新工科背景下小波分析課程“大班授課、小班研討”教學(xué)模式的探索

寇俊克　郭慧君

【摘 要】課堂教學(xué)效果的好壞直接影響著當(dāng)前高校新工科建設(shè)的成敗。小波分析作為一門(mén)基礎(chǔ)課程，具有知識(shí)點(diǎn)繁多、不易掌握以及實(shí)用性較強(qiáng)等特點(diǎn)。為了提高該課程的課堂教學(xué)效果，本文簡(jiǎn)單分析了“大班授課、小班研討”教學(xué)模式，并詳細(xì)闡述小波分析課程“大班授課、小班研討”教學(xué)模式的實(shí)施策略。

【關(guān)鍵詞】新工科；小波分析；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)： G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）19-0056-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.19.024

Exploration on the teaching mode of “l(fā)arge class teaching and small class discuss” for wavelet analysis course under the background of new engineering disciplines

KOU Jun-ke GUO Hui-jun

（School of Mathematics and Computational Science，Guilin University of Electronic Technology，

Guilin Guangxi，541004）

【Abstract】The effects of classroom teaching directly affects the success or failure of new engineering disciplines in universities.Wavelet analysis is a foundation course，which is complication，difficulty and strong practicality.In order to improve the effects of classroom teaching，this paper analysis the teaching mode of“l(fā)arge class teaching and small class discuss”，and explain the implementation strategy of wavelet analysis course under this teaching mode.

【Key words】New engineering disciplines；Wavelet analysis；Teaching reform

近年來(lái)，國(guó)家戰(zhàn)略發(fā)展不斷產(chǎn)生新的需求，國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì)日新月異，國(guó)家對(duì)工程人才的要求越來(lái)越高，需求也越來(lái)越大。針對(duì)這一現(xiàn)狀，高校新工科建設(shè)應(yīng)運(yùn)而生（[1-2]）。2017年2月18日，教育部在復(fù)旦大學(xué)召開(kāi)高等工程教育發(fā)展戰(zhàn)略研討會(huì)，會(huì)上達(dá)成了新工科建設(shè)“復(fù)旦共識(shí)”。4月8日，教育部又在天津大學(xué)召開(kāi)新工科建設(shè)研討會(huì)，明確了新工科建設(shè)行動(dòng)路線，這也正式拉開(kāi)了全國(guó)范圍內(nèi)工程教育改革的帷幕。新工科的內(nèi)涵是以立德樹(shù)人為引領(lǐng)，以應(yīng)對(duì)變化、塑造未來(lái)為建設(shè)理念，以繼承與創(chuàng)新、交叉與融合、協(xié)調(diào)與共享為主要途徑，培養(yǎng)未來(lái)多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才。這一建設(shè)目標(biāo)就意味著新工科建設(shè)將更加依賴于小波分析等理論課程的教學(xué)改革創(chuàng)新。小波分析課程是工科專業(yè)本科生、研究生以及博士生的重要課程。小波分析[3]作為一種實(shí)用性很強(qiáng)的工具，在模式識(shí)別、信號(hào)處理、人工智能、移動(dòng)通信等關(guān)乎國(guó)家民族偉大復(fù)興的核心領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。作為高校學(xué)生，只有掌握了這一重要工具才能更好的適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展需求，才能成為符合國(guó)家需求的創(chuàng)新型卓越工程人才。那么如何才能使學(xué)生高效的學(xué)習(xí)掌握這一工具呢？關(guān)鍵在于教師怎樣向?qū)W生講授相關(guān)知識(shí)，也就是所謂的教學(xué)模式。教學(xué)模式的好壞直接影響著學(xué)生的學(xué)習(xí)效果以及能否學(xué)以致用。

1 “大班授課、小班研討”教學(xué)模式[4]

長(zhǎng)期以來(lái)，教師在課堂上都是按照自己的課程設(shè)計(jì)向?qū)W生灌輸知識(shí)，學(xué)生被動(dòng)的接受知識(shí)，課堂氣氛沉悶，缺乏活力。另外，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，許多教師嘗試?yán)枚嗝襟w技術(shù)進(jìn)行課堂授課，比如：微課[5]、慕課[6]以及多媒體教室等。雖然這些互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的加入在一定程度上提高了教學(xué)效果，但是仍有較大的不足。例如，教師利用多媒體教室進(jìn)行授課，授課信息量大，這就要求學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)理解掌握大量的知識(shí)。然而學(xué)生的理解能力有限，針對(duì)大量的知識(shí)信息，一時(shí)之間難以理解掌握。另外，大量的知識(shí)信息占用了課堂的大部分時(shí)間，留給師生互動(dòng)、思考的時(shí)間越來(lái)越少。這些都不利于學(xué)生理解掌握課程相關(guān)知識(shí)。

為了克服上述教學(xué)的不足，“大班授課、小班研討”教學(xué)模式應(yīng)運(yùn)而生。該教學(xué)模式的核心在于用更加靈活和有效的方式促進(jìn)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，提高學(xué)生依靠自己解決實(shí)際問(wèn)題的能力，使學(xué)生學(xué)以致用，并在應(yīng)用中加深對(duì)知識(shí)的理解。在大班授課階段，教師需要結(jié)合教學(xué)大綱以及學(xué)生的認(rèn)知習(xí)慣進(jìn)行講授，利用有限的時(shí)間向?qū)W生講述課程的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，使學(xué)生對(duì)新知識(shí)有一個(gè)直觀的認(rèn)識(shí)和理解。在這一階段不要求學(xué)生完全掌握相關(guān)知識(shí)，只要求學(xué)生有一個(gè)大概的認(rèn)識(shí)。這就大大減輕了學(xué)生的課堂負(fù)擔(dān)，使學(xué)生在一個(gè)輕松愉快的氛圍中學(xué)習(xí)新知識(shí)，進(jìn)而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。隨后，在小班研討時(shí)，根據(jù)課程知識(shí)點(diǎn)選取合適的理論難點(diǎn)和實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行小組討論，學(xué)生通過(guò)研討加深對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的認(rèn)識(shí)。另外，針對(duì)一些理論難點(diǎn)，學(xué)生可以在討論時(shí)闡述自己的認(rèn)識(shí)和見(jiàn)解，不同的學(xué)生產(chǎn)生不同的觀點(diǎn)，彼此之間互相碰撞，激發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考。由此可知，這一教學(xué)模式不僅繼承了傳統(tǒng)教學(xué)模式授課的優(yōu)點(diǎn)，而且還克服了它們存在的學(xué)生獨(dú)立思考時(shí)間少，師生缺乏互動(dòng)等缺點(diǎn)。

2 小波分析課程“大班授課、小班研討”教學(xué)模式的實(shí)施

小波分析課程作為一門(mén)基礎(chǔ)課程，不僅要求學(xué)生理解、掌握相關(guān)的理論知識(shí)，而且還要求學(xué)生具備一些基本的實(shí)際操作能力。所以“大班授課、小班研討”教學(xué)在該課程中的開(kāi)展顯得尤為重要。下面重點(diǎn)介紹該教學(xué)模式的實(shí)施方案：

2.1 大班授課

大班授課是該教學(xué)模式的第一個(gè)階段，關(guān)乎后續(xù)小班研討的成敗以及學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。大班授課就是教師在課堂上向?qū)W生講授課程的相關(guān)理論知識(shí)。然而，當(dāng)前高校課堂上氣氛沉悶，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高，教師只是一味的向?qū)W生灌輸知識(shí)，課堂效果不好。為了克服上述不足，大班授課要從以下幾點(diǎn)展開(kāi)：

首先，針對(duì)課程教學(xué)大綱以及教材，教師要在課前仔細(xì)研讀。通過(guò)研讀使得教師對(duì)課程知識(shí)體系有一個(gè)深刻的認(rèn)識(shí)。依據(jù)課程大綱設(shè)定哪些知識(shí)點(diǎn)要在課堂上講授？哪些難點(diǎn)要反復(fù)講解？哪些知識(shí)可以作為后續(xù)小班研討的題目？

其次，由于小波分析課程在信號(hào)去噪、圖像去噪、人工智能等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，教師在課堂上講授知識(shí)前可適當(dāng)引入幾個(gè)學(xué)生日常生活中的常見(jiàn)問(wèn)題。比如：學(xué)生的手機(jī)是如何實(shí)現(xiàn)指紋解鎖的，如何將不清晰的圖片轉(zhuǎn)化成高清圖片，車(chē)輛進(jìn)出學(xué)校大門(mén)時(shí)攝像頭如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別車(chē)牌等一系列問(wèn)題。這些問(wèn)題更易引起學(xué)生的興趣，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。由此學(xué)生帶著疑問(wèn)聽(tīng)課，這在一定程度上將提高課堂授課效果。

最后，教師在課堂上要根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知習(xí)慣和知識(shí)的邏輯關(guān)系講授相關(guān)理論知識(shí)，使學(xué)生形成一個(gè)直觀的認(rèn)識(shí)，明白實(shí)際問(wèn)題所蘊(yùn)含的本質(zhì)問(wèn)題是什么，為達(dá)到目標(biāo)可以采取哪些方法。例如，圖像本質(zhì)上就是一個(gè)數(shù)字矩陣，其元素對(duì)應(yīng)圖像的像素值，而圖像去噪就是恢復(fù)那些被改變的矩陣元素。這樣學(xué)生不僅掌握了相關(guān)知識(shí)，也抓住了問(wèn)題的本質(zhì)。

2.2 小班研討

小班研討是大班授課的接續(xù)，也是學(xué)生加深知識(shí)點(diǎn)的理解以及提高獨(dú)立思考能力的關(guān)鍵。首先，教師把學(xué)生分成幾個(gè)小組，然后根據(jù)學(xué)生的掌握情況以及知識(shí)的難易度，教師給每個(gè)小組留下一些開(kāi)放性的問(wèn)題供學(xué)生課下思考。同時(shí)，這些問(wèn)題也是小班研討的主題。為了解決這些問(wèn)題，小組成員可以通過(guò)圖書(shū)館、互聯(lián)網(wǎng)等查閱相關(guān)的資料，小組內(nèi)的學(xué)生針對(duì)要解決的問(wèn)題，各自闡述自己的觀點(diǎn)和看法，然后經(jīng)過(guò)小組討論形成一份完整的報(bào)告。其次，當(dāng)進(jìn)行小班研討時(shí)，教師在每個(gè)小組隨機(jī)抽取一名學(xué)生，由該學(xué)生向其他小組的學(xué)生講授本小組的問(wèn)題、解決方案以及結(jié)論。在講授的過(guò)程中，學(xué)生可以隨時(shí)對(duì)講授的學(xué)生以及所在小組進(jìn)行提問(wèn)，該學(xué)生以及所在小組成員就所提問(wèn)題進(jìn)行回答。這樣學(xué)生之間的互問(wèn)互答，不僅可以加深學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解，而且使得學(xué)生在不知不覺(jué)中掌握所學(xué)的知識(shí)，擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面。最后，教師對(duì)每個(gè)小組的問(wèn)題以及解答進(jìn)行概括總結(jié)，指出每個(gè)小組報(bào)告的優(yōu)點(diǎn)以及不足。同時(shí)教師在小班研討時(shí)，當(dāng)學(xué)生遇到無(wú)法回答的問(wèn)題時(shí)，要適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)學(xué)生思考，進(jìn)而得出合理的解答。

小班研討本質(zhì)上就是學(xué)生獨(dú)立的思考問(wèn)題，通過(guò)自己以及團(tuán)隊(duì)的努力找到問(wèn)題的解決方案，同時(shí)要把自己的研討成果向其他人講授。這樣學(xué)生解決了問(wèn)題，使得學(xué)生心里具有一定的成就感，這將大大促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生獨(dú)立思考的能力。

2.3 課后完善

大班授課使學(xué)生對(duì)所學(xué)的知識(shí)有一個(gè)直觀、系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，而小班研討通過(guò)解決問(wèn)題，加深了對(duì)相關(guān)知識(shí)的認(rèn)識(shí)以及理解。兩者相結(jié)合不僅使得學(xué)生掌握知識(shí)，而且還能夠?qū)W以致用。在小班研討過(guò)程中，不同的學(xué)生對(duì)同一個(gè)問(wèn)題會(huì)有不同的看法和理解。比如，一道數(shù)學(xué)題可能有很多種解法，不同的解法所涉及的知識(shí)點(diǎn)也可能大不相同。另外，每個(gè)小組的報(bào)告有可能存在各種各樣的問(wèn)題，通過(guò)學(xué)生提問(wèn)可以幫助小組成員發(fā)現(xiàn)報(bào)告中的不足。因此，當(dāng)小班研討結(jié)束以后，每個(gè)小組需要對(duì)自己小組的研討報(bào)告進(jìn)行進(jìn)一步完善。此時(shí)完善報(bào)告的過(guò)程也是一個(gè)再次學(xué)習(xí)的過(guò)程。所以，課后完善對(duì)于該教學(xué)模式也是十分重要的。

3 總結(jié)

教學(xué)是高校的生命線[7]，關(guān)乎著當(dāng)前新工科建設(shè)的成敗以及中華民族的偉大復(fù)興。高校作為國(guó)家培養(yǎng)人才的搖籃，只有不斷改進(jìn)教學(xué)模式，高校教學(xué)才能適應(yīng)當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的需求?！按蟀嗍谡n、小班研討”是當(dāng)今高校教學(xué)中新提出的教學(xué)方法。這一教學(xué)模式在小波分析課程的實(shí)施，不僅有助于學(xué)生理解和掌握知識(shí)，而且還有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和實(shí)踐能力。

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