新工科分層自主學習的教學設計與實踐*
——以《移動通信》課程為例

盧晶琦，師向群，孟慶元

（電子科技大學中山學院 電子信息學院，廣東 中山 548200）

2017年2月教育部啟動了“新工科”發(fā)展研究工作，短短半年間，復旦共識、天大行動和北京指南，構成了新工科建設的“三部曲”。由此，新工科的建設正從思想發(fā)動走向實踐行動。業(yè)內(nèi)的共識是，新工科人才應該具有扎實的基礎理論和專業(yè)知識、很強的終身學習能力與實踐能力、創(chuàng)造性思維和創(chuàng)新人格等基本特征，以適應并引領紛繁復雜、快速多變的未來科技革命和產(chǎn)業(yè)革命。[1-2]

在科技和產(chǎn)業(yè)革命的同時，高等教育的對象也在發(fā)生著變化。在“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的背景下，如何尊重學生個體差異，組織和實施專業(yè)課程教學，逐步培養(yǎng)工科學生自主學習能力，并具有終身學習的生活態(tài)度，已然成為現(xiàn)代高等教育必須面對的現(xiàn)實問題。

本文在闡述“互聯(lián)網(wǎng)+”時代新工科分層自主學習意義的基礎上，以《移動通信》課程為例，深入分析了分層自主學習的教學設計、教學實施中的激勵策略與考評機制，并對教學實踐的結果進行了問卷調(diào)查和分析。

一、新工科實施分層自主學習的意義

分層教學[3]是我國古代的“因材施教，因人而異”的理論在現(xiàn)代教學實踐中的一種新的嘗試，它的核心是面向學生，強調(diào)教師的“教”要適應學生的“學”。在高等教育進入大眾化的背景下，一般高校的生源質量參差不齊，這在理工科尤其明顯。受師資等條件所限，大部分的高校教學都采用劃一的滿堂灌式進行，不管學生知識基礎和學習水平，直接將他們分成平行的行政班，采取統(tǒng)一的教學過程，結果導致“優(yōu)等生吃不飽，中等生難提高，學困生受不了”，學生兩極分化日趨明顯，也違背了“因材施教”的教育初衷。

傳統(tǒng)的一次性學校教育已無法適應現(xiàn)實的挑戰(zhàn)，勢必要求每個人都把學習貫穿于一生——終身學習。然而，大量的實踐和研究證明，大部分在校大學生都習慣了滿堂灌式的傳統(tǒng)教學模式，自主學習能力明顯不足，體現(xiàn)出學習目標不明確、個體獨立性強但協(xié)作能力差、不善于自主探究、畏難和學習毅力不足等問題，這在要求有一定數(shù)理基礎和較強實踐動手能力的工科專業(yè)體現(xiàn)尤為明顯。[5-7]

基于以上原因，改變傳統(tǒng)的單一、被動、機械灌輸?shù)膶W習方式，以分層自主學習為契機，基于移動互聯(lián)網(wǎng)的在線教學資源，實施教師引導下的分層自主學習，將還教育主體于“學生”，并根據(jù)每個學生自己的職業(yè)期許和個性特點，在每個學生的“最近發(fā)展區(qū)”來制定階段性的學習目標，開展分層自主學習活動。學生可以通過自己的努力達到符合自己相應層次的目標并有超越的可能。這將有利于學生學習的積極性提高，增強學習信心和興趣，在開拓學生視野、激發(fā)他們主動跟蹤前沿技術的同時，逐步培養(yǎng)他們養(yǎng)成獨立思考、探究體驗、合作學習的良好自主學習習慣，使其終身受益。

二、分層自主學習教學設計

實踐研究表明，切實可行的階段目標對刺激學生的學習興趣具有積極的作用，因此勢必要求從各層次學生的“最近發(fā)展區(qū)”出發(fā)，讓他們“跳一跳，摘果子”。[3][4]在充分調(diào)研大學本科通信就業(yè)崗位群對學生技能要求的基礎上，以方便教師個性化搭建課程和組織教學、便捷學生自主個性化學習為目標，根據(jù)學生的實際進行縱向和橫向二維的分層教學設計，如表1所示。

縱向分層將以教學大綱為基礎，探討以“知識——技能——素養(yǎng)”為主線的分層教學模式。教學基礎知識占總內(nèi)容的40%，面向全體學生，采用“課堂串講+MOOC自主學習”的混合教學模式開展。MOOC在線教學資源庫以在線視頻、PPT、電子書和自測題庫等資料構成，分為“知識要點”和“擴展學習”兩大類，并按教學進度分章節(jié)給出明確的學習目標和自測練習，以此作為不同程度學生課堂教學內(nèi)容的強化和鞏固，實現(xiàn)自主學習能力的初步培養(yǎng)。“技能&實踐”和綜合素養(yǎng)部分根據(jù)不同的培養(yǎng)目標橫向分層訓練，其中技能部分占50%，綜合素養(yǎng)占10%。

橫向分層將結合學生的基礎及行業(yè)需求，設計在知識的深度、廣度、技術技能的應用范圍等方面各有側重的學習課題，以滿足不同層次學生的學習需求。結合前期對升學方向及行業(yè)崗位群技能要求的調(diào)研成果，將人才培養(yǎng)分成了學術型、應用型和復合型三大類。學術型定位于專業(yè)基礎扎實、編程能力強，未來有志于繼續(xù)考研深造的學生，他們將側重于通信技術的前沿理論及系統(tǒng)級的電路設計；應用型定位于培養(yǎng)長于通信系統(tǒng)組網(wǎng)規(guī)劃或硬件電路調(diào)試的學生，他們未來可從事工程設計及設備維護類的工作；復合型定位于培養(yǎng)綜合素質人才，要求懂一些專業(yè)知識，具有開闊的視野和良好的溝通協(xié)調(diào)能力，未來能夠從事與專業(yè)相關的運營服務、市場推廣等各種工作。

表1 分層自主學習教學設計

圖1 分組自主學習路線示例圖

圖1分別給出了在“技能&實踐”階段，應用型和復合型分組自主學習的學習路線示例。首先學生將根據(jù)第一階段的學業(yè)數(shù)據(jù)分析及個人興趣確定自主學習的具體課題方向，以滿足學生個性化發(fā)展需要。區(qū)別于基礎知識階段的精準知識點在線學習資源庫，此時教師僅給出題目和3～5個關鍵詞，學生需要在圖書館及互聯(lián)網(wǎng)上自主完成資料搜集和學習，確定階段性目標及分工，完成開題報告及可行性論證，訓練學生的自主規(guī)劃和文獻檢索學習能力。結合報告情況，教師對技術難點給予提示和指導，以助于學生最終完成作品設計并提交報告。

三、支持策略與考評機制

研究數(shù)據(jù)表明，妨礙自主學習的主要因素包括：不清楚學習目標和方法，缺乏檢驗學習效果的測評機制，時間管理和自我監(jiān)控能力差，等等。[5-7]因此合理有效的分層自主學習支持策略和考評機制，將促使學生在活動中得到知識和能力的提升，得到精神上的滿足。

1.基于數(shù)據(jù)分析的學業(yè)評估

在傳統(tǒng)的教學實施中，教師大都只是按照預定的教學計劃完成知識點的傳授，由于教學人數(shù)眾多，無法兼顧到每個學生的實際學習情況，“因材施教”浮于表面。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，基于智能終端的在線學習逐步成為學習的主流方式之一，也使精準的教學評價和學生知識體系缺陷評估成為可能。教師可以隨時了解學習的進展和效果，快速實現(xiàn)問題的精準查找和定位，通過機器學習等數(shù)據(jù)分析算法，及時反饋教學效果和狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)學生的學習困難和瓶頸，把握最佳的自學督導時機，實現(xiàn)精準教學。同時，學生通過在線自測的學業(yè)評價，也可以及時發(fā)現(xiàn)問題，反復練習直至解決問題。

2.組建自主學習共同體

分層的學習資源設置固然可以緩解學生海量搜索下的信息迷航，但自主學習中常見的動力不足、面對困難的孤寂與無助等問題仍然存在。因此具體實施時，在綜合學生自主意愿及學業(yè)狀況分析的基礎上，分層組建網(wǎng)上自主學習共同體，并允許動態(tài)調(diào)整。共同體成員之間可以相互交流學習經(jīng)驗、分享信息、討論問題，從而解決學習者個別學習中存在的孤寂感和遇到困難時的無助感等問題，通過網(wǎng)絡伙伴關系相互促進、共同發(fā)展。網(wǎng)上自主學習共同體還有利于形成自主學習氛圍，激發(fā)并保持共同體成員的學習動機。同時，定期的師生組會加強師生互動，為自主學習提供學習策略指導和技術支持，確保學習效果。

3.動態(tài)的分層過程評價

打破傳統(tǒng)教學中“一卷定天下”的考評機制，按照“基礎40%、技能&實踐60%、綜合素養(yǎng)10%”分層過程評價方式，在不同的學習階段、對不同層次的學生采用標準不同的評價體系，鼓勵和肯定學生的進步，將發(fā)揮激勵機制對學生的導向作用，讓學生對學習充滿信心。引入自評、組內(nèi)和組間互評，營造團結協(xié)作、互助共贏的良性公平的競爭氛圍，逐步促進工科學生團隊合作職業(yè)素養(yǎng)的養(yǎng)成?！凹寄?實踐”階段評價量表如表2所示。

表2 技能&實踐階段評價量表

四、教學實踐與思考

筆者對校內(nèi)2015級通信工程專業(yè)134人進行了教學實踐，課后滿意度調(diào)查如圖2所示。課程總體滿意度很高，各階段的教學滿意度也達到預期水平以上。隨后，筆者又通過訪談法對學生實際情況進行了調(diào)研，聽取學生的意見和建議，并對問卷調(diào)查結果做進一步驗證。90.3%的學生對教師引導下的分層自主學習模式持樂觀態(tài)度，但仍有9.7%的學生還沒有轉變觀念，停留在只學書本應付考試即可的傳統(tǒng)學習思維中。90.3%的學生認為在線教學資源庫可以便捷地獲取學習資源，及時鞏固所學知識點；但21%的學生希望基礎知識環(huán)節(jié)的在線自測設計可以更加智能化，不僅僅局限于客觀題。34.3%的學生在技能環(huán)節(jié)的分組自主學習初期體現(xiàn)出不適應，需要花費大量的時間去學習自主思考、團隊磨合。95.5%的學生認為多元化的過程評價機制對學習有提高和促進作用。對行業(yè)動態(tài)和業(yè)內(nèi)知名微信公眾號的關注度從課前的22.7%上升到了課后的86%。絕大多數(shù)學生都覺得科技動態(tài)的跟蹤和垂直行業(yè)應用案例可以有效開拓視野，增強理論聯(lián)系實際的能力，但23.9%的認為跨學科融合的知識難度偏高，基礎相對薄弱的學生接受較為吃力?；诖耍罄m(xù)將進一步調(diào)整和完善在線教學資源庫設計；同時考慮將分層自主學習擴展到低年級的專業(yè)基礎課階段，逐步訓練和提升學生的自主學習能力。

圖2 《移動通信》課改實踐滿意度調(diào)查

實踐證明，在尊重學生個體差異的前提下，打破傳統(tǒng)的課堂教學設計，從縱向和橫向兩個維度，分層組織引導大學生充分利用“互聯(lián)網(wǎng)+”時代開放式的海量學習資源進行專業(yè)課程的自主學習，配合行之有效的教學支持策略和考評機制，能夠彌補高校專業(yè)課授課學時有限與技術發(fā)展迅速的矛盾，有利于開拓學生的視野，培養(yǎng)學生的專業(yè)素養(yǎng)，激發(fā)全體學生主動跟蹤前沿技術，逐步養(yǎng)成自主終身學習的生活態(tài)度。