學(xué)科競賽驅(qū)動下的專業(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)生的實踐動手能力和綜合設(shè)計能力，以學(xué)科競賽為驅(qū)動開展了課程教學(xué)改革探索。提出課程改革的三個階段，即課題啟動、課程實施和課程評價，針對教學(xué)方式、課程組織形式、評價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賽，以行業(yè)項目和創(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)生團隊合作意識、實踐能力和創(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，切實提高學(xué)生創(chuàng)新實踐能力。

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

中圖分類號：TP393.1 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-1302（2024）05-0-03

0 引 言

無線傳感網(wǎng)絡(luò)是一門實踐性和綜合性很強的課程[1-2]，要求學(xué)生能夠針對技術(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、計算機和通信等技術(shù)，不僅需要學(xué)生具備扎實的理論基礎(chǔ)，還要有較強的實踐動手能力和綜合設(shè)計能力。傳統(tǒng)的以“教”為主、以“考”為評價的方式以及驗證性的實驗環(huán)節(jié)，難以達到有效鍛煉學(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賽，以行業(yè)項目和創(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，推動創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的開展，以學(xué)科競賽推動專業(yè)建設(shè)、培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力[5-7]。將競賽內(nèi)容和知識能力需求以項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)新性實驗/實訓(xùn)/設(shè)計項目，實施以科創(chuàng)或競賽作品等為主要形式的多元化評價手段，進而培養(yǎng)學(xué)生團隊合作意識、實踐能力和創(chuàng)新精神。

1 課賽結(jié)合的課程改革內(nèi)容

基于競賽的課程改革并不是對課程內(nèi)容的簡單加減，比如與競賽相關(guān)的知識點就增加，與競賽無關(guān)的內(nèi)容就刪減，而是將競賽內(nèi)容和知識能力需求以項目化等方式融入到專業(yè)課程教學(xué)。引入競賽的目的就是為了給課程找一個高階性的輸出，充分調(diào)動學(xué)生對知識的輸入。因此，為實現(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)科競賽為牽引的教學(xué)方法研究、以競賽項目為驅(qū)動的課程組織形式研究以及以競賽作品等為主要形式的多元化評價研究，如圖1所示。

1.1 以學(xué)科競賽為牽引的教學(xué)方法研究

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

1.2 以競賽項目為驅(qū)動的課程組織形式研究

針對無線傳感網(wǎng)絡(luò)課程的特點，以項目教學(xué)為主線，在教學(xué)內(nèi)容的組織上，探索競賽項目和知識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；針對現(xiàn)有以驗證性實驗為主的實踐教學(xué)，探索層次化、進階式的競賽項目[8-10]。

1.3 以競賽作品等為主要形式的多元化評價研究

對現(xiàn)有考核體系進行改革，研究以競賽項目為驅(qū)動的考核方式及評分標(biāo)準(zhǔn)的合理制定。根據(jù)實際教學(xué)情況增加競賽成績，并調(diào)配平時成績、實驗成績、理論考試等部分的比例，積極促進學(xué)生從觀念上改變應(yīng)試教育的習(xí)慣，強調(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)達成情況，不斷完善教學(xué)方式、組織形式和評價方式，并以“兩性一度”的“金課”標(biāo)準(zhǔn)不斷持續(xù)改進。

2 課賽結(jié)合的實施方案

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

2.1 課題啟動階段

在課題啟動階段，要對課程擬結(jié)合的競賽章程做充分調(diào)研。首先要分析歷年競賽命題，充分把握課題的難易程度，掌握競賽組織形式、賽事流程、賽事賽制和交流活動，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 課程實施階段

在教學(xué)過程中，以競賽項目為牽引，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)組委會提供的題目選題或自擬競賽主題，教師要對選題進行把關(guān)和指導(dǎo)。在學(xué)生選定題目后，教師要匯總統(tǒng)計分析，進行項目融入的知識傳授，積極推進學(xué)生的作品構(gòu)思和設(shè)計；通過設(shè)置階段性的實驗環(huán)節(jié)，初步完成作品功能模塊的實現(xiàn)。

2.3 課程評價階段

以“金課”標(biāo)準(zhǔn)實踐教學(xué)改革思路。教學(xué)改革要從“兩性一度”的角度設(shè)計課程內(nèi)容和競賽環(huán)節(jié)，確保以競賽為載體的實踐性課程符合“金課”的標(biāo)準(zhǔn)。基于課程目標(biāo)達成度，不斷完善教學(xué)方式、組織形式和評價方式。通過與參加課賽結(jié)合課程的同學(xué)進行座談或問卷調(diào)查，及時了解學(xué)生滿意度和學(xué)習(xí)效果。

3 課賽結(jié)合的實施過程

按照西安郵電大學(xué)測控技術(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，此時學(xué)生已具備了參與競賽的理論基礎(chǔ)和實驗基礎(chǔ)。為了將競賽內(nèi)容和知識能力需求以項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)期安排相對應(yīng)的全國大學(xué)生物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計競賽（賽事舉辦時間主要在3月～7月）。我們從課程、學(xué)生、教師與專業(yè)特點出發(fā)，按照階梯化的教學(xué)難度進行階段性、模塊化、系統(tǒng)化的教學(xué)內(nèi)容劃分，并充分利用全國大學(xué)生物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計競賽，以行業(yè)項目和創(chuàng)新產(chǎn)品為導(dǎo)向，從選題、技術(shù)平臺選擇、作品構(gòu)思到完整設(shè)計方案和實物演示，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造、創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)活力，推動創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的開展，以學(xué)科競賽推動專業(yè)建設(shè)、培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力。

針對傳統(tǒng)以驗證性為主的實驗環(huán)節(jié)，我們把競賽項目分為三個部分，即基礎(chǔ)環(huán)節(jié)、進階環(huán)節(jié)與競賽項目環(huán)節(jié)，見表1所列。三個環(huán)節(jié)層層遞進，使學(xué)生能夠熟悉硬件環(huán)境，掌握開發(fā)技能，在每一次實驗成功后都獲得成就感，激發(fā)學(xué)生向下一個目標(biāo)進階的動力。競賽項目驅(qū)動的教學(xué)方法，將理論知識和前兩個環(huán)節(jié)融入到項目教學(xué)過程中去，通過課程實訓(xùn)的方式，檢驗學(xué)生的基礎(chǔ)知識掌握情況，提高學(xué)生的動手能力和科研素養(yǎng)。

在課賽結(jié)合的課程改革中，將競賽成績納入考核標(biāo)準(zhǔn)，對學(xué)生真正起到了良好的激勵作用。在原有課程考核標(biāo)準(zhǔn)中，通過增加競賽成績，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)，更加強調(diào)學(xué)生的綜合能力。

4 結(jié) 語

以學(xué)科競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，同時也要求教師在教學(xué)中將知識點融入教學(xué)目標(biāo)任務(wù)之中，以提高課程的教學(xué)質(zhì)量，真正促進學(xué)生創(chuàng)新能力的提高。如何將競賽項目和知識能力需求相融合進行課程教學(xué)是課程改革的首要問題。另外，選題對于每個開發(fā)小組來說都是極其重要的內(nèi)容，若對某一主題的項目內(nèi)容不感興趣，或者題目太簡單，則不能調(diào)動小組成員的學(xué)習(xí)積極性和主觀能動性；若選題設(shè)置太難，也很難調(diào)動學(xué)生參與項目工作的熱情。因此，教師一定要對競賽題目進行把關(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)、計算機技術(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)的知識內(nèi)容，因此在專業(yè)課程群中占據(jù)非常重要的地位。對無線傳感器網(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)新實踐能力[11-13]。將競賽作為驅(qū)動課堂教學(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，推動創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的開展，以學(xué)科競賽推動專業(yè)建設(shè)、培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力，同時也可以為各類科技競賽選拔種子選手。

注：本文通訊作者為潘志剛。

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作者簡介：潘志剛（1984—），男，博士，副教授，研究方向為無線傳感網(wǎng)絡(luò)。

費葉奇（2001—），男，碩士在讀，研究方向為無線傳感網(wǎng)絡(luò)。

收稿日期：2023-07-11 修回日期：2023-08-08

基金項目：信息與控制工程國家級實驗教學(xué)示范中心（西安理工大學(xué)）開放課題重點項目（2019ICZD03）；西安郵電大學(xué)課賽結(jié)合課程專項教改項目（JGZX202265，KSJH202216）