教育心理學下工程專業(yè)理論課改革探索
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【摘要】面對經(jīng)濟社會對應用型人才的迫切需求，如何結合民辦高校生源實際特點進行工程專業(yè)理論課教學改革，提高應用型人才的培養(yǎng)質量，是目前亟待解決的問題。本文以《數(shù)字信號處理》課程為例，從教育心理學視角，以激發(fā)學習動機、提高學習興趣、強化知識融會貫通和遷移為目標，探討了適合民辦高校生源的實際特點的工程專業(yè)理論課程教學內(nèi)容、教學方法和實踐教學改革方案。
【關鍵詞】高等工程教育教育心理學專業(yè)理論課程
一、民辦高校生源特點及工程專業(yè)理論課教學現(xiàn)狀
高等教育院校一般分為研究型大學、應用型院校和技能型院校。目前國內(nèi)對不同類型的高校仍缺乏清晰完備的評價體系，家長對各類型高校存在等級觀念，優(yōu)秀學生往往選擇研究型大學而輕視應用型院校和技能型院校。在這樣的社會背景下，民辦高校的生源質量往往來自本科層次第二批靠后錄取。從中國傳統(tǒng)中學教育走進民辦高校的學生們，不能說是十分優(yōu)秀。不少人內(nèi)在的學習動機不足，求知欲、自我提高的內(nèi)驅力和學習興趣不足，學習習慣差，其學習過程往往更多地受到外部動機的驅動，比如來源于父母和老師的壓力。大學四年的學習效果需要有明確的導火索來點燃他們學習的內(nèi)部驅動力。從高等教育的課程設置看，以電子信息工程專業(yè)為例，一般分為通識基礎課，比如思政、大學英語、大學物理、高等數(shù)學等，專業(yè)基礎課，比如電路分析、模擬電子技術、數(shù)字電子技術、單片機原理及應用、信號與系統(tǒng)；專業(yè)理論課則是和具體的專業(yè)密切相關，比如數(shù)字信號處理、數(shù)字圖像處理、通信原理、DSP器件原理與應用、信息論與編碼、傳感器技術、光纖通信、移動通信原理等等。在民辦高校的教學實踐中，通識課、專業(yè)基礎課和實踐課的教學過程還能得到學生的響應和配合，但專業(yè)理論課基本概念繁雜，數(shù)學基礎要求高，整合知識的能力要求高，這時如果簡單沿用普通高校的培養(yǎng)方案、教育模式和教學方法是行不通的，學生往往會出現(xiàn)聽不懂、聽不進、不愿聽的“不學”現(xiàn)象，無法達到本科教學質量規(guī)格要求。但專業(yè)理論課搭建了從專業(yè)基礎到工程應用的橋梁，從重要性和專業(yè)體系上講，是無法省略的。面對經(jīng)濟社會對應用型人才的迫切需求，結合民辦高校生源的實際特點，如何改革工程專業(yè)理論課的教學內(nèi)容、實施方式和教學方法，提高應用型人才的培養(yǎng)質量，是目前民辦高校的教師們亟待解決的問題。本文以《數(shù)字信號處理課程》為例，在教育心理學視域下，從激發(fā)學習動機、創(chuàng)新彈性教學模式、基于建構主義知識獲取規(guī)律的教改等方面，探索工程專業(yè)理論課程的改革。
二、基于激發(fā)學習動機目的的教學改革
《數(shù)字信號處理》課程是電子信息工程重要的專業(yè)理論必修課，在聲音圖像信號處理、智能電網(wǎng)等方面具有很廣泛的工程應用。課程理論性很強，概念抽象，并涉及復變函數(shù)、高等數(shù)學、信號與系統(tǒng)等課程的相關知識。民辦高校學生數(shù)學基礎普遍薄弱，學習積極性不高，學習目標不明確?；诩ぐl(fā)學習動機的根本目的，本專業(yè)相應的改革措施包括：1.契合職業(yè)需求，分段設計實踐教學目前本校電子信息類專業(yè)已與多家企業(yè)簽訂了校企合作的協(xié)議。人才培養(yǎng)由校企共同承擔，學校負責理論教學，企業(yè)導師加入實踐教學團隊。四年中安排了3次實習，企業(yè)實踐和大學學習輪流進行，循環(huán)往復。入學之初的第一次實習時長半個月，由企業(yè)工程師對專業(yè)和產(chǎn)品之間的關系、對所需的專業(yè)技術知識等內(nèi)容進行介紹，使學生了解本專業(yè)在行業(yè)中的重要性，了解工作環(huán)境和職業(yè)特點，親身體會和了解技術人員在企業(yè)的工作過程和對企業(yè)發(fā)展的價值意義，激發(fā)職業(yè)認同感和成就動機，明確大學階段具體的學習目標和成就目標。第二次實習結合課程的項目教學、實地教學以及職業(yè)培訓，在學校老師和企業(yè)導師的指導下，學生運用所學去解決實際工程領域小的技術問題，達到對知識的深入理解和運用，該段時間長度為1個月左右。該階段學生了解到企業(yè)面臨的技術難題，以及解決該問題所需的階段性技術知識儲備，工程應用和理論知識的結合有助于學生確立近期學習目標，在恰當?shù)某删湍繕酥敢?，學生會積極采取相應的學習行為，因而激勵效果好。第三次畢業(yè)實習安排在第八學期，時長三個月。學生在實習過程中，組成項目小組，以合作學習的方式解決企業(yè)某些小的技術問題，形成畢業(yè)設計報告或總結，該過程中遇到的技術難點和知識盲區(qū)都能及時地得到企業(yè)導師和學校老師的指導幫助。實習成績的考核與評定主要由企業(yè)導師負責。企業(yè)定性定量對學習成果的反饋有效地正向強化了學習效果，增強了學生的滿足感和自信心，提高了自我效能感，從而進一步增強了學習動機。該階段是學生綜合運用所學逐漸適應崗位需求的過程，是走向社會的過渡階段2.以激發(fā)興趣為導向，“小而精”的模塊化內(nèi)容設計從知識體系上講，《數(shù)字信號處理》課程的七章內(nèi)容環(huán)環(huán)相扣，缺一不可。但從內(nèi)容設計上，完全可以去繁從簡，去粗取精，省略繁雜的數(shù)學推導，從廣而博的知識體系中選取小而精的內(nèi)容，強調(diào)知識點之間的關聯(lián)性，強化基本概念，側重于實踐應用。本專業(yè)將課程分為三個模塊，離散時間信號系統(tǒng)、傅里葉變換和濾波器設計。在引入每個模塊時以問題為導向，在解決問題的過程中學習掌握知識，改變現(xiàn)在先給學生灌輸概念，推導公式，最后再講應用的做法。以濾波器設計為例，如何將錄音機錄取的女聲信號轉變?yōu)槟新?？引出低通濾波器、截止頻率、通帶衰減等基本概念，如何有效保證通帶內(nèi)幅頻響應的平坦和相頻的線性？從而引出IIR和FIR濾波器不同的基本知識點。如何去設計低通濾波器呢？從而引出模擬濾波器和數(shù)字濾波器的設計方法……以問題為牽引，激發(fā)學習興趣，讓學生在思考問題、動手解決問題的過程中掌握、深入理解和鞏固知識，提高自我效能感[2]。為問題為導向，以實踐應用為牽引的模塊化教學內(nèi)容設計，能夠最大程度地激發(fā)學生學習興趣，在探索過程中學習，提高獨立思考和自學能力。3.分段量化學習效果考核，激勵學習動機改變目前每學期一考的做法，實現(xiàn)小粒度的學習效果考核，建立形式規(guī)范、題型豐富的題庫，設計小型考核形式（筆試或口試），進行知識點考核，章節(jié)考核，或應用模塊考核。使得學生能及時地獲得學習效果反饋和學習評價，發(fā)現(xiàn)學習中存在的問題并予以矯正，消除習得性無力感，進一步增強自我效能感，激發(fā)學習動機，避免了一步跟不上，步步落后的局面，能有效改變學生疲沓的學習狀態(tài)，讓他們積極緊張起來，提高學習效率。
三、創(chuàng)新彈性教學模式，分類知識點設計
從2004年開始興起的基于互聯(lián)網(wǎng)的微課和慕課模式正是順應了自我調(diào)節(jié)學習的多維選擇。在學習方法維度、學習時間維度、學習行為維度、學習物理環(huán)境維度、學習社會維度等方面顯著區(qū)別于傳統(tǒng)課堂教學，學習者擁有的選擇越多，自我調(diào)節(jié)學習的可能性越高，因而受到了學生的普遍歡迎。以往的教學設計中，由于課時有限，基礎知識部分占了較大比重，很多實驗和拓展知識無法安排在其中。將微課和網(wǎng)絡課程引入教學環(huán)節(jié)之后，能將教學環(huán)節(jié)拓展到課前、課堂和課后，起到完善教學內(nèi)容、提升授課內(nèi)涵及質量的作用。然而傳統(tǒng)理論教學課堂仍然需要面對維度受限問題。民辦高校學生素質良莠不齊，用統(tǒng)一的學習方法、學習時間、學習行為約束學生，效果不佳?？紤]針對不同層次學生的特點，本專業(yè)制定了分類知識點設計的教學方案。將《數(shù)字信號處理》知識點分成基本知識點、一般知識點和延伸知識點，其中基本知識點和60%的一般知識點是必選項。各類知識點對應了不同的學習層次和學習要求，也分別對應著不同形式內(nèi)容的練習、實驗內(nèi)容和課時安排，在課程之初分發(fā)給學生；學生在進行了一段時間的學習之后，可以根據(jù)自己的學習能力和興趣選擇知識點，實驗內(nèi)容和練習題。教師跟蹤學生的到課情況和練習成績，通過多種教學方法和實踐教學，引導和鼓勵有興趣的學生拓展知識的廣度和深度，培養(yǎng)獨立探索問題的能力。在課程考試結束時結合全過程表現(xiàn)給出綜合成績。該彈性教學模式，充分考慮學生的主觀因素，尊重個體差異，力求從他們的原有知識和經(jīng)驗背景出發(fā)，提供富有個人意義的學習經(jīng)驗，在教師的幫助下，由學生自己建構起課程的知識體系。
總結
本文以《數(shù)字信號處理》課程為例，從教育心理學視角，以激發(fā)學習動機、提高學習興趣、強化知識融會貫通和遷移為目標，探討了適合民辦高校生源實際特點的工程專業(yè)理論課程教學內(nèi)容、教學方法和實踐教學改革方案，研究了民辦高校提高專業(yè)理論課程教學質量的途徑。本文的探討對提高民辦高校專業(yè)技能型人才的核心素質能力，對于民辦高校成功向應用型院校轉型，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義，對于民辦高校同類專業(yè)理論課的教學改革具有重要的借鑒意義。
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作者：游波 葉佩 龔義建 單位：武昌工學院信息工程學院
