游波 龔義建 葉佩

【摘要】面對經(jīng)濟社會對應用型人才的迫切需求，如何結(jié)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(zhì)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(guān)鍵詞】高等工程教育? 教育心理學? 專業(yè)理論課程

【基金項目】2018年度湖北省教育廳人文社會科學研究項目（項目編號18G097）。

【中圖分類號】TU-4 ? 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2019）50-0029-02

民辦高校是我國高等教育大眾化的產(chǎn)物，其快速發(fā)展為我國高等教育的社會普及化做出了顯著貢獻。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，民辦高校在專業(yè)規(guī)劃、課程設(shè)置、人才培養(yǎng)模式、教學質(zhì)量、教師隊伍建設(shè)等方面正在向應用型高校轉(zhuǎn)變。國家教育事業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃[1]指出“建設(shè)一批高水平應用型本科高校，積極探索理論與實踐并重、知識與能力并重、校內(nèi)與校外培養(yǎng)并重，開放、靈活的人才培養(yǎng)模式?！边@為民辦高校下一步的人才培養(yǎng)指明了方向。

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(zhì)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(qū)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(qū)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(qū)動力。

從高等教育的課程設(shè)置看，以電子信息工程專業(yè)為例，一般分為通識基礎(chǔ)課，比如思政、大學英語、大學物理、高等數(shù)學等，專業(yè)基礎(chǔ)課，比如電路分析、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、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(guān)，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(shù)、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(chǔ)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(chǔ)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(zhì)量規(guī)格要求。但專業(yè)理論課搭建了從專業(yè)基礎(chǔ)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(jié)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(zhì)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(gòu)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(guān)知識。民辦高校學生數(shù)學基礎(chǔ)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(shè)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(guān)系、對所需的專業(yè)技術(shù)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(shù)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(jié)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(lǐng)域小的技術(shù)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(shù)難題，以及解決該問題所需的階段性技術(shù)知識儲備，工程應用和理論知識的結(jié)合有助于學生確立近期學習目標，在恰當?shù)某删湍繕酥敢拢瑢W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(shù)問題，形成畢業(yè)設(shè)計報告或總結(jié)，該過程中遇到的技術(shù)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(shè)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(shè)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(guān)聯(lián)性，強化基本概念，側(cè)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(shè)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(shè)計為例，如何將錄音機錄取的女聲信號轉(zhuǎn)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)計

民辦高校學生普遍表現(xiàn)出的自我調(diào)節(jié)學習能力差，究其原因除了主觀上學習自覺性差，基礎(chǔ)不好之外，客觀分析在自我調(diào)節(jié)學習維度[3]上的選擇過少也是主要原因。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(shè)計中，由于課時有限，基礎(chǔ)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(zhì)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(zhì)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(shè)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(jié)束時結(jié)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(gòu)起課程的知識體系。

四、基于建構(gòu)主義知識獲取規(guī)律的教學改革

1.虛擬實驗設(shè)計

《數(shù)字信號處理》課程中的基本概念、算法和現(xiàn)象規(guī)律均可以通過MATLAB編程來展示。MATLAB語言將高性能的數(shù)值計算和可視化集成在一起，并提供了大量的內(nèi)置函數(shù)，可以很方便地應用于科學計算、控制系統(tǒng)、信息處理等領(lǐng)域的分析、仿真和設(shè)計。目前8個學時的課內(nèi)實驗是遠遠不夠的。虛擬實驗的設(shè)計和課堂演示即為小型的實踐操作，能夠?qū)⒔炭茣纤腊宓臄?shù)學推導和理論公式，以圖形、聲音等形式活靈活現(xiàn)地展現(xiàn)在學生面前。在FIR數(shù)字濾波器設(shè)計章節(jié)，不同窗函數(shù)對濾波效果的影響，也可以在虛擬實驗窗口，先采錄一段語音信號，再選擇不同的窗函數(shù)，濾波后直接觀察信號波形、幅頻和相頻特性的變化，將濾波后的語音信號重新播放。圖形、聲音的感性認識激發(fā)了學生探索現(xiàn)象背后物理規(guī)律的興趣，同時也加深了學生對知識的理解，也使得知識獲得的內(nèi)在同化順應過程[4]更加有效。

2.實踐教學深入課程建設(shè)

目前國內(nèi)由于缺乏有力的政策支持，民辦高校和企業(yè)的合作關(guān)系不可能像德國應用科學大學和企業(yè)的雙元制[5]合作培養(yǎng)模式那樣休戚與共，互利共贏。校企合作還需要站在行業(yè)發(fā)展的高度，剖析人才需求和課程建設(shè)的關(guān)系，規(guī)劃課程內(nèi)容和教學方法。

本專業(yè)在案例教學或項目教學選題上，結(jié)合企業(yè)的某些技術(shù)難點展開設(shè)計。

（1）將企業(yè)實際技術(shù)問題引入課堂。比如光纖水聽器制造企業(yè)在對光纖充入填充物時，偶爾會帶進氣體，導致光纖填充不均勻。顯微鏡下的人工檢測費時費力，若能夠?qū)@微鏡拍攝的圖像進行缺陷自動檢測，就能完成智能化的生產(chǎn)監(jiān)測過程。課題從實踐中來，運用數(shù)字圖像處理中邊緣檢測的方法，是《數(shù)字信號處理》課程在圖像處理領(lǐng)域的延伸。學生需要查資料、編程，與企業(yè)技術(shù)人員溝通，在解決問題的過程中實現(xiàn)了知識的有效遷移和融會貫通，鍛煉了能力，為將來的職業(yè)技能打下良好的基礎(chǔ)。

（2）引入趣味性實踐創(chuàng)新項目。除了來源于企業(yè)生產(chǎn)一線的課題外，還引入趣味性強的實踐創(chuàng)新項目來激發(fā)學生學習和探索專業(yè)知識的興趣。根據(jù)課程的主要教學內(nèi)容，計劃引入心電信號、脈搏的檢測與處理、鋼琴樂音識別技術(shù)研究、語音信號識別和數(shù)字耳機制作等實踐創(chuàng)新項目供學生選擇。這些實踐創(chuàng)新項目與課程知識點密切相關(guān)，難度稍高于課本例題，但又在企業(yè)課題難度之下，兼具趣味性和實用性。學生在教師的指導下，查資料、擬定實施方案、動手編程、調(diào)試并撰寫總結(jié)報告，不斷推進項目研究進展，真正實現(xiàn)學以致用、融會貫通。

五、總結(jié)

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(zhì)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(zhì)能力，對于民辦高校成功向應用型院校轉(zhuǎn)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。

參考文獻：

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[2]夏鳳琴，姜淑梅.教育心理學[M].北京：清華大學出版社，2015：4.

[3]唐燕兒，魏旭陽.“微課”的優(yōu)勢與發(fā)展——基于教育心理學的視角[J].華南師范大學學報（社會科學版），2014（6）：84-87.

[4]彭述初.建構(gòu)主義理論評介[J].湘潭師范學院學報（社會科學版），2009（31）：140-141.

[5]孫進.德國應用科學大學校企合作的形式、特點與發(fā)展趨向[J].比較教育研究，2012（2）：41-45.

作者簡介：

游波，副教授，主要從事電子信息工程專業(yè)教學和科研。 龔義建，教授。

葉佩，講師。