蔣永馨 徐軒彬 唐君 韓云東

摘? 要 問題驅(qū)動(dòng)式教學(xué)方法可以培養(yǎng)學(xué)員發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的工程素養(yǎng)和能力。為將問題驅(qū)動(dòng)式教學(xué)方法更好地推廣和應(yīng)用，結(jié)合實(shí)際教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，提煉問題驅(qū)動(dòng)式教學(xué)方法在教學(xué)組織中的基本環(huán)節(jié)，舉例說明問題驅(qū)動(dòng)式教學(xué)方法在導(dǎo)航原理與系統(tǒng)課程中的具體實(shí)施過程，歸納問題驅(qū)動(dòng)式教學(xué)方法的適用原則和實(shí)際應(yīng)用中的注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞 問題驅(qū)動(dòng)式教學(xué);導(dǎo)航系統(tǒng);工程思想;工程素養(yǎng)

中圖分類號(hào)：G642? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2019）04-0085-03

Abstract The application of question-driven teaching in the course can enhance students ability of discovering question and resolving question. In this paper， combining practical teaching experience， the?basic approach of question-driven teaching is summarized in tea-ching. And the application detail of question-driven teaching in the?course of Navigation Theory and System is given. At last the applica-tion principle of question-driven teaching and notice case are summedup in application.

Key words question-driven teaching; engineering idea; engineering literacy; navigation system

1 前言

問題驅(qū)動(dòng)式教學(xué)方法以發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題為線索[1-2]，是在教員進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容的背景鋪墊（或創(chuàng)設(shè)情境）后，把教學(xué)內(nèi)容巧妙地隱含在一系列具體問題之中或刻意設(shè)計(jì)好問題漏洞，循序漸進(jìn)地啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)員自己發(fā)現(xiàn)問題;以問題為核心規(guī)劃教學(xué)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)員分析和思考問題，最終在分析和思考過程中讓學(xué)員隱約地得出解決問題的思路，再由教員予以肯定，明示正確的解決問題的表述方式。在這個(gè)過程中，教員拿捏好孔子所說的“不憤不啟，不悱不發(fā)”的狀態(tài)，從而激發(fā)學(xué)員學(xué)習(xí)知識(shí)的內(nèi)在動(dòng)力，并在探索和學(xué)習(xí)過程中獲得參與感、成就感和滿足感。教員在這個(gè)過程中是問題的制造者、課程的設(shè)計(jì)者以及結(jié)果的評(píng)估者，在整節(jié)課堂講授過程中充當(dāng)穿針引線、啟發(fā)引導(dǎo)的角色。

結(jié)合長(zhǎng)期的授課經(jīng)驗(yàn)和對(duì)教學(xué)內(nèi)容的深入挖掘，筆者總結(jié)和提煉出問題驅(qū)動(dòng)式教學(xué)方法在課程中的應(yīng)用步驟和具體的實(shí)施過程，達(dá)到滲透給學(xué)員解決工程問題的工程思想，進(jìn)而使學(xué)員具備分析問題和解決問題的工程素養(yǎng)的目的。

2 問題驅(qū)動(dòng)式教學(xué)方法的基本環(huán)節(jié)

問題驅(qū)動(dòng)式教學(xué)方法的實(shí)施一般可分為五個(gè)基本環(huán)節(jié)：背景鋪墊（知識(shí)鋪墊）、發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、明確解決問題的方法、舉例理解（效果評(píng)價(jià)）。讓學(xué)員在這個(gè)學(xué)習(xí)過程中體會(huì)科學(xué)問題探究過程，或解決工程問題的工程思想。

背景鋪墊（知識(shí)鋪墊）? 為了引出要提出的問題，必須進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容的背景鋪墊或知識(shí)鋪墊，這樣可以使學(xué)員在一個(gè)已經(jīng)掌握的知識(shí)背景下（或?qū)W員熟悉的場(chǎng)景），在教員的引導(dǎo)下，自然而然地發(fā)現(xiàn)問題。鋪墊包括多種方式，如實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果、相關(guān)知識(shí)內(nèi)容、背景圖片等，根據(jù)具體情況而定。

發(fā)現(xiàn)問題? 在背景鋪墊或知識(shí)鋪墊后，教員需要事先設(shè)計(jì)好相關(guān)知識(shí)鋪墊中的問題或漏洞（這個(gè)問題或漏洞應(yīng)是利用本次教學(xué)內(nèi)容的某個(gè)知識(shí)點(diǎn)可以解決的問題），引導(dǎo)學(xué)員去發(fā)現(xiàn)問題。

分析問題? 在教員的引導(dǎo)下，根據(jù)學(xué)員的知識(shí)背景一步步有目的地分析問題、剖析問題，幫學(xué)員理清問題的思路，最終以尋求找到解決問題的思路為目的。一般情況下，在分析問題過程中已經(jīng)滲透了相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)，只是知識(shí)點(diǎn)引入的時(shí)候是以“嘗試”或“暫且”等試探性的詞語，讓學(xué)員認(rèn)為是自己在主動(dòng)探索的一個(gè)過程。往往分析完問題，找到解決問題思路的時(shí)候，解決的方法已經(jīng)了然，這個(gè)時(shí)候只需教員把這個(gè)解決問題的方法或過程或概念下個(gè)清晰的定義，即下一步明確解決問題的方法。

明確解決問題的方法? 此步即是給上述分析問題的過程或方法下一個(gè)明確的定義。分析問題時(shí)是一個(gè)從無到有的逆過程，學(xué)員尚處于分析問題、嘗試解決問題的過程，必須和學(xué)員明確這個(gè)解決問題的方法就是“XXX方法”，并重復(fù)“XXX方法”的正向步驟和過程。進(jìn)一步明確并使學(xué)員掌握教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)員解決問題的成就感和自我認(rèn)同感。

舉例理解（效果評(píng)價(jià)）? 根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)，此部分可以是舉例理解“XXX方法”，也可以是對(duì)“XXX方法”進(jìn)行效果評(píng)價(jià)。針對(duì)可以結(jié)合實(shí)例的教學(xué)內(nèi)容或難理解的方法或技術(shù)，為了更好地理論聯(lián)系實(shí)際，可以創(chuàng)設(shè)具體實(shí)例，通過利用“XXX方法”解決具體情況下的問題，來加深學(xué)員對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解和掌握。

針對(duì)一些需要參數(shù)和直觀數(shù)據(jù)驗(yàn)證的教學(xué)內(nèi)容，或在分析問題時(shí)提出兩種以上解決問題的方法時(shí)，可以使用參數(shù)評(píng)價(jià)或效果評(píng)價(jià)。比如數(shù)字圖像處理課程中算法效果評(píng)價(jià)，最直觀的就是圖像效果[3]。

3 問題驅(qū)動(dòng)式教學(xué)方法在導(dǎo)航原理與系統(tǒng)課程之臺(tái)卡導(dǎo)航系統(tǒng)教學(xué)中的應(yīng)用

導(dǎo)航原理與系統(tǒng)課程屬于合訓(xùn)儀器科學(xué)與技術(shù)專業(yè)模塊必修課，為學(xué)員第五年的崗位任職以及開展導(dǎo)航技術(shù)在艦艇航行中的應(yīng)用研究奠定理論基礎(chǔ)。課程內(nèi)容主要包括“多普勒導(dǎo)航系統(tǒng)”“慣性導(dǎo)航系統(tǒng)”“無線電導(dǎo)航系統(tǒng)”“衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)”“天文導(dǎo)航系統(tǒng)”“水聲定位導(dǎo)航系統(tǒng)”“組合導(dǎo)航系統(tǒng)”“地形輔助導(dǎo)航系統(tǒng)”“現(xiàn)代車輛定位導(dǎo)航系統(tǒng)”以及“飛機(jī)進(jìn)近著陸引導(dǎo)系統(tǒng)”等十個(gè)模塊。教學(xué)內(nèi)容雖然分散，但不難找出其共有的特點(diǎn)和認(rèn)知規(guī)律，總的來說，各模塊在內(nèi)容的講授上采用以系統(tǒng)應(yīng)用為牽引，以工程思想為靈魂，以原理實(shí)現(xiàn)為主線的編排方式。

臺(tái)卡導(dǎo)航系統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容特點(diǎn)分析? 臺(tái)卡導(dǎo)航系統(tǒng)是“無線電導(dǎo)航系統(tǒng)”模塊中相位差雙曲線定位體制的典型代表，對(duì)于幫助學(xué)員理解和掌握利用信號(hào)相位信息實(shí)施導(dǎo)航定位的基本方法具有重要作用，不僅在近距離高精度定位方面具有潛在的軍事應(yīng)用前景，而且其基本設(shè)計(jì)思想和關(guān)鍵技術(shù)對(duì)于包括GPS在內(nèi)的現(xiàn)代導(dǎo)航系統(tǒng)仍有重要的意義。因此，對(duì)臺(tái)卡導(dǎo)航系統(tǒng)內(nèi)容的理解直接影響后續(xù)講解GPS載波相位定位的基本原理能否打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

臺(tái)卡導(dǎo)航系統(tǒng)重點(diǎn)講授相位差測(cè)距差的基本原理、頻分多址和巷識(shí)別等關(guān)鍵技術(shù)、性能特點(diǎn)及其在軍事領(lǐng)域的潛在應(yīng)用前景。此部分內(nèi)容具有四個(gè)特點(diǎn)。

1）歷史特色鮮明。本課例講授的臺(tái)卡導(dǎo)航系統(tǒng)是伴隨二戰(zhàn)史上的重大歷史事件誕生和發(fā)展起來的，具有深厚的歷史背景。

2）設(shè)計(jì)思想生命力強(qiáng)。臺(tái)卡導(dǎo)航系統(tǒng)是相位差定位體制的典型代表，其設(shè)計(jì)思想和關(guān)鍵技術(shù)對(duì)現(xiàn)代高精度定位方法的設(shè)計(jì)影響深遠(yuǎn)。

3）信息量大。臺(tái)卡導(dǎo)航系統(tǒng)的頻分多址技術(shù)、巷識(shí)別技術(shù)具備足夠的理論深度。

4）啟發(fā)性和趣味性強(qiáng)。將歷史的發(fā)展與課堂教學(xué)緊密融合，啟發(fā)學(xué)員發(fā)現(xiàn)和解決工程問題，內(nèi)容豐富有趣。

根據(jù)歷屆教學(xué)實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)，臺(tái)卡導(dǎo)航系統(tǒng)涉及的無線電、信號(hào)處理等方面的基礎(chǔ)知識(shí)比較枯燥和抽象，因此，關(guān)鍵技術(shù)的理解有一定的難度。但是通過整理可以提煉出一條清晰的教學(xué)主線，即圍繞提高導(dǎo)航系統(tǒng)的定位精度展開分析和討論：如何提高定位精度？怎樣實(shí)現(xiàn)？提煉出的這條教學(xué)主線符合問題驅(qū)動(dòng)式的教學(xué)方法，即不斷發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，在這個(gè)過程中不僅讓學(xué)員掌握了臺(tái)卡導(dǎo)航系統(tǒng)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，而且在讓學(xué)員不斷思考的過程中，體會(huì)和掌握解決問題的工程思想。

問題驅(qū)動(dòng)式教學(xué)方法在臺(tái)卡導(dǎo)航系統(tǒng)教學(xué)中的實(shí)施細(xì)節(jié)? 下面主要以臺(tái)卡導(dǎo)航系統(tǒng)中巷識(shí)別技術(shù)知識(shí)點(diǎn)為例，闡述問題驅(qū)動(dòng)式教學(xué)方法在教學(xué)中的應(yīng)用過程。巷識(shí)別技術(shù)用來解決臺(tái)卡導(dǎo)航系統(tǒng)“相位差的多值性問題”，即符合針對(duì)用“XXX技術(shù)”解決“XXX問題”這個(gè)特點(diǎn)。

1）知識(shí)鋪墊。臺(tái)卡導(dǎo)航系統(tǒng)的定位原理是用戶通過接收主副臺(tái)發(fā)射的連續(xù)正弦波信號(hào)，測(cè)量?jī)蓚€(gè)臺(tái)站信號(hào)的相位差，從而確定以該主副臺(tái)為焦點(diǎn)的一條相位差位置線;用戶再收到主臺(tái)和另外一個(gè)副臺(tái)的信號(hào)，可以再得到一條以主臺(tái)和另外一個(gè)副臺(tái)為焦點(diǎn)的一條相位差位置線，兩條相位差位置線相交即是用戶的位置。

2）發(fā)現(xiàn)問題。利用學(xué)員已經(jīng)掌握的工程背景知識(shí)引導(dǎo)他們考慮如何實(shí)現(xiàn)上述定位原理，在引導(dǎo)學(xué)員實(shí)現(xiàn)該原理的過程中，發(fā)現(xiàn)在測(cè)量?jī)蓚€(gè)主副臺(tái)信號(hào)時(shí)，相位差整數(shù)周期不可測(cè)，只能測(cè)得[0，2π]，即在兩個(gè)臺(tái)站之間所測(cè)得的相位差位置線不唯一，存在周期為2π的相位差位置線，即要解決的“相位差的多值性問題”。

3）分析問題。利用“找路”的例子來類比理解“相位差的多值性問題”，并啟發(fā)學(xué)員找到解決該問題的思路。引導(dǎo)給出巷的定義，分析巷的作用，即在一條巷內(nèi)相位的變化是0到2π，因此只要知道在哪條巷內(nèi)，通過測(cè)相位差就能定位了。分析發(fā)現(xiàn)問題：但是如果巷太窄，不能用推算艦位識(shí)別巷。解決問題：提示學(xué)員自己找到解決問題方法，即拓寬巷。再發(fā)現(xiàn)問題：如何拓寬巷？分析問題：分析巷寬和比相頻率之間的關(guān)系。解決問題：降低比相頻率（一倍基頻下的巷為區(qū)），并分析區(qū)的作用（和巷的特點(diǎn)相同），在基頻下比較相位差可以識(shí)別巷，即解決相位差多值性問題。

4）明確解決問題的方法。下定義：這種解決相位差多值性問題的方法稱為巷識(shí)別技術(shù)。讓學(xué)員覺得自己通過獨(dú)立分析和思考也可以解決工程問題，增強(qiáng)解決工程問題的信心和找到正確解決工程問題的思路和方法。

5）舉例理解。上述過程為知識(shí)或技術(shù)從無到有的過程，從反向到正向的過程，而在實(shí)際應(yīng)用時(shí)過程則是相反的。比如上述巷識(shí)別技術(shù)的實(shí)現(xiàn)解決問題的過程，先識(shí)別巷，巷不夠?qū)?，再定義區(qū);而在應(yīng)用過程中是完全相反的，應(yīng)該先進(jìn)行區(qū)識(shí)別，再進(jìn)行巷識(shí)別。因此，為了讓學(xué)員更清楚應(yīng)用的過程，教員給出必要的假設(shè)條件，由學(xué)員自己完成區(qū)、巷識(shí)別過程，理解巷識(shí)別的過程。

4 問題驅(qū)動(dòng)式教學(xué)方法的適用原則及注意事項(xiàng)

問題驅(qū)動(dòng)式教學(xué)方法適用于學(xué)員已經(jīng)掌握基本概念和原理的情況下，在教員的引導(dǎo)下能夠綜合運(yùn)用已學(xué)過的知識(shí)解決新問題，形成新的方法的教學(xué)內(nèi)容。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)員的認(rèn)知情況，真正從學(xué)員的角度出發(fā)設(shè)計(jì)問題，設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)過程，讓學(xué)員通過這個(gè)過程將舊知識(shí)提取、整理、融合、翻新、遷移及融入少許新知識(shí)，形成他們自己認(rèn)知范疇的新理論和新方法，進(jìn)而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)員工程素養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)[4]。

問題驅(qū)動(dòng)式教學(xué)方法在教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)用過程中要充分考慮“以問題為核心，以教員為主導(dǎo)，以學(xué)員為主體，確定問題是核心，怎樣驅(qū)動(dòng)是關(guān)鍵，工程素養(yǎng)是目的”。因此，在利用問題驅(qū)動(dòng)式教學(xué)方法組織教學(xué)過程中要注意三個(gè)問題：

1）整個(gè)過程符合知識(shí)發(fā)生的過程，是真實(shí)或接近真實(shí)的，才能真實(shí)有趣地反映創(chuàng)造者的思維;

2）問題的設(shè)計(jì)要與知識(shí)點(diǎn)密切聯(lián)系，既要能牽出教學(xué)內(nèi)容，又要難度適中，不能高出學(xué)員的認(rèn)知范圍;

3）驅(qū)動(dòng)過程一定要能夠真正引導(dǎo)學(xué)員解決問題，符合學(xué)員的認(rèn)識(shí)過程，這個(gè)過程可以從模糊到清晰，從現(xiàn)象到本質(zhì)，從無到有，從已知到未知，而不能脫離學(xué)員的認(rèn)知范疇。

“教無定法，貴在得法”，能根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)員對(duì)先驗(yàn)知識(shí)的儲(chǔ)備情況，使用相應(yīng)的教學(xué)方法因材施教，可以使教學(xué)效果更加顯著。對(duì)于任何一個(gè)學(xué)科或一個(gè)原理或一個(gè)概念，都有其產(chǎn)生的前因后果，只要搞清這個(gè)過程，就是一個(gè)問題驅(qū)動(dòng)式教學(xué)過程。因此，在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)只要本著探究的心態(tài)一探究竟，就能找出問題驅(qū)動(dòng)式的教學(xué)思路。問題驅(qū)動(dòng)式教學(xué)方法的實(shí)施要達(dá)到讓學(xué)員主動(dòng)參與，充分調(diào)動(dòng)學(xué)員思維，激發(fā)學(xué)員求知欲，實(shí)現(xiàn)參與式教學(xué)過程的教學(xué)目的。

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