以問題為導(dǎo)向的高效課堂的研究
——以中美合作辦學(xué)的電子類專業(yè)基礎(chǔ)課為例

羅春婭，李 丹，馬智超，吉紫娟，王懷興

(1.湖北第二師范學(xué)院 物理與機(jī)電工程學(xué)院，武漢 430205；2.湖北省環(huán)境凈化材料工程技術(shù)研究中心，武漢 430205)

1 引言

電子類專業(yè)基礎(chǔ)課包含有《高等數(shù)學(xué)》、《線性代數(shù)》和《概率論與數(shù)理統(tǒng)計》等數(shù)學(xué)類的基礎(chǔ)課，也包含有《電路》、《數(shù)字電路》和《模擬電路》等電類的基礎(chǔ)課程，更有C語言和MATLAB等工程語言類的基礎(chǔ)課程。以上各門課程由于其自身的特點，一直存在以下的問題：理論教學(xué)的內(nèi)容一是公式概念推導(dǎo)多且沒有后續(xù)專業(yè)課的實用性，很容易消磨掉學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使得該類課程的學(xué)習(xí)績點較低，也不利于提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，二是由于中美合作辦學(xué)電子班的學(xué)生普遍是00后，他們出生在信息化的時代背景下，伴隨著電腦和網(wǎng)絡(luò)長大，可以隨時了解到各種最新的資訊，接受新事物的能力強(qiáng)[1]。而且在后續(xù)的教學(xué)評價上，考核方式單一，使得學(xué)生能力素質(zhì)考查不足[2]。并且由于中美合作辦學(xué)的性質(zhì)，他們普遍對語言類的學(xué)習(xí)興趣濃厚，而對于公式理論等不重視，不擅長。

基于以上的分析，可以認(rèn)識到傳統(tǒng)的教學(xué)模式對于這一批中美合作辦學(xué)特色班的學(xué)生來說，專業(yè)基礎(chǔ)課的成績很難順利達(dá)到出國的績點要求，迫切需要新的教學(xué)模式以改善目前的狀況。經(jīng)過學(xué)習(xí)其他翻轉(zhuǎn)課堂的優(yōu)勢，可以發(fā)現(xiàn)“以問題為導(dǎo)向”的教學(xué)模式可以緊緊抓住學(xué)生的注意力，提升學(xué)習(xí)效率。

2 以問題為導(dǎo)向的高效課堂的教學(xué)改革與探索

“數(shù)學(xué)真正的組成部分應(yīng)該是問題和解，問題才是數(shù)學(xué)的心臟”這是美國數(shù)學(xué)家哈爾莫斯的名言[3]，可以作為理工科學(xué)習(xí)的指揮棒。以問題作為教學(xué)的出發(fā)點，這正是以問題為導(dǎo)向的教學(xué)理念的來源。以問題為導(dǎo)向的教學(xué)，是指以學(xué)生為主體、將專業(yè)知識的各種問題為學(xué)習(xí)起點，讓學(xué)生圍繞問題尋求解決方案的一種學(xué)習(xí)方法[4]。本文以《高等數(shù)學(xué)》為例，指出將以問題為導(dǎo)向的教學(xué)模式引入到專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)的必要性，并以問題為導(dǎo)向?qū)φn堂教學(xué)模式進(jìn)行了嘗試。

2.1 案例一：以問題做宏觀引領(lǐng)，讓同學(xué)們明白學(xué)有所用

在提出問題的時候，以教師為主，圍繞教學(xué)的過程和教學(xué)重難點提問。當(dāng)然，提問也可以是學(xué)生，但是，教師要控制提的問題，在教學(xué)中有知識體現(xiàn)，不能過于分散。在剛開始接觸高等數(shù)學(xué)時，同學(xué)們就問：“為什么有兩本《高等數(shù)學(xué)》的書呢？課時還這么多，有什么用?。克臀覀兒竺娴膶I(yè)課有什么聯(lián)系？”可能公共課的老師會回答：“和我們的專業(yè)課有很重要的聯(lián)系，具體的運用，大家可以去問專業(yè)課教師?！笨墒呛芏鄬W(xué)生哪里會去問呢？作為電子信息類的專業(yè)教師，我也很認(rèn)真的回答了大家：“雖然大家還沒有學(xué)習(xí)高等數(shù)學(xué)和專業(yè)課，但是我可以很認(rèn)真的跟大家說，后面的專業(yè)課的理論基礎(chǔ)都是數(shù)學(xué)，不然理工科的考研不會將這門課作為必考課程，舉個簡單的例子，后面大家學(xué)習(xí)《信息理論與編碼》課程的時候，有個章節(jié)要求大家計算信道容量，就是求某個函數(shù)互信息量的最大值，這個函數(shù)最大值大家是不是學(xué)過了？”大家開始興奮起來，紛紛回答我高中就學(xué)過函數(shù)最大值的問題了，就是求導(dǎo)數(shù)為零的變量值，然后求出該點函數(shù)值就行了。我解釋道：“這個互信息量是兩個變量的函數(shù)，怎么辦？這就涉及到多元函數(shù)最大值的求法，要用多元函數(shù)極大值的拉格朗日乘數(shù)法來求解?！峨娐贰氛n程的功率匹配等一系列問題建模之后都是數(shù)學(xué)極值問題?！弊詈笪野堰@個問題留給了同學(xué)們，讓大家37個人分成7組進(jìn)行學(xué)習(xí)，充分利用他們在網(wǎng)絡(luò)上的優(yōu)勢，進(jìn)圖書館，訪問老師和高年級的同學(xué)去收集“高等數(shù)學(xué)在生活中和電子類專業(yè)課中的作用”。搜集完資料后整理分類，下次課，每個小組選一位代表展示并講解本組的結(jié)果。

有了任務(wù)，學(xué)生就會利用所長，展開網(wǎng)絡(luò)搜索，使學(xué)生加深了對課程的了解，提升了學(xué)生的主動性和參與程度。

2.2 案例二：以問題為開端聯(lián)系舊知，讓同學(xué)們開拓創(chuàng)新

課堂的進(jìn)展仍然是首先提出問題，圍繞上一講留下的問題，讓同學(xué)們積極講解思路和答案。這一階段仍以學(xué)生為主。各小組在問題提出之后，自主選擇，然后進(jìn)行成果匯報。例如在多元函數(shù)條件極值的問題下，先讓同學(xué)們聯(lián)系一元函數(shù)求導(dǎo)數(shù)，進(jìn)行求解，降低學(xué)習(xí)門檻，如固定體積求成本的問題等，同學(xué)們均可以在條件中求解出兩個變量的關(guān)系然后帶入函數(shù)，以一元函數(shù)極值法求二元函數(shù)的極值。在一個小組講解完問題的答案后，將問題升華為三元函數(shù)和四元函數(shù)的極值，讓同學(xué)們認(rèn)識到拉格朗日乘數(shù)法的不可替代性。后面讓一組同學(xué)進(jìn)行總結(jié)，最后是讓同學(xué)們運用新方法求解新問題。教師在此階段也要發(fā)揮引導(dǎo)作用，當(dāng)討論發(fā)生跑題或者學(xué)生問題分析有錯的時候，可以及時提醒和指正。

2.3 案例三：結(jié)果評價多樣化，并總結(jié)提高

教師針對學(xué)生給出的最終結(jié)果給予評價，并對不足和遺漏之處進(jìn)行補充說明。

為了克服高等數(shù)學(xué)課程的枯燥性，引導(dǎo)同學(xué)們對電子領(lǐng)域的前沿技術(shù)進(jìn)行拓展，部分章節(jié)中引入了數(shù)學(xué)軟件的學(xué)習(xí)，如MATLAB。在三重積分和多元函數(shù)的學(xué)習(xí)過程中，適當(dāng)引入了MATLAB畫圖，讓同學(xué)們對于三重積分比較復(fù)雜的積分范圍畫圖后所見即所得，降低學(xué)習(xí)難度，增強(qiáng)同學(xué)們的學(xué)習(xí)信心。在后續(xù)的傅里葉級數(shù)中引入了傅里葉變換，使得同學(xué)們對《信號與系統(tǒng)》和《DSP》等課程的學(xué)習(xí)積極性暴漲，達(dá)到了專業(yè)基礎(chǔ)課為專業(yè)課服務(wù)的目的，不僅使同學(xué)們提高了成績績點，更是增強(qiáng)了專業(yè)自信心和基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)熱情。

當(dāng)然，以問題為導(dǎo)向的教學(xué)模式還需要學(xué)生對學(xué)習(xí)的總體框架有深刻認(rèn)識，部分學(xué)生對于自己講解的部分知識掌握很好，整體卻有欠缺，所以需要構(gòu)建思維導(dǎo)圖，教師可以在每次課后將新知識導(dǎo)圖呈現(xiàn)給學(xué)生，也需要其他教學(xué)手段的配合和充分利用網(wǎng)絡(luò)，如在QQ 群和個人網(wǎng)頁上傳教學(xué)大綱和課件，并提供優(yōu)秀MOOC，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣。

3 結(jié)語

以問題為導(dǎo)向的教學(xué)模式作為傳統(tǒng)教學(xué)模式的有力補充，具有一定的優(yōu)勢：可以增強(qiáng)學(xué)習(xí)的目的性，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)成就感，充分調(diào)動學(xué)生的積極性和主動性，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣。提升學(xué)生的表達(dá)能力和自學(xué)能力，也提升了團(tuán)隊合作的能力，增強(qiáng)了班級凝聚力。但是要求教師有更好的組織和引導(dǎo)能力，對任課老師們也提出了更高的要求。