教育心理學(xué)視域下民辦高校工程專業(yè)理論課改革探索

游波 龔義建 葉佩

【摘要】面對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)對(duì)應(yīng)用型人才的迫切需求，如何結(jié)合民辦高校生源實(shí)際特點(diǎn)進(jìn)行工程專業(yè)理論課教學(xué)改革，提高應(yīng)用型人才的培養(yǎng)質(zhì)量，是目前亟待解決的問題。本文以《數(shù)字信號(hào)處理》課程為例，從教育心理學(xué)視角，以激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、提高學(xué)習(xí)興趣、強(qiáng)化知識(shí)融會(huì)貫通和遷移為目標(biāo)，探討了適合民辦高校生源的實(shí)際特點(diǎn)的工程專業(yè)理論課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和實(shí)踐教學(xué)改革方案。

【關(guān)鍵詞】高等工程教育? 教育心理學(xué)? 專業(yè)理論課程

【基金項(xiàng)目】2018年度湖北省教育廳人文社會(huì)科學(xué)研究項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)18G097）。

【中圖分類號(hào)】TU-4 ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2019）50-0029-02

民辦高校是我國(guó)高等教育大眾化的產(chǎn)物，其快速發(fā)展為我國(guó)高等教育的社會(huì)普及化做出了顯著貢獻(xiàn)。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，民辦高校在專業(yè)規(guī)劃、課程設(shè)置、人才培養(yǎng)模式、教學(xué)質(zhì)量、教師隊(duì)伍建設(shè)等方面正在向應(yīng)用型高校轉(zhuǎn)變。國(guó)家教育事業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃[1]指出“建設(shè)一批高水平應(yīng)用型本科高校，積極探索理論與實(shí)踐并重、知識(shí)與能力并重、校內(nèi)與校外培養(yǎng)并重，開放、靈活的人才培養(yǎng)模式?！边@為民辦高校下一步的人才培養(yǎng)指明了方向。

一、民辦高校生源特點(diǎn)及工程專業(yè)理論課教學(xué)現(xiàn)狀

高等教育院校一般分為研究型大學(xué)、應(yīng)用型院校和技能型院校。目前國(guó)內(nèi)對(duì)不同類型的高校仍缺乏清晰完備的評(píng)價(jià)體系，家長(zhǎng)對(duì)各類型高校存在等級(jí)觀念，優(yōu)秀學(xué)生往往選擇研究型大學(xué)而輕視應(yīng)用型院校和技能型院校。在這樣的社會(huì)背景下，民辦高校的生源質(zhì)量往往來自本科層次第二批靠后錄取。從中國(guó)傳統(tǒng)中學(xué)教育走進(jìn)民辦高校的學(xué)生們，不能說是十分優(yōu)秀。不少人內(nèi)在的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)不足，求知欲、自我提高的內(nèi)驅(qū)力和學(xué)習(xí)興趣不足，學(xué)習(xí)習(xí)慣差，其學(xué)習(xí)過程往往更多地受到外部動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)，比如來源于父母和老師的壓力。大學(xué)四年的學(xué)習(xí)效果需要有明確的導(dǎo)火索來點(diǎn)燃他們學(xué)習(xí)的內(nèi)部驅(qū)動(dòng)力。

從高等教育的課程設(shè)置看，以電子信息工程專業(yè)為例，一般分為通識(shí)基礎(chǔ)課，比如思政、大學(xué)英語、大學(xué)物理、高等數(shù)學(xué)等，專業(yè)基礎(chǔ)課，比如電路分析、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、單片機(jī)原理及應(yīng)用、信號(hào)與系統(tǒng);專業(yè)理論課則是和具體的專業(yè)密切相關(guān)，比如數(shù)字信號(hào)處理、數(shù)字圖像處理、通信原理、DSP器件原理與應(yīng)用、信息論與編碼、傳感器技術(shù)、光纖通信、移動(dòng)通信原理等等。

在民辦高校的教學(xué)實(shí)踐中，通識(shí)課、專業(yè)基礎(chǔ)課和實(shí)踐課的教學(xué)過程還能得到學(xué)生的響應(yīng)和配合，但專業(yè)理論課基本概念繁雜，數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求高，整合知識(shí)的能力要求高，這時(shí)如果簡(jiǎn)單沿用普通高校的培養(yǎng)方案、教育模式和教學(xué)方法是行不通的，學(xué)生往往會(huì)出現(xiàn)聽不懂、聽不進(jìn)、不愿聽的“不學(xué)”現(xiàn)象，無法達(dá)到本科教學(xué)質(zhì)量規(guī)格要求。但專業(yè)理論課搭建了從專業(yè)基礎(chǔ)到工程應(yīng)用的橋梁，從重要性和專業(yè)體系上講，是無法省略的。

面對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)對(duì)應(yīng)用型人才的迫切需求，結(jié)合民辦高校生源的實(shí)際特點(diǎn)，如何改革工程專業(yè)理論課的教學(xué)內(nèi)容、實(shí)施方式和教學(xué)方法，提高應(yīng)用型人才的培養(yǎng)質(zhì)量，是目前民辦高校的教師們亟待解決的問題。本文以《數(shù)字信號(hào)處理課程》為例，在教育心理學(xué)視域下，從激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、創(chuàng)新彈性教學(xué)模式、基于建構(gòu)主義知識(shí)獲取規(guī)律的教改等方面，探索工程專業(yè)理論課程的改革。

二、基于激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)目的的教學(xué)改革

《數(shù)字信號(hào)處理》課程是電子信息工程重要的專業(yè)理論必修課，在聲音圖像信號(hào)處理、智能電網(wǎng)等方面具有很廣泛的工程應(yīng)用。課程理論性很強(qiáng)，概念抽象，并涉及復(fù)變函數(shù)、高等數(shù)學(xué)、信號(hào)與系統(tǒng)等課程的相關(guān)知識(shí)。民辦高校學(xué)生數(shù)學(xué)基礎(chǔ)普遍薄弱，學(xué)習(xí)積極性不高，學(xué)習(xí)目標(biāo)不明確。基于激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的根本目的，本專業(yè)相應(yīng)的改革措施包括：

1.契合職業(yè)需求，分段設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)

目前本校電子信息類專業(yè)已與多家企業(yè)簽訂了校企合作的協(xié)議。人才培養(yǎng)由校企共同承擔(dān)，學(xué)校負(fù)責(zé)理論教學(xué)，企業(yè)導(dǎo)師加入實(shí)踐教學(xué)團(tuán)隊(duì)。四年中安排了3次實(shí)習(xí)，企業(yè)實(shí)踐和大學(xué)學(xué)習(xí)輪流進(jìn)行，循環(huán)往復(fù)。入學(xué)之初的第一次實(shí)習(xí)時(shí)長(zhǎng)半個(gè)月，由企業(yè)工程師對(duì)專業(yè)和產(chǎn)品之間的關(guān)系、對(duì)所需的專業(yè)技術(shù)知識(shí)等內(nèi)容進(jìn)行介紹，使學(xué)生了解本專業(yè)在行業(yè)中的重要性，了解工作環(huán)境和職業(yè)特點(diǎn)，親身體會(huì)和了解技術(shù)人員在企業(yè)的工作過程和對(duì)企業(yè)發(fā)展的價(jià)值意義，激發(fā)職業(yè)認(rèn)同感和成就動(dòng)機(jī)，明確大學(xué)階段具體的學(xué)習(xí)目標(biāo)和成就目標(biāo)。

第二次實(shí)習(xí)結(jié)合課程的項(xiàng)目教學(xué)、實(shí)地教學(xué)以及職業(yè)培訓(xùn)，在學(xué)校老師和企業(yè)導(dǎo)師的指導(dǎo)下，學(xué)生運(yùn)用所學(xué)去解決實(shí)際工程領(lǐng)域小的技術(shù)問題，達(dá)到對(duì)知識(shí)的深入理解和運(yùn)用，該段時(shí)間長(zhǎng)度為1個(gè)月左右。該階段學(xué)生了解到企業(yè)面臨的技術(shù)難題，以及解決該問題所需的階段性技術(shù)知識(shí)儲(chǔ)備，工程應(yīng)用和理論知識(shí)的結(jié)合有助于學(xué)生確立近期學(xué)習(xí)目標(biāo)，在恰當(dāng)?shù)某删湍繕?biāo)指引下，學(xué)生會(huì)積極采取相應(yīng)的學(xué)習(xí)行為，因而激勵(lì)效果好。

第三次畢業(yè)實(shí)習(xí)安排在第八學(xué)期，時(shí)長(zhǎng)三個(gè)月。學(xué)生在實(shí)習(xí)過程中，組成項(xiàng)目小組，以合作學(xué)習(xí)的方式解決企業(yè)某些小的技術(shù)問題，形成畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告或總結(jié)，該過程中遇到的技術(shù)難點(diǎn)和知識(shí)盲區(qū)都能及時(shí)地得到企業(yè)導(dǎo)師和學(xué)校老師的指導(dǎo)幫助。實(shí)習(xí)成績(jī)的考核與評(píng)定主要由企業(yè)導(dǎo)師負(fù)責(zé)。企業(yè)定性定量對(duì)學(xué)習(xí)成果的反饋有效地正向強(qiáng)化了學(xué)習(xí)效果，增強(qiáng)了學(xué)生的滿足感和自信心，提高了自我效能感，從而進(jìn)一步增強(qiáng)了學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。該階段是學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)逐漸適應(yīng)崗位需求的過程，是走向社會(huì)的過渡階段。

2.以激發(fā)興趣為導(dǎo)向，“小而精”的模塊化內(nèi)容設(shè)計(jì)

從知識(shí)體系上講，《數(shù)字信號(hào)處理》課程的七章內(nèi)容環(huán)環(huán)相扣，缺一不可。但從內(nèi)容設(shè)計(jì)上，完全可以去繁從簡(jiǎn)，去粗取精，省略繁雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，從廣而博的知識(shí)體系中選取小而精的內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)性，強(qiáng)化基本概念，側(cè)重于實(shí)踐應(yīng)用。本專業(yè)將課程分為三個(gè)模塊，離散時(shí)間信號(hào)系統(tǒng)、傅里葉變換和濾波器設(shè)計(jì)。在引入每個(gè)模塊時(shí)以問題為導(dǎo)向，在解決問題的過程中學(xué)習(xí)掌握知識(shí)，改變現(xiàn)在先給學(xué)生灌輸概念，推導(dǎo)公式，最后再講應(yīng)用的做法。

以濾波器設(shè)計(jì)為例，如何將錄音機(jī)錄取的女聲信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槟新?？引出低通濾波器、截止頻率、通帶衰減等基本概念，如何有效保證通帶內(nèi)幅頻響應(yīng)的平坦和相頻的線性？從而引出IIR和FIR濾波器不同的基本知識(shí)點(diǎn)。如何去設(shè)計(jì)低通濾波器呢？從而引出模擬濾波器和數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法……以問題為牽引，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生在思考問題、動(dòng)手解決問題的過程中掌握、深入理解和鞏固知識(shí)，提高自我效能感[2]。

為問題為導(dǎo)向，以實(shí)踐應(yīng)用為牽引的模塊化教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)，能夠最大程度地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，在探索過程中學(xué)習(xí)，提高獨(dú)立思考和自學(xué)能力。

3.分段量化學(xué)習(xí)效果考核，激勵(lì)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)

改變目前每學(xué)期一考的做法，實(shí)現(xiàn)小粒度的學(xué)習(xí)效果考核，建立形式規(guī)范、題型豐富的題庫，設(shè)計(jì)小型考核形式（筆試或口試），進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)考核，章節(jié)考核，或應(yīng)用模塊考核。使得學(xué)生能及時(shí)地獲得學(xué)習(xí)效果反饋和學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)中存在的問題并予以矯正，消除習(xí)得性無力感，進(jìn)一步增強(qiáng)自我效能感，激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，避免了一步跟不上，步步落后的局面，能有效改變學(xué)生疲沓的學(xué)習(xí)狀態(tài)，讓他們積極緊張起來，提高學(xué)習(xí)效率。

三、創(chuàng)新彈性教學(xué)模式，分類知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)

民辦高校學(xué)生普遍表現(xiàn)出的自我調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)能力差，究其原因除了主觀上學(xué)習(xí)自覺性差，基礎(chǔ)不好之外，客觀分析在自我調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)維度[3]上的選擇過少也是主要原因。從2004年開始興起的基于互聯(lián)網(wǎng)的微課和慕課模式正是順應(yīng)了自我調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)的多維選擇。在學(xué)習(xí)方法維度、學(xué)習(xí)時(shí)間維度、學(xué)習(xí)行為維度、學(xué)習(xí)物理環(huán)境維度、學(xué)習(xí)社會(huì)維度等方面顯著區(qū)別于傳統(tǒng)課堂教學(xué)，學(xué)習(xí)者擁有的選擇越多，自我調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)的可能性越高，因而受到了學(xué)生的普遍歡迎。

以往的教學(xué)設(shè)計(jì)中，由于課時(shí)有限，基礎(chǔ)知識(shí)部分占了較大比重，很多實(shí)驗(yàn)和拓展知識(shí)無法安排在其中。將微課和網(wǎng)絡(luò)課程引入教學(xué)環(huán)節(jié)之后，能將教學(xué)環(huán)節(jié)拓展到課前、課堂和課后，起到完善教學(xué)內(nèi)容、提升授課內(nèi)涵及質(zhì)量的作用。

然而傳統(tǒng)理論教學(xué)課堂仍然需要面對(duì)維度受限問題。民辦高校學(xué)生素質(zhì)良莠不齊，用統(tǒng)一的學(xué)習(xí)方法、學(xué)習(xí)時(shí)間、學(xué)習(xí)行為約束學(xué)生，效果不佳?？紤]針對(duì)不同層次學(xué)生的特點(diǎn)，本專業(yè)制定了分類知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)的教學(xué)方案。將《數(shù)字信號(hào)處理》知識(shí)點(diǎn)分成基本知識(shí)點(diǎn)、一般知識(shí)點(diǎn)和延伸知識(shí)點(diǎn)，其中基本知識(shí)點(diǎn)和60%的一般知識(shí)點(diǎn)是必選項(xiàng)。各類知識(shí)點(diǎn)對(duì)應(yīng)了不同的學(xué)習(xí)層次和學(xué)習(xí)要求，也分別對(duì)應(yīng)著不同形式內(nèi)容的練習(xí)、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和課時(shí)安排，在課程之初分發(fā)給學(xué)生;學(xué)生在進(jìn)行了一段時(shí)間的學(xué)習(xí)之后，可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)能力和興趣選擇知識(shí)點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和練習(xí)題。教師跟蹤學(xué)生的到課情況和練習(xí)成績(jī)，通過多種教學(xué)方法和實(shí)踐教學(xué)，引導(dǎo)和鼓勵(lì)有興趣的學(xué)生拓展知識(shí)的廣度和深度，培養(yǎng)獨(dú)立探索問題的能力。在課程考試結(jié)束時(shí)結(jié)合全過程表現(xiàn)給出綜合成績(jī)。

該彈性教學(xué)模式，充分考慮學(xué)生的主觀因素，尊重個(gè)體差異，力求從他們的原有知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)背景出發(fā)，提供富有個(gè)人意義的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，在教師的幫助下，由學(xué)生自己建構(gòu)起課程的知識(shí)體系。

四、基于建構(gòu)主義知識(shí)獲取規(guī)律的教學(xué)改革

1.虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

《數(shù)字信號(hào)處理》課程中的基本概念、算法和現(xiàn)象規(guī)律均可以通過MATLAB編程來展示。MATLAB語言將高性能的數(shù)值計(jì)算和可視化集成在一起，并提供了大量的內(nèi)置函數(shù)，可以很方便地應(yīng)用于科學(xué)計(jì)算、控制系統(tǒng)、信息處理等領(lǐng)域的分析、仿真和設(shè)計(jì)。目前8個(gè)學(xué)時(shí)的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。虛擬實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和課堂演示即為小型的實(shí)踐操作，能夠?qū)⒔炭茣纤腊宓臄?shù)學(xué)推導(dǎo)和理論公式，以圖形、聲音等形式活靈活現(xiàn)地展現(xiàn)在學(xué)生面前。在FIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)章節(jié)，不同窗函數(shù)對(duì)濾波效果的影響，也可以在虛擬實(shí)驗(yàn)窗口，先采錄一段語音信號(hào)，再選擇不同的窗函數(shù)，濾波后直接觀察信號(hào)波形、幅頻和相頻特性的變化，將濾波后的語音信號(hào)重新播放。圖形、聲音的感性認(rèn)識(shí)激發(fā)了學(xué)生探索現(xiàn)象背后物理規(guī)律的興趣，同時(shí)也加深了學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，也使得知識(shí)獲得的內(nèi)在同化順應(yīng)過程[4]更加有效。

2.實(shí)踐教學(xué)深入課程建設(shè)

目前國(guó)內(nèi)由于缺乏有力的政策支持，民辦高校和企業(yè)的合作關(guān)系不可能像德國(guó)應(yīng)用科學(xué)大學(xué)和企業(yè)的雙元制[5]合作培養(yǎng)模式那樣休戚與共，互利共贏。校企合作還需要站在行業(yè)發(fā)展的高度，剖析人才需求和課程建設(shè)的關(guān)系，規(guī)劃課程內(nèi)容和教學(xué)方法。

本專業(yè)在案例教學(xué)或項(xiàng)目教學(xué)選題上，結(jié)合企業(yè)的某些技術(shù)難點(diǎn)展開設(shè)計(jì)。

（1）將企業(yè)實(shí)際技術(shù)問題引入課堂。比如光纖水聽器制造企業(yè)在對(duì)光纖充入填充物時(shí)，偶爾會(huì)帶進(jìn)氣體，導(dǎo)致光纖填充不均勻。顯微鏡下的人工檢測(cè)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，若能夠?qū)@微鏡拍攝的圖像進(jìn)行缺陷自動(dòng)檢測(cè)，就能完成智能化的生產(chǎn)監(jiān)測(cè)過程。課題從實(shí)踐中來，運(yùn)用數(shù)字圖像處理中邊緣檢測(cè)的方法，是《數(shù)字信號(hào)處理》課程在圖像處理領(lǐng)域的延伸。學(xué)生需要查資料、編程，與企業(yè)技術(shù)人員溝通，在解決問題的過程中實(shí)現(xiàn)了知識(shí)的有效遷移和融會(huì)貫通，鍛煉了能力，為將來的職業(yè)技能打下良好的基礎(chǔ)。

（2）引入趣味性實(shí)踐創(chuàng)新項(xiàng)目。除了來源于企業(yè)生產(chǎn)一線的課題外，還引入趣味性強(qiáng)的實(shí)踐創(chuàng)新項(xiàng)目來激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)和探索專業(yè)知識(shí)的興趣。根據(jù)課程的主要教學(xué)內(nèi)容，計(jì)劃引入心電信號(hào)、脈搏的檢測(cè)與處理、鋼琴樂音識(shí)別技術(shù)研究、語音信號(hào)識(shí)別和數(shù)字耳機(jī)制作等實(shí)踐創(chuàng)新項(xiàng)目供學(xué)生選擇。這些實(shí)踐創(chuàng)新項(xiàng)目與課程知識(shí)點(diǎn)密切相關(guān)，難度稍高于課本例題，但又在企業(yè)課題難度之下，兼具趣味性和實(shí)用性。學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，查資料、擬定實(shí)施方案、動(dòng)手編程、調(diào)試并撰寫總結(jié)報(bào)告，不斷推進(jìn)項(xiàng)目研究進(jìn)展，真正實(shí)現(xiàn)學(xué)以致用、融會(huì)貫通。

五、總結(jié)

本文以《數(shù)字信號(hào)處理》課程為例，從教育心理學(xué)視角，以激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、提高學(xué)習(xí)興趣、強(qiáng)化知識(shí)融會(huì)貫通和遷移為目標(biāo)，探討了適合民辦高校生源實(shí)際特點(diǎn)的工程專業(yè)理論課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和實(shí)踐教學(xué)改革方案，研究了民辦高校提高專業(yè)理論課程教學(xué)質(zhì)量的途徑。本文的探討對(duì)提高民辦高校專業(yè)技能型人才的核心素質(zhì)能力，對(duì)于民辦高校成功向應(yīng)用型院校轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義，對(duì)于民辦高校同類專業(yè)理論課的教學(xué)改革具有重要的借鑒意義。

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作者簡(jiǎn)介：

游波，副教授，主要從事電子信息工程專業(yè)教學(xué)和科研。 龔義建，教授。

葉佩，講師。