”教學模式的應用價值

4.1 推進應用型本科院校發展轉型

培養工程實踐能力強的應用型創新人才一直是應用型本科高校的育人目標。隨著產業轉型升級、經濟快速發展，高校在應用創新型人才培養模式上必須從多個角度多個層次進行改革與創新，實現轉型發展最終落實到應用創新型人才的培養。培養應用型、復合型、創新技術型人才也順勢成為“賽教融合”模式的應用，可以為現代應用型人才的培養指明方向，為加快專業建設開辟綠色通道，為“雙師型”教師隊伍的建設提供與時俱進的動力。高校教學模式改革是適應信息化時代的要求，推動高校教育創新發展的重要措施，對應用型人才的培養意義重大，也有助于提升高校的教育層次和實效性。

4.2 提高學生綜合素質

高等院校本科學生近年來因人才培養與企業需求脫鉤、畢業生眼高手低而飽受詬病。產生這種現象和學校的教學模式與人才培養定位有一定的關系。傳統的教學模式按照人才培養方案和教學大綱按部就班地進行理論和實踐教學，缺乏創新。而計算機類專業是一個快速更新的學科，用著已經落后的教學案例，進行傳統的驗證性實驗和編程，不利于提高學生的學習積極性和發揮學生的創新意識。

“以賽促學”這種創意性的學科競賽活動，往往更能吸引大學生群體的興趣，激發他們敢拼敢贏、不甘人后的學習激情。通過在學校舉辦各種學科競賽的校內選拔賽，競賽宣傳、氣氛渲染、層層選拔，學生的學習熱情和主動性有顯著提高。以全國大學生智能汽車競賽為例，對學生的要求是協作完成系統設計架構圖的繪制、硬件電路和程序流程圖的設計、程序代碼的編寫設計與調試和項目的總結。在參賽過程中，小組之間相互討論，相互競爭又相互合作。同時，在與其他院校的學生學習、交流中啟發學生的創新思維，培養學生的創新能力。小組內學習較好與較差的同學更加努力學習，共同學習進步。參賽的過程中有助于學生端正學習態度、培養團隊協作精神、提升個人自信心，更加積極主動參與學習與科研。

4.3 推進教學模式改革

為貫徹“賽教融合”模式下應用型人才培養的方針，進行了一系列的教學改革，組織學生參加中國大學生機器人及人工智能大賽、全國大學生智能汽車競賽、全國大學生電子設計競賽、全國大學生物聯網設計競賽等專業性質較強的比賽。

“賽教融合”的教學模式可以讓學生明確學習目標，增加學習的興趣，通過參加比賽，不僅提升了學生的就業能力，還提升了教師的教學科研能力，最終提高了院校的綜合實力和社會影響力。

4.4 搭建實踐教學平臺

加強大學生實踐能力和創新能力的培養是經濟社會發展對高校人才培養提出的要求，建立具有地方工科大學特色的實踐與創新能力培養體系，使人才培養質量與培養目標和社會需求相符合是當前高校教學改革的重點和難點。

我院加強了教師工程實踐能力與專業綜合能力的培養，通過賽項引導專業課程，將競賽引入專業建設中，讓學生找準學習的目標。通過引進實驗設備和企業培訓，給學生增加各項考證和培訓的機會。通過建立教師和學生間的交流、學生和學生間的交流，完成資源共享和信息及時交互。

5 結語

本文以計算機類專業的“單片機原理及接口技術”課程與全國大學生智能汽車競賽進行“賽教融合”為例，深入挖掘了“以賽促教”對教師能力提升的促進作用，加強了教師和其他院校及企業間的溝通和交流，實現了由“低頭教書”到“抬頭看路”的轉變，給教學模式的改革和實踐教學的開展提供了新的思路。“以賽促學”也給學生提供了一個實踐創新的平臺，讓他們在學習階段就能夠學以致用，在比賽的過程中增強自己學習的主動性和挑戰自我、突破自我的意識及良好的職業素養。

“以賽促教、以賽促學、賽教融合”對于應用型本科高校的人才培養和教學模式改革意義重大。