生成式教學(xué)在《信息技術(shù)基礎(chǔ)》課程中的應(yīng)用

崔靜，李寧，陳利軍，賈連祥

（軍械工程學(xué)院信息工程系，石家莊 050003）

0 引言

生成式教學(xué)是建立在生成論哲學(xué)思想、建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論、人本主義學(xué)習(xí)理論的基礎(chǔ)上，以彈性預(yù)設(shè)為前提，在教學(xué)展開(kāi)過(guò)程中由教員和學(xué)員根據(jù)教學(xué)進(jìn)展，構(gòu)建教學(xué)活動(dòng)的過(guò)程。通過(guò)師生、生生合作、對(duì)話、碰撞中出現(xiàn)的超出教學(xué)預(yù)設(shè)方案的新問(wèn)題、新情況，教員可根據(jù)教學(xué)環(huán)境、學(xué)習(xí)主體、學(xué)習(xí)方式的變化狀況，及時(shí)調(diào)整教學(xué)方案，最終使課堂呈現(xiàn)出動(dòng)態(tài)變化、生機(jī)勃勃的特點(diǎn)。

1 《信息技術(shù)基礎(chǔ)》課程在傳統(tǒng)授課模式中存在的問(wèn)題

學(xué)院開(kāi)設(shè)的《信息技術(shù)基礎(chǔ)》課程與其他高校的同名課程無(wú)論在內(nèi)容設(shè)定還是人才培養(yǎng)目標(biāo)等方面都有著顯著不同。其中課程內(nèi)容主要以信息處理流程為主線，涵蓋了信息獲取技術(shù)、信息傳輸與交換技術(shù)、信息存儲(chǔ)技術(shù)、信息加工技術(shù)以及信息服務(wù)技術(shù)與信息安全技術(shù)等主要章節(jié)。而在人才培養(yǎng)目標(biāo)方面，則是希望通過(guò)課程的學(xué)習(xí)，初步使學(xué)員了解并掌握一些基本的信息技術(shù)原理與應(yīng)用，同時(shí)由于學(xué)員身份的特殊性，更進(jìn)一步要求學(xué)員能夠利用所學(xué)信息技術(shù)的相關(guān)知識(shí)去解釋、解決未來(lái)部隊(duì)甚至戰(zhàn)場(chǎng)中遇到的技術(shù)問(wèn)題，為提升部隊(duì)指揮軍官的信息素質(zhì)與信息素養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，即課前，教員做好充分的教學(xué)預(yù)設(shè)，設(shè)計(jì)出詳盡教案，課上，教員依據(jù)準(zhǔn)備的課程內(nèi)容進(jìn)行講解，同時(shí)盡可能使學(xué)員按照自己設(shè)計(jì)的思路完成整個(gè)教學(xué)過(guò)程，在此過(guò)程中，當(dāng)學(xué)員思維出現(xiàn)有悖于課程設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)時(shí)，教員或者顯得手忙腳亂，或者盡量把學(xué)員的發(fā)散思維再拉回到既定的流程中。長(zhǎng)此以往，逐漸出現(xiàn)了以下幾種現(xiàn)象。

現(xiàn)象一，學(xué)員的學(xué)習(xí)積極性消失殆盡。任憑教員講得精彩異常，口干舌燥，而講臺(tái)下的學(xué)員置若罔聞，忙于應(yīng)付，懶于思考，久而久之，課堂氛圍逐漸失去了生機(jī)與活力，學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣也日漸消退。

現(xiàn)象二，學(xué)員的思維出現(xiàn)固化與僵化。教員按照設(shè)計(jì)好的預(yù)設(shè)流程進(jìn)行課程講解，一般不會(huì)主動(dòng)鼓勵(lì)學(xué)員進(jìn)行有助于生成式教學(xué)問(wèn)題的提出，更希望學(xué)員能按照既定方案順利的完成一次課程。學(xué)員在這個(gè)過(guò)程中，思維方式一直受到束縛，由于缺乏有效的創(chuàng)新、發(fā)散激勵(lì)響應(yīng)，導(dǎo)致學(xué)員的思維固化到一種方式下，處理問(wèn)題時(shí)缺乏靈活應(yīng)變的能力。

現(xiàn)象三，學(xué)員的課堂表現(xiàn)與最終的考核成績(jī)出現(xiàn)較大偏差，在傳統(tǒng)的授課方式，學(xué)員的思維較為單一，對(duì)于接收到的知識(shí)，缺乏必要的思考與深入的分析，因此會(huì)出現(xiàn)，課堂中有些學(xué)員看似表現(xiàn)很好，對(duì)知識(shí)似乎完全理解了，但是在最后考核時(shí)的成績(jī)不盡如人意的現(xiàn)象。

2 生成式教學(xué)對(duì)于信息類課程的必要性

為了解決上述出現(xiàn)的種種現(xiàn)象，對(duì)現(xiàn)有的教學(xué)模式進(jìn)行改革勢(shì)在必行，采用生成式教學(xué)也就顯得尤為重要。特別是針對(duì)信息類課程，具有普及性、時(shí)效性，內(nèi)容覆蓋面廣，知識(shí)更新速度快等特點(diǎn)，更適合于開(kāi)展生成式教學(xué)。

首先，課堂中的生成資源本身就是學(xué)生有效學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，學(xué)生的生活經(jīng)歷、經(jīng)驗(yàn)積累、認(rèn)知水平、知識(shí)背景、思維方式等往往不盡相同，由此產(chǎn)生的師生間、學(xué)生間的爭(zhēng)辯，它體現(xiàn)了學(xué)生的主體性和課堂的真實(shí)性，追求課堂的真實(shí)、自然、和諧，再現(xiàn)了師生“原汁原味”的教學(xué)生態(tài)情境，它常?？梢约て鸶鄬W(xué)生的思維火花，引起更深入思考和更廣泛的討論，達(dá)到師生共識(shí)、共享、共進(jìn)的教學(xué)境界，促進(jìn)更高質(zhì)量的理解。

其次，生成式教學(xué)可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。生成式教學(xué)是教學(xué)過(guò)程中師生生命活力的體現(xiàn)，是師生共同創(chuàng)造的過(guò)程，其本身對(duì)于豐富師生的生命就具有不可替代的內(nèi)在價(jià)值。它能有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有效調(diào)動(dòng)學(xué)生的內(nèi)在潛能，讓他們主動(dòng)探究、主動(dòng)發(fā)展。能夠有效培養(yǎng)學(xué)生積極的學(xué)習(xí)態(tài)度、良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣、使課堂高效互動(dòng)，充滿了生命活力，呈現(xiàn)出了生氣勃勃的精神狀態(tài)，思維空氣濃厚，情理交融，師生互動(dòng)，興趣盎然。

最后，由于《信息技術(shù)基礎(chǔ)》屬于信息類課程，具有基礎(chǔ)性、實(shí)用性、發(fā)展性、實(shí)踐性、整合性、興趣性等特點(diǎn)，而要充分發(fā)揮這些特點(diǎn)，就需有更新、更能激發(fā)學(xué)員學(xué)習(xí)興趣的教學(xué)方式與之相適應(yīng)。因此改革傳統(tǒng)教學(xué)模式，在其中融入生成式教學(xué)的理念及具體方法，將課前預(yù)設(shè)與課上生成緊密結(jié)合，勢(shì)必會(huì)起到事半功倍的作用。

3 實(shí)際案例

在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，筆者圍繞生成式教學(xué)的內(nèi)涵與特征，結(jié)合相應(yīng)的教學(xué)實(shí)踐，針對(duì)課程部分章節(jié)內(nèi)容進(jìn)行了生成式教學(xué)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐，例如在“信息傳輸與交換”一章中，將預(yù)設(shè)與生成緊密結(jié)合，完成了課程內(nèi)容的講解。

3.1 構(gòu)建開(kāi)放式知識(shí)生成樹(shù)

圖1 開(kāi)放式知識(shí)生成樹(shù)

3.2 生成教學(xué)方案

開(kāi)放式導(dǎo)入彈性案例。

通過(guò)生活中兩人簡(jiǎn)單的對(duì)話模型，引出通信系統(tǒng)簡(jiǎn)化模型，隨后進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生思考當(dāng)“距離較遠(yuǎn)，噪音較強(qiáng)”時(shí)，如何完善模型中的必要模塊，從而進(jìn)一步完善通信系統(tǒng)簡(jiǎn)化模型，在此基礎(chǔ)之上，再次提出新的問(wèn)題，如：“將聲音傳至幾千米之外，如何實(shí)現(xiàn)？”

（1）教師預(yù)設(shè)：

解決此問(wèn)題可利用有線傳輸與無(wú)線傳輸兩種方法，遇到的新問(wèn)題包括：

①有線傳輸——線路資源的浪費(fèi)

②無(wú)線傳輸——天線尺寸難以實(shí)現(xiàn)

分析：

案例中的聲音信號(hào)為模擬信號(hào)，嘗試可用調(diào)制技術(shù)解決上述問(wèn)題，進(jìn)而引出模擬通信系統(tǒng)模型。（參考資源《通信數(shù)學(xué)》中“傅里葉級(jí)數(shù)”）。

③知識(shí)點(diǎn)講解

學(xué)習(xí)：模擬通信系統(tǒng)模型

（2）教師預(yù)設(shè)：知識(shí)點(diǎn)分析——“模擬信號(hào)調(diào)制”：

通過(guò)對(duì)傅里葉變換的簡(jiǎn)要回顧，幫助學(xué)生理解調(diào)制的基本原理，針對(duì)有線傳輸問(wèn)題，可利用調(diào)制進(jìn)行多路信號(hào)的頻分復(fù)用，提供線路資源的利用率，同時(shí)也可利用調(diào)制將原始低頻信號(hào)調(diào)制為高頻信號(hào)，解決無(wú)線傳輸中天線尺寸過(guò)大的問(wèn)題。（參考資源《簡(jiǎn)明通信原理》中“頻分復(fù)用”）。

問(wèn)題提出：

如果原始信號(hào)為數(shù)字基帶信號(hào)，如何調(diào)制為數(shù)字頻帶信號(hào)，引出數(shù)字信號(hào)的調(diào)制。

（3）教師預(yù)設(shè)：知識(shí)點(diǎn)分析——“數(shù)字信號(hào)調(diào)制”

利用PPT將“幅度鍵控、頻移鍵控與相移鍵控”的調(diào)制原理進(jìn)行展示，讓學(xué)生理解將數(shù)字基帶信號(hào)調(diào)制為頻帶信號(hào)的基本方法。（參考資源《通信原理》中“數(shù)字信號(hào)的頻帶傳輸”）。

問(wèn)題提出：

如果信道中傳輸?shù)氖菙?shù)字信號(hào)，通信系統(tǒng)模型又該如何設(shè)計(jì)？（采用討論式的教學(xué)方法，組織學(xué)生依據(jù)模擬通信系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)數(shù)字通信系統(tǒng)模型）。

學(xué)習(xí)：數(shù)字通信系統(tǒng)模型

（4）教師預(yù)設(shè)：知識(shí)點(diǎn)分析——“信源編碼”：

信源編碼的主要目的在于減少冗余，如果原始信號(hào)為模擬信號(hào)，則可通過(guò)PCM編碼首先將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；隨后通過(guò)一個(gè)游戲，說(shuō)明提高傳輸信息量的一個(gè)方法，即Huffman編碼。在理解了原理之后，利用Huffman編碼程序檢驗(yàn)編碼效果。（參考資源《信息論基礎(chǔ)》中“無(wú)失真信源編碼定理”）

問(wèn)題提出：

傳輸速度提升后，傳輸質(zhì)量如何保證？（此時(shí)組織學(xué)生討論可以采用何種方法？）

（5）教師預(yù)設(shè)：知識(shí)點(diǎn)分析——“信道編碼”：

信道編碼的主要目的在于加冗余，以提升傳輸質(zhì)量。主要方法為在編碼中加入冗余碼，用以檢錯(cuò)與糾錯(cuò)。

“奇偶校驗(yàn)”是較為常用且較為簡(jiǎn)單的校驗(yàn)方式，主要利用異或運(yùn)算完成對(duì)接收信息編碼的校驗(yàn)，局限性在于如果奇數(shù)個(gè)位數(shù)出錯(cuò)可以校驗(yàn)，偶數(shù)個(gè)位數(shù)出錯(cuò)，則失去作用，同時(shí)該方法只能檢錯(cuò)而不能糾錯(cuò)。

“正反碼”是一種能夠糾正錯(cuò)誤的編碼，但編碼效率較低。

3.3 知識(shí)引申

通過(guò)對(duì)通信系統(tǒng)模型的建立與分析，在已有知識(shí)體系的基礎(chǔ)上，構(gòu)建光纖通信系統(tǒng)與微波通信系統(tǒng)這兩大具有代表性的通信系統(tǒng)。每個(gè)具體的通信系統(tǒng)都遵循基本的通信系統(tǒng)模型。

（1）光纖通信系統(tǒng)

教師預(yù)設(shè)：

知識(shí)點(diǎn)分析——“光纖通信系統(tǒng)的構(gòu)成”：

圖2 光纖通信系統(tǒng)構(gòu)成圖

（2）微波通信系統(tǒng)

教師預(yù)設(shè)：

知識(shí)點(diǎn)分析——“光纖通信系統(tǒng)的構(gòu)成”：

微波終端站微波分路站微波終端站

圖3 微波通信系統(tǒng)構(gòu)成圖

4 結(jié)語(yǔ)

筆者在實(shí)踐教學(xué)中嘗試將生成式教學(xué)融入傳統(tǒng)教學(xué)中，激發(fā)了學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣，提高了課堂授課效率，提升了教學(xué)的有效性，取得了較好的學(xué)習(xí)效果。今后會(huì)將生成式教學(xué)在整個(gè)課程中全面展開(kāi)進(jìn)行。