王 毅，黃建忠，張滬寅

（武漢大學(xué) 計算機(jī)學(xué)院，湖北 武漢 430072）

0 引言

自我國2016 年正式加入國際本科工程學(xué)位互認(rèn)協(xié)議《華盛頓協(xié)議》后，如何順應(yīng)宏觀的國家戰(zhàn)略和社會進(jìn)步需求，適應(yīng)微觀的行業(yè)發(fā)展和用人單位需要，培養(yǎng)具備跨專業(yè)、跨學(xué)科能力的創(chuàng)新型、復(fù)合型人才逐漸成為眾多高校的研究方向，并總結(jié)了許多有效的教學(xué)理念和實驗、實踐教學(xué)方法[1-9]，而計算機(jī)學(xué)科作為“老的新工科，新的老工科”，其人才培養(yǎng)方法具有典型性和代表性，因此探討滿足計算機(jī)類新工科人才培養(yǎng)需求的教學(xué)理念非常重要。

傳統(tǒng)教育是進(jìn)程導(dǎo)向的，學(xué)生根據(jù)學(xué)校規(guī)劃的人才培養(yǎng)方案進(jìn)行固定學(xué)時的課程內(nèi)容學(xué)習(xí)；教學(xué)策略以解決具體學(xué)科的具體問題為主，注重固定內(nèi)容的考試評分；教學(xué)模式強調(diào)教師為核心，以教師課堂教授內(nèi)容為主要授課形式，更側(cè)重于傳授給學(xué)生線性的、能形成邏輯知識點鏈條的知識體系。有鑒于此，必須采用有別于傳統(tǒng)的新的教育理念，引導(dǎo)新的教學(xué)模式、思路或方法來滿足創(chuàng)新型、復(fù)合型人才培養(yǎng)的需求。

1 成果導(dǎo)向教育理念符合新工科人才培養(yǎng)的實際需要

成果導(dǎo)向教育（OBE）是由美國首先提出來的，美國工程教育認(rèn)證協(xié)會全面接受了OBE的理念，并將其貫穿于工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的始終[10-11]。相對于傳統(tǒng)教育，成果導(dǎo)向教育具有根據(jù)最終成果反向設(shè)計教學(xué)內(nèi)容的特性，即以學(xué)生獲得的最終能力為中心，反向推導(dǎo)制訂所需的教學(xué)策略、教學(xué)方案、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式。其內(nèi)核理念，即教育目標(biāo)分類理論、精熟教學(xué)理論、標(biāo)準(zhǔn)參照評價、能力本位教育等多個方面[11-13]，符合新工科人才培養(yǎng)特性。

1.1 OBE 教育目標(biāo)分類內(nèi)涵契合新工科人才培養(yǎng)目標(biāo)

布盧姆的目標(biāo)分類理論將教育目標(biāo)分為認(rèn)知、情感和動作技能3 個領(lǐng)域，并從實現(xiàn)各領(lǐng)域的最終目標(biāo)出發(fā)，確定了一個細(xì)化目標(biāo)的程序，在認(rèn)知領(lǐng)域，教育目標(biāo)分類理論將目標(biāo)劃分為由低到高的知識、領(lǐng)會、運用、分析、綜合、評價共6 類。在情感領(lǐng)域，教育目標(biāo)分類理論將目標(biāo)劃分為接受、反應(yīng)、價值化、組織、價值體系個性化共5 級[14]。

1.2 OBE 精熟教學(xué)方法符合新工科人才培養(yǎng)模式

精熟教學(xué)強調(diào)以學(xué)生為中心，彈性安排教學(xué)時間、方式與內(nèi)容，以所有學(xué)生對知識的全面掌握為核心標(biāo)準(zhǔn)，契合了以學(xué)生能力培養(yǎng)為中心的新工科人才培養(yǎng)模式。

1.3 OBE 標(biāo)準(zhǔn)參照評價提高新工科人才培養(yǎng)效能

標(biāo)準(zhǔn)參照評價，是基于某種特定的標(biāo)準(zhǔn)，評價學(xué)生對與教學(xué)等密切關(guān)聯(lián)的具體知識和技能的掌握程度，其對學(xué)生學(xué)習(xí)成就的解釋采用的是絕對標(biāo)準(zhǔn)，即學(xué)生是否達(dá)到了教學(xué)目標(biāo)所規(guī)定的學(xué)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)以及達(dá)到的程度，而不是比較學(xué)生個人之間的差異[15]。新工科要求培養(yǎng)人才的創(chuàng)新意識和持續(xù)學(xué)習(xí)能力，如果以傳統(tǒng)教學(xué)的常模參照評價，則難以提供相應(yīng)教學(xué)輔助，導(dǎo)致無法滿足新工科的個性化人才培養(yǎng)需求。以具體成果為標(biāo)準(zhǔn)參照評價，則可以提供一個穩(wěn)定可觀測的事件或數(shù)值作為每個學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果的評測標(biāo)準(zhǔn)。

1.4 OBE 能力本位教育提升新工科人才培養(yǎng)質(zhì)量

能力本位教育強調(diào)提升學(xué)生的綜合職業(yè)能力，即學(xué)生在產(chǎn)業(yè)界入職工作后表現(xiàn)出來的知識能力、自學(xué)能力等多方面能力，貼合了新工科人才培養(yǎng)的具體需求，其實踐方式必然給學(xué)生帶來創(chuàng)新意識的增強和持續(xù)學(xué)習(xí)能力的提高，最終提升新工科人才培養(yǎng)質(zhì)量。

2 通過以賽促學(xué)的教學(xué)模式，踐行成果導(dǎo)向教學(xué)理念，滿足新工科人才培養(yǎng)需求

2.1 以賽促學(xué)符合新工科人才培養(yǎng)需要

以賽促學(xué)為本科教學(xué)提供了客觀評估數(shù)據(jù)，推動了教學(xué)改革，保證了課程符合“金課”標(biāo)準(zhǔn)。通過引入學(xué)科競賽作為外部的第三方考評標(biāo)準(zhǔn)，解決了人才培養(yǎng)成效評定的專業(yè)性、客觀性的問題。國家級學(xué)科競賽的組織專業(yè)性和客觀性被廣泛認(rèn)可。競賽結(jié)果可作為人才培養(yǎng)成果的外在可觀測結(jié)果，使教學(xué)效果有了直接觀測的可能，解決了教學(xué)成果的統(tǒng)一性評價難題，也為持續(xù)改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容和方法提供了可參照的數(shù)據(jù)結(jié)果。同時因為學(xué)科競賽天然的高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)性等特點，也使得相應(yīng)培訓(xùn)課程滿足教育部提出的“兩性一度”的金課標(biāo)準(zhǔn)。

以賽促學(xué)為課程提供了新的實踐案例制作思路。學(xué)科競賽獲獎案例、企業(yè)賽命題案例等均可逆向轉(zhuǎn)化為課程教學(xué)案例資源，降低了成果導(dǎo)向教學(xué)理念的實踐難度，也助推了本科人才培養(yǎng)質(zhì)量的提高。

2.2 以賽促學(xué)實踐教學(xué)模式以學(xué)生能力提高為最終成果

以賽促學(xué)實踐模式以學(xué)生的創(chuàng)新意識與持續(xù)學(xué)習(xí)能力為最終結(jié)果。因此必須綜合考量現(xiàn)有的師資力量、實驗教學(xué)資源等情況，通過設(shè)計符合學(xué)校特性的課程模式，完成教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方案的反向設(shè)計。教學(xué)策略以多專業(yè)、學(xué)科的教師團(tuán)隊指導(dǎo)學(xué)生競賽項目為主，注重師生合作以形成教學(xué)合力，其教學(xué)模式以學(xué)生為中心，側(cè)重于引導(dǎo)學(xué)生通過案例實踐掌握理論的應(yīng)用方式，并通過思維訓(xùn)練形成學(xué)生個性化的創(chuàng)意靈感，最終將之靈活運用于學(xué)生創(chuàng)意項目中。

3 以賽促學(xué)教學(xué)模式的特色、優(yōu)點及實踐過程中的注意事項

成果導(dǎo)向教育理念的實踐有5 個步驟，分別是確定學(xué)習(xí)成果、構(gòu)建課程體系、確定教學(xué)策略、自我參照評價、逐級達(dá)到頂峰[11]。武漢大學(xué)計算機(jī)學(xué)院以學(xué)生的創(chuàng)新意識培養(yǎng)和持續(xù)學(xué)習(xí)能力提高為最終結(jié)果，以提升新工科人才培養(yǎng)質(zhì)量為設(shè)計思路，反向設(shè)計了以“思維訓(xùn)練+案例實驗實踐+創(chuàng)意項目文本撰寫與實現(xiàn)”為核心教學(xué)內(nèi)容的教學(xué)模式。

3.1 構(gòu)建核心教學(xué)內(nèi)容，提升人才培養(yǎng)的針對性

思維訓(xùn)練，以案例解析的形式講解物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新工科技術(shù)運用方式，擴(kuò)展學(xué)生視野，讓學(xué)生建立基礎(chǔ)的計算機(jī)類技術(shù)概念，培養(yǎng)學(xué)生的計算機(jī)思維能力。

案例實驗實踐，分為基礎(chǔ)案例實踐、綜合案例設(shè)計與實現(xiàn)兩部分?；A(chǔ)案例部分以多類型硬件設(shè)備實踐為主，讓學(xué)生熟悉工業(yè)傳感器、MCU和多類型無線通信模塊的實操技能，綜合案例設(shè)計與實現(xiàn)以學(xué)科競賽獲獎案例的復(fù)現(xiàn)為主，目前提供中國大學(xué)生計算機(jī)設(shè)計大賽的學(xué)生獲獎案例轉(zhuǎn)化的實踐教學(xué)資源，如基于arduino 的智能操控系統(tǒng)設(shè)計、基于樹莓派的智能小車系統(tǒng)設(shè)計等。

創(chuàng)意項目文本撰寫和實現(xiàn)，通過課堂討論、課下交流等多種形式，引導(dǎo)學(xué)生形成項目團(tuán)隊和創(chuàng)意構(gòu)建，教師根據(jù)團(tuán)隊人員組成、項目可行性等具體情況進(jìn)行對應(yīng)指導(dǎo)，并根據(jù)教學(xué)進(jìn)程、競賽安排等情況要求學(xué)生團(tuán)隊運用之前所學(xué)知識和技能，完善項目內(nèi)容。

3.2 以“案例”為靈魂，提升教學(xué)模式的普適性

以“案例”為靈魂的課程設(shè)計方式，實際上是以“案例”為橋梁，將各專業(yè)、學(xué)科的理論授課與實踐教學(xué)相連通，因此可以在不破壞既有人才培養(yǎng)方案的情況下，最大限度地拓展與豐富教學(xué)內(nèi)容，保證以賽促學(xué)教學(xué)模式下的教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生能力培養(yǎng)間的普適性。

在思維訓(xùn)練階段，將專業(yè)性競賽案例轉(zhuǎn)化為通識性教學(xué)知識點，引導(dǎo)學(xué)生理解物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新工科技術(shù)的實現(xiàn)原理和具體應(yīng)用方式，在解構(gòu)具體案例的過程中梳理案例的技術(shù)路徑，降低了學(xué)生掌握相關(guān)技術(shù)的門檻，提高了以賽促學(xué)教學(xué)模式的人才培養(yǎng)兼容性。

在案例實驗實踐階段，以學(xué)科競賽案例設(shè)計性復(fù)現(xiàn)為重點，有效串聯(lián)前期基礎(chǔ)案例實踐內(nèi)容，強化了“學(xué)”與“用”之間的聯(lián)系，提高了以賽促學(xué)教學(xué)模式面向各專業(yè)、學(xué)科學(xué)生的教學(xué)實用性。

在創(chuàng)意項目文本撰寫和實現(xiàn)階段，圍繞“創(chuàng)意”實現(xiàn)這個核心目標(biāo)，學(xué)生以組隊形式和教師團(tuán)隊形成互動，系統(tǒng)性地運用前期所學(xué)知識與技能，提升了學(xué)生的獲得性成就感，增強了學(xué)習(xí)動力，提高了以賽促學(xué)教學(xué)模式面對多專業(yè)、學(xué)科學(xué)生的適應(yīng)性。

3.3 彈性授課與逐級考核，滿足不同需求學(xué)生的學(xué)習(xí)需要

鑒于教學(xué)資源、學(xué)生興趣方向、學(xué)校教學(xué)規(guī)定、學(xué)科競賽時間點等方面的限制，武漢大學(xué)計算機(jī)學(xué)院在以賽促學(xué)教學(xué)模式實踐過程中，并未強制所有學(xué)生必須在課程結(jié)束后參與某項國家級學(xué)科競賽，而是采用了“計劃內(nèi)授課+課下開放”的彈性教學(xué)模式，通過設(shè)定逐級考核目標(biāo)的方式，滿足了不同需求學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。

3.3.1 計劃內(nèi)授課面向競賽興趣更強的學(xué)生

針對競賽興趣與意愿較強的學(xué)生，安排了3門各32 學(xué)時的通識課（主要面向非計算機(jī)學(xué)院學(xué)生）和1 門32 學(xué)時的專業(yè)選修課（主要面向計算機(jī)學(xué)院學(xué)生）供學(xué)生選課。課程安排為思維訓(xùn)練部分4 學(xué)時，案例實驗實踐12 學(xué)時，創(chuàng)意項目文本撰寫和實現(xiàn)16 學(xué)時。為了提升教學(xué)效果，課程設(shè)置了逐級考核，要求參與課程的學(xué)生必須完成案例實操、創(chuàng)意文本撰寫、項目模擬答辯等環(huán)節(jié)的內(nèi)容，以達(dá)到個性化培養(yǎng)和全面教學(xué)兼顧的目的。

3.3.2 課外開放提供彈性教學(xué)內(nèi)容

由于部分國家級計算機(jī)類學(xué)科競賽的組織時間并不完全契合教學(xué)時間，導(dǎo)致部分學(xué)生參加今年的課程后需要明年才能參加比賽，而課程分?jǐn)?shù)評定無法延期一年，并且計劃內(nèi)授課的彈性不足，因此設(shè)計了開放教學(xué)環(huán)節(jié)作為計劃內(nèi)授課的教學(xué)補充和擴(kuò)展。

一是面向選課學(xué)生進(jìn)行課程對應(yīng)的課下開放。通過教師集中講授的形式，在固定地點（一般為實驗室）、固定時間段（第三學(xué)期）集中式開放，進(jìn)行固定內(nèi)容（各類學(xué)科競賽宣講、某類具體技術(shù)的案例講解與實操等）的教習(xí)。

二是面向非特定學(xué)生進(jìn)行形式較自由的計劃外開放。在固定地點、非固定時間段（一般是每周周末）進(jìn)行的具體技術(shù)實訓(xùn)指導(dǎo)，如arduino小車拼裝與控制等。

三是面向有一定基礎(chǔ)的學(xué)生進(jìn)行固定題目的計劃外開放，如針對計算機(jī)學(xué)院卓越工程師班的學(xué)生，通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)布具體項目（如基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的白血病檢測結(jié)果篩查等）征召隊員，利用學(xué)生空閑時間靈活安排開放時段，完成項目內(nèi)容。

3.4 以賽促學(xué)模式的教學(xué)結(jié)果可觀測，有包容性

3.4.1 學(xué)生角度

參賽學(xué)生以競賽結(jié)果和課堂逐級考核成績?yōu)樽罱K課程成績，除正常績點的獲得外，還可根據(jù)武漢大學(xué)本科生院競賽獎勵規(guī)定，依照競賽獲獎級別和名次，獲得對應(yīng)的創(chuàng)新學(xué)分、獎學(xué)金等獎勵。

未參賽學(xué)生將以課堂逐級考核成績?yōu)樽罱K課程成績，并且其文本資料必須仿照某類國家級學(xué)科競賽進(jìn)行充分準(zhǔn)備，以便納入成績評定標(biāo)準(zhǔn)范圍。

圖1 引導(dǎo)學(xué)生完成個人能力臺階提升

3.4.2 教師角度

可以通過競賽獲獎數(shù)量對教學(xué)效果進(jìn)行間接觀測對比，從而不斷優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式，提升教學(xué)質(zhì)量。

3.4.3 教學(xué)管理部門角度

教學(xué)結(jié)果便于進(jìn)行成果管理，落實相應(yīng)的支持政策。目前武漢大學(xué)本科生院通過開設(shè)第三學(xué)期通識課、競賽項目申報審批、年終競賽獲獎績效獎勵、工作量等效核算等方式支持以賽促學(xué)教學(xué)模式的推廣，也取得了較好的成果，在2014—2018 年全國普通高校學(xué)科競賽評估中，武漢大學(xué)以各類競賽獲獎429 項，總分98.33 位列全國第三。

3.4.4 社會認(rèn)可角度

在GPA 績點外提供了另一個學(xué)生學(xué)習(xí)情況的評判依據(jù)，尤其企業(yè)深度參與的學(xué)科競賽（如中國大學(xué)生服務(wù)外包創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽等），學(xué)生團(tuán)隊的能力會通過競賽評定獲得企業(yè)認(rèn)可。

3.5 案例”建設(shè)的一些注意事項

3.5.1 “案例”來源

以賽促學(xué)教學(xué)模式所選取的案例主要來自3個方面，一是學(xué)生的競賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目內(nèi)容的轉(zhuǎn)換，二是教師的科研、教改等項目成果轉(zhuǎn)化，三是與企業(yè)供應(yīng)商的合作開發(fā)，如教育部的“產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人”項目等。

3.5.2 案例建設(shè)應(yīng)避免碎片化

以案例為主的實踐教學(xué)極易導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容碎片化，因此必須以創(chuàng)新意識培養(yǎng)為線索，讓學(xué)生以應(yīng)用角度將案例內(nèi)容與所學(xué)課程知識點進(jìn)行串聯(lián)，引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)修補知識點間的“間斷點”，完成個人能力臺階的逐步升級。學(xué)生通過自學(xué)完成個人能力臺階提升，見圖1。

3.6 教學(xué)團(tuán)隊、成果轉(zhuǎn)化方面的一些措施和經(jīng)驗

3.6.1 教學(xué)團(tuán)隊建設(shè)

（1）教學(xué)團(tuán)隊?wèi)?yīng)注重實踐經(jīng)驗，最好有實驗技術(shù)人員參與，便于日常管理、指導(dǎo)、案例轉(zhuǎn)化、案例維護(hù)、安全管控等。

（2）教學(xué)團(tuán)隊?wèi)?yīng)鼓勵學(xué)生參與，通過納入不同專業(yè)的本科、碩研學(xué)生，提升計劃外開放的頻次，提高指導(dǎo)效率，減輕教師壓力。

3.6.2 從學(xué)生和教師兩方面入手，注重教學(xué)成果的轉(zhuǎn)化

（1）鼓勵學(xué)生申請專利、創(chuàng)建創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊等。目前已促成3 項學(xué)生競賽案例內(nèi)容轉(zhuǎn)化為相關(guān)專利。

（2）鼓勵教師撰寫教學(xué)案例參賽、教學(xué)論文投稿、實驗指導(dǎo)書發(fā)行等。目前已組織教師發(fā)表十多篇教學(xué)論文，2 次獲得CPEC 全國普通高校實驗教學(xué)案例二等獎。

（3）基于以賽促學(xué)教學(xué)模式的實驗教學(xué)改革成果《構(gòu)建計算機(jī)類本科實踐教學(xué)體系，引領(lǐng)“以賽促學(xué)”創(chuàng)新型人才培養(yǎng)》，獲得第八屆湖北省高等學(xué)校教學(xué)成果獎一等獎。

4 結(jié)語

本科教育是高等學(xué)校長遠(yuǎn)發(fā)展中最基礎(chǔ)、最重要的工作之一[16]，而新工科作為“中國制造2025”等國家戰(zhàn)略的人才培養(yǎng)核心推動力，是工程人才培養(yǎng)必須滿足的核心需求，因此探討如何在本科階段培養(yǎng)具有跨專業(yè)、跨學(xué)科能力的創(chuàng)新型、復(fù)合型人才是十分必要的。武漢大學(xué)計算機(jī)學(xué)院秉持成果導(dǎo)向教育理念，抓住計算機(jī)學(xué)科人才培養(yǎng)的特性，依照新工科人才培養(yǎng)的實際需求，反向設(shè)計教學(xué)模式，通過以賽促學(xué)教學(xué)模式有效推進(jìn)了計算機(jī)類本科人才培養(yǎng)質(zhì)量的提高。