“導(dǎo)客為主”式教學(xué)模式在信號處理類課程教學(xué)中的探索與實踐

王 聃 蘇令華 倪嘉成

（空軍工程大學(xué)信息與導(dǎo)航學(xué)院 陜西·西安 710000）

0 引言

近些年來科技進步日新月異，電子信息產(chǎn)業(yè)業(yè)已成為國民經(jīng)濟的戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性和先導(dǎo)性支柱產(chǎn)業(yè)。“信息化、智能化、智慧化”的理念和技術(shù)正在深刻改造著經(jīng)濟社會的各個方面。隨著電子信息技術(shù)應(yīng)用范圍的不斷擴大，其對專業(yè)人才的需求在不斷增加，對人才的要求也與時俱進。同時，電子信息類學(xué)科具有知識更新快、應(yīng)用范圍廣、新知識新技術(shù)層出不窮的特點。高等學(xué)校承擔(dān)著培養(yǎng)電子信息類專業(yè)人才的任務(wù)，如何結(jié)合學(xué)科發(fā)展的規(guī)律培養(yǎng)出社會滿意的學(xué)生成為一線教育者追求的目標(biāo)。

電子信息類專業(yè)的課程體系主要由電子電路類課程、信號處理類課程、電磁場類課程三部分組成。其中信號處理類課程的涵蓋信號與系統(tǒng)、數(shù)字信號處理、軟件無線電、微處理器與嵌入式系統(tǒng)等課程，從原理、技術(shù)、應(yīng)用三個層面解釋和闡述信號處理的基礎(chǔ)和作用，在整個電子信息類專業(yè)課程體系中占據(jù)著重要地位。進入新時代以來，隨著互聯(lián)網(wǎng)和自媒體的發(fā)展，教學(xué)環(huán)境和教學(xué)對象都在變化。知識獲取碎片化、價值取向多元化、信息來源豐富化、導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)習(xí)慣、學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)方式發(fā)生著變化。傳統(tǒng)的教學(xué)模式在信號處理類課程授課中存在理論性強、過程枯燥等特點，教學(xué)效果收效甚微、捉襟見肘。因此國內(nèi)外教育工作者開展一系列教學(xué)模式的探索和改革力圖如何破解這一難題。隨著以MOOC、SPOC為代表的在線教育平臺大規(guī)模興起，基于在線教學(xué)的教學(xué)模式改革如火如荼的進行。此外，翻轉(zhuǎn)課堂、啟發(fā)式、問題式等教學(xué)方法也應(yīng)用到課堂教學(xué)實踐中。而“導(dǎo)客為主”教學(xué)模式旨在以教導(dǎo)學(xué)、化教為學(xué)，通過逐步引導(dǎo)學(xué)生由教學(xué)對象（“客”）轉(zhuǎn)變?yōu)榻虒W(xué)主體（“主”），由被動性學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃有詫W(xué)習(xí)。為破解信號處理類課程教學(xué)中存在的難點，教學(xué)團隊嘗試將“導(dǎo)客為主”的教學(xué)模式應(yīng)用到課堂教學(xué)實踐，以提升學(xué)生的參與性和獲得感，改善教學(xué)效果。

1 “導(dǎo)客為主”教學(xué)模式內(nèi)涵

“導(dǎo)客為主”教學(xué)模式旨在以教導(dǎo)學(xué)、化教為學(xué)，通過逐步引導(dǎo)學(xué)生由教學(xué)對象（“客”）轉(zhuǎn)變?yōu)榻虒W(xué)主體（“主”），從而提升激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)欲望、調(diào)動參與性、滿足學(xué)生個性化需求。當(dāng)前，已有高校在政治理論課中積極探索“導(dǎo)客為主”的教學(xué)模式，也取得一定的教育教學(xué)實效性[2]。

概括而言，“導(dǎo)客為主”教學(xué)模式強調(diào)教學(xué)過程中教師和學(xué)生的角色轉(zhuǎn)變，教學(xué)活動中心轉(zhuǎn)變，學(xué)生學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)變。

1.1 教師和學(xué)生教學(xué)角色轉(zhuǎn)變

在傳統(tǒng)的教學(xué)實踐中，教師往往將教學(xué)等同于講課，學(xué)生往往將學(xué)習(xí)等同于聽課。這種教學(xué)認(rèn)知往往會將課堂教學(xué)變成填鴨式、一言堂式的教學(xué)，難以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情。實際上，講課僅僅是教學(xué)中的一個環(huán)節(jié)，而非教學(xué)的全部。聽課也僅僅是學(xué)習(xí)的一個部分，而非學(xué)習(xí)的全部。新時代的教學(xué)要有成效，必須要與時俱進，必須要走出這個誤區(qū)。教師就要實現(xiàn)由“講授者”到“引導(dǎo)者”的轉(zhuǎn)變，引導(dǎo)學(xué)生由“教學(xué)對象”向“教學(xué)主體”轉(zhuǎn)變。好的教師應(yīng)該要在“授之以魚”的基礎(chǔ)上“授人以漁”，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，自己探索。

1.2 教學(xué)活動中心由“教師如何教”向“學(xué)生如何學(xué)”轉(zhuǎn)變

教育教學(xué)的效果不僅取決于“老師如何教”，而且取決于“學(xué)生如何學(xué)”。當(dāng)兩者緊密聯(lián)系在一起且相互激勵時，才會呈現(xiàn)“教學(xué)相長”的局面，否則容易“教學(xué)相傷”。以往的教學(xué)活動中，往往將“教師如何教”作為教學(xué)活動中心。實際上，老師的“教”是為學(xué)生的“學(xué)”服務(wù)的，那么教學(xué)活動的中心應(yīng)該放在“學(xué)生如何學(xué)”這個方面。近年來，整個教學(xué)環(huán)境在變化，學(xué)生學(xué)習(xí)習(xí)慣、學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)方式都在變化，只有深入了解學(xué)生需求，建立這種以學(xué)生為中心的教學(xué)邏輯，才有望激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望，從而使學(xué)生有獲得感，達到教學(xué)目標(biāo)。

1.3 學(xué)生學(xué)習(xí)方式由“被動學(xué)習(xí)”向“主動學(xué)習(xí)”轉(zhuǎn)變

根據(jù)學(xué)習(xí)金字塔理論如圖1所示，采用不同的學(xué)習(xí)方式，學(xué)習(xí)者兩周后還能記住內(nèi)容的多少明顯不同。

圖1：學(xué)習(xí)金字塔理論

傳統(tǒng)的老師主講、學(xué)生聽講的被動式教學(xué)收效最低，而相比于被動學(xué)習(xí)，主動學(xué)習(xí)例如參與討論、發(fā)言、作報告、實踐、給別人講等方式收效更高?？偟膩碚f，主動性學(xué)習(xí)的效果優(yōu)于被動性學(xué)習(xí)。學(xué)生通過學(xué)習(xí)和吸收，將知識內(nèi)化成素養(yǎng)，教師通過引導(dǎo)，將內(nèi)在的素養(yǎng)“外化”，也就是表達出來。建立在內(nèi)化基礎(chǔ)上的外化，恰恰就是被動性學(xué)習(xí)走向主動性學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)變。

在具體的教學(xué)環(huán)節(jié)中，可以通過吸引學(xué)生動耳聽講，鼓勵學(xué)生動口言說，要求學(xué)生動目閱讀，引導(dǎo)學(xué)生動手實踐這些基本教學(xué)策略著手。通過這種教學(xué)實施策略建構(gòu)課堂教學(xué)，符合學(xué)生對客觀事物的認(rèn)知規(guī)律和學(xué)習(xí)規(guī)律，最終達到理解知識、掌握方法、學(xué)會運用、有獲得感的目的。

2 基于“導(dǎo)客為主”模式的課堂教學(xué)設(shè)計

以《數(shù)字信號處理》課程教學(xué)為例，該課程是在《高等數(shù)學(xué)》《信號與系統(tǒng)》等前續(xù)課程的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)學(xué)習(xí)數(shù)字信號處理中涉及的理論與方法，為學(xué)生進行后續(xù)課程學(xué)習(xí)奠定堅實的理論、技術(shù)、思維基礎(chǔ)，在專業(yè)課中起著承上啟下的作用。從前期調(diào)查的情況看，學(xué)員普遍反映課程概念多、抽象、數(shù)學(xué)推導(dǎo)多、綜合性強。學(xué)生能夠認(rèn)識到本課程的重要性，具有學(xué)習(xí)的積極性，但面對教材上紛繁復(fù)雜的數(shù)學(xué)公式仍存在畏難情緒，在一定程度上缺乏自信心。而在傳統(tǒng)的教學(xué)過程中，容易把《數(shù)字信號處理》上成“數(shù)學(xué)課”，過程枯燥，導(dǎo)致學(xué)生普遍存在只知數(shù)學(xué)推導(dǎo)和結(jié)果，不知信號處理及其物理含義，也逐漸失去了興趣和信心。

“導(dǎo)客為主式”教學(xué)模式強調(diào)教學(xué)過程中“以學(xué)生為中心”,教師由講授者轉(zhuǎn)變成引導(dǎo)者，通過合理教學(xué)設(shè)計，引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建自己的認(rèn)知框架。在課堂教學(xué)實踐中的具體運用如下：

教師在課前一段時間，根據(jù)教學(xué)大綱和課程教學(xué)計劃規(guī)定的內(nèi)容，凝練出若干個有遞進關(guān)系的問題，形成一個符合認(rèn)知規(guī)律的“問題鏈”，該鏈路要方便學(xué)員根據(jù)層層遞進的問題，構(gòu)建自己的知識框架，通常這個“問題鏈”以教師單獨醞釀，征詢教學(xué)團隊成員意見建議之后修正形成。根據(jù)該問題鏈路，教師向雨課堂推送相應(yīng)的微課、論文、測試題、程序等，并分解不同的側(cè)重點給各個學(xué)習(xí)小組；各小組結(jié)合推送的資源，采取自主學(xué)習(xí)與協(xié)作學(xué)習(xí)，進行合理分工，完成測試題，并匯總碰到的疑難點；課堂上，教師組織各小組展示學(xué)習(xí)成果，解決疑難點，并圍繞問題與其他小組展開討論；課后，教師進行評估反思，學(xué)生延伸學(xué)習(xí)，教師和學(xué)生開展線上研討交流，并適時進入下一個教學(xué)內(nèi)容流程。具體的組織流程如圖2所示。

圖2：基于“導(dǎo)客為主”模式的課堂教學(xué)設(shè)計

以“快速傅里葉變換”為例，教師依據(jù)教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計了：為什么需要快？怎樣才能變快？究竟有多快？還能不能更快？這樣四個層層遞進的問題，構(gòu)成認(rèn)知問題鏈，提前一周進行教學(xué)多媒體和相關(guān)教學(xué)資源的推送。學(xué)生組成學(xué)習(xí)小組，認(rèn)領(lǐng)問題，通過課下自主學(xué)習(xí)、課堂匯報交流深化知識理解，老師再針對疑難點引導(dǎo)學(xué)生深入思考?！盀槭裁葱枰臁眰?cè)重于使學(xué)生感同身受，意識到快速算法的必要性；“怎樣才能變快”側(cè)重于引導(dǎo)分析問題、解決問題，使學(xué)生意識到分解組合的作用，“究竟有多快”則通過理論和仿真驗證算法的有效性，“還能不能更快”則啟發(fā)學(xué)生探索未知。這種以學(xué)生為主、老師為輔的課堂教學(xué)實踐，也構(gòu)成了理論分析、數(shù)學(xué)推導(dǎo)、仿真驗證的認(rèn)知閉環(huán)，體現(xiàn)“OBE”教學(xué)理念，讓學(xué)生有知識的獲得感，同時也幫助學(xué)生實現(xiàn)“感性認(rèn)知”和“理性認(rèn)知”的升華。因此，課前推送的幕課資源需要能夠吸引學(xué)生動耳聽講，推送的相關(guān)文獻資料則要求學(xué)生動目閱讀，研討交流時鼓勵學(xué)生動口言說，小組展示中涉及的仿真要引導(dǎo)學(xué)生動手實踐。此外，在教學(xué)過程中，也注重思政元素的凝練和融入。

3 思考和建議

“導(dǎo)客為主”式教學(xué)模式是課程教學(xué)的一種積極探索，針對新時代學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律進行課程設(shè)計，引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建自己的認(rèn)知框架，以增強學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望和獲得感，從而達到教學(xué)目標(biāo)。

實施過程中，有如下建議：（1）引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，注意結(jié)合問題鏈，構(gòu)建自己的知識框架，并領(lǐng)悟知識構(gòu)建方法；（2）掌握學(xué)生們自主學(xué)習(xí)情況，并及時解決課堂中臨時反饋的問題；（3）利用雨課堂，加強對不同層次學(xué)員的個性化指導(dǎo)；（4）把控課堂節(jié)奏，對學(xué)員以正面鼓勵為主。

正所謂“教學(xué)有法、教無定法”，“導(dǎo)客為主”式教學(xué)模式僅僅是對課程教學(xué)的一種探索，按綱施教達到教學(xué)目標(biāo)并提高教學(xué)效果才是最終目的，不可形式化。