“一心雙驅(qū)”混合式教學(xué)改革

摘 要：本文深入分析了新工科背景下學(xué)生能力培養(yǎng)與綜合素養(yǎng)的重要性，結(jié)合課程特點，提出了“一心雙驅(qū)”混合式教學(xué)改革模式。該模式的核心在于培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，通過依托優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，同時利用學(xué)科競賽和課程思政的雙重驅(qū)動，旨在落實立德樹人根本任務(wù)，并顯著提升學(xué)生解決復(fù)雜問題的能力。兩輪教學(xué)實踐驗證了其有效性，不僅提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動力，還培養(yǎng)創(chuàng)新思維和實踐能力，為新時代高素質(zhì)人才培養(yǎng)提供了有益探索。

關(guān)鍵詞：學(xué)科競賽；綜合素養(yǎng)；新工科；混合式教學(xué)

中圖分類號：G642

Abstract：This paper analyzes the importance of cultivating students' competencies and comprehensive literacy under the Emerging Engineering Education framework.A blended teaching reform model，termed \"One Core，Dual Drivers\" is proposed based on course characteristics.Centered on fostering students' comprehensive abilities，this model leverages highquality teaching resources while integrating dual drivers—disciplinary competitions and curriculumbased ideological educationto achieve the fundamental goal of moral education and talent development.It significantly enhances students' ability to solve complex problems.Two rounds of teaching practice validate its effectiveness，demonstrating improved learning engagement，innovation thinking，and practical skills.This study provides valuable insights for cultivating highquality talent in the new era.

Keywords：disciplinary competitions；comprehensive competence；Emerging Engineering Education；blended teaching

AI技術(shù)的快速發(fā)展對高校人才培養(yǎng)提出了新挑戰(zhàn)。在新工科背景下，高等院校如何培養(yǎng)具有較強綜合能力和良好職業(yè)素養(yǎng)的創(chuàng)新型人才？實踐教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，譬如學(xué)科競賽和科研項目；融入工科的思政教育則培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)。因此，學(xué)科競賽和課程思政宛如一對孿生兄弟，在教學(xué)改革中不可或缺［13］。

1 新工科背景下教學(xué)的要求與現(xiàn)狀分析

為適應(yīng)新時代的要求，專業(yè)課程需要以培養(yǎng)學(xué)生能力為中心，構(gòu)建以O(shè)BE（Outcome Based Education，基于成果的教育）理念為中心的知識教學(xué)體系［4］。在新工科背景下，“算法設(shè)計與分析”課程的教學(xué)要求如下。

（1）跨學(xué)科融合：打破學(xué)科壁壘，融合數(shù)學(xué)等學(xué)科知識，強化學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。

（2）實踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)：融合實驗、編程競賽和項目實踐，強化動手能力與算法技能；結(jié)合學(xué)科競賽及實際問題解決，激發(fā)創(chuàng)新思維與復(fù)雜問題應(yīng)對能力。

（3）綜合素養(yǎng)培養(yǎng)：通過案例教學(xué)、項目實踐等載體，將課程思政有機融入專業(yè)教育全鏈條，實現(xiàn)價值引領(lǐng)與知識傳授的統(tǒng)一，培養(yǎng)學(xué)生的科技報國使命意識、職業(yè)倫理規(guī)范及團(tuán)隊協(xié)作精神。

然而，該課程的教學(xué)現(xiàn)狀存在以下問題。

（1）教學(xué)內(nèi)容脫離實際：偏重理論，缺乏與實際應(yīng)用場景的銜接，學(xué)生難以學(xué)以致用。

（2）教學(xué)方法單一：以課堂講授為主，缺乏互動與實踐，學(xué)生的參與度和興趣不足。

（3）評價體系不完善：過度依賴期末筆試，忽視實踐能力與創(chuàng)新能力的考核。

（4）教學(xué)資源不足：數(shù)字化資源匱乏，跨學(xué)科資源整合不足，制約教學(xué)效果提升。

新工科教育強調(diào)“實踐導(dǎo)向、交叉融合、創(chuàng)新驅(qū)動”，但當(dāng)前課程仍停留在“理論主導(dǎo)、學(xué)科孤立、評價單一”的傳統(tǒng)模式，亟須系統(tǒng)性改革。

2 “一心雙驅(qū)”教學(xué)模式的理念

為了適應(yīng)新工科教育需求，以一流課程混合式教學(xué)為載體，打造“一心雙驅(qū)”的教學(xué)模式，如圖1所示。該教學(xué)模式的核心是培養(yǎng)學(xué)生能力，包括專業(yè)技能、創(chuàng)新能力、團(tuán)隊合作能力以及綜合素養(yǎng)。

算法競賽和思政元素融入教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)資源，使教學(xué)內(nèi)容兼具高階性和創(chuàng)新性。為了活躍課堂氛圍并促進(jìn)學(xué)生更有效地掌握知識，課堂教學(xué)采用了多樣化的教學(xué)方法，這些方法包括隨堂練習(xí)、布置作業(yè)、開展主題討論、分配小組任務(wù)、進(jìn)行匯報講解以及撰寫實驗報告等。這樣的教學(xué)策略不僅能增強師生間的互動，還能促進(jìn)學(xué)生之間的交流，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動性。期末時，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)軌跡和學(xué)習(xí)成果進(jìn)行成績評定。

圖1 “一心雙驅(qū)”的教學(xué)模式

3 “一心雙驅(qū)”教學(xué)模式的實施

3.1 層次化教學(xué)內(nèi)容

教學(xué)內(nèi)容分為基礎(chǔ)性和高階性。基礎(chǔ)性教學(xué)內(nèi)容主要側(cè)重于基礎(chǔ)知識的理解和應(yīng)用，確保學(xué)生能夠扎實掌握算法的基本概念和原理。高階性教學(xué)內(nèi)容側(cè)重于引導(dǎo)學(xué)生解決復(fù)雜問題，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和解決復(fù)雜問題的能力。這樣的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計，不僅關(guān)注學(xué)生技術(shù)能力的提升，更強調(diào)全面發(fā)展。

3.1.1 基礎(chǔ)性教學(xué)內(nèi)容

首要任務(wù)是確保學(xué)生能夠扎實掌握算法設(shè)計與分析的基本概念和原理。為此，教學(xué)內(nèi)容從基本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法思想開始，逐步過渡到更復(fù)雜的概念。每個知識點都通過生動的例子和實際應(yīng)用場景來講解，使學(xué)生能夠清晰地理解其背后的原理和應(yīng)用。為了解決學(xué)生基礎(chǔ)差異的問題，設(shè)計不同難度的練習(xí)題，讓學(xué)生根據(jù)自己的實際情況進(jìn)行選擇，實現(xiàn)個性化學(xué)習(xí)。

3.1.2 高階教學(xué)內(nèi)容

高階教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計致力于進(jìn)一步提升學(xué)生的專業(yè)技能和創(chuàng)新能力，這部分內(nèi)容涵蓋了XCPC競賽試題、數(shù)學(xué)建模以及實際工程問題等，旨在在保證課程質(zhì)量的同時，充分激發(fā)學(xué)生的興趣和潛能。通過參與科研項目或?qū)嶋H工程項目，如橋梁渦激共振建模問題和物流路徑規(guī)劃問題，學(xué)生將在解決真實世界問題的過程中，不僅提升實踐能力和創(chuàng)新能力，還能深入思考解決方案對社會的影響和可持續(xù)性，從而培養(yǎng)他們的社會責(zé)任感和職業(yè)道德。

3.2 多元化教學(xué)方法

混合式教學(xué)模式打破有限的課堂時間限制，做到人人參與，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。同時對應(yīng)不同的教學(xué)內(nèi)容，采用多元化教學(xué)方法，實現(xiàn)以學(xué)生為中心的教與學(xué)，提升教育的效果，多元教學(xué)方法在混合式教學(xué)中的應(yīng)用，如圖2所示。

首先，教師提前布置線上學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生則通過學(xué)習(xí)通自學(xué)相關(guān)知識點；其次，在線下課堂之前，測試學(xué)生對基本知識點的掌握情況；再次，有的放矢地講解重點難點，通過主題討論和在線評測等方式來開展教學(xué)活動，并對知識點進(jìn)行歸納總結(jié)；最后，布置線上作業(yè)或者分組任務(wù)，要求學(xué)生查閱相關(guān)資料，組隊完成任務(wù)或者作業(yè)。

圖2 混合式教學(xué)過程

3.3 數(shù)字化教學(xué)資源建設(shè)

數(shù)字化資源建設(shè)突破傳統(tǒng)紙質(zhì)教材和課堂講授的局限，提供多媒體和互動式的學(xué)習(xí)體驗，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與度。首先，制作基于紙質(zhì)教材的40個高質(zhì)量教學(xué)視頻。其次，以圖文形式及時更新最新的算法理論和實際應(yīng)用，保持教學(xué)內(nèi)容的前沿性和實用性。最后，配置和維護(hù)穩(wěn)定的在線評測，題量近300道，支持學(xué)生可以選擇適合自己水平和興趣的題目進(jìn)行練習(xí)。

3.4 成績評定

一個合理的成績評定機制應(yīng)當(dāng)能夠全面而客觀地評價學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)，涵蓋知識掌握、能力提升以及素質(zhì)培養(yǎng)等多個方面。成績評定分為兩個部分：平時成績和期末筆試，平時成績占40%，而期末筆試則占60%。平時成績包括章節(jié)測試（占10%）、章節(jié)任務(wù)（占15%）、作業(yè)（占15%）、課堂活躍度（占5%）、主題討論（占10%）、分組任務(wù)（占15%）和實驗報告（占30%）。

在課程目標(biāo)方面，課程目標(biāo)1、課程目標(biāo)2和課程目標(biāo)3在平時成績和期末筆試中的分值比例分別為40%、40%和20%。這樣的分配旨在確保學(xué)生不僅在平時學(xué)習(xí)中表現(xiàn)出色，而且在期末考試中也能夠充分展示他們對課程內(nèi)容的理解和掌握。

4 “一心雙驅(qū)”教學(xué)模式的實施成效：

通過“一心雙驅(qū)”混合式教學(xué)模式的實施，教學(xué)效果逐步提升，如課程目標(biāo)達(dá)成度高、教學(xué)評價高、競賽獲獎等。

4.1 期末目標(biāo)達(dá)成度及教學(xué)評價

融入“競賽+思政”的教學(xué)內(nèi)容具有前沿性和時代性，線上線下混合教學(xué)形式呈現(xiàn)先進(jìn)性和互動性，學(xué)習(xí)結(jié)果具有探究性和個性化，有效培養(yǎng)了學(xué)生解決復(fù)雜問題的能力。

圖3展示了上個學(xué)期課程目標(biāo)的達(dá)成度。課程目標(biāo)1的達(dá)成度為0.79，課程目標(biāo)2的達(dá)成度為0.80，課程目標(biāo)3的達(dá)成度為0.81。這些數(shù)據(jù)顯示，課程的每個目標(biāo)都達(dá)到了較高的水平，整體達(dá)成度優(yōu)于預(yù)期。這說明課程在實現(xiàn)其既定目標(biāo)方面表現(xiàn)良好，學(xué)生在課程中學(xué)到了預(yù)期的知識和技能。

圖3 課程目標(biāo)達(dá)成度

在2023—2024學(xué)年的第二學(xué)期，思政教學(xué)評價為9641分，而教學(xué)評價為96.06分，這表明學(xué)生對思政教育的融入和整體教學(xué)過程都有很高的滿意度。相比之下，2023—2024學(xué)年的第一學(xué)期，思政教學(xué)評價為94.94分，教學(xué)評價為95.37分，雖然滿意度也很高，但略低于第二學(xué)期。這些數(shù)據(jù)反映了學(xué)生對課程的整體滿意度和對思政教育融入的認(rèn)可，同時也提供了關(guān)于課程改進(jìn)和優(yōu)化的反饋。

4.2 競賽獲獎情況

學(xué)生參加競賽不僅提高了解決實際問題的能力，還增強了創(chuàng)新意識和團(tuán)隊合作能力。在2024年上半年，學(xué)生在多個比賽中取得了優(yōu)異成績：在2024 ICPC（西安）邀請賽中獲得銀獎；在2024 CCPC廣東省賽和鄭州邀請賽中分別獲得銅獎；60位學(xué)生在藍(lán)橋杯省賽中獲獎，12人在全國決賽中獲獎。此外，學(xué)生組隊在天梯團(tuán)隊賽中獲得全國高校二等獎，個人方面也有出色表現(xiàn)：1人獲得個人全國一等獎，1人獲得二等獎，2人獲得三等獎。

4.3 課程結(jié)束調(diào)查問卷

滿意度調(diào)查主要包括課程目標(biāo)達(dá)成、融入競賽和思政教學(xué)內(nèi)容以及教學(xué)方法三方面內(nèi)容。在表1中，課程目標(biāo)1（知識），掌握程度等于高于60%，占比78.1%；掌握程度低于60%，占比為21.9%；課程目標(biāo)2（能力），掌握程度等于高于60%，占比80.6%；掌握程度低于60%，占比為19.4%；課程目標(biāo)3（素養(yǎng)），掌握程度等于高于60%，占比80.5%；掌握程度低于60%，占比為19.5%。課程目標(biāo)1達(dá)成度低于50%的學(xué)生，需要加強前置課程復(fù)習(xí)和鞏固練習(xí)。

從表2中可以看出，學(xué)生更傾向于選擇能夠提升他們分析問題、解決問題能力和職業(yè)素養(yǎng)的教學(xué)方式。同時，他們也喜歡具有挑戰(zhàn)性和競技性的教學(xué)內(nèi)容。這反映了新工科教育背景下，學(xué)生對實用性和創(chuàng)新性的追求。

表3中這些數(shù)據(jù)反映了學(xué)生對教學(xué)方法和活動形式的偏好，以及他們對不同教學(xué)方法的滿意程度。學(xué)生最滿意的部分是課堂教學(xué)和教師指導(dǎo)，其次是視頻講解和實驗報告。由于部分學(xué)生在分組任務(wù)中沒有承擔(dān)團(tuán)隊任務(wù)，在主題討論中復(fù)制粘貼其他同學(xué)的內(nèi)容，導(dǎo)致主題討論和分組任務(wù)的滿意度相對較低，這是需要改進(jìn)的地方。

結(jié)語

在“一心雙驅(qū)”的改革模式下，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、成績評定、教學(xué)資源建設(shè)等方面實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)。學(xué)生通過本課程學(xué)習(xí)，獲得算法的知識，掌握設(shè)計和優(yōu)化程序的方法，訓(xùn)練計算思維，提升專業(yè)能力。未來，本課程將繼續(xù)堅持“產(chǎn)出導(dǎo)向，持續(xù)改進(jìn)”的原則，通過不斷優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和方法，加強教學(xué)資源建設(shè)，提升課程在區(qū)域乃至全國的影響力，培養(yǎng)更多高素質(zhì)的創(chuàng)新人才。

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基金項目：本文得到校級算法設(shè)計與分析虛擬教研室資助（粵韓師教〔2022〕143號）和廣東省教育廳算法設(shè)計與分析虛擬教研室資助（粵教高函〔2024〕9號）

作者簡介：田小霞（1973— ），女，漢族，河南汝州人，博士研究生，副教授，研究方向：領(lǐng)域為算法優(yōu)化、振動信號處理。