新工科分层自主学习的教学设计与实践

卢晶琦 师向群 孟庆元

摘   要：教育部2018年《高等学校人工智能创新行动计划》提出“基于大数据智能的个性化教育、跨媒体学习、终身学习等，将推动教育目标和理念的改变，乃至整个教育体系的改革创新”。本文立足于行业岗位群对专业技能的要求，提出了一种新工科分层自主学习的教学模式：从学业数据分析和个人兴趣出发，利用行之有效的教学支持策略和考评机制，引导学生充分利用互联网上海量的学习资源，实施二维的分层自主学习。实践证明，这有利于学生在各自最近发展区获得学习的成就感，激发全体学生主动跟踪技术发展与应用，逐步养成自主终身学习的生活态度。

关键词：新工科;自主学习;分层教学;移动通信

中图分类号：G434 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2019）01-0080-03

2017年2月教育部启动了“新工科”发展研究工作，短短半年间，复旦共识、天大行动和北京指南，构成了新工科建设的“三部曲”。由此，新工科的建设正从思想发动走向实践行动。业内的共识是，新工科人才应该具有扎实的基础理论和专业知识、很强的终身学习能力与实践能力、创造性思维和创新人格等基本特征，以适应并引领纷繁复杂、快速多变的未来科技革命和产业革命。[1-2]

在科技和产业革命的同时，高等教育的对象也在发生着变化。在“互联网+教育”的背景下，如何尊重学生个体差异，组织和实施专业课程教学，逐步培养工科学生自主学习能力，并具有终身学习的生活态度，已然成为现代高等教育必须面对的现实问题。

本文在阐述“互联网+”时代新工科分层自主学习意义的基础上，以《移动通信》课程为例，深入分析了分层自主学习的教学设计、教学实施中的激励策略与考评机制，并对教学实践的结果进行了问卷调查和分析。

一、新工科实施分层自主学习的意义

分层教学[3]是我国古代的“因材施教，因人而异”的理论在现代教学实践中的一种新的尝试，它的核心是面向学生，强调教师的“教”要适应学生的“学”。在高等教育进入大众化的背景下，一般高校的生源质量参差不齐，这在理工科尤其明显。受师资等条件所限，大部分的高校教学都采用划一的满堂灌式进行，不管学生知识基础和学习水平，直接将他们分成平行的行政班，采取统一的教学过程，结果导致“优等生吃不饱，中等生难提高，学困生受不了”，学生两极分化日趋明显，也违背了“因材施教”的教育初衷。

传统的一次性学校教育已无法适应现实的挑战，势必要求每个人都把学习贯穿于一生——终身学习。然而，大量的实践和研究证明，大部分在校大学生都习惯了满堂灌式的传统教学模式，自主学习能力明显不足，体现出学习目标不明确、个体独立性强但协作能力差、不善于自主探究、畏难和学习毅力不足等问题，这在要求有一定数理基础和较强实践动手能力的工科专业体现尤为明显。[5-7]

基于以上原因，改变传统的单一、被动、机械灌输的学习方式，以分层自主学习为契机，基于移动互联网的在线教学资源，实施教师引导下的分层自主学习，将还教育主体于“学生”，并根据每个学生自己的职业期许和个性特点，在每个学生的“最近发展区”来制定阶段性的学习目标，开展分层自主学习活动。学生可以通过自己的努力达到符合自己相应层次的目标并有超越的可能。这将有利于学生学习的积极性提高，增强学习信心和兴趣，在开拓学生视野、激发他们主动跟踪前沿技术的同时，逐步培养他们养成独立思考、探究体验、合作学习的良好自主学习习惯，使其终身受益。

二、分层自主学习教学设计

实践研究表明，切实可行的阶段目标对刺激学生的学习兴趣具有积极的作用，因此势必要求从各层次学生的“最近发展区”出发，让他们“跳一跳，摘果子”。[3][4]在充分调研大学本科通信就业岗位群对学生技能要求的基础上，以方便教师个性化搭建课程和组织教学、便捷学生自主个性化学习为目标，根據学生的实际进行纵向和横向二维的分层教学设计，如表1所示。

纵向分层将以教学大纲为基础，探讨以“知识——技能——素养”为主线的分层教学模式。教学基础知识占总内容的40%，面向全体学生，采用“课堂串讲+MOOC自主学习”的混合教学模式开展。MOOC在线教学资源库以在线视频、PPT、电子书和自测题库等资料构成，分为“知识要点”和“扩展学习”两大类，并按教学进度分章节给出明确的学习目标和自测练习，以此作为不同程度学生课堂教学内容的强化和巩固，实现自主学习能力的初步培养。“技能&实践”和综合素养部分根据不同的培养目标横向分层训练，其中技能部分占50%，综合素养占10%。

横向分层将结合学生的基础及行业需求，设计在知识的深度、广度、技术技能的应用范围等方面各有侧重的学习课题，以满足不同层次学生的学习需求。结合前期对升学方向及行业岗位群技能要求的调研成果，将人才培养分成了学术型、应用型和复合型三大类。学术型定位于专业基础扎实、编程能力强，未来有志于继续考研深造的学生，他们将侧重于通信技术的前沿理论及系统级的电路设计;应用型定位于培养长于通信系统组网规划或硬件电路调试的学生，他们未来可从事工程设计及设备维护类的工作;复合型定位于培养综合素质人才，要求懂一些专业知识，具有开阔的视野和良好的沟通协调能力，未来能够从事与专业相关的运营服务、市场推广等各种工作。

分别给出了在“技能&实践”阶段，应用型和复合型分组自主学习的学习路线示例。首先学生将根据第一阶段的学业数据分析及个人兴趣确定自主学习的具体课题方向，以满足学生个性化发展需要。区别于基础知识阶段的精准知识点在线学习资源库，此时教师仅给出题目和3～5个关键词，学生需要在图书馆及互联网上自主完成资料搜集和学习，确定阶段性目标及分工，完成开题报告及可行性论证，训练学生的自主规划和文献检索学习能力。结合报告情况，教师对技术难点给予提示和指导，以助于学生最终完成作品设计并提交报告。

三、支持策略与考评机制

研究数据表明，妨碍自主学习的主要因素包括：不清楚学习目标和方法，缺乏检验学习效果的测评机制，时间管理和自我监控能力差，等等。[5-7]因此合理有效的分层自主学习支持策略和考评机制，将促使学生在活动中得到知识和能力的提升，得到精神上的满足。

1.基于数据分析的学业评估

在传统的教学实施中，教师大都只是按照预定的教学计划完成知识点的传授，由于教学人数众多，无法兼顾到每个学生的实际学习情况，“因材施教”浮于表面。随着移动互联网技术的发展，基于智能终端的在线学习逐步成为学习的主流方式之一，也使精准的教学评价和学生知识体系缺陷评估成为可能。教师可以随时了解学习的进展和效果，快速实现问题的精准查找和定位，通过机器学习等数据分析算法，及时反馈教学效果和状态，发现学生的学习困难和瓶颈，把握最佳的自学督导时机，实现精准教学。同时，学生通过在线自测的学业评价，也可以及时发现问题，反复练习直至解决问题。

2.组建自主学习共同体

分层的学习资源设置固然可以缓解学生海量搜索下的信息迷航，但自主学习中常见的动力不足、面对困难的孤寂与无助等问题仍然存在。因此具体实施时，在综合学生自主意愿及学业状况分析的基础上，分层组建网上自主学习共同体，并允许动态调整。共同体成员之间可以相互交流学习经验、分享信息、讨论问题，从而解决学习者个别学习中存在的孤寂感和遇到困难时的无助感等问题，通过网络伙伴关系相互促进、共同发展。网上自主学习共同体还有利于形成自主学习氛围，激发并保持共同体成员的学习动机。同时，定期的师生组会加强师生互动，为自主学习提供学习策略指导和技术支持，确保学习效果。

3.动态的分层过程评价

打破传统教学中“一卷定天下”的考评机制，按照“基础40%、技能&实践60%、综合素养10%”分层过程评价方式，在不同的学习阶段、对不同层次的学生采用标准不同的评价体系，鼓励和肯定学生的进步，将发挥激励机制对学生的导向作用，让学生对学习充满信心。引入自评、组内和组间互评，营造团结协作、互助共赢的良性公平的竞争氛围，逐步促进工科学生团队合作职业素养的养成。“技能&实践”阶段评价量表如表2所示。

四、教学实践与思考

笔者对校内2015级通信工程专业134人进行了教学实践，课后满意度调查。课程总体满意度很高，各阶段的教学满意度也达到预期水平以上。随后，笔者又通过访谈法对学生实际情况进行了调研，听取学生的意见和建议，并对问卷调查结果做进一步验证。90.3%的学生对教师引导下的分层自主学习模式持乐观态度，但仍有9.7%的学生还没有转变观念，停留在只学书本应付考试即可的传统学习思维中。90.3%的学生认为在线教学资源库可以便捷地获取学习资源，及时巩固所学知识点;但21%的学生希望基础知识环节的在线自测设计可以更加智能化，不仅仅局限于客观题。34.3%的学生在技能环节的分组自主学习初期体现出不适应，需要花费大量的时间去学习自主思考、团队磨合。95.5%的学生认为多元化的过程评价机制对学习有提高和促进作用。对行业动态和业内知名微信公众号的关注度从课前的22.7%上升到了课后的86%。绝大多数学生都觉得科技动态的跟踪和垂直行业应用案例可以有效开拓视野，增强理论联系实际的能力，但23.9%的认为跨学科融合的知识难度偏高，基础相对薄弱的学生接受较为吃力。基于此，后续将进一步调整和完善在线教学资源库设计;同时考虑将分层自主学习扩展到低年级的专业基础课阶段，逐步训练和提升学生的自主学习能力。

实践证明，在尊重学生個体差异的前提下，打破传统的课堂教学设计，从纵向和横向两个维度，分层组织引导大学生充分利用“互联网+”时代开放式的海量学习资源进行专业课程的自主学习，配合行之有效的教学支持策略和考评机制，能够弥补高校专业课授课学时有限与技术发展迅速的矛盾，有利于开拓学生的视野，培养学生的专业素养，激发全体学生主动跟踪前沿技术，逐步养成自主终身学习的生活态度。

参考文献：

[1]李正良，廖瑞金，董凌燕.新工科专业建设：内涵、路径与培养模式[J].高等工程教育研究，2018（2）：20-51.

[2]吴涛，刘楠，孙凯.“新工科”视域下工程人才关键能力的思考[J].黑龙江高教研究， 2018（3）：156-160.

[3]郑美玲.分层教学的历史发展与当代审思[J].教育评论，2016（4）：144-146.

[4]吴志华，王思漪.最近发展区理论下的学生实践能力发展及活动教学模式构建[J]. 教育理论与实践，2018（8）：44-46.

[5]林莉兰.混合式学习模式下高校网络自主学习及评价活动调查[J].中国电化教育， 2016（11）：74-78.

[6]陈其晖，田甜.智慧学习环境下自主学习动机的影响因素研究[J].成人教育，2017（10）：6-9.

[7]黄照翠，李兴德，邹珊等.高校翻转课堂有效实施的影响因素研究[J].中国教育信息化，2018（5）：7-14.

[8]张红艳.基于分层目标的网络课程的设计与实现——以“大学计算机基础”网络课程为例[J].中国电化教育，2013（4）：95-98.

[9]卢晶琦，刘艳.电波传播模型的教学演示系统设计[J].实验技术与管理， 2017（5）：88-91.

（编辑：王天鹏）