王榮浩　秦霞

［摘 要］基于課程育人的本質(zhì)要義與內(nèi)涵，文章從需求側(cè)和供給側(cè)探索了IATCV五位一體本科教育教學(xué)模式，即以興趣（Interest）、能力（Ability）、思維（Thinking）、創(chuàng)新（Creativity）、價值（Value）培養(yǎng)為導(dǎo)向的課程育人法，同時研究了其與體驗(yàn)式教學(xué)的內(nèi)在映射關(guān)系機(jī)制，并在計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程中進(jìn)行了該模式的實(shí)踐探索，以期為當(dāng)前的課程教學(xué)改革提供一定的參考。

［關(guān)鍵詞］教學(xué)改革；課程育人；人才培養(yǎng)；IATCV五位一體；體驗(yàn)式教學(xué)；映射機(jī)制

［中圖分類號］G642.0 ［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］A［文章編號］2095-3437（2024）05-0069-05

本科教育教學(xué)改革歷來都是國家實(shí)施教育教學(xué)改革的重點(diǎn)。為有效推進(jìn)本科教育教學(xué)水平的不斷提升，教育部組建了高等學(xué)校教學(xué)指導(dǎo)委員會，負(fù)責(zé)開展高等學(xué)校本科教學(xué)的研究、咨詢、指導(dǎo)、評估、服務(wù)等工作。自2019年2月《中國教育現(xiàn)代化2035》印發(fā)后，高等院校的本科教育教學(xué)改革進(jìn)行得如火如荼，不斷與國際深度接軌。本科教學(xué)強(qiáng)調(diào)知識理解和實(shí)踐應(yīng)用的同時，對學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力也提出了較高要求[1]。自主學(xué)習(xí)能力本質(zhì)上是一種思維品質(zhì)，是學(xué)生在其今后任職崗位上進(jìn)行創(chuàng)造性工作必備的科學(xué)素養(yǎng)，而對知識的活學(xué)活用是學(xué)生在未來工作中必備的實(shí)踐素養(yǎng)。這決定了在本科教學(xué)中要始終堅(jiān)持思維品質(zhì)訓(xùn)練與實(shí)踐能力訓(xùn)練的有機(jī)融合，回歸啟發(fā)式“教”與自主性“學(xué)”的本真過程。此外，在本科生的課程教學(xué)中，能力的培養(yǎng)比知識的傳授更加重要。這里的能力是多方面的，如創(chuàng)新能力、批判性思維能力、自主學(xué)習(xí)能力、發(fā)現(xiàn)與解決問題能力等[2]。如何在本科生課程教學(xué)中潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生的這些能力是一個值得探索和思考的問題。筆者在計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程教學(xué)中，以興趣（Interest）、能力（Ability）、思維（Thinking）、創(chuàng)新（Creativity）、價值（Value）為導(dǎo)向，總結(jié)出了面向課程育人的IATCV五位一體本科教育教學(xué)模式，根據(jù)學(xué)生的反饋情況，其所取得的效果是明顯的。

一、IATCV教學(xué)理念初衷與實(shí)施構(gòu)想

（一）理念初衷

教育的核心是育人，堅(jiān)持立德樹人，培養(yǎng)新時代高素質(zhì)理工科人才是理工類院校的使命任務(wù)[3]。這就需要回歸教育原點(diǎn)，堅(jiān)守教育初心，從課堂教學(xué)走向課程育人。課程育人一直是教育界關(guān)注的話題，在理論層面也產(chǎn)生了許多新觀念、新思想和新方法。然而，圍繞課程育人“教什么、怎么教”的問題，目前尚未有定論[4]。為了讓課程育人走實(shí)落地，從需求側(cè)分析：個體層面，學(xué)生期望通過課程學(xué)習(xí)能夠?qū)W知識、強(qiáng)能力、學(xué)做人；國家層面，希望課程育人能夠立德樹人，培養(yǎng)社會主義建設(shè)者和接班人。綜合這兩個層面，課程育人的根本需求是知識傳授、能力培養(yǎng)和價值塑造，對學(xué)生而言，具體體現(xiàn)為社會主義核心價值觀的樹立，如圖1所示。

為滿足知識傳授、能力培養(yǎng)、價值塑造等課程育人的基本訴求，從供給側(cè)分析，筆者提出IATCV五位一體本科教育教學(xué)模式，即將興趣（Interest）、能力（Ability）、思維（Thinking）、創(chuàng)新（Creativity）、價值（Value）有機(jī)融合，以共同實(shí)現(xiàn)課程育人目標(biāo)。如圖2所示，學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)融入知識傳授，學(xué)習(xí)能力、思維品質(zhì)和創(chuàng)新意識的塑培共同促進(jìn)綜合能力的養(yǎng)成，創(chuàng)新意識和品格價值的提升實(shí)現(xiàn)價值塑造。IATCV五個方面并不是孤立存在的，能力培養(yǎng)受興趣使然，思維鍛造建立在能力提升基礎(chǔ)之上，創(chuàng)新發(fā)展蘊(yùn)于思維形成過程之中，情感價值在創(chuàng)新孕育中得以升華，五位一體合力促成了課程育人目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

（二）實(shí)施構(gòu)想

本科教學(xué)講求互動，互動教學(xué)從本質(zhì)上說是教師與學(xué)生之間的一種“交往”，沒有師生之間、生生之間的研討與交流、溝通與理解，“教”與“學(xué)”的過程就不是一個真實(shí)自然的教學(xué)行為。對學(xué)生來說，學(xué)習(xí)知識和培養(yǎng)能力固然是直接目標(biāo)，但從更深層次的情感價值來考慮，“交往”的實(shí)質(zhì)在于體驗(yàn)知識發(fā)現(xiàn)的過程，體驗(yàn)知識的“源”，因此，本科教育教學(xué)的本質(zhì)就是體驗(yàn)。體驗(yàn)是學(xué)習(xí)者親身經(jīng)歷創(chuàng)造知識的過程，是對知識的活學(xué)活用和對真理的孜孜追求。它對教學(xué)的直接要求是“放手”，它的最大特征是“自主”，是教師無需“教”的秘訣。

綜上所述，體驗(yàn)式教學(xué)是本科教學(xué)的本質(zhì)回歸，因而教學(xué)中的重難點(diǎn)問題，不是依賴教師單方面講授，而是學(xué)生在師生交往過程中體驗(yàn)并領(lǐng)悟出來的。這種體驗(yàn)式教學(xué)在實(shí)施過程中貫穿于興趣、能力、思維、創(chuàng)新、價值五個具體環(huán)節(jié)中，五個環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣，并以學(xué)生為中心，共同形成IATCV五位一體本科教育教學(xué)模式，如圖3所示。

從圖3中可以看出IATCV的核心在于體驗(yàn)，各環(huán)節(jié)的具體實(shí)施方法及其與體驗(yàn)式教學(xué)的映射關(guān)系如表1所示。

二、IATCV的課程實(shí)踐

（一）激發(fā)興趣的知識體驗(yàn)

在計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程教學(xué)的作業(yè)環(huán)節(jié)中，筆者目前采取的是口頭報告+大作業(yè)（課后習(xí)題）形式。鑒于本門課程理論性和應(yīng)用性較強(qiáng)，學(xué)科發(fā)展也比較迅速，口頭報告需要學(xué)生對學(xué)科前沿做深入了解和掌握，課后習(xí)題對學(xué)生的基礎(chǔ)鞏固也是必不可少的。這樣做的目的一是使學(xué)生在查閱文獻(xiàn)資料后，能清晰地表述內(nèi)容及觀點(diǎn)，并提出一些問題和自己的想法；二是以思考為主，讓學(xué)生挖掘自己的學(xué)習(xí)和研究興趣，從中發(fā)現(xiàn)樂趣，尋找自己的興趣點(diǎn)。善于思考既是一種良好的學(xué)習(xí)素養(yǎng)，也是一種能力的體現(xiàn)。

例如，筆者在講授“離散系統(tǒng)穩(wěn)定性”一章的內(nèi)容前，先向?qū)W生提出三個問題：

①為什么要研究離散系統(tǒng)穩(wěn)定性？離散系統(tǒng)穩(wěn)定性與連續(xù)系統(tǒng)本質(zhì)區(qū)別在哪？“離散系統(tǒng)中的變量不發(fā)散系統(tǒng)就穩(wěn)定”這種說法對嗎？

②為什么只研究離散系統(tǒng)零平衡態(tài)的穩(wěn)定性？

③大部分計(jì)算機(jī)控制技術(shù)教科書在討論穩(wěn)定性問題時，只考慮齊次差分方程，因此有人認(rèn)為“穩(wěn)定性與輸入無關(guān)”，是不是這樣？如果給定非齊次差分方程，有沒有穩(wěn)定性問題？

以上三個問題的提法對嗎？如果對，應(yīng)該如何回答？如果提法不對，應(yīng)該如何改正？

在給出三個問題前，筆者已經(jīng)讓學(xué)生進(jìn)行了課前預(yù)習(xí)，學(xué)生不僅需要對問題本身作出回答，而且需要對其合理性作出辨別和解釋。學(xué)生在進(jìn)行課前預(yù)習(xí)之后，發(fā)現(xiàn)自己難以回答或無法回答上述問題，筆者就會引導(dǎo)他們?nèi)绾螌Ω拍钆c理論作進(jìn)一步思考，充分調(diào)動他們的積極性，使其參與到問題討論與解決當(dāng)中。在思考與爭論中，學(xué)生的興趣逐步提升，同時也加深了對問題的認(rèn)識，提高了發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。從問題提出、引導(dǎo)啟發(fā)到形成結(jié)論，這個過程并不需要教師單方面地傳授知識，在以學(xué)生為主體的思考辯論中，教師只要考慮如何最大限度地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，為學(xué)生能力的提升營造一個良好的環(huán)境。

（二）發(fā)現(xiàn)知識的過程體驗(yàn)

國學(xué)大師陳寅恪先生在授課過程中有“三不講”：不講書本上有的、不講別人講過的、不講自己講過的[5]。這“三不講”實(shí)際上就是在告訴我們：對教師來說，除了關(guān)注教材基本知識，更要教授新知識。不講書本上有的——講前沿知識；不講別人講過的——講自己對知識的獨(dú)特見解；不講自己講過的——講自己對課程知識的新的理解。這對教師提出了很高的要求，然而要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，教師必須這樣講，也只能這樣講。通過前沿知識的教與學(xué)，學(xué)生才能沉浸于創(chuàng)造新知識的過程，才會有新鮮的體驗(yàn)。在計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程教學(xué)中，筆者自始至終努力貫穿和滲透這一指導(dǎo)思想。

例如，在講授狀態(tài)空間離散化方法一節(jié)的內(nèi)容前，筆者查閱了計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的所有同類教科書，大部分都采用了經(jīng)典的Z變換方法。當(dāng)時筆者正從事一項(xiàng)有關(guān)控制系統(tǒng)離散化方法的最新研究，因此計(jì)劃通過自身的研究經(jīng)歷，將最前沿的科學(xué)方法介紹給學(xué)生。但單純的介紹和解釋對學(xué)生創(chuàng)造性思維的啟發(fā)沒有任何作用，因?yàn)槟侵皇顷P(guān)注學(xué)生“知”的結(jié)果，而忽略了“認(rèn)”的過程。因此，在教學(xué)過程中，筆者于課前布置了預(yù)習(xí)任務(wù)，在這節(jié)課開始時，就列舉了DSP高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型離散化問題，讓學(xué)生用課前所預(yù)習(xí)的知識加以解決。隨著計(jì)算的深入，學(xué)生發(fā)現(xiàn)利用書本上的方法，將原來的連續(xù)動態(tài)系統(tǒng)作離散化處理后卻得到了一個靜態(tài)系統(tǒng)——“離散化改變了系統(tǒng)的屬性”！學(xué)生得到了這樣一個不合理的結(jié)論。此時，筆者開始引導(dǎo)學(xué)生用批判性思維來重新審視書本知識。學(xué)生通過翻閱課本，最終發(fā)現(xiàn)書上的方法是有適用范圍的，其不適合高速采樣。然而僅僅發(fā)現(xiàn)問題還不夠，如何解決問題才是我們面臨的更大難題。在這里，學(xué)生的基礎(chǔ)知識體系就發(fā)揮了重要的作用。有學(xué)生想到Z變換方法本身就有局限性，就利用在數(shù)學(xué)課中所接觸到的Delta變換嘗試解決這一問題，果然得到了另一種截然不同的離散化方法，而且意外地發(fā)現(xiàn)，這個方法在非高速采樣情況下竟然也能回歸到書本上的方法。這些發(fā)現(xiàn)雖是已有的科研成果，但學(xué)生仍心懷喜悅與成就感。在這個過程中，學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力得到了有效提升。這有賴于學(xué)生較完備的知識體系和教師較高的科研水平。就學(xué)生而言，書本知識都是最基礎(chǔ)的，靠課后自學(xué)即可完成；就教師而言，其應(yīng)基于教材的課程知識體系力求使學(xué)生在課堂上所獲取的知識都是最新的。可見，學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)很大程度上依靠教師的科研水平，所謂科研反哺教學(xué)，意義也在于此。

（三）應(yīng)用知識的實(shí)操體驗(yàn)

傳統(tǒng)的本科教學(xué)更關(guān)注學(xué)生對知識原理的理解，因而實(shí)驗(yàn)教學(xué)相對理論教學(xué)較弱化。然而對標(biāo)新工科的培養(yǎng)目標(biāo)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)恰恰是崗位任職技能形成的重要環(huán)節(jié)。沒有實(shí)驗(yàn)支撐的理論教學(xué)猶如無米之炊，對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，使其在實(shí)操環(huán)境中體會到理論知識的實(shí)用性以及知識創(chuàng)造的趣味性，是本科生實(shí)踐能力形成的必要途徑。與當(dāng)前社會對學(xué)生畢業(yè)后的崗位任職需求相比，部分在校生的實(shí)踐動手能力相對較弱，當(dāng)這部分學(xué)生將來到基層崗位任職時，在現(xiàn)有的以理論授課為主導(dǎo)的培養(yǎng)模式下，這一缺陷可能會繼續(xù)存在。因此，培養(yǎng)和強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)踐能力是教師義不容辭的責(zé)任。筆者在計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程基礎(chǔ)上單獨(dú)增設(shè)了計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)，采用先進(jìn)的倒立擺控制系統(tǒng)裝置，在課堂上通過實(shí)驗(yàn)演示，將基于計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)擺的神奇效果呈現(xiàn)給學(xué)生，并且向?qū)W生展示了倒立擺系統(tǒng)在工程裝備上的實(shí)際應(yīng)用案例，學(xué)生對其表現(xiàn)出了極大的興趣，紛紛躍躍欲試。其中有一位學(xué)生不僅用所學(xué)離散最優(yōu)控制方法成功穩(wěn)定了擺桿的運(yùn)動，而且進(jìn)一步通過師生間的互動交流、查閱文獻(xiàn)以及與同學(xué)的討論，利用近年來出現(xiàn)的一種新的權(quán)矩陣優(yōu)化法，調(diào)節(jié)了控制器參數(shù)，進(jìn)一步提高了控制算法的實(shí)時性和靈敏度，將擺桿運(yùn)動的穩(wěn)定時間和控制精度都提高了一個數(shù)量級。之后，該學(xué)生依據(jù)此實(shí)驗(yàn)成果在核心期刊上發(fā)表了高水平的科技論文。可見，本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)除了讓學(xué)生體會到知識應(yīng)用的價值，還能在實(shí)驗(yàn)過程中通過師生互評、生生互辯激發(fā)學(xué)生的靈感和創(chuàng)造力，不斷改進(jìn)和優(yōu)化知識。但這種實(shí)踐能力實(shí)際上根植于強(qiáng)大的思維能力，沒有思維能力的訓(xùn)練，實(shí)踐能力的養(yǎng)成也只是紙上談兵。因此，教師不僅要在理論課上培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，還應(yīng)將這種思維能力培養(yǎng)貫穿于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的各個環(huán)節(jié)，并有機(jī)融合學(xué)生的實(shí)踐能力培養(yǎng)，兩種能力的形成和共生對學(xué)生將來在任職崗位上的發(fā)展是十分有益的。

（四）擴(kuò)展思維的創(chuàng)新體驗(yàn)

身處信息爆炸時代的本科生知識面比過去更廣、知識深度更深，但部分學(xué)生已形成一定的慣性思維，易鉆死胡同，如果不加引導(dǎo)，學(xué)生的思維就會僵化；但若引導(dǎo)失之偏、失之過，學(xué)生的思維往往容易走向另一個極端——“胡思亂想”“天馬行空”，導(dǎo)致事倍功半。教師在教學(xué)中應(yīng)該思考要將學(xué)生思維引導(dǎo)到什么程度，既達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考及自主學(xué)習(xí)能力的目的，又不至于“物極必反”，使學(xué)生的能力培養(yǎng)變?yōu)橐环N“苦力”訓(xùn)練。本科生課堂教學(xué)的思維引導(dǎo)關(guān)鍵是要處理好“扶”和“放”的關(guān)系?！胺觥本褪墙處熛鄼C(jī)引導(dǎo)，適當(dāng)點(diǎn)撥，發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用；“放”就是讓學(xué)生積極主動地理解、分解、探究問題，自求解釋，不依賴于教師。

在講授離散控制系統(tǒng)狀態(tài)極點(diǎn)配置時，筆者以單變量控制系統(tǒng)為例，講授其具體的極點(diǎn)計(jì)算及生成方法，這些經(jīng)典方法的講授需要教師“扶”；而對以下幾個問題則需要教師“放”：①是否可將單變量系統(tǒng)擴(kuò)展到多變量？請說明你的理由。②如能夠擴(kuò)充，在方法及生成規(guī)律上與單變量系統(tǒng)有何不同之處？這些問題均在學(xué)生思維量度范圍之內(nèi)，問題①是基礎(chǔ)，難度適合多數(shù)學(xué)生，問題②是問題①的深入，供學(xué)有余力的學(xué)生思考。本科生已經(jīng)接受過基礎(chǔ)教育，具備一定的知識儲備，教師只需給予必要的方向性指導(dǎo)和建議，其余的則可交給學(xué)生，在這個過程中學(xué)生的思維能力會潛移默化地得到提升，同時建立在思維擴(kuò)展基礎(chǔ)上的自主學(xué)習(xí)能使學(xué)生沉浸在解決問題的創(chuàng)新情境之中。本科教學(xué)中教師應(yīng)敢于放手，對于內(nèi)容講到什么程度、問題深入到什么地步，要做到心中有數(shù)，拿捏得當(dāng)。

（五）自我認(rèn)知的價值體驗(yàn)

“教是為了不需要教”，葉圣陶先生這句話說明教育的終極目標(biāo)是讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)[6]。因此在教的過程中，不僅要教會學(xué)生知識技能，而且要教會學(xué)生如何客觀地評價自己、認(rèn)識自己，知道自己的長處和短處，以培養(yǎng)學(xué)生的自主反思意識。這是學(xué)生思維能力和實(shí)踐能力培養(yǎng)的升華，也就是自我認(rèn)知能力。在教學(xué)過程中，評價教師的“教”與學(xué)生的“學(xué)”往往用“考”的方式，然而“考”既然具有評價的功能，為什么不能將它作為一個增強(qiáng)學(xué)生自我認(rèn)知意識的契機(jī)呢？因此，如何有效地對“考”加以利用，既讓教師受“益”（提升教學(xué)能力），又讓學(xué)生獲“利”（提高自我認(rèn)知能力），是一個值得探索的問題。筆者在計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程中也嘗試了考法改革，以期在本科生自我認(rèn)知意識的培養(yǎng)方面探索出一條可行之路。考試還是以筆試的形式開展，但分為A和B兩套試卷，A卷是考核基礎(chǔ)、運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題能力的考題，屬較低能力層次一類的題目，但也有一定難度，題量和普通的考試題量相當(dāng)；B卷是考核創(chuàng)新思維能力的考題，是一種開放性的考題，題目總數(shù)為4～5題，均選自計(jì)算機(jī)控制前沿技術(shù)中一些懸而未決的問題或筆者進(jìn)行科研工作時發(fā)現(xiàn)的一些尚未解決的問題，因此題目沒有標(biāo)準(zhǔn)答案。A、B兩套試卷可由學(xué)生任意選擇，并且可以開卷考，但選擇A卷的學(xué)生只有答對所有問題才可獲得滿分，而選擇B卷的學(xué)生可只選一道自己比較擅長的問題進(jìn)行解答，教師根據(jù)答題思路的合理性予以評分，所以可能選擇B卷的學(xué)生只解答一道問題就可以獲得滿分。這樣的考試方式，使學(xué)生選擇的自由度變大了，一些平時基礎(chǔ)好的學(xué)生一般會選擇A卷，而一些對自身能力比較有信心的學(xué)生則會挑戰(zhàn)B卷。這樣，考試的過程對學(xué)生而言不僅是答題的過程，更是自我評估、自我認(rèn)知的過程；對教師而言，設(shè)計(jì)試卷的目的是讓學(xué)生成為科學(xué)研究的參與者，兩方均在此過程中受益。從認(rèn)識論角度來看，“教”與“學(xué)”既然可以“相長”，而“考”也是“學(xué)”的一個重要環(huán)節(jié)，那么“教”與“考”理應(yīng)也可“相長”。按照這個理念，學(xué)生在參與考試的過程中，其不應(yīng)是被動的應(yīng)試者，而是具有個性思維的主動參與者；教師也不應(yīng)是刻板的施考者，而是積極推動學(xué)生實(shí)現(xiàn)個人價值的發(fā)起者。學(xué)生在考試的過程中體驗(yàn)到了思維的價值，教師在評判成績的過程中也受到了學(xué)生思維的啟發(fā)，不斷促進(jìn)課程教學(xué)的改革和實(shí)施，從而形成了師生間的良性互動循環(huán)。

三、結(jié)語

興趣、能力、思維、創(chuàng)新、價值的培養(yǎng)并不是孤立的，這五個方面一環(huán)套一環(huán)，貫穿于整個教學(xué)過程，形成了IATCV五位一體本科教育教學(xué)模式。當(dāng)前的本科教育教學(xué)對學(xué)生和教師雙方都提出了較高的要求。學(xué)生需要具備扎實(shí)的學(xué)科功底，才能通過科學(xué)的思維打破既定的條條框框，獲得新的想法和發(fā)現(xiàn)。教師在采用一定教學(xué)方法的同時，要將更多的科研經(jīng)驗(yàn)和成果與學(xué)生一同分享，激發(fā)他們的創(chuàng)新意識和創(chuàng)造思維。所謂“要給學(xué)生一碗水，教師要有一桶水”，這“一桶水”要靠教師不斷地從科研中汲取，用科研成果更新教學(xué)內(nèi)容、用科研思維創(chuàng)新教學(xué)模式、用科研資源改善教學(xué)條件。只有這樣，本科教育才能與國際接軌，國家創(chuàng)新型人才發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)才能得以更好地實(shí)現(xiàn)。

［ 參 考 文 獻(xiàn) ］

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［責(zé)任編輯：劉鳳華］