計算思維課程以賽促教教學模式改革探索\t

摘 "要 "“以賽促教”教學模式改革探索打破教師“填鴨式”傳統教學模式，貫徹“以賽促教、以賽促學”理念，充分調動學生學習的積極性與主動性。以山東大學機械工程學院“C語言之星”程序設計大賽為具體案例，深入研究探討計算思維課程“以賽促教”教學模式改革的內容與意義。

關鍵詞 "“以賽促教”教學模式改革；學科競賽；計算思維

中圖分類號：G642.0 " "文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2024）12-0100-04

1 "研究背景

“以賽促教”是一次全新的教學模式改革探索，它把競賽作為學生學習的一個重要組成部分，并且將競賽結果與課堂教學緊密結合起來，以學生為核心、產出為導向，通過競賽的方式，促進學生“學、練、賽”的主觀能動性，提高學生自主學習的能力和興趣，鍛煉學生獨立思考的能力，進而培養學生發現問題、研究問題、探討問題、解決問題及相互協作的能力。近年來，“以賽促教”教學模式改革探索已經在許多高校推行開來，通過參加各類競賽激發學生學習興趣，培養學生自主能動性，形成優良學風，提升教師教學水平，促進師資隊伍建設。

1.1 "“以賽促教”課程案例

青島遠洋船員職業學院職教分院的王杰等[1]參加了“外教社杯”全國高校外語教學大賽授課組比賽，發現競賽環境與日常教學環境相比，更能為教師提供快速成長的機遇，進一步引起高校教師的反思與總結。西京學院理學院的段金英等[2]通過將“西門子杯”中國智能制造挑戰賽和電氣控制技術與PLC課程相融合，重構教學內容，改變教學方法，多元化考核方式，以競賽為驅動促進電氣控制技術與PLC課程教學改革。2021年，西安電子科技大學、西安交通大學等多所高校隊伍參加全國大學生電子設計競賽，促進教師反思教學模式，同時為學生提供了理論知識綜合運用的平臺[3]。此外，南京郵電大學、安徽理工大學等眾多高校將科技競賽引入學科建設，開展“以賽促教”教學模式改革探索。

1.2 "計算思維課程特點

計算思維可成具有明顯的學科交叉特點，課程前沿性強、知識點多，涉及語言編程等實踐需求，適合進行項目化實踐性改革。本項目通過多方位、多角度、多領域引入項目及案例，培養和提高學生的科研興趣、創新能力、實踐能力與理論應用能力，充分適應人才培養目標和社會的需要。

通過計算思維課程“以賽促教”教學模式改革，旨在探索一種項目驅動式本科課程案例庫建設新方法，在具有實踐需求、創新探索性強的理工科專業基礎型課程或科技競賽中，建設項目案例庫，實現理論與工程實際結合式教學和人才培養，提高學生科研興趣、創新思維、實踐能力及綜合能力，為課程教學模式與評價體系改革提供借鑒。

2 "計算思維課程“以賽促教”教學模式改革

2.1 "改革目標

1）通過“以賽促教”教學模式，以基礎理論作為教學主線，利用學科競賽的實際問題貫穿整個知識體系和教學進程，充分調動學生學習的積極性、主動性、合作性和創造性。

2）通過引入典型學科競賽案例、科創項目等工程實際問題，多元、綜合、全面培養學生解決實際問題的思維能力，增強其對課程內容的感性認識及理論與工程實踐的聯系認知，培養科研興趣、工程素養、創新能力和協作探究能力。

3）促進教師教學研究能力、教育教學水平、科研能力和綜合能力不斷提高，在引入競賽主題的教學實踐過程中，教師從知識的傳授者向引導者轉變，結合學科競賽內容，對課程教學設計與課程教學活動進行調整以適應現代本科教育教學需要，培養更多滿足工程實際需求的人才。

2.2 "改革內容

2.2.1 "明確教學改革目標，打破傳統教學壁壘

課程教學目標在于讓學生通過學習解決實際問題，豐富課堂教學模式，引入網絡等其他資源，拓寬知識面，增強學生學習興趣。引入競賽案例等方式，通過教師引導，線上學習交流、線下團隊競賽，讓學生了解自身能力，使不同能力的學生根據自身特點進行自適應學習。

2.2.2 "基于理論的案例分析、總結與歸納，典型競賽案例的引入及問題解決

在課程教學中引入典型學科競賽案例，涵蓋整個知識體系，貫穿整個教學進程，激發學生獨立思考以及學習積極性，形成一種全新的具有創新性和自主性的教學模式。

2.2.3 "牽引競賽主題，小組分工合作

將科技競賽主題融入項目實踐，遵循互補原則，根據學生綜合能力，“以強帶弱”組建項目合作小組，以團隊合作的形式，針對選定項目進行合作探究、創新，并完成程序開發項目；建立競賽牽引與課程學習相融合的項目教學體系，采取自主選題和固定主題相結合的模式，內容上緊貼課程內涵，形式上實現“以賽促教”教學模式。

2.2.4 "靈活考試方式及建立賽教融合考核方式

擺脫傳統的考核方式，降低試卷考試成績的占比，擴大成績涵蓋范圍，將班級小組學科競賽分析情況、學科競賽情況酌情增加到最終考試成績中。

2.2.5 "建立健全教學模式改革保障機制

建設全方位的實驗、實習基地，提供相配套的硬件設施和技術支持，保證最基本的物質保障；完善“以賽促教”教學模式改革的過程保障，使得競賽保質保量進行，真正起到相應作用；制定學生和教師獎勵保障制度，充分調動學生和教師的主動性[4]。

3 "“C語言之星”程序設計大賽

機械學科的發展比以往任何時候都更依賴學科交叉、跨界融合，而機械專業學生的編程能力已成為機械專業人才培養的重要內容。為使大一新生迅速適應大學生活和學習，快速掌握編程基礎知識，為以后專業學習打下堅實基礎，2022年3月，由山東大學機械工程學院發起，機械工程學院計算思維教學團隊承辦了山東大學第一屆機械“C語言之星”程序設計大賽。

大賽主題：引領智造未來，計算思維為先。

作品要求：題材健康、積極向上；立足機械學科，突出專業特色及實用性；設計語言為C語言；要求作品自主完成，突出原創；如有引用部分，需在注釋中說明，否則視為抄襲；作品有完整的路演內容，包括程序應用背景、算法流程圖、主要或特色功能算法模塊介紹、運行效果展示等。

參賽方式：比賽為團體賽，以計算思維課堂教學中的團隊為單位參賽；每班推薦1～2支團隊參賽，由班級內作品展示進行打分排序，擇優推薦；大賽采用現場路演的方式，限時十分鐘，由學生代表和專業教師評委打分評選出優勝作品，包括程序應用背景、算法流程圖、主要或特色功能算法模塊介紹、運行效果展示等。

本次大賽已初步形成參賽項目案例庫，其中包含案例近30項，如自動循跡運輸小車、WayFinder興隆山校內導航系統、萬年歷等項目。下面展示部分案例。

案例一：自動循跡運輸小車

案例結合工程實踐項目，緊貼教學內容，從程序設計、硬件搭建兩方面進行項目設計。通過驅動電機、傳感器及相應外設等部件實現運輸小車自動循跡工作，將小車放至地面黑線之上，小車即可自動完成直線行駛、曲線行駛、直角轉彎、到點停止等多項運動，如圖1所示。

案例二：WayFinder興隆山校內導航系統

案例探索最短路徑算法，如插點法（Floyd算法），實現查看學校地圖、查看瀏覽路線、查看目標地點最短路徑、查詢目標地點信息等功能。例如：某人想從欣園餐廳出發到工程訓練中心，只需輸入當前所在地的編號25和目的地的編號30，即可得出到達目標地點的最短路徑“欣園餐廳向西

300 m→實驗樓向北400 m→圖書館向東北600 m→工程訓練中心”，如圖2所示。

案例三：萬年歷

案例采用C語言編程中數組、指針、邏輯結構、函數等知識，通過用戶界面輸入目標年月，即可自動生成該年月所對應的萬年歷。例如：某人想知道2023年3月所對應的萬年歷，只需輸入“2023 3”，即可得出準確的萬年歷，如圖3所示。

案例四：“冒險探索”

案例以游戲為模板，運用C語言程序設計中三種基本結構（順序、選擇、循環）、庫函數使用、指針、函數、結構體與共用體等編程知識，完成名稱輸入，進入叢林入口，選擇不同的山路或者水路，完成相應的迷宮，實現冒險探索，如圖4所示。

案例五：摩斯電碼編碼和解密

案例采用C語言程序設計中字符串操作、數據類型、三種基本結構（順序、選擇、循環）等知識，學生通過編碼和解碼的雙向邏輯設計，體驗項目案例設計系統性，了解二進制數字化通信形式。例如：輸入“A”，選擇加密模式，輸入原文本“shandong university”，即可得出相應的摩斯電碼加密結果“.../..../.-/-./-../---/-./--./..-/-./.

./...-/./.-./.../../-/-.--”，如圖5所示；輸

入“B”，選擇解密模式，輸入原文本“.../..../.-

/-./-../---/-./--./..-/-./../...-/./.-./.../../ -/-.--”，即可得出相應的摩斯電碼加密結果“shandong university”，如圖6所示。

本次大賽面向機械專業學生編程能力培養需求，聚焦專業發展所需的支撐點，以計算思維課程的教學內容為基礎啟發學生的編程思維，以課堂教學中的編程實踐為主線激發學生內驅力，打破教師命題式案例建設模式，強調以工程實際作為背景，及時打破學科知識邏輯約束，按照工程需求的技術邏輯，系統性、普遍性構建項目案例和教學體系，進行“以賽促教”教學模式改革，調動學生競賽熱情和自主學習意識。

4 "研究成效與意義

4.1 "改革成效

4.1.1 "學生的學習主觀能動性得到提高

在傳統教學模式中，學生容易感到單調枯燥，缺少學習動力和興趣。而采用“以賽促教”教學模式則可以激發學生學習的興趣，使他們更加積極、主動地參與學習。“以賽促教”教學模式以競賽為導向，以學生為主體，以教師為主導，強化學生的自我學習能力和自我管理能力，使得學生在學習過程中更加高效。“以賽促教”教學模式不僅能夠培養學生的專業技能，還能夠促進學生綜合素質的提升，如團隊協作能力、創新能力、溝通能力、應急處理能力等。

4.1.2 "課堂教學質量得到明顯提高

學生更加注重解決實際問題，積極主動探索，在實踐中不斷學習提高，有效培養創新能力、應用能力及工程能力。通過“以賽促教”教學模式改革可以加強師資隊伍建設，促使教師教學方式發生改變，從而提升整體教學能力，完善學校相關課程教學設計和學科建設。

4.1.3 "多樣化賽教融合考核方式不斷成熟

山東大學機械工程通過期末考試及舉辦課程競賽方式進行學生學習能力的考核，形成更加完整、合理的綜合考核評價體系，為大學課程的開展與考核提供了借鑒，有利于適應未來社會對人才的需求。

4.2 "改革意義

在當前“互聯網+”、新工科等教育改革背景下，通過“以賽促教”教學模式，以基礎理論作為教學主線，引入學科競賽的實際問題，充分調動學生的學習興趣，培養學生的主動性、合作性和創造性。通過引入典型學科競賽案例、科創項目等工程實際問題，多元、綜合、全面培養學生解決實際問題的思維能力、創新能力和協作探究能力。

促進教師教學研究能力、教育教學水平、科研能力和綜合能力不斷地提高，在“以賽促教”的教學模式改革過程中，教師的身份、職責也發生轉變，對課程教學設計與課程教學活動進行調整以適應現代本科教育教學的需要，培養更多滿足工程實際需求的學生。

綜上所述，采用“以賽促教”模式進行教學改革探索具有多方面的應用前景和實際意義[5]，勢必會推動教育現代化進一步發展。

5 "結束語

針對當前大學課程課堂教學存在教學方式保守、學生學習積極性不高等現實問題，進行“以賽促教”教學模式改革探索，以競賽項目為驅動，靈活開展教學活動。通過將創新創業競賽項目引入課堂教學過程、以目標為導向改革教學大綱、以競賽為驅動培養學生學習興趣等方面改革，增強課程教學效果，培養學生實踐操作、團隊協作等綜合能力，進而推動大學計算機基礎課程教學改革進程，為學校改革課程教學模式提供借鑒。實踐證明，“以賽促教”教學模式改革能夠提升教師教學水平，增強學生工程應用能力，是適應大學教學改革的有效模式。

6 "參考文獻

[1] 王杰，劉本香.基于“以賽促教”的高職英語教師教學能力提升策略研究：以第十一屆“外教社杯”全國高校外語教學大賽獲獎作品為例[J].青島遠洋船員職業學院學報，2022，43（4）：65-68.

[2] 段金英，張曉娟.“以賽促教、賽教融合”實踐教學模式改革：以《電氣控制技術與PLC》為例[J].電子測試，

2021（13）：134-136.

[3] 張海燕.提高電氣工程專業大學生實踐創新能力的研究

[J].科技風，2021（12）：165-166.

[4] 陳英杰，劉健，唐新軍，等.以賽促學、以賽促練、以賽促教：工科大學生競賽與教學結合的教學模式探索與實踐[J].中國管理信息化，2015，18（13）：246-248.

[5] 馬靜波.“以賽促教、以賽促學”在專業課程教學改革中的實踐與探索[J].牡丹江大學學報，2023，32（5）：89-94.