“六步教學(xué)法”在MATLAB課程中的應(yīng)用
——以武夷學(xué)院為例

夏婷婷，蔣 藝，江 玲

(武夷學(xué)院 數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)學(xué)院，福建 武夷山 354300)

隨著經(jīng)濟(jì)全球化，各國(guó)經(jīng)濟(jì)對(duì)高素質(zhì)人才產(chǎn)生了迫切需求，高等教育也逐漸向國(guó)際化發(fā)展，應(yīng)用型本科高校則肩負(fù)起為國(guó)家和社會(huì)培養(yǎng)多元化創(chuàng)新型、應(yīng)用型人才的使命。[1]

應(yīng)用型本科高校為了更好的培養(yǎng)高素質(zhì)、綜合性人才，對(duì)課堂教學(xué)進(jìn)行改革成為其必要手段之一。目前，很多應(yīng)用型本科高校仍采取傳統(tǒng)課堂模式，以灌輸式教學(xué)為主，這不僅的嚴(yán)重影響了學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性，也有礙于教學(xué)質(zhì)量和效果的提高。隨著信息技術(shù)的日趨發(fā)展，學(xué)生獲得知識(shí)的手段和方法也日趨便捷，這使得學(xué)生對(duì)教師的要求不僅僅滿足于知識(shí)的傳授，同時(shí)更多的希望通過(guò)教師課堂上的引導(dǎo)，得到能力上的提升?！靶袨閷?dǎo)向”教學(xué)模式采取“以人為本”“以學(xué)生為主體，教師為客體”的教育理念，其能夠有效地培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，為我國(guó)應(yīng)用型本科院校、高職院校的教學(xué)改革指明了發(fā)展方向。

1 “六步教學(xué)法”的基本概念

20世紀(jì)80年代，德國(guó)的教育領(lǐng)域最先提出了以“行動(dòng)為導(dǎo)向”的教育理念，并強(qiáng)調(diào)了“以活動(dòng)為基礎(chǔ)，以能力為本位”的思想。[2]在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，教師和學(xué)生采取互動(dòng)、交流、共同參與等方式來(lái)一起完成教學(xué)任務(wù)，其作用在于把“教”與“學(xué)”進(jìn)行了最大程度上的優(yōu)化與互融。

“六步教學(xué)法”則是以“行動(dòng)為導(dǎo)向”為基礎(chǔ)，其強(qiáng)調(diào)“以學(xué)生為中心，以教師為主導(dǎo)，教學(xué)做一體化”而展開(kāi)的教學(xué)活動(dòng)。將“六步教學(xué)法”應(yīng)用于課程教學(xué)與設(shè)計(jì)中，不僅可以有利于理論知識(shí)的深入和擴(kuò)展，更有利于實(shí)踐與理論相互影響，相互作用。

“六步教學(xué)法”主要包含“資訊、計(jì)劃、決策、實(shí)施、檢查、評(píng)估”六步，每個(gè)過(guò)程有不同的任務(wù)和時(shí)間要求，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下獨(dú)立完成。[3]資訊是學(xué)生根據(jù)任務(wù)要求進(jìn)行相關(guān)方向資料信息的搜集；計(jì)劃是通過(guò)搜集到的信息，進(jìn)一步篩選、加工，完成項(xiàng)目初步的方案制定；決策是通過(guò)一系列的討論和研究，確定出最終的方案；實(shí)施是學(xué)生根據(jù)實(shí)施方案進(jìn)行獨(dú)立的工作，并完成任務(wù)；評(píng)價(jià)是對(duì)完成的項(xiàng)目進(jìn)行質(zhì)量和過(guò)程的評(píng)價(jià)和總結(jié)。

2 “六步教學(xué)法”在光纖通信課程中的應(yīng)用

MATLAB是通信工程應(yīng)用性較廣的一門(mén)必修課，本文從武夷學(xué)院通信專業(yè)，MATLAB課程中選取一個(gè)項(xiàng)目，如：“車牌識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)”為例，來(lái)具體描述“六步教學(xué)法”具體應(yīng)用：

2.1 資訊

教師下達(dá)一個(gè)任務(wù)的主題，如：“基于MATLAB的車牌識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)”。學(xué)生進(jìn)行小組討論后，借助互聯(lián)網(wǎng)、手機(jī)、電腦、微信公眾號(hào)、學(xué)校圖書(shū)館等方式進(jìn)行信息搜集。教師引導(dǎo)學(xué)生如何更快速、有效的搜索資料，例如：借助圖書(shū)館知網(wǎng)、MATLAB論壇、MATLAB編程書(shū)籍等。學(xué)生邊搜資料，邊進(jìn)行資料信息的審核、篩選，以及有用信息的記錄等工作。其中重點(diǎn)查找和搜索數(shù)字圖像處理方面的資料，以及實(shí)現(xiàn)車牌識(shí)別功能相關(guān)的流程圖、調(diào)用函數(shù)、仿真代碼、數(shù)學(xué)公式等。

2.2 計(jì)劃

在計(jì)劃階段，老師將對(duì)全班學(xué)生進(jìn)行分組，采取每組5人左右最佳方式。[4]同時(shí)學(xué)生也可自行組隊(duì)，教師進(jìn)行適度調(diào)配，主要根據(jù)每組學(xué)生能力強(qiáng)、弱進(jìn)行搭配。之后老師確定出每組的組長(zhǎng)。組長(zhǎng)將對(duì)搜集來(lái)的資料進(jìn)行項(xiàng)目的任務(wù)分配，比如：圖像數(shù)據(jù)采集模塊、圖像預(yù)處理模塊、車牌定位模塊、字符分割與識(shí)別模塊。各小組成員根據(jù)各自的任務(wù)進(jìn)行思考與討論，形成初步的方案。

2.3 決策

在決策階段，由于每個(gè)學(xué)生對(duì)圖像處理和MATLAB軟件掌握知識(shí)的層次、深度的不同，會(huì)出現(xiàn)不同的設(shè)計(jì)方案。例如：車牌定位可以利用形狀、邊緣特征等，采取數(shù)字圖像處理、邊緣檢測(cè)、形態(tài)學(xué)技術(shù)等不同方法。又比如：車牌圖像進(jìn)行二值化之后進(jìn)行濾波，有的學(xué)生采取均值濾波，有的則采取中值濾波。接著，小組內(nèi)每個(gè)成員在教師的引導(dǎo)下，自述自己的方案可行性和優(yōu)缺點(diǎn)，然后小組內(nèi)進(jìn)行討論，之后再進(jìn)行組間討論，最終各小組決定出每組最佳的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，為下一步的實(shí)施階段做好準(zhǔn)備。

2.4 實(shí)施

實(shí)施階段是六步法中關(guān)鍵的一步，在這個(gè)過(guò)程中可以培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的能力。通過(guò)決策階段所確定的方案結(jié)果，學(xué)生進(jìn)行具體方案的實(shí)施。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生需要借助流程圖、函數(shù)指令，以及MATLAB程序原始代碼來(lái)完成。實(shí)施過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)代碼錯(cuò)誤，無(wú)法出圖現(xiàn)象，解決辦法是需修改原代碼，修改參數(shù)，或者重新調(diào)整操作流程等方式。由于每個(gè)任務(wù)模塊完后，MATLAB軟件中都會(huì)相應(yīng)出一張仿真圖，因此學(xué)生可以通過(guò)觀察仿真圖，來(lái)確定實(shí)施階段完成情況。在整個(gè)實(shí)施階段，需要學(xué)生獨(dú)立完成，教師負(fù)責(zé)觀察與記錄。

2.5 檢查

從資訊到評(píng)估六步教學(xué)過(guò)程中，檢查都始終存在。資訊階段，教師需要對(duì)學(xué)生搜集的資料信息進(jìn)行辨別、審查；計(jì)劃階段，學(xué)生需要在老師的指導(dǎo)下對(duì)方案進(jìn)行多次修改；實(shí)施階期，各組學(xué)生對(duì)方案執(zhí)行過(guò)程中，所發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，進(jìn)行修改、記錄，這些都屬于檢查。

檢查階段，各學(xué)生小組通過(guò)自查和小組間互查方式，需及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題。例如：在編程代碼調(diào)試階段，要進(jìn)行多次的錯(cuò)誤檢查，分析錯(cuò)誤原因。對(duì)仿真結(jié)果圖進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否吻合理論基礎(chǔ)。整個(gè)檢查過(guò)程中需要師生相互配合，相互協(xié)調(diào)，共同完成，缺一不可。

2.6 評(píng)估

每個(gè)小組派出一個(gè)代表，將本組設(shè)計(jì)好的“車牌識(shí)別系統(tǒng)”通過(guò)MATLAB代碼仿真、運(yùn)行、出圖的方式，展示給大家。在此過(guò)程中，小組代表邊演示描述系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中所運(yùn)用到的知識(shí)、方法、原理，以及目前依然存在的問(wèn)題等，同時(shí)其他各組可以對(duì)該組提出質(zhì)疑。通過(guò)各組間的互評(píng)，最終對(duì)團(tuán)隊(duì)配合力、紀(jì)律考勤、系統(tǒng)性能、完成度，四項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行綜合測(cè)評(píng)，可以采取優(yōu)、良、中、差、不及格，五級(jí)制。在評(píng)估此過(guò)程中，教師扮演參與者，參與提問(wèn)和對(duì)各組設(shè)計(jì)系統(tǒng)提出提出修改意見(jiàn)，最后進(jìn)行總結(jié)。

3 教學(xué)成效與反思

3.1 “六步教學(xué)法”成效

3.1.1 教師角度

六步教學(xué)法將老師從傳統(tǒng)“一言堂”“填鴨式”的教學(xué)模式中解脫出來(lái)。[5]教師在教學(xué)中的身份從教學(xué)主體轉(zhuǎn)變?yōu)榻虒W(xué)客體。從教學(xué)過(guò)程中起主導(dǎo)作用，轉(zhuǎn)變?yōu)樵诮虒W(xué)過(guò)程中起組織、引導(dǎo)、激勵(lì)、監(jiān)督、檢查......等作用，這個(gè)過(guò)程中對(duì)老師的各方面能力與協(xié)調(diào)，提出了更多的要求。在整個(gè)六步教學(xué)法的過(guò)程中，教師除了在課堂發(fā)揮多種功能外，同時(shí)也需要花更多時(shí)間和精力多角度觀察學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，這個(gè)過(guò)程擴(kuò)大了教師對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的觀察視角，同時(shí)更容易發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)上的問(wèn)題，及時(shí)給予幫助，這在傳統(tǒng)課堂上是很難做到的。

3.1.2 學(xué)生角度

對(duì)于傳統(tǒng)MATLAB課程中，學(xué)生普遍表示學(xué)習(xí)興趣不高，對(duì)學(xué)過(guò)知識(shí)掌握不牢，同時(shí)具有一定的畏懼心理，不知道如何運(yùn)用所學(xué)知識(shí)處理學(xué)科問(wèn)題。在將“六步法教學(xué)法”應(yīng)用于MATLAB課程之后，本屆學(xué)生反饋學(xué)習(xí)效率高、興趣足，能夠充分發(fā)揮其主觀能動(dòng)性。學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中能夠做到有序的，按部就班進(jìn)行，同時(shí)積極發(fā)揮集體團(tuán)結(jié)精神，互幫互助，共同思考問(wèn)題，尋求解決方法。這降低了一部分學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)新知識(shí)、新技術(shù)的恐懼心理，逐漸培養(yǎng)了他們的自信心。

3.1.3 課程角度

第一，“六步教學(xué)法”不僅充分的發(fā)揮出了MATLAB課程在通信專業(yè)本科課程中重要作用，也為后續(xù)專業(yè)課程、畢業(yè)論文、綜合設(shè)計(jì)性課程等打下了一定的基礎(chǔ)。為社會(huì)、企業(yè)提供了更多學(xué)習(xí)能力強(qiáng)、技術(shù)水平高、職業(yè)素養(yǎng)高的通信本科專業(yè)的人才。

第二，“六步教學(xué)法”在MATLAB課程中的應(yīng)用，不僅達(dá)到了人才培養(yǎng)方案的制定目的，更強(qiáng)化和促進(jìn)了課程改革方案與人才培養(yǎng)方案之間相輔相成，相互作用的關(guān)系。MATLAB課程特點(diǎn)既需要較強(qiáng)理論知識(shí)，同時(shí)又需要大量實(shí)踐活動(dòng)，六步教學(xué)法充分的發(fā)揮了學(xué)生的動(dòng)腦思考，動(dòng)手操作的能力，達(dá)到了知行合一，教學(xué)一體化的效果，這一效果滿足了MATLAB課程設(shè)置的需求，也為其他同類課程的改革提供一定參考考。

3.2 教學(xué)反思

首先，“六步教學(xué)法”應(yīng)用于MATLAB課程中，發(fā)現(xiàn)一部分學(xué)生對(duì)一些理論概念認(rèn)識(shí)不深，實(shí)驗(yàn)結(jié)果不夠理解，表現(xiàn)出學(xué)習(xí)吃力的現(xiàn)象。導(dǎo)致這一現(xiàn)象主要原因是學(xué)生先導(dǎo)的專業(yè)課基礎(chǔ)知識(shí)掌握不牢，不夠扎實(shí)，或因數(shù)學(xué)能力有限，數(shù)學(xué)分析能力比較薄弱導(dǎo)致。另一主要原因是教師對(duì)學(xué)校生源能力素質(zhì)前期調(diào)查不充分，不夠了解。

其次，MATLAB課程中采用“六步教學(xué)法”，目前在本校還處于試點(diǎn)改革課程狀態(tài)。針對(duì)于一些習(xí)慣了傳統(tǒng)課程，習(xí)慣了教師“一言堂”的學(xué)生，有可能具有思考力不強(qiáng)，動(dòng)手能力差的問(wèn)題。學(xué)生從被動(dòng)學(xué)習(xí)到主動(dòng)學(xué)習(xí)，從只“聽(tīng)”，到“聽(tīng)，看，做，思”多種能力協(xié)調(diào)配合綜合，這在其生理上和心理上都存在一定難度，這需要給學(xué)生一定的時(shí)間來(lái)適應(yīng)，因此在制定任務(wù)方案初期，教師在布置任務(wù)時(shí)應(yīng)該考慮從難度不高，易于實(shí)現(xiàn)的任務(wù)開(kāi)始，逐漸提高任務(wù)的難度，達(dá)到循序漸進(jìn)的效果。

最后，學(xué)校要多開(kāi)展課程改革研討會(huì)，加大對(duì)教研教改項(xiàng)目的支持力度。鼓勵(lì)專業(yè)教師在科研、教研過(guò)程中不斷提高自身水平，學(xué)習(xí)更先進(jìn)的、更前沿的知識(shí)、方法，將所學(xué)知識(shí)、方法應(yīng)用到課堂中來(lái)。

4 總結(jié)

“六步教學(xué)法”對(duì)建設(shè)應(yīng)用性本科高等院校具有一定的指導(dǎo)性意義，以武夷學(xué)院為例，將六步法應(yīng)用于MATLAB課程，給出了具體操作方案，初步取得了一定的教學(xué)成效。“六步教學(xué)法”是個(gè)很好的方法，但不適于完全照搬國(guó)內(nèi)外的改革方法，需要結(jié)合本校的辦學(xué)定位、學(xué)生特點(diǎn)進(jìn)行有針對(duì)性的教學(xué)方案制定。教師需要在“邊學(xué)邊教”“邊學(xué)邊做”的過(guò)程中不斷的調(diào)整、完善方案，不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題，最終形成一套具有自己特色、適合于本校人才培養(yǎng)的課程改革方案。