“問題引導(dǎo)”模式與建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論在雷達(dá)原理課程中的應(yīng)用

尚 尚 王召斌 鄧小喬 李效龍江蘇科技大學(xué) 江蘇鎮(zhèn)江 212003

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“問題引導(dǎo)”模式與建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論在雷達(dá)原理課程中的應(yīng)用

尚 尚 王召斌 鄧小喬 李效龍
江蘇科技大學(xué) 江蘇鎮(zhèn)江 212003

摘 要：針對(duì)雷達(dá)原理課程現(xiàn)有傳統(tǒng)教學(xué)過程中的不足，采用“問題引導(dǎo)”的教學(xué)模式，以建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論為指導(dǎo)思想，將其強(qiáng)調(diào)的學(xué)習(xí)觀、學(xué)生觀、知識(shí)觀、情境觀應(yīng)用于課程教學(xué)中，分別從教學(xué)內(nèi)容、思想方法和情景教學(xué)三方面對(duì)教學(xué)模式、教學(xué)方法進(jìn)行探討，以實(shí)例闡述了以“問題”為主線，在建構(gòu)主義環(huán)境下完成教學(xué)設(shè)計(jì)所需的步驟和內(nèi)容，為該課程的教學(xué)改革提供了依據(jù)和指導(dǎo)方向。

關(guān)鍵詞：問題引導(dǎo)；建構(gòu)主義；雷達(dá)原理；教學(xué)模式；教學(xué)實(shí)踐

素質(zhì)教育的重點(diǎn)是突出對(duì)學(xué)生創(chuàng)造力與創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)[1]。我國高等教育處在發(fā)展與改革的新階段，以調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、發(fā)揮教師主觀能動(dòng)性為目的的引導(dǎo)式、啟發(fā)式等教學(xué)模式大量涌現(xiàn)，使得教師的引導(dǎo)作用得以增強(qiáng)，課堂教學(xué)效果也得到了較大層次的提高[2]。

傳統(tǒng)的“課堂講解”教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)生記憶力的培養(yǎng)，優(yōu)點(diǎn)是信息量大、效率高，但學(xué)生多處于被動(dòng)狀態(tài)，學(xué)習(xí)興趣不高，不利于創(chuàng)造能力的培養(yǎng)。創(chuàng)造性思維始于問題，由問題帶來思考，再升華到解決問題的方法。“問題引導(dǎo)”教學(xué)模式是以問題驅(qū)動(dòng)教學(xué)，注重對(duì)學(xué)生創(chuàng)造性思維培養(yǎng)的一種全新的教學(xué)模式。而建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的核心思想是以學(xué)生為本，強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的主動(dòng)探尋、主動(dòng)發(fā)現(xiàn)和學(xué)習(xí)意義的主動(dòng)構(gòu)建。

本文以建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論為基礎(chǔ)，結(jié)合“問題引導(dǎo)”教學(xué)模式的運(yùn)用，探討如何將該理論應(yīng)用于“雷達(dá)原理”課程，以達(dá)到較好的教學(xué)效果。

1 現(xiàn)有課程教學(xué)中的不足

“雷達(dá)原理”教學(xué)過程大部分仍采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，主要有以下不足：

(1)理論知識(shí)多，內(nèi)容枯燥，學(xué)習(xí)難度大?！袄走_(dá)原理”課程系統(tǒng)性強(qiáng)，理論抽象復(fù)雜，32學(xué)時(shí)來講授完整的基礎(chǔ)理論內(nèi)容存在困難。

(2)“雷達(dá)原理”的傳統(tǒng)教學(xué)方法只按“定義、理論公式推導(dǎo)、典型題講解”的過程展開，而對(duì)于問題的設(shè)計(jì)，公式和定理的發(fā)現(xiàn)與發(fā)展過程、定義的引出，及運(yùn)用數(shù)學(xué)手段解決工程問題等實(shí)踐部分往往很少提及。

(3)在傳統(tǒng)教學(xué)模式中，缺乏發(fā)散的思維和解題方法，不利于學(xué)生養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，影響了“雷達(dá)原理”在整個(gè)課程體系中的地位。

針對(duì)以上不足，可通過“問題引導(dǎo)”教學(xué)模式，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性，并結(jié)合“建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論”，以學(xué)生為本，強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的主動(dòng)探尋、主動(dòng)發(fā)現(xiàn)和學(xué)習(xí)意義的主動(dòng)構(gòu)建，調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)其分析和解決問題的能力，從而達(dá)到改善“雷達(dá)原理”教學(xué)效果的目標(biāo)。

2 “問題引導(dǎo)”課程教學(xué)模式與建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的內(nèi)涵

“問題引導(dǎo)”教學(xué)模式最早由蘇聯(lián)學(xué)者莫托夫的“問題教學(xué)理論”和美國教育家約翰的“問題教學(xué)法”[3]發(fā)展而來的一種全新教學(xué)模式。

“問題引導(dǎo)”教學(xué)模式可包括三個(gè)過程：(1)通過教師構(gòu)建問題情景來帶動(dòng)學(xué)生的樂趣，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望，形成學(xué)習(xí)期待，即發(fā)現(xiàn)問題過程；(2)通過教師輔助學(xué)生對(duì)問題進(jìn)行分析，學(xué)生通過解題過程獲取問題答案，從而使其習(xí)得基礎(chǔ)知識(shí)，提高分析和解決問題的能力，即分析與解決問題過程；(3)由教師輔助學(xué)生把課堂講授的知識(shí)在實(shí)踐中運(yùn)用，并引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)際問題中，發(fā)現(xiàn)新問題，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的最終目標(biāo)[5]，即提高過程。

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論是在瑞士心理學(xué)家皮雅杰的結(jié)構(gòu)主義理論基礎(chǔ)上創(chuàng)建起來的一種學(xué)習(xí)理論。該理論由學(xué)習(xí)觀、學(xué)生觀、知識(shí)觀及情境觀構(gòu)成[6]。建構(gòu)主義的學(xué)習(xí)觀強(qiáng)調(diào)探索學(xué)習(xí)、發(fā)現(xiàn)研究學(xué)習(xí)、動(dòng)手實(shí)踐等方式，使得學(xué)生的探索意識(shí)、創(chuàng)造性思維得以提高；建構(gòu)主義的學(xué)生觀認(rèn)為學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，尊重學(xué)生的主人翁地位，因此有利于學(xué)生進(jìn)行研究和思考問題；建構(gòu)主義的知識(shí)觀強(qiáng)調(diào)知識(shí)的個(gè)體性和情景性，在某種程度上延伸了知識(shí)范圍，擴(kuò)展了對(duì)現(xiàn)實(shí)研究的空間，從而為學(xué)生的創(chuàng)造性發(fā)揮創(chuàng)造條件；建構(gòu)主義的情境觀則強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)過程的情境性與開放性，重視創(chuàng)設(shè)真實(shí)的學(xué)習(xí)情境，為了學(xué)生能夠感覺身臨其境，教師為學(xué)生提供現(xiàn)實(shí)的、綜合的、多元的問題情境，并促進(jìn)學(xué)生對(duì)習(xí)得知識(shí)的舉一反三[7,8]。

3 雷達(dá)原理教學(xué)環(huán)節(jié)的構(gòu)建

3.1 教學(xué)內(nèi)容的構(gòu)建

“雷達(dá)原理”的教學(xué)環(huán)節(jié)主要內(nèi)容包過兩個(gè)部分，(1)基本理論，包括雷達(dá)發(fā)射機(jī)、雷達(dá)接收機(jī)、終端、角度與目標(biāo)測量、雷達(dá)信號(hào)處理等；(2)雷達(dá)的功能特征及應(yīng)用場景。

基本理論是已形成普遍共識(shí)的知識(shí)，并不適合用建構(gòu)主義模式進(jìn)行講授，因?yàn)楹茈y從不同的經(jīng)驗(yàn)角度對(duì)知識(shí)個(gè)體的不確定性進(jìn)行強(qiáng)調(diào)。為更好地實(shí)現(xiàn)意義構(gòu)建，在“雷達(dá)原理”基本理論部分教學(xué)應(yīng)仍采用教師主導(dǎo)教學(xué)過程的方式，同時(shí)注重尋求雷達(dá)原理中實(shí)際問題與信號(hào)處理的關(guān)聯(lián)。根據(jù)進(jìn)行分析的目的，引導(dǎo)學(xué)生通過已經(jīng)掌握的其他知識(shí)和分析手段進(jìn)行理解，最后通過得到的結(jié)論，進(jìn)行雷達(dá)原理相關(guān)問題的分析。

雷達(dá)的功能特征及應(yīng)用部分實(shí)用性強(qiáng)，在實(shí)際工程中可以用不同的雷達(dá)組合方式實(shí)現(xiàn)相同探測距離，而具體方案的選取則有需求和要求的環(huán)境因素共同決定。所以可應(yīng)用建構(gòu)主義理論中的拋錨式教學(xué)方法，第一步通過教師的工程經(jīng)驗(yàn)構(gòu)建符合實(shí)際的情境，教師通過問題的設(shè)計(jì)，逐步拋出解答的線索，然后學(xué)生根據(jù)已有的知識(shí)，分組討論結(jié)合主動(dòng)積極學(xué)習(xí)，最終完成協(xié)作學(xué)習(xí)知識(shí)的過程，最后由教師對(duì)學(xué)生的答案進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

隨著數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的迅速發(fā)展，機(jī)會(huì)陣?yán)走_(dá)、相控陣?yán)走_(dá)等新型雷達(dá)大量涌現(xiàn)，它們的工作原理、電路設(shè)計(jì)等方面也使得雷達(dá)理論的外延不斷擴(kuò)大。同時(shí)民用、軍事等領(lǐng)域也在不同側(cè)面對(duì)雷達(dá)提出了不同的指標(biāo)要求，且該課程還涉及很多不同學(xué)科交叉領(lǐng)域的問題，因此要求教師主動(dòng)學(xué)習(xí)本學(xué)科的國內(nèi)外前沿知識(shí)，多與大師交流，優(yōu)化自身知識(shí)結(jié)構(gòu)。

3.2 思想方法的建構(gòu)

可以把雷達(dá)原理與信號(hào)處理之間的關(guān)聯(lián)看成“點(diǎn)”，則這種“點(diǎn)”關(guān)聯(lián)只能是散點(diǎn)式的，只有把已有知識(shí)的各種“點(diǎn)”連成“線”，并在教學(xué)過程中融會(huì)貫通，才能使教學(xué)內(nèi)容融為有機(jī)整體[8]。從“點(diǎn)”到“線”的過程，可使學(xué)生對(duì)雷達(dá)原理的理論體系有更加深刻的認(rèn)識(shí)，從而了解雷達(dá)原理的難點(diǎn)問題，如匹配濾波器的頻率響應(yīng)函數(shù)的求解，雷達(dá)方程的計(jì)算，雷達(dá)性能參數(shù)的測量等。構(gòu)建“點(diǎn)”到“線”的過程，也使得學(xué)生的認(rèn)知層次得以提高?？紤]到雷達(dá)方程的設(shè)計(jì)分析是一個(gè)綜合系統(tǒng)的過程，在教學(xué)中要特別注意尋求信號(hào)處理、電磁學(xué)等學(xué)科之間的區(qū)別與聯(lián)系，最終提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

3.3 情景教學(xué)的構(gòu)建

建構(gòu)主義注重人與環(huán)境的耦合。為了讓課堂教學(xué)過程直觀、生動(dòng)，對(duì)于“雷達(dá)原理”這類理論性較強(qiáng)相對(duì)枯燥的專業(yè)課程來說，必須使用現(xiàn)代化的教學(xué)方式。基于建構(gòu)主義的課堂教學(xué)中，可使用圖像、視頻、多媒體課件、仿真演示等形象直觀地展示各類雷達(dá)組件及其工作過程，對(duì)啟發(fā)性的場景進(jìn)行創(chuàng)建，實(shí)現(xiàn)師生教學(xué)過程的互動(dòng)，從而提高學(xué)生興趣，增強(qiáng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性。應(yīng)用現(xiàn)代數(shù)值計(jì)算工具(如Matlab)可給出更加形象直觀的雷達(dá)工作處理過程，從而達(dá)到新教學(xué)手段創(chuàng)建合理教學(xué)場景的目的，如在雷達(dá)目標(biāo)發(fā)現(xiàn)和監(jiān)測過程的模擬，可向?qū)W生展示雷達(dá)方程、角度測量、脈沖積累等概念和原理，還可直觀演示雷達(dá)在復(fù)雜電磁環(huán)境條件下的數(shù)據(jù)處理過程，實(shí)現(xiàn)結(jié)果的可視化，使得雷達(dá)各部分工作原理及處理結(jié)果一目了然，此時(shí)再結(jié)合基礎(chǔ)理論的講解，可謂事半功倍，既提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性，又大幅提高了教學(xué)效果。

4 建構(gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境下的教學(xué)案例設(shè)計(jì)

現(xiàn)以雷達(dá)原理中的內(nèi)容“如何增強(qiáng)雷達(dá)對(duì)隱身飛機(jī)的探測能力”為例，進(jìn)行建構(gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境下“問題引導(dǎo)”的教學(xué)過程設(shè)計(jì)，包括教學(xué)目標(biāo)思路設(shè)定、情境創(chuàng)建、問題引導(dǎo)式教學(xué)、主動(dòng)與協(xié)作學(xué)習(xí)建構(gòu)等過程。

4.1 基本教學(xué)思路分析

該問題的基本授課思路為，(1)發(fā)現(xiàn)問題階段：通過創(chuàng)設(shè)“如何探測隱身飛機(jī)”的問題情景，來提高學(xué)生的興趣，形成學(xué)習(xí)期待；(2)分析問題、解決問題階段：引導(dǎo)學(xué)生對(duì)“飛機(jī)為什么能夠隱身、雷達(dá)如何增加對(duì)隱身飛機(jī)的探測能力”等問題進(jìn)行探究。整個(gè)教學(xué)過程圍繞“問題”這條主線進(jìn)行，整個(gè)授課過程以“問題”為核心，發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)造力。在內(nèi)容上則依據(jù)由易到難、逐層深入地講解，使得整個(gè)教學(xué)理念環(huán)環(huán)相扣。

4.2 情境創(chuàng)設(shè)與引導(dǎo)式教學(xué)

情境創(chuàng)設(shè)與引導(dǎo)式教學(xué)階段。教師構(gòu)造問題情境可以使用仿真和視頻等多媒體材料。而構(gòu)建的基本原則是引起學(xué)生對(duì)新舊知識(shí)之間的沖突，引起學(xué)生巨大的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問題。問題情景構(gòu)建好后，學(xué)生將主動(dòng)進(jìn)入探尋及解決問題階段。

探尋及解決問題階段主要內(nèi)容包括：教師通過設(shè)計(jì)的問題提綱指導(dǎo)學(xué)生對(duì)問題進(jìn)行分析，學(xué)生通過自問自答來得到初步知識(shí)?！皢栴}的設(shè)計(jì)”是重中之重。教師要以教學(xué)大綱要求的內(nèi)容為藍(lán)圖，結(jié)合學(xué)生的疑問來設(shè)計(jì)問題提綱。可通過課前預(yù)習(xí)，分組討論等方式來逐步揭開學(xué)生的疑問。在“雷達(dá)橫截面積”教學(xué)活動(dòng)中，學(xué)生最初的疑問是“什么飛機(jī)能夠隱身？”，接而產(chǎn)生了 “隱身飛機(jī)如何隱身？”,“雷達(dá)如何探測隱身目標(biāo)？”,“隱身飛機(jī)的雷達(dá)橫截面積與什么有關(guān)？”等問題。教師在這個(gè)過程中主要負(fù)責(zé)記錄學(xué)生的問題，并進(jìn)行歸納和提煉，最后結(jié)合授課內(nèi)容得到問題提綱：(1)雷達(dá)作用距離與哪些參數(shù)相關(guān)？(2)各參數(shù)的含義是什么？(3)隱身飛機(jī)通過改變上述哪種參數(shù)來實(shí)現(xiàn)隱身的目的？(4)雷達(dá)橫截面積與哪些因素有關(guān)？(5)目標(biāo)的雷達(dá)橫截面積下降會(huì)對(duì)雷達(dá)哪些性能產(chǎn)生影響？問題提綱要涵蓋基本教學(xué)內(nèi)容，教師通過提綱中主要知識(shí)點(diǎn)的講解，逐一解答上述問題。通過上述問題鏈的解答，使學(xué)生可以更好地理解知識(shí)點(diǎn)，并在問題的探索中逐漸形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬎季S能力。

4.3 自主學(xué)習(xí)與協(xié)作學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)

在該過程的設(shè)計(jì)中，教師要了解所授課程的國內(nèi)外發(fā)展動(dòng)態(tài)，課前按照問題提綱涉及的內(nèi)容查閱好相關(guān)文獻(xiàn)，并把這些材料課前分發(fā)給已分好組的學(xué)生，這樣更有利于學(xué)生在學(xué)習(xí)相對(duì)抽象的基礎(chǔ)理論之前，了解其所涉及的科研動(dòng)態(tài)，更好地在探究中主動(dòng)學(xué)習(xí)，發(fā)揮學(xué)生個(gè)體的首創(chuàng)精神并進(jìn)行自我反饋。然后在自我學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上通過分組討論協(xié)作過程，產(chǎn)生個(gè)體間不同理解的思維碰撞，使得問題的意義構(gòu)建更加深刻與完善。最后由教師對(duì)各組的討論情況及問題提綱中的問題進(jìn)行總結(jié)，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。

5 結(jié)束語

本文基于“問題引導(dǎo)”教學(xué)模式和建構(gòu)主義思想提出的“雷達(dá)原理”課程教學(xué)方法，改變了重結(jié)果輕過程的傳統(tǒng)教學(xué)模式，提高了學(xué)生的主動(dòng)性和參與度，教師則只作為引導(dǎo)者，并依靠現(xiàn)代化的教學(xué)措施，組織開展積極的課堂教學(xué)，更有利于培養(yǎng)學(xué)生對(duì)雷達(dá)電子工程領(lǐng)域知識(shí)的建構(gòu)能力?！敖虒W(xué)有法，但無定法”，教學(xué)模式的改變，絕不是簡單的代替與疊加，任何一種教學(xué)模式都不是萬能的，而應(yīng)根據(jù)不同授課對(duì)象、教學(xué)內(nèi)容和目標(biāo)，選用不同的教學(xué)模式，提高教學(xué)質(zhì)量，從而真正實(shí)現(xiàn)學(xué)生創(chuàng)新能力的提高。

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Research on the Radar Principles Course basing on Question Guiding Teaching Mode and Constructivism Theory

Shang Shang, Wang Zhaobin, Deng Xiaoqiao, Li Xiaolong
Jiangsu University of Science and Technology, Zhenjiang, 212003, China

Abstract:The course of radar principles is offered as a main course of professional direction for electronic and information engineering. Follow the question guiding teaching mode, in response to the problems and deficiencies of extant traditional teaching process, teaching mode, teaching methods are discussed are by teaching content, thought method and situational teaching based on the constructivism learning theory as the guiding ideology, which emphasis on knowledge view, learning view, student view, situational view application in the teaching curriculum. Finally, the contents and steps of teaching design were built by question guiding in constructivism environment. These studies provide the basis and direction for the teaching reform.

Key words:question guiding; constructivism; radar principles; teaching mode; teaching practice

收稿日期：2015-10-26

作者簡介：尚尚，博士，講師。王召斌，博士，講師。鄧小喬，博士，講師。李效龍，碩士，講師。

基金項(xiàng)目：江蘇科技大學(xué)高等教育科學(xué)研究課題(編號(hào)：GJKTY2014-15)；江蘇科技大學(xué)電子信息學(xué)院教學(xué)改革研究項(xiàng)目。