以逐級(jí)問(wèn)題為導(dǎo)向的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施
——以通信工程專業(yè)實(shí)踐類課程為例

崔艷玲，文文凱，辛以利

(桂林航天工業(yè)學(xué)院電子信息與自動(dòng)化學(xué)院，廣西桂林，541004)

長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)高等教育教學(xué)側(cè)重知識(shí)的理論傳授，大多是以教師的“教”為主的傳統(tǒng)課堂，對(duì)學(xué)生的問(wèn)題分析、問(wèn)題解決能力及對(duì)所學(xué)專業(yè)知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)不足。因此，通過(guò)精心的教學(xué)和教育環(huán)境的設(shè)計(jì)，學(xué)生在互動(dòng)型學(xué)習(xí)環(huán)境中建構(gòu)知識(shí)、拓展思維和發(fā)展能力，獲得學(xué)習(xí)的內(nèi)在動(dòng)力和內(nèi)在價(jià)值，是當(dāng)前高等教育的改革方向和要求。[1]而以問(wèn)題為導(dǎo)向(Problem-based Learning，以下簡(jiǎn)稱PBL)的教學(xué)設(shè)計(jì)結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂，能較好地達(dá)到這一教學(xué)目標(biāo)。PBL教學(xué)法是以問(wèn)題為中心的教學(xué)方法，是為了解決問(wèn)題而學(xué)習(xí)，旨在通過(guò)解決問(wèn)題達(dá)到學(xué)習(xí)目的。[2]翻轉(zhuǎn)課堂是一種以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主導(dǎo)的、具有教育改革意義的教學(xué)形式，由教師在課前根據(jù)教學(xué)內(nèi)容制作特定的學(xué)習(xí)資料，學(xué)生提前預(yù)習(xí)，然后回到課堂上師生進(jìn)行面對(duì)面交流，完成知識(shí)的內(nèi)化和吸收的教學(xué)過(guò)程。以問(wèn)題為導(dǎo)向的翻轉(zhuǎn)課堂既符合現(xiàn)代教育發(fā)展的現(xiàn)狀，又能促進(jìn)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的立體構(gòu)建和應(yīng)用能力擴(kuò)展。基于此，本研究著眼通信工程專業(yè)和通信行業(yè)的聯(lián)系，根據(jù)實(shí)驗(yàn)課程的授課內(nèi)容的變化逐級(jí)設(shè)置問(wèn)題驅(qū)動(dòng)學(xué)生獨(dú)立思考，以具體的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂的構(gòu)建和設(shè)計(jì)，以此提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題和創(chuàng)新問(wèn)題的能力。

一、多層次劃分實(shí)驗(yàn)類別，逐級(jí)提出有針對(duì)性的問(wèn)題

課程內(nèi)容的先進(jìn)性和科學(xué)性，是課程質(zhì)量的基本保證。現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)課或?qū)嵺`課程更偏向?qū)碚撜n程的輔助和補(bǔ)充，很多高校開設(shè)的實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容與項(xiàng)目是通過(guò)一體化固定的實(shí)驗(yàn)箱或常用的虛擬軟件和仿真平臺(tái)完成的。這些軟件和仿真平臺(tái)的系統(tǒng)設(shè)置和參數(shù)形式往往由生產(chǎn)廠家預(yù)先設(shè)定，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目比較陳舊，擴(kuò)展功能和實(shí)驗(yàn)方法較為單一，缺乏靈活性，因此，教師在授課內(nèi)容和形式上應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充和調(diào)整。以通信工程專業(yè)核心課程通信原理為例，其實(shí)驗(yàn)內(nèi)容絕大部分是基礎(chǔ)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，缺少綜合性實(shí)驗(yàn)，更談不上設(shè)計(jì)以及創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。通過(guò)模塊化的實(shí)驗(yàn)箱往往只需要連幾根線就可以完成一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，單純進(jìn)行這類實(shí)驗(yàn)不利于學(xué)生創(chuàng)新能力和動(dòng)手能力的培養(yǎng)。教師如果根據(jù)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行層次劃分，找出不同實(shí)驗(yàn)間的區(qū)別和聯(lián)系，逐級(jí)提升實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容和模塊復(fù)雜度，構(gòu)建符合學(xué)生認(rèn)知水平和規(guī)律的有效問(wèn)題，可以加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課程的理解。例如，從采樣定理和HDB3編譯碼實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證到PCM 語(yǔ)音信號(hào)處理實(shí)驗(yàn)，再到與實(shí)際緊密相關(guān)的語(yǔ)音傳輸通信系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)，教師需要發(fā)現(xiàn)這些實(shí)驗(yàn)內(nèi)容之間知識(shí)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)和銜接，并據(jù)此逐步提升實(shí)驗(yàn)的難度和系統(tǒng)的復(fù)雜度，使實(shí)驗(yàn)條件逐步接近真實(shí)實(shí)際工程。圖1對(duì)通信原理實(shí)驗(yàn)的典型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行了歸類和逐級(jí)劃分。這樣，通過(guò)設(shè)置不同層次類型的實(shí)驗(yàn)，應(yīng)用靈活多樣的實(shí)現(xiàn)方案，有利于開展差異化教學(xué)，讓學(xué)生能有更多的選擇，既有助于優(yōu)化教育資源的合理分配，又能夠降低教學(xué)成本，同時(shí)可以增強(qiáng)學(xué)生協(xié)作學(xué)習(xí)的彈性，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

圖1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的逐級(jí)劃分

二、立體化構(gòu)建以問(wèn)題為導(dǎo)向的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)

通信工程專業(yè)的人才培養(yǎng)需要緊跟時(shí)代的發(fā)展腳步，以培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題分析、解決能力及實(shí)踐創(chuàng)新能力為目標(biāo)。高校應(yīng)努力改變現(xiàn)有學(xué)生在校所學(xué)知識(shí)與社會(huì)所用知識(shí)脫節(jié)的情況，使學(xué)生在進(jìn)入社會(huì)后能盡快適應(yīng)時(shí)代發(fā)展和行業(yè)需要，確保學(xué)生具備一定的實(shí)際專業(yè)問(wèn)題分析和解決能力。因此，高校在進(jìn)行課程改革特別是進(jìn)行實(shí)踐課程改革時(shí)，應(yīng)從專業(yè)知識(shí)應(yīng)用的具體問(wèn)題出發(fā)有針對(duì)性地設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，包括具體需要解決什么實(shí)際問(wèn)題、基于何種已學(xué)知識(shí)分析和解決問(wèn)題等，從而實(shí)現(xiàn)從知識(shí)到應(yīng)用的轉(zhuǎn)換。立體化構(gòu)建以問(wèn)題為導(dǎo)向的翻轉(zhuǎn)課堂，以解決通信工程專業(yè)實(shí)踐問(wèn)題為導(dǎo)向設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，能夠改變傳統(tǒng)的講授式教學(xué)，實(shí)現(xiàn)“以教為主”到“以學(xué)為主”的轉(zhuǎn)變。在具體的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)上，教師需要針對(duì)學(xué)生所學(xué)的理論知識(shí)在實(shí)際中的具體應(yīng)用進(jìn)行合理的規(guī)劃設(shè)計(jì)，以問(wèn)題為導(dǎo)向，使學(xué)生以基于問(wèn)題的引導(dǎo)進(jìn)行主動(dòng)的學(xué)習(xí)，并以此為向?qū)W生傳授知識(shí)、培養(yǎng)學(xué)生能力、提高學(xué)生素質(zhì)的主要途徑， 進(jìn)而提高教育質(zhì)量。

(一)基于PBL的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)

以問(wèn)題為導(dǎo)向的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)需要教師設(shè)計(jì)有針對(duì)性的問(wèn)題，確保課堂問(wèn)題在課前、課中、課后的關(guān)聯(lián)和銜接，同時(shí)保證問(wèn)題能在層次遞進(jìn)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中依次得到解決。課前，教師通過(guò)發(fā)布實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)資料，提出問(wèn)題引起學(xué)生關(guān)注和思考；課中，教師講解并指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)，分析并解決課前所提出的相應(yīng)問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生參與互動(dòng)并進(jìn)行分析和探討；課后，學(xué)生提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告總結(jié)并反饋問(wèn)題。以問(wèn)題為導(dǎo)向的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程如圖2所示。

圖2 以問(wèn)題解決為導(dǎo)向的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)

問(wèn)題驅(qū)動(dòng)與互動(dòng)是貫穿翻轉(zhuǎn)課堂學(xué)習(xí)環(huán)境的兩條主線。課前，教師提出的問(wèn)題或練習(xí)題由教師根據(jù)已有授課經(jīng)驗(yàn)和參考其他課程參考書目提出，所提問(wèn)題難度應(yīng)適中，需要學(xué)生仔細(xì)學(xué)習(xí)理論知識(shí)、引發(fā)思考、自發(fā)查詢資料才能解答，確保學(xué)生對(duì)問(wèn)題體驗(yàn)到某種程度的不確定性，從而激發(fā)學(xué)生的探究欲望。[3]課堂上，教師根據(jù)預(yù)習(xí)所提的問(wèn)題有針對(duì)性地引入實(shí)驗(yàn)，通過(guò)改變實(shí)驗(yàn)環(huán)境產(chǎn)生不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，讓學(xué)生在自行操作和自主分析中慢慢消除對(duì)教師所提問(wèn)題的不確定性，促進(jìn)學(xué)生更好地理解專業(yè)理論知識(shí)與實(shí)驗(yàn)的關(guān)聯(lián)，加強(qiáng)學(xué)生的專業(yè)認(rèn)同感。課后，教師根據(jù)學(xué)生對(duì)做不同層次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的反饋進(jìn)行問(wèn)題歸納和總結(jié)，對(duì)學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)的學(xué)生可以進(jìn)一步提出與專業(yè)與行業(yè)發(fā)展相關(guān)的問(wèn)題，培養(yǎng)其實(shí)踐創(chuàng)新能力?？傊?，課堂教學(xué)改革設(shè)計(jì)的目的是提高學(xué)生的課堂參與度，更好地培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生勇于創(chuàng)新的探索精神，真正體現(xiàn)以學(xué)生為中心的教育理念。

(二)有針對(duì)性地設(shè)計(jì)體現(xiàn)專業(yè)特色的問(wèn)題

問(wèn)題設(shè)計(jì)是基于問(wèn)題導(dǎo)向的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，如何設(shè)計(jì)體現(xiàn)專業(yè)特色的問(wèn)題是教學(xué)設(shè)計(jì)中最重要的一環(huán)。問(wèn)題設(shè)計(jì)的目的不在于判斷學(xué)生學(xué)會(huì)了什么，而是要讓學(xué)生產(chǎn)生知識(shí)問(wèn)題，激起學(xué)習(xí)興趣和探究欲望。[4]教師設(shè)計(jì)的問(wèn)題要讓學(xué)生建立起課堂所學(xué)的理論知識(shí)與現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中的實(shí)際工程和具體任務(wù)之間的聯(lián)系，使學(xué)生能夠切實(shí)感受到所學(xué)知識(shí)與行業(yè)發(fā)展的聯(lián)系，以此加強(qiáng)學(xué)生的專業(yè)認(rèn)同感，激發(fā)學(xué)生自發(fā)學(xué)習(xí)、自覺探索、自我分析并解決問(wèn)題的興趣。

以通信工程專業(yè)的課程體系為例，在通識(shí)基礎(chǔ)、學(xué)科基礎(chǔ)和專業(yè)基礎(chǔ)課程三大基礎(chǔ)課程體系的基礎(chǔ)上，教師可以根據(jù)學(xué)生前后所學(xué)相關(guān)知識(shí)銜接的課程進(jìn)行相應(yīng)問(wèn)題的設(shè)置，具體如圖3所示。在基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)或?qū)嵺`課程中，教師可以根據(jù)學(xué)生的已有通識(shí)課程知識(shí)提出較為基礎(chǔ)的問(wèn)題，以此引入課程內(nèi)容。對(duì)綜合性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，教師可以結(jié)合專業(yè)的基礎(chǔ)課程和核心課程，有針對(duì)性地設(shè)計(jì)具有一定難度的專業(yè)問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生理解知識(shí)點(diǎn)。例如，通信工程專業(yè)的電路與電子技術(shù)、信號(hào)和通信兩大類課程是貫穿通信學(xué)科的基礎(chǔ)，教師引入這兩類課程的相關(guān)問(wèn)題，能夠加強(qiáng)學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解和應(yīng)用。對(duì)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，教師可以基于典型的專業(yè)課和專業(yè)實(shí)踐課，以實(shí)際工程中的典型案例為背景，以具體的軟、硬件應(yīng)用和特殊專業(yè)知識(shí)為參考設(shè)計(jì)問(wèn)題，以此提高學(xué)習(xí)能力較為突出的學(xué)生的專業(yè)知識(shí)綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。

圖3 通信專業(yè)課程理論體系與問(wèn)題挖掘

除了綜合這一連串的學(xué)科知識(shí)進(jìn)行問(wèn)題設(shè)計(jì)，教師還可以結(jié)合通信行業(yè)和企業(yè)的具體應(yīng)用設(shè)計(jì)具有一定挑戰(zhàn)性的問(wèn)題，鼓勵(lì)學(xué)生將所學(xué)應(yīng)用到實(shí)際工程問(wèn)題中，引導(dǎo)學(xué)生參與較復(fù)雜問(wèn)題的解決過(guò)程，提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力。此外，教師要通過(guò)優(yōu)化課程體系，突出學(xué)科和專業(yè)特色，保持與當(dāng)今行業(yè)的同步發(fā)展，不斷適應(yīng)通信行業(yè)人才需求的變化，通過(guò)逐級(jí)深入的問(wèn)題激發(fā)教學(xué)過(guò)程中教師的“教”與學(xué)生的“學(xué)”，逐步培養(yǎng)能夠適應(yīng)時(shí)代變遷和行業(yè)發(fā)展的專業(yè)人才。就通信專業(yè)課程而言，教師要根據(jù)各崗位類型和崗位職能，有針對(duì)性地進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，具體的崗位與專業(yè)課程的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1所示。

表1 通信行業(yè)典型崗位與專業(yè)課程對(duì)應(yīng)關(guān)系

三、優(yōu)化教學(xué)團(tuán)隊(duì)，銜接通信專業(yè)與通信行業(yè)

課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)設(shè)計(jì)都需要教師的精心制作，僅熟悉教材內(nèi)容已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足教學(xué)要求，因此，教師只有具備足夠的知識(shí)儲(chǔ)備，才能從身邊的現(xiàn)象或事物中提煉出與課程相關(guān)的問(wèn)題。[5]這些問(wèn)題要能引導(dǎo)學(xué)生思考，吸引學(xué)生的注意力。[6]因此，教師隊(duì)伍的建設(shè)是課程建設(shè)與改革的前提，也是夯實(shí)教學(xué)基礎(chǔ)的核心。要打造優(yōu)秀的教學(xué)團(tuán)隊(duì)，首先就需要高校與各二級(jí)學(xué)院完善人才引進(jìn)方案，吸引高素質(zhì)、高技能和高學(xué)歷的人才投身教學(xué)工作。其次，高校要著重教師隊(duì)伍的梯隊(duì)培養(yǎng)，通過(guò)有經(jīng)驗(yàn)老教師的言傳身教，讓青年教師在聽課、助課中成長(zhǎng)，同時(shí)鼓勵(lì)和選送青年骨干教師到企業(yè)掛職鍛煉或去高校、科研院所進(jìn)行學(xué)歷提升，提高青年教師的綜合素質(zhì)。最后，高校要以“雙一流”建設(shè)為契機(jī)，以青年教師大賽和各類教學(xué)技能創(chuàng)新大賽為牽引，以教學(xué)成果為目標(biāo)，鼓勵(lì)教師以團(tuán)隊(duì)的形式參與，切實(shí)提高教學(xué)水平。

通信工程專業(yè)是信息與通信系統(tǒng)領(lǐng)域的主干專業(yè)，主要研究通信過(guò)程中信號(hào)的產(chǎn)生、傳輸、交換和處理及在現(xiàn)代數(shù)字通信系統(tǒng)(如光纖通信、衛(wèi)星通信、移動(dòng)通信、程控交換)等方面的理論及工程應(yīng)用問(wèn)題。因此，教師只有了解行業(yè)的最新發(fā)展和動(dòng)態(tài)，才能在軟、硬件開發(fā)及通信網(wǎng)絡(luò)工程等實(shí)際應(yīng)用方面提出較合理的問(wèn)題。同時(shí)，教師要基于自身的知識(shí)儲(chǔ)備，本著專業(yè)促進(jìn)行業(yè)、行業(yè)帶動(dòng)企業(yè)的理念，以解決實(shí)際行業(yè)中的問(wèn)題為中心引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)，促進(jìn)行業(yè)的發(fā)展?？梢?，教師作為高校培養(yǎng)專業(yè)人才的領(lǐng)路人，肩負(fù)著重要的使命，高校教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)工作任重道遠(yuǎn)。

四、結(jié)語(yǔ)

隨著互聯(lián)網(wǎng)和智能技術(shù)的快速發(fā)展，高校必須探索適應(yīng)當(dāng)前形勢(shì)發(fā)展的教學(xué)模式。本研究以逐級(jí)問(wèn)題為導(dǎo)向進(jìn)行實(shí)踐類課程的翻轉(zhuǎn)課堂設(shè)計(jì)，通過(guò)課前有效問(wèn)題的設(shè)計(jì)和提出、課堂重要問(wèn)題的分析和解決、課后問(wèn)題的延伸，全方位提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、解決問(wèn)題、創(chuàng)新提高的能力。同時(shí)，結(jié)合通信行業(yè)的發(fā)展方向，設(shè)計(jì)將所學(xué)理論知識(shí)和實(shí)際工程應(yīng)用結(jié)合起來(lái)的逐級(jí)深入的問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)，旨在拓展教學(xué)課堂的深度和廣度，提高學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。