“寓道于景”教學(xué)理念在工科專業(yè)基礎(chǔ)課中的應(yīng)用

楊威　張文鵬　劉永祥　吳京

［摘 要］文章簡(jiǎn)要闡述了教學(xué)理念的定義和內(nèi)涵，分析了工科專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)的特點(diǎn)，提出和探究了“寓道于景”的教學(xué)理念，在明確該教學(xué)理念“道”與“景”內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，對(duì)其在工科專業(yè)基礎(chǔ)課的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)組織、教學(xué)方法和教學(xué)手段等方面給出了對(duì)應(yīng)的實(shí)踐策略，并結(jié)合筆者主講課程對(duì)上述抽象的實(shí)踐策略進(jìn)行了形象化示例。

［關(guān)鍵詞］教學(xué)理念；工科專業(yè)；基礎(chǔ)課；課程教學(xué)

［中圖分類號(hào)］G642.0［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］A［文章編號(hào)］2095-3437（2024）01-0074-04

教學(xué)理念是從先進(jìn)的教學(xué)理論中演繹出來(lái)的有關(guān)教學(xué)活動(dòng)的理性認(rèn)識(shí)，是“教學(xué)應(yīng)該怎么樣以及何以需要如此”的理想化認(rèn)識(shí)，反映了人們對(duì)教學(xué)實(shí)踐的價(jià)值期待和理想追求[1-3]。在30余年的教育教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中，國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出了多種不同的教學(xué)理念。如區(qū)別于“以教師為中心地位”的“以學(xué)生為本”的教學(xué)理念[4]、區(qū)別于“以知識(shí)傳授為目的”的“以產(chǎn)出為導(dǎo)向（Outcomes?based Education，OBE）”的教學(xué)理念[5]、區(qū)別于“知識(shí)課內(nèi)傳授課后消化”的“翻轉(zhuǎn)課堂（Flipped Classroom）”的教學(xué)理念[6]，等等。由此可以看出，教學(xué)理念是教師在教育教學(xué)過(guò)程中基于不同的視角，為實(shí)現(xiàn)不同層次的教學(xué)目標(biāo)所提出的一種教學(xué)行為與方法。在該視角下，圍繞相同的教學(xué)理想，針對(duì)不同的教學(xué)對(duì)象、不同的授課內(nèi)容，甚至相同對(duì)象、相同內(nèi)容，不同的授課教師可能有不盡相同的實(shí)現(xiàn)途徑。盡管如此，為了持續(xù)提升教學(xué)理論研究的深度和不斷探索新時(shí)代的教育教學(xué)方法，教師仍然有必要提煉出針對(duì)不同層次學(xué)生、不同內(nèi)容的教學(xué)理念實(shí)踐策略。

在工科專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)中，為了使學(xué)生能夠牢固掌握抽象的專業(yè)基礎(chǔ)理論，深刻理解抽象理論背后的物理內(nèi)涵和工程應(yīng)用價(jià)值，快速提升學(xué)生的專業(yè)實(shí)踐能力，并潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲地激勵(lì)學(xué)生具備科技報(bào)國(guó)的家國(guó)情懷和使命擔(dān)當(dāng)，課程組提出“寓道于景”的教學(xué)理念。下文將首先剖析工科專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)的特點(diǎn)，闡釋“寓道于景”教學(xué)理念的定義與內(nèi)涵，給出“寓道于景”教學(xué)理念的實(shí)施策略，在適當(dāng)之處將以筆者主講的電子信息類學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)課——信號(hào)與系統(tǒng)課為示例進(jìn)行論述。

一、工科專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)的特點(diǎn)

專業(yè)基礎(chǔ)課在公共課與專業(yè)課之間起到橋梁作用。公共課的知識(shí)通常建立在一般公理基礎(chǔ)之上，除助力提升學(xué)生的文化素養(yǎng)外，也為后續(xù)課程學(xué)習(xí)和職業(yè)發(fā)展奠定基礎(chǔ)，其教學(xué)過(guò)程與初等教育、中等教育的差異尚不顯著。專業(yè)課兼具數(shù)理基礎(chǔ)的嚴(yán)謹(jǐn)性和工程應(yīng)用中不可避免的近似化，培養(yǎng)目標(biāo)重在使學(xué)生掌握專業(yè)所需的技能技巧。而專業(yè)基礎(chǔ)課利用公共課所構(gòu)建的一般知識(shí)體系，通過(guò)較為抽象的概念推理和復(fù)雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，建立起后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)所需具備的專業(yè)基礎(chǔ)理論體系。

通過(guò)專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)，高等工科教育大二學(xué)生在十余年學(xué)習(xí)生涯中首次接觸到專業(yè)性理論內(nèi)容，往往需用到多門公共課知識(shí)進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)理推導(dǎo)，得到一些抽象的結(jié)論。專業(yè)基礎(chǔ)課所兼具的理論抽象和推導(dǎo)復(fù)雜等特點(diǎn)，使得專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)區(qū)別于一般的公共課教學(xué)，它將多門次公共課知識(shí)匯聚融合，通過(guò)科學(xué)推理與合理假設(shè)，得出具體且實(shí)用的專業(yè)性結(jié)論。專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)還緊密銜接后續(xù)專業(yè)課教學(xué)，瞄準(zhǔn)實(shí)際及潛在的專業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景，優(yōu)選教學(xué)內(nèi)容并優(yōu)化教學(xué)組織形式，達(dá)成教學(xué)與育人相統(tǒng)一的目標(biāo)。

以電子信息類學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)課程——信號(hào)與系統(tǒng)課為例。該課程被美國(guó)國(guó)家工程院原院士、麻省理工學(xué)院電子學(xué)研究實(shí)驗(yàn)室首席研究員奧本海默教授稱之為工程類極有價(jià)值的一門課程。該課程以高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)和大學(xué)物理等公共課為基礎(chǔ)，通過(guò)建立信號(hào)與系統(tǒng)的基本概念、基本方法和基本原理，為后續(xù)的數(shù)字信號(hào)處理、隨機(jī)信號(hào)分析、通信原理、控制原理、雷達(dá)原理等專業(yè)課程提供理論基礎(chǔ)和分析工具。隨著電子信息技術(shù)在全行業(yè)各領(lǐng)域的廣泛滲透，信號(hào)與系統(tǒng)課程所提供的基本工具已逐漸被大氣科學(xué)、海洋科學(xué)、儀器科學(xué)與技術(shù)、航空宇航科學(xué)與技術(shù)等多個(gè)學(xué)科所采納。

二、“寓道于景”教學(xué)理念及其內(nèi)涵

針對(duì)上述工科專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)特點(diǎn)，本文提出“寓道于景”的教學(xué)理念，即面向典型專業(yè)應(yīng)用背景，科學(xué)構(gòu)建教學(xué)情境，明確數(shù)理推導(dǎo)背后的物理內(nèi)涵，揭示專業(yè)基礎(chǔ)理論在相關(guān)工程應(yīng)用中的價(jià)值，盡可能地讓學(xué)生體驗(yàn)“學(xué)以致用”的成就感，在專業(yè)基礎(chǔ)理論發(fā)展和應(yīng)用歷程中挖掘生動(dòng)的思政元素，“如鹽入水”般自然地培養(yǎng)學(xué)生具備科技報(bào)國(guó)的家國(guó)情懷和使命擔(dān)當(dāng)。

“道”的內(nèi)涵同時(shí)涵蓋專業(yè)基礎(chǔ)性的客觀知識(shí)和情感性認(rèn)同的價(jià)值觀念。在現(xiàn)代專業(yè)分工越來(lái)越精細(xì)、行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈、社會(huì)思潮更迭越來(lái)越快速等趨勢(shì)下，科技創(chuàng)新成為大國(guó)博弈的主渠道。教師在教學(xué)過(guò)程中，需要精準(zhǔn)高效地傳授學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，助力學(xué)生建構(gòu)起基本的專業(yè)認(rèn)知體系，夯實(shí)未來(lái)職業(yè)生涯的專業(yè)素養(yǎng)基礎(chǔ)和提高創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。在“授業(yè)”基礎(chǔ)上，在教書育人的主陣地，教師還需進(jìn)一步幫助學(xué)生塑造正確的世界觀、人生觀與價(jià)值觀，這也是教育部全面推進(jìn)課程思政建設(shè)的要義。

“景”是實(shí)現(xiàn)“傳道授業(yè)”的關(guān)鍵依托，重點(diǎn)在于“解惑”，具體表現(xiàn)形式豐富多樣。比如案例教學(xué)可以提供更為形象具體的實(shí)例，用以體現(xiàn)專業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景、知識(shí)應(yīng)用過(guò)程和運(yùn)用價(jià)值等；課程實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目可以提供實(shí)訓(xùn)實(shí)踐運(yùn)用平臺(tái)，以幫助學(xué)生掌握知識(shí)應(yīng)用細(xì)節(jié)，深度理解關(guān)鍵技術(shù)的理論內(nèi)涵等；專業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景下的課程實(shí)踐系統(tǒng)可以讓學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)來(lái)設(shè)計(jì)一些趣味性的挑戰(zhàn)試驗(yàn)；課程音視頻教學(xué)可以提供更為直觀的視角，以幫助學(xué)生深度剖析抽象理論背后的基本原理；學(xué)科專業(yè)歷史教學(xué)可以幫助學(xué)生了解客觀規(guī)律的挖掘、專業(yè)知識(shí)的建構(gòu)、持續(xù)創(chuàng)新的進(jìn)程等，無(wú)聲中激勵(lì)學(xué)生塑造勇于創(chuàng)新、精益求精的價(jià)值觀念等。

三、“寓道于景”教學(xué)理念的實(shí)踐策略

教學(xué)理念是一個(gè)下位概念，是有關(guān)教與學(xué)過(guò)程中更為具體、更具操作性的理念[7- 8]。在工科專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)過(guò)程中，可通過(guò)重塑教學(xué)內(nèi)容體系、創(chuàng)新教學(xué)組織形式、優(yōu)化課堂教學(xué)方法和技術(shù)賦能教育教學(xué)等多種策略實(shí)踐“寓道于景”教學(xué)理念，通過(guò)科學(xué)的內(nèi)容、生動(dòng)的案例、形象的動(dòng)畫、精彩的視頻、豐富的實(shí)訓(xùn)、通俗的語(yǔ)言以及身邊的典型等，切實(shí)做到價(jià)值塑造、知識(shí)傳授和能力培養(yǎng)融為一體，真正實(shí)現(xiàn)教學(xué)與育人相統(tǒng)一的目標(biāo)。

（一）重塑教學(xué)內(nèi)容體系

教學(xué)內(nèi)容是課程教學(xué)的根本，一切教學(xué)目標(biāo)都是通過(guò)教學(xué)內(nèi)容的講授與實(shí)踐來(lái)達(dá)成的。在知識(shí)日益膨脹的今天，已經(jīng)難以通過(guò)一門課程的講授全面普及相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，只能寄希望于將一門課程中的基本理論、基礎(chǔ)方法和核心原理講深講透，更多其他內(nèi)容可隨時(shí)隨地實(shí)現(xiàn)“按需檢索”。因此，為了更好、更快、更高質(zhì)量地達(dá)成教學(xué)目標(biāo)，可以根據(jù)培養(yǎng)對(duì)象的特點(diǎn)以及培養(yǎng)目標(biāo)需求，重塑課程教學(xué)內(nèi)容體系，包括革新課程本身的知識(shí)體系架構(gòu)、教學(xué)案例設(shè)計(jì)、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目安排等，強(qiáng)化與前修公共基礎(chǔ)課程和后修專業(yè)課程的知識(shí)銜接、案例銜接、實(shí)訓(xùn)銜接等。

在設(shè)計(jì)和重塑教學(xué)內(nèi)容時(shí)，要積極融入科學(xué)、技術(shù)、工程以及生活常識(shí)等，結(jié)合未來(lái)專業(yè)應(yīng)用情境及發(fā)展需求，科學(xué)統(tǒng)籌知識(shí)體系、優(yōu)化講授順序、突出重難點(diǎn)及一體化設(shè)計(jì)教學(xué)應(yīng)用案例等。重塑教學(xué)內(nèi)容體系有助于教師從全局考慮如何造“景”，切實(shí)為“傳道授業(yè)”提供豐富多彩的“景”物平臺(tái)支撐。

以筆者講授的信號(hào)與系統(tǒng)課程為例，中國(guó)人民解放軍國(guó)防科技大學(xué)電子科學(xué)學(xué)院緊密圍繞防空反導(dǎo)、精確打擊、電子對(duì)抗等重大軍事需求，為全軍培養(yǎng)電子信息領(lǐng)域通用專業(yè)人才和聯(lián)合作戰(zhàn)保障人才的職責(zé)使命，始終圍繞雷達(dá)系統(tǒng)分析與雷達(dá)信號(hào)處理等專業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景，以建立學(xué)生的“譜”分析思維為主線，重塑課程教學(xué)內(nèi)容體系。筆者在講授信號(hào)與系統(tǒng)基本概念和典型示例的基礎(chǔ)上，將連續(xù)和離散信號(hào)與系統(tǒng)的傅里葉分析作為講授重點(diǎn)，并且利用小型輕量級(jí)毫米波雷達(dá)設(shè)計(jì)了“雷達(dá)信號(hào)與系統(tǒng)體驗(yàn)”“雷達(dá)信號(hào)處理與系統(tǒng)分析認(rèn)知”和“雷達(dá)趣味實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及其數(shù)據(jù)采集、處理與分析實(shí)戰(zhàn)”三級(jí)階梯式案例和實(shí)驗(yàn)體系，大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)信號(hào)與系統(tǒng)理論的自主性，尤其是有針對(duì)性地提高了學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（二）創(chuàng)新教學(xué)組織形式

教學(xué)組織是教學(xué)實(shí)施的關(guān)鍵，其形式影響著教學(xué)進(jìn)程安排、教學(xué)吸引力及教學(xué)成效等。為了響應(yīng)信息化時(shí)代的教育教學(xué)特點(diǎn)，滿足學(xué)生快速高效學(xué)習(xí)的需求，可以組織豐富多彩的教學(xué)活動(dòng)，如現(xiàn)地教學(xué)，與一線專業(yè)技術(shù)從業(yè)者面對(duì)面交流探討，實(shí)物、半實(shí)物或全數(shù)字仿真模擬教學(xué)，名師大家走進(jìn)課堂等。

創(chuàng)新教學(xué)組織形式可以突破傳統(tǒng)，積極探索生生間、師生間與專家學(xué)生間的重難點(diǎn)辨析、典型案例研討、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目合作及團(tuán)隊(duì)挑戰(zhàn)賽等線上線下活動(dòng)，從而多層次、多視角地呈現(xiàn)專業(yè)知識(shí)應(yīng)用場(chǎng)“景”，切實(shí)為實(shí)現(xiàn)“傳道授業(yè)”提供組織依托、實(shí)例展示和精神激勵(lì)等。

此外，緊貼專業(yè)應(yīng)用背景組織教學(xué)，是提高教學(xué)成效的途徑之一。教師在講授信號(hào)與系統(tǒng)課程時(shí)，可以逐步拓展以往簡(jiǎn)單依托原理實(shí)驗(yàn)箱開展驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)組織形式。如組織學(xué)生參觀依托重大工程項(xiàng)目建立的雷達(dá)對(duì)抗推演軟件平臺(tái)，為學(xué)生講解其所用到的信號(hào)與系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)，并通過(guò)錄取多個(gè)推演場(chǎng)景視頻和信號(hào)級(jí)仿真驗(yàn)證，進(jìn)一步將知識(shí)點(diǎn)物化為可實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用的教學(xué)演示案例。又如給學(xué)生配發(fā)小型輕量級(jí)毫米波雷達(dá)，由學(xué)生自由組隊(duì)自主設(shè)計(jì)趣味性實(shí)驗(yàn)，然后舉辦學(xué)生講壇進(jìn)行成果分享等。

（三）優(yōu)化課堂教學(xué)方法

課堂教學(xué)方法決定了課程教學(xué)成效，因此教師應(yīng)因時(shí)因地制宜地優(yōu)選和實(shí)施相應(yīng)的教學(xué)措施。隨著人們獲取各類型知識(shí)的渠道越來(lái)越多，可供靈活采取的教學(xué)方法也越來(lái)越多，如案例式、研討式、虛擬式、互助式、項(xiàng)目式、問(wèn)題式、翻轉(zhuǎn)式、在線式和混合式等教學(xué)方法。

教師要結(jié)合培養(yǎng)對(duì)象的先修知識(shí)儲(chǔ)備、當(dāng)下認(rèn)知水平及未來(lái)應(yīng)用背景等，積極營(yíng)造教學(xué)互促情境，因材施教，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與熱情，讓學(xué)生在特定的教學(xué)情境中主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)體系。優(yōu)化教學(xué)方法有助于教師在具體的課堂教學(xué)實(shí)施過(guò)程中，最大限度地釋放“景”物平臺(tái)在教育教學(xué)提質(zhì)增效中的作用。

課程組結(jié)合軍校學(xué)生的特點(diǎn)和人才培養(yǎng)的需求，針對(duì)信號(hào)與系統(tǒng)課程創(chuàng)新提出了“打擂式”教學(xué)方法：將課程重難點(diǎn)知識(shí)、關(guān)鍵性質(zhì)的推導(dǎo)、實(shí)踐應(yīng)用中的困惑和挑戰(zhàn)等設(shè)計(jì)為擂臺(tái)賽主題，由學(xué)生通過(guò)線上視頻或者線下課堂的形式進(jìn)行辨析比拼，在教師引導(dǎo)下開展攻擂與守擂，最終評(píng)出各級(jí)擂主得分作為形成性考核成績(jī)。

（四）技術(shù)賦能教育教學(xué)

現(xiàn)代教育教學(xué)信息技術(shù)水平不斷提升，而且呈加速發(fā)展的趨勢(shì)。如何充分利用教育教學(xué)信息化技術(shù)提高教學(xué)成效成為教師關(guān)注的話題。

一是教師可以通過(guò)現(xiàn)代信息技術(shù)挖掘、提煉和豐富學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)課程知識(shí)體系，提高“傳道授業(yè)”的內(nèi)涵；二是教師可以通過(guò)現(xiàn)代信息技術(shù)呈現(xiàn)、展示和傳播學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)課程知識(shí)的基礎(chǔ)原理、推導(dǎo)基本過(guò)程和典型應(yīng)用等，利用“景”物平臺(tái)幫助學(xué)生直觀形象地理解抽象概念，并針對(duì)理論知識(shí)進(jìn)行答疑解惑，提高“傳道授業(yè)”成效。

以信號(hào)與系統(tǒng)課程為例，課程組與頭歌實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)合作完善在線實(shí)訓(xùn)平臺(tái)功能，共計(jì)完成了10余個(gè)雷達(dá)信號(hào)與系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。教師在介紹典型應(yīng)用背景常識(shí)之后，先將涉及的信號(hào)與系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)設(shè)計(jì)為選擇題或者填空題。學(xué)生完成基礎(chǔ)知識(shí)闖關(guān)之后，教師提供一段完整的在線實(shí)訓(xùn)驗(yàn)證代碼，并摳去核心代碼行，由學(xué)生閱讀代碼并按闖關(guān)要求進(jìn)行填充，最后通過(guò)在線測(cè)評(píng)進(jìn)行綜合評(píng)分。目前，由筆者開發(fā)的這些在線實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目已經(jīng)有近5000人次應(yīng)用，其中“矩形脈沖抽樣——揭開間歇采樣轉(zhuǎn)發(fā)干擾因敵制勝的奧秘”獲評(píng)為全國(guó)高校電子信息類專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例設(shè)計(jì)競(jìng)賽一等獎(jiǎng)。

四、結(jié)語(yǔ)

筆者根據(jù)多年工科專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，凝練提出了“寓道于景”的教學(xué)理念，致力于在高等工科專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)“立德樹人、傳道授業(yè)”相統(tǒng)一。文中給出了“寓道于景”教學(xué)理念的內(nèi)涵，探討了該教學(xué)理念的實(shí)踐策略，尤其是結(jié)合筆者主講的電子信息類專業(yè)基礎(chǔ)課程信號(hào)與系統(tǒng)課，對(duì)抽象的教學(xué)實(shí)踐策略進(jìn)行了形象化示例。未來(lái)還需在進(jìn)一步實(shí)踐探索的基礎(chǔ)上，深入研究該理念的理論體系架構(gòu)、組織實(shí)施模式和運(yùn)用成效評(píng)估等。

［ 參 考 文 獻(xiàn) ］

[1］ 段作章.教學(xué)理念的內(nèi)涵與特點(diǎn)探析[J].教學(xué)導(dǎo)刊，2011（11）：15-18.

[2］ 劉慶昌.論教學(xué)理念及其形成[J].山西大學(xué)學(xué)報(bào)（哲學(xué)社會(huì)科學(xué)版），2010，33（6）：91-97.

[3］ 孫亞玲，傅淳.教學(xué)理念辨析[J].云南師范大學(xué)學(xué)報(bào)（哲學(xué)社會(huì)科學(xué)版），2004（4）：133-136.

[4］ 郭思樂(lè).教育走向生本[M].北京：人民教育出版社，2011.

[5］ 顧佩華，胡文龍，林鵬，等.基于“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”（OBE）的工程教育模式：汕頭大學(xué)的實(shí)踐與探索[J].高等工程教育研究，2014（1）：27-37.

[6］ 王靜，張慧，崔雪.基于翻轉(zhuǎn)課堂“信號(hào)與系統(tǒng)”案例教學(xué)探討[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2019，41（1）：87-90.

[7］ 楊威，吳京，韓韜，等.“信號(hào)與系統(tǒng)”課程建設(shè)的SWOT分析[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2021，43（4）：45-48.

[8］ 顧明遠(yuǎn)，孟繁華.國(guó)際教育新理念[M].?？冢汉Ｄ铣霭嫔?，2001.

［責(zé)任編輯：林志恒］