“导客为主”式教学模式在信号处理类课程教学中的探索与实践

2022-04-16苏令华倪嘉成

科教导刊·电子版 2022年9期

王聃苏令华倪嘉成

（空军工程大学信息与导航学院陕西·西安 710000）

0 引言

近些年来科技进步日新月异，电子信息产业业已成为国民经济的战略性、基础性和先导性支柱产业。“信息化、智能化、智慧化”的理念和技术正在深刻改造着经济社会的各个方面。随着电子信息技术应用范围的不断扩大，其对专业人才的需求在不断增加，对人才的要求也与时俱进。同时，电子信息类学科具有知识更新快、应用范围广、新知识新技术层出不穷的特点。高等学校承担着培养电子信息类专业人才的任务，如何结合学科发展的规律培养出社会满意的学生成为一线教育者追求的目标。

电子信息类专业的课程体系主要由电子电路类课程、信号处理类课程、电磁场类课程三部分组成。其中信号处理类课程的涵盖信号与系统、数字信号处理、软件无线电、微处理器与嵌入式系统等课程，从原理、技术、应用三个层面解释和阐述信号处理的基础和作用，在整个电子信息类专业课程体系中占据着重要地位。进入新时代以来，随着互联网和自媒体的发展，教学环境和教学对象都在变化。知识获取碎片化、价值取向多元化、信息来源丰富化、导致学生学习习惯、学习态度、学习方式发生着变化。传统的教学模式在信号处理类课程授课中存在理论性强、过程枯燥等特点，教学效果收效甚微、捉襟见肘。因此国内外教育工作者开展一系列教学模式的探索和改革力图如何破解这一难题。随着以MOOC、SPOC为代表的在线教育平台大规模兴起，基于在线教学的教学模式改革如火如荼的进行。此外，翻转课堂、启发式、问题式等教学方法也应用到课堂教学实践中。而“导客为主”教学模式旨在以教导学、化教为学，通过逐步引导学生由教学对象（“客”）转变为教学主体（“主”），由被动性学习转变为主动性学习。为破解信号处理类课程教学中存在的难点，教学团队尝试将“导客为主”的教学模式应用到课堂教学实践，以提升学生的参与性和获得感，改善教学效果。

1 “导客为主”教学模式内涵

“导客为主”教学模式旨在以教导学、化教为学，通过逐步引导学生由教学对象（“客”）转变为教学主体（“主”），从而提升激发学生学习欲望、调动参与性、满足学生个性化需求。当前，已有高校在政治理论课中积极探索“导客为主”的教学模式，也取得一定的教育教学实效性[2]。

概括而言，“导客为主”教学模式强调教学过程中教师和学生的角色转变，教学活动中心转变，学生学习方式转变。

1.1 教师和学生教学角色转变

在传统的教学实践中，教师往往将教学等同于讲课，学生往往将学习等同于听课。这种教学认知往往会将课堂教学变成填鸭式、一言堂式的教学，难以激发学生学习的热情。实际上，讲课仅仅是教学中的一个环节，而非教学的全部。听课也仅仅是学习的一个部分，而非学习的全部。新时代的教学要有成效，必须要与时俱进，必须要走出这个误区。教师就要实现由“讲授者”到“引导者”的转变，引导学生由“教学对象”向“教学主体”转变。好的教师应该要在“授之以鱼”的基础上“授人以渔”，引导学生自主学习，自己探索。

1.2 教学活动中心由“教师如何教”向“学生如何学”转变

教育教学的效果不仅取决于“老师如何教”，而且取决于“学生如何学”。当两者紧密联系在一起且相互激励时，才会呈现“教学相长”的局面，否则容易“教学相伤”。以往的教学活动中，往往将“教师如何教”作为教学活动中心。实际上，老师的“教”是为学生的“学”服务的，那么教学活动的中心应该放在“学生如何学”这个方面。近年来，整个教学环境在变化，学生学习习惯、学习态度、学习方式都在变化，只有深入了解学生需求，建立这种以学生为中心的教学逻辑，才有望激发学生的学习欲望，从而使学生有获得感，达到教学目标。

1.3 学生学习方式由“被动学习”向“主动学习”转变

根据学习金字塔理论如图1所示，采用不同的学习方式，学习者两周后还能记住内容的多少明显不同。

图1：学习金字塔理论

传统的老师主讲、学生听讲的被动式教学收效最低，而相比于被动学习，主动学习例如参与讨论、发言、作报告、实践、给别人讲等方式收效更高。总的来说，主动性学习的效果优于被动性学习。学生通过学习和吸收，将知识内化成素养，教师通过引导，将内在的素养“外化”，也就是表达出来。建立在内化基础上的外化，恰恰就是被动性学习走向主动性学习的转变。

在具体的教学环节中，可以通过吸引学生动耳听讲，鼓励学生动口言说，要求学生动目阅读，引导学生动手实践这些基本教学策略着手。通过这种教学实施策略建构课堂教学，符合学生对客观事物的认知规律和学习规律，最终达到理解知识、掌握方法、学会运用、有获得感的目的。

2 基于“导客为主”模式的课堂教学设计

以《数字信号处理》课程教学为例，该课程是在《高等数学》《信号与系统》等前续课程的基础上，系统学习数字信号处理中涉及的理论与方法，为学生进行后续课程学习奠定坚实的理论、技术、思维基础，在专业课中起着承上启下的作用。从前期调查的情况看，学员普遍反映课程概念多、抽象、数学推导多、综合性强。学生能够认识到本课程的重要性，具有学习的积极性，但面对教材上纷繁复杂的数学公式仍存在畏难情绪，在一定程度上缺乏自信心。而在传统的教学过程中，容易把《数字信号处理》上成“数学课”，过程枯燥，导致学生普遍存在只知数学推导和结果，不知信号处理及其物理含义，也逐渐失去了兴趣和信心。

“导客为主式”教学模式强调教学过程中“以学生为中心”,教师由讲授者转变成引导者，通过合理教学设计，引导学生构建自己的认知框架。在课堂教学实践中的具体运用如下：

教师在课前一段时间，根据教学大纲和课程教学计划规定的内容，凝练出若干个有递进关系的问题，形成一个符合认知规律的“问题链”，该链路要方便学员根据层层递进的问题，构建自己的知识框架，通常这个“问题链”以教师单独酝酿，征询教学团队成员意见建议之后修正形成。根据该问题链路，教师向雨课堂推送相应的微课、论文、测试题、程序等，并分解不同的侧重点给各个学习小组；各小组结合推送的资源，采取自主学习与协作学习，进行合理分工，完成测试题，并汇总碰到的疑难点；课堂上，教师组织各小组展示学习成果，解决疑难点，并围绕问题与其他小组展开讨论；课后，教师进行评估反思，学生延伸学习，教师和学生开展线上研讨交流，并适时进入下一个教学内容流程。具体的组织流程如图2所示。

图2：基于“导客为主”模式的课堂教学设计

以“快速傅里叶变换”为例，教师依据教学内容，设计了：为什么需要快？怎样才能变快？究竟有多快？还能不能更快？这样四个层层递进的问题，构成认知问题链，提前一周进行教学多媒体和相关教学资源的推送。学生组成学习小组，认领问题，通过课下自主学习、课堂汇报交流深化知识理解，老师再针对疑难点引导学生深入思考。“为什么需要快”侧重于使学生感同身受，意识到快速算法的必要性；“怎样才能变快”侧重于引导分析问题、解决问题，使学生意识到分解组合的作用，“究竟有多快”则通过理论和仿真验证算法的有效性，“还能不能更快”则启发学生探索未知。这种以学生为主、老师为辅的课堂教学实践，也构成了理论分析、数学推导、仿真验证的认知闭环，体现“OBE”教学理念，让学生有知识的获得感，同时也帮助学生实现“感性认知”和“理性认知”的升华。因此，课前推送的幕课资源需要能够吸引学生动耳听讲，推送的相关文献资料则要求学生动目阅读，研讨交流时鼓励学生动口言说，小组展示中涉及的仿真要引导学生动手实践。此外，在教学过程中，也注重思政元素的凝练和融入。