工科基礎(chǔ)實驗課程“遞進式”教學(xué)模式的設(shè)計與實施

吳霞

摘要：從學(xué)生學(xué)情分析出發(fā)，以“電工電子實驗”課程為案例，依據(jù)本科專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)以及能力要求，反思實驗課程出現(xiàn)的問題，將解決問題納入課程的教學(xué)目標(biāo)，從頂層開始對實驗課程進行教學(xué)設(shè)計，重新布局，凝練教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，運用網(wǎng)絡(luò)媒體，改革課程教學(xué)方法與評價模式。形成能夠促進全體學(xué)生達成課程教學(xué)目標(biāo)，提升學(xué)生創(chuàng)新思維能力的“遞進式”教學(xué)模式。

關(guān)鍵詞：電工電子實驗；教學(xué)目標(biāo)；教學(xué)設(shè)計；遞進式

高校工科基礎(chǔ)實驗課程是工科人才培養(yǎng)的重要組成部分，實驗教學(xué)成敗的關(guān)鍵在于能否有效地培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造思維和行為能力，掌握創(chuàng)造活動的方法和規(guī)則。按照工程教育專業(yè)認證標(biāo)準對工科人才提出的畢業(yè)要求，高校畢業(yè)生應(yīng)具有溝通能力、合作能力、專業(yè)知識技能、終身學(xué)習(xí)能力及健全的世界觀和責(zé)任感等。這些能力指標(biāo)需要用一系列課程支撐，且每一類課程都應(yīng)該對應(yīng)畢業(yè)要求去設(shè)計課程目標(biāo)。只有每一類課程的目標(biāo)達成了，工程教育培養(yǎng)本科人才的目標(biāo)才能達成。

依據(jù)工程教育指導(dǎo)思想，反思我校工科基礎(chǔ)實驗課的教學(xué)，存在以下幾個問題：（1）學(xué)生獨立學(xué)習(xí)能力沒有得到有效激發(fā)，實驗?zāi)芰ο鄬^弱。由于長期受應(yīng)試教育影響，學(xué)生習(xí)慣于機械式學(xué)習(xí)，其學(xué)習(xí)習(xí)慣、能力沒有得到很好地培養(yǎng)。（2）學(xué)生缺乏知識的集成能力，綜合應(yīng)用能力較弱。在實驗教學(xué)內(nèi)容設(shè)計上，缺少對學(xué)生大型綜合實驗項目的訓(xùn)練。學(xué)生對知識點的掌握常常處于碎片化狀態(tài)，缺乏交叉知識的融合能力，學(xué)生完成單一的實驗項目較容易，當(dāng)開展綜合項目研究時就會一籌莫展。（3）學(xué)生缺乏質(zhì)疑能力。人人都有創(chuàng)新潛能，但這需要特殊的關(guān)注和培養(yǎng)。在實踐教學(xué)活動中，缺乏培養(yǎng)學(xué)生批判性思維能力的情境設(shè)計。（4）部分學(xué)生以應(yīng)付考試為學(xué)習(xí)目標(biāo)。由于評價學(xué)生課業(yè)成績以期末結(jié)果性考試為主，缺少對學(xué)生學(xué)習(xí)過程的評價，沒有充分調(diào)動考試對學(xué)生學(xué)習(xí)的激勵作用。

分析上述情況，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)的問題，是由于原有的實驗教學(xué)設(shè)計不合理造成的。為此，改革課程的教學(xué)設(shè)計就顯得尤為重要。我們在教學(xué)活動中設(shè)計了由淺入深、循序漸進的“遞進式”教學(xué)模式培養(yǎng)學(xué)生綜合能力，使實驗教學(xué)改革落到實處，真正能夠促進學(xué)生發(fā)展。以下是對我?！半姽る娮訉嶒灐闭n程“遞進式”教學(xué)模式的改革與實踐。

一、“遞進式”教學(xué)模式設(shè)計的背景

1.學(xué)情分析

“電工電子實驗”課程是我校面向所有工科專業(yè)學(xué)生開設(shè)的一門獨立設(shè)置的校級公共基礎(chǔ)實驗課程，設(shè)為3個學(xué)分，每年約有1000余名本科生直接受益。從2012年開始，我校相繼有安全工程、電子科學(xué)與技術(shù)、電子信息工程、測控技術(shù)與儀器四個專業(yè)通過了工程教育專業(yè)認證。目前有自動化專業(yè)、通信工程等專業(yè)正在申請受理。

隨著時代發(fā)展，不同年代大學(xué)生的學(xué)習(xí)需要、學(xué)習(xí)行為、學(xué)習(xí)風(fēng)格已經(jīng)發(fā)生了重大變化。客觀地分析學(xué)生認知特點、已有的能力狀況和存在的學(xué)習(xí)問題，將對課程教學(xué)設(shè)計產(chǎn)生重要影響。為了充分了解學(xué)生的思維規(guī)律、知識表征等特點和學(xué)習(xí)程度，有的放矢地進行教學(xué)，以適應(yīng)學(xué)生的多樣性與變化性，2012年秋季，在課程改革初始，我們針對4個學(xué)院、5個不同專業(yè)的小班發(fā)放了200份調(diào)查問卷，收回有效問卷178份。其統(tǒng)計結(jié)果見表1、表2、表3。

從學(xué)生學(xué)情分析，3個表格統(tǒng)計結(jié)果表明：表1中，多數(shù)學(xué)生認為自己的電路綜合能力即知識集成能力較弱，表明在課程教學(xué)設(shè)計層面上應(yīng)該重點加強這方面的實訓(xùn)；表2中，學(xué)生認為影響實踐能力因素依次是學(xué)生主體作用、實踐興趣、課程教學(xué)活動組織方式、課程內(nèi)容、課業(yè)評價形式、同伴合作、實驗設(shè)備的先進性、教材選用等；表3中，反映了學(xué)生喜歡選擇哪種期末考試模式。從調(diào)查數(shù)據(jù)結(jié)果分析以及與學(xué)生面對面的訪談，多數(shù)學(xué)生認為大學(xué)的課業(yè)成績評價應(yīng)該是真實地反映學(xué)生的各項能力，而不僅是對知識掌握程度的考核。

2.課程教學(xué)目標(biāo)

教學(xué)目標(biāo)是教學(xué)活動的出發(fā)點和歸宿。它指教學(xué)活動主體事先確定的在具體教學(xué)活動中所要達到的教學(xué)結(jié)果和標(biāo)準。它規(guī)定了當(dāng)教學(xué)活動結(jié)束時，學(xué)生在教師指導(dǎo)下所取得的變化?！半姽る娮訉嶒灐闭n是工科學(xué)生進入專業(yè)技術(shù)課程領(lǐng)域?qū)W習(xí)的第一門實驗基礎(chǔ)類課程，是基礎(chǔ)課與專業(yè)課的搭橋課，是培養(yǎng)學(xué)生分析問題、形成邏輯思維方法、掌握工程基本技能的重要階段。依據(jù)工程教育專業(yè)認證工科專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，表4矩陣中列出了我?！半姽る娮訉嶒灐闭n對測控技術(shù)與儀器專業(yè)學(xué)生畢業(yè)要求能力的支持度矩陣表。

為此，結(jié)合學(xué)校辦學(xué)定位、工科專業(yè)人才培養(yǎng)方案、基礎(chǔ)實驗課對畢業(yè)要求能力支持度、學(xué)生存在的問題以及學(xué)情分析，我們設(shè)定“電工電子實驗”課教學(xué)目標(biāo)是通過本課程的實踐，加強對學(xué)生實踐技能訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生獨立的工程實踐應(yīng)用能力；要求學(xué)生運用電路相關(guān)理論，進行電路設(shè)計及實踐并撰寫科技小論文；加強學(xué)生團隊合作精神培養(yǎng)，要求具有實事求是的科學(xué)態(tài)度和具有質(zhì)疑性、創(chuàng)新性的思維能力。

二、“電工電子實驗”課程的教學(xué)設(shè)計

1.教學(xué)理念

著名教育家泰勒撰寫的《課程與教學(xué)的基本原理》一書強調(diào)，制訂任何課程及教學(xué)計劃都必須回答的問題，即（1）力求達到何種教育目標(biāo)？（2）要為學(xué)生提供怎樣的教育經(jīng)驗才能達到這些教育目標(biāo)？（3）如何有效組織這些教育經(jīng)驗？（4）如何才能確定這些教育目標(biāo)正在得以實現(xiàn)？

圍繞課程教學(xué)目標(biāo)，本著解決前面所述學(xué)生學(xué)習(xí)存在的問題，我們構(gòu)建了“遞進式”的教學(xué)模式。從項層開始對實驗課進行教學(xué)環(huán)節(jié)和路徑設(shè)計，凝練教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，恰當(dāng)運用網(wǎng)絡(luò)媒體，改革課程教學(xué)方法與評價模式，落實“以學(xué)生為中心”的理念，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力，旨在面向全體學(xué)生實現(xiàn)課程教學(xué)目標(biāo)的達成。

工程教育專業(yè)認證的標(biāo)準是面向?qū)I(yè)的全體學(xué)生，即每一位學(xué)生。這就要求我們在教學(xué)設(shè)計環(huán)節(jié)中，對提高所有學(xué)生的工程應(yīng)用能力的教學(xué)環(huán)節(jié)格外重視。

2.教學(xué)活動的具體實施

我們將教學(xué)活動進行內(nèi)容選擇與順序安排，建立“遞進式”實踐教學(xué)體系（見表5）。教學(xué)設(shè)計將整個課程分成三個階段完成，即：基礎(chǔ)階段通過驗證性實驗培養(yǎng)學(xué)生的獨立學(xué)習(xí)能力；提高階段通過設(shè)計、綜合性實驗培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用能力；創(chuàng)新階段通過項目的申請過程以及研發(fā)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力。整個教學(xué)設(shè)計過程由簡單到復(fù)雜，每個階段環(huán)環(huán)相扣，學(xué)生能力“遞進式”提高。

在設(shè)計課程實踐活動中，著重設(shè)計學(xué)生怎樣去解決實際電路的問題，而且也能獲得如何解決問題的指導(dǎo)。就傳統(tǒng)教學(xué)而言，在學(xué)習(xí)交互方面，缺少對整個學(xué)習(xí)過程的監(jiān)控、指導(dǎo)與幫助，學(xué)生只能在課堂上面對面與教師交流，師生幾乎沒有課外互動。這種現(xiàn)實要求必須提出一種新穎的教學(xué)設(shè)計，使學(xué)生在不便和教師建立聯(lián)系時也能獲得學(xué)習(xí)支持，從而促進學(xué)生的課外學(xué)習(xí)活動。在課程初期，增加了導(dǎo)學(xué)課程，建立知識傳遞的導(dǎo)航圖，強調(diào)課程獨立學(xué)習(xí)的重要性，闡述課程教學(xué)目標(biāo)并布置實驗任務(wù)及課程教學(xué)計劃。教師就如何開展“遞進式”教學(xué)，演示學(xué)習(xí)活動及互動方式，課程學(xué)習(xí)方法、課程學(xué)習(xí)資源如網(wǎng)絡(luò)BB平臺等做了詳細的介紹，讓全體學(xué)生參與課程學(xué)習(xí)中。在“互聯(lián)網(wǎng)+”時代大環(huán)境下，教師在導(dǎo)學(xué)課就與學(xué)生建立了班級微信群，教師可用微信語音答疑解惑，學(xué)生還可以實時發(fā)布小視頻與教師交流，完全解決了師生課外進行教學(xué)互動的時域難題。

在基礎(chǔ)階段，開展以驗證性實驗項目為主的學(xué)生獨立學(xué)習(xí)的教學(xué)模式。學(xué)生可進入微信公眾號，用手機掃描二維碼觀看微課視頻，在課外利用碎片化時間進行課前的預(yù)習(xí)。進入實驗室后，教師首先用小測驗形式檢測學(xué)生預(yù)習(xí)效果，并由學(xué)生現(xiàn)場互評，其成績記為平時成績。并鼓勵一些對電路設(shè)計有興趣的學(xué)生參加學(xué)校社團選拔，吸收到學(xué)?！扒笫请娮訉W(xué)會”繼續(xù)更深層次的培訓(xùn)。

在提高階段，開展以設(shè)計性實驗項目為主的小組合作式教學(xué)模式。教學(xué)活動以小組為單位，將教學(xué)班級分成5～6個小組，教師基于公平公正原則，采取“組內(nèi)異質(zhì)，組間同質(zhì)”進行分組。在設(shè)計小組合作學(xué)習(xí)的任務(wù)時，盡量設(shè)計由小組成員共同完成和個人獨立完成相結(jié)合的任務(wù)，并安排適度的競爭環(huán)節(jié)，讓學(xué)生有意識地參加競爭，與社會現(xiàn)實聯(lián)系在一起；對于問題探究式的實驗項目，培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑性思維能力，開展翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)活動。實驗教學(xué)中，有些實驗結(jié)果會出現(xiàn)與學(xué)生掌握的理論課知識相悖的現(xiàn)象，需要教師引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題并解決問題。通過翻轉(zhuǎn)課堂的討論，用恰當(dāng)?shù)膶嶒灧椒ㄏ`差，學(xué)生在實踐的過程中探究并解決問題，提升了能力。并要求學(xué)生以建設(shè)者的角色，設(shè)計與拍攝實驗微課視頻，并進行小組之間的評比，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣；同時，加強綜合性實驗項目的實訓(xùn)強度。在教學(xué)活動中，提供多種較復(fù)雜的、需要學(xué)生運用多個知識點綜合起來解決多層次的實驗任務(wù)，系統(tǒng)地培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用能力，使知識形成網(wǎng)絡(luò)化。并且將教學(xué)活動從課內(nèi)拓展到課外，學(xué)生可在課外完成電路仿真、焊接，在實驗室開放時間進行電路調(diào)試。通過綜合項目的訓(xùn)練，學(xué)生將所學(xué)的知識單元串接起來，鍛煉了知識的融合能力。

在創(chuàng)新階段，開展可持續(xù)發(fā)展的研究性學(xué)習(xí)。為部分課堂內(nèi)“吃不飽”的學(xué)生提供拓展性項目化管理的學(xué)習(xí)內(nèi)容。教師有針對性地對中等偏上的學(xué)生進行直接指導(dǎo)，指導(dǎo)學(xué)生進行各類項目申請，如校、省、國家級項目等，要求參加項目的學(xué)生必須公開發(fā)表1篇科技論文或申請1項專利，在此過程中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。對于優(yōu)秀的學(xué)生，在課程結(jié)束之后，鼓勵他們向更高層次進軍，諸如參加各類學(xué)科競賽等。

3.建立實驗課教學(xué)資源庫

為了給學(xué)生創(chuàng)造豐富的學(xué)習(xí)平臺，我們把傳統(tǒng)以教科書為主的紙質(zhì)資源向網(wǎng)絡(luò)資源（網(wǎng)絡(luò)BB平臺、微課視頻、網(wǎng)絡(luò)云盤資料、微信群交流、微信公眾號）及實驗室硬件資源進行轉(zhuǎn)變，如圖1所示。在建設(shè)教學(xué)資源庫過程中，重點建立了教學(xué)視頻、微課視頻以及學(xué)生課前預(yù)習(xí)提示庫、電路仿真案例庫、實驗項目案例庫，為學(xué)生獨立學(xué)習(xí)提供良好的教學(xué)載體與資源。

4.評價與反饋

教師最主要的教學(xué)行為之一，就是按照預(yù)先設(shè)計的要求，對學(xué)生學(xué)習(xí)成果進行及時反饋與評價，真正發(fā)揮課程考試對學(xué)生的激勵作用。通過采取雙重的評價模式即過程性評價與期末結(jié)果性評價兩者相結(jié)合，完成學(xué)生最后課業(yè)的評價，其課業(yè)考試的評價體系見圖2。

過程性評價包括教學(xué)設(shè)計的各個教學(xué)活動環(huán)節(jié)，需合理分配每個環(huán)節(jié)的成績比例。如學(xué)生在小組合作學(xué)習(xí)過程的貢獻度、參與度等每個教學(xué)階段均有評價指標(biāo)點，評價學(xué)生學(xué)習(xí)成長軌跡，動態(tài)跟蹤學(xué)生學(xué)習(xí)成果，此過程的評價占課程總成績50%；期末結(jié)果性評價推出了三種考試方法，讓學(xué)生根據(jù)自己的學(xué)習(xí)能力進行選擇，此過程的評價占課業(yè)總成績50%。

“電工電子實驗”課經(jīng)過4年多教學(xué)設(shè)計的改革與實踐，筆者有幾點深切的體會：第一，真實有效的教學(xué)設(shè)計必須設(shè)定合適可行的教學(xué)目標(biāo)。要特別重視教學(xué)活動的設(shè)計，應(yīng)該設(shè)計出師生問的交互活動和學(xué)生獨立的學(xué)習(xí)活動實驗情境。第二，教學(xué)活動是教師和學(xué)生共同構(gòu)成的。在實施過程中，應(yīng)該把每個學(xué)生作為教學(xué)設(shè)計與開發(fā)的主體，成為課程的建設(shè)者。第三，在課程教學(xué)設(shè)計的內(nèi)容改革進程中，會占用學(xué)生很多課外時間，學(xué)生難免會抱怨，這就需要教師從心理上對學(xué)生進行正確引導(dǎo)，使每位學(xué)生成為教學(xué)改革最大受益者。第四，在“互聯(lián)網(wǎng)+”時代，課程資源庫的設(shè)計與開發(fā)要注重開放與共享。因為教學(xué)活動的受眾已經(jīng)不僅僅是高校師生，還包括更多的社會學(xué)習(xí)者。課程開放的覆蓋面越大，受益人越多，課程就會建設(shè)得越好，形成良性循環(huán)。