張峰，石現(xiàn)峰，趙黎

摘要：項(xiàng)目引導(dǎo)和任務(wù)驅(qū)動是以認(rèn)知主義、構(gòu)建主義和行動學(xué)習(xí)理論為基礎(chǔ)的教學(xué)方法，對培養(yǎng)創(chuàng)新意識、工程應(yīng)用意識及自主學(xué)習(xí)習(xí)慣有積極作用。為解決電子信息相關(guān)專業(yè)“數(shù)字信號處理”課程教學(xué)過程枯燥、學(xué)習(xí)難度大、學(xué)生應(yīng)用能力欠缺的問題，論文將兩種方法融合，結(jié)合工程項(xiàng)目“旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動信號分析”和合理任務(wù)設(shè)計(jì)應(yīng)用于課程教學(xué)。

關(guān)鍵詞：項(xiàng)目引導(dǎo)；任務(wù)驅(qū)動；數(shù)字信號處理；研究性學(xué)習(xí)；創(chuàng)新意識

中圖分類號：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）48-0163-02

一、項(xiàng)目引導(dǎo)下的多任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法

1.項(xiàng)目引導(dǎo)教學(xué)。項(xiàng)目引導(dǎo)教學(xué)法建立在認(rèn)知主義學(xué)習(xí)理論基礎(chǔ)上，是對“先理論、后實(shí)踐”的傳統(tǒng)教學(xué)方式的變革。這一教學(xué)方式把實(shí)際問題的解決作為教學(xué)目的，在教學(xué)中以解決實(shí)際問題為動機(jī)達(dá)到知識的獲取和能力的培養(yǎng)目的。在工科專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課及專業(yè)課中，以項(xiàng)目為引導(dǎo)組織并開展教學(xué)，通過將理論與實(shí)際工程項(xiàng)目和應(yīng)用的有機(jī)結(jié)合，能夠培養(yǎng)學(xué)生的工程意識，加強(qiáng)對理論知識的理解，并激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

2.任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法。任務(wù)驅(qū)動教學(xué)方法是建立在構(gòu)建主義理論基礎(chǔ)上的互動式教學(xué)方法，以完成任務(wù)為線索，把教學(xué)內(nèi)容隱含在精心設(shè)計(jì)的任務(wù)中，讓學(xué)生通過對任務(wù)的分析和實(shí)施去發(fā)現(xiàn)問題、尋找解決問題的方法，從而培養(yǎng)創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力、工程應(yīng)用意識以及自主學(xué)習(xí)習(xí)慣。任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法對課堂教學(xué)由教師為中心的傳統(tǒng)模式向以學(xué)生為中心的研究性教學(xué)模式轉(zhuǎn)變有很好的促進(jìn)作用。

3.項(xiàng)目引導(dǎo)與多任務(wù)驅(qū)動的結(jié)合。項(xiàng)目引導(dǎo)下的多任務(wù)驅(qū)動教學(xué)把項(xiàng)目引導(dǎo)與任務(wù)驅(qū)動教學(xué)有效融合，以工程項(xiàng)目為載體，將項(xiàng)目目標(biāo)轉(zhuǎn)化為一系列相對獨(dú)立的任務(wù)，以具體任務(wù)實(shí)施作為項(xiàng)目目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的手段，能更好地發(fā)揮二者在教學(xué)中的作用。而多個(gè)任務(wù)的引入，一方面把整體項(xiàng)目目標(biāo)化整為零，具有更好的可實(shí)施性；另一方面精心設(shè)計(jì)的多個(gè)任務(wù)對課程理論知識的覆蓋更全面，避免單一任務(wù)的不足；同時(shí)，多任務(wù)便于教學(xué)過程中的分組實(shí)施，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作解決實(shí)際問題的能力。

二、項(xiàng)目引導(dǎo)多任務(wù)驅(qū)動用于數(shù)字信號處理教學(xué)

1.課程特點(diǎn)分析?！皵?shù)字信號處理”是電子信息相關(guān)專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，課程內(nèi)容豐富，與專業(yè)課結(jié)合緊密，但原理抽象、公式繁雜，涉及數(shù)學(xué)知識多、程度深。從“數(shù)字信號處理”課程實(shí)踐性和應(yīng)用性強(qiáng)的這一特點(diǎn)出發(fā)，將項(xiàng)目引導(dǎo)下的多任務(wù)驅(qū)動教學(xué)方法引入到課程教學(xué)中，通過實(shí)際的工程項(xiàng)目和合理設(shè)計(jì)的任務(wù)，可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)理論內(nèi)容與工程應(yīng)用之間的聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)字信號處理的原理解決實(shí)際工程問題的能力，提高教學(xué)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)研究性教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變。

2.項(xiàng)目引導(dǎo)促進(jìn)課程原理與應(yīng)用結(jié)合。根據(jù)電子信息相關(guān)專業(yè)的特點(diǎn)，在課程教學(xué)中以工程項(xiàng)目作為引導(dǎo)，可以促進(jìn)課程理論與實(shí)際應(yīng)用的結(jié)合。針對信號處理技術(shù)在工業(yè)現(xiàn)場故障診斷領(lǐng)域的應(yīng)用，選擇實(shí)際科研項(xiàng)目“汽輪機(jī)振動在線監(jiān)測系統(tǒng)”作為實(shí)施課程項(xiàng)目引導(dǎo)教學(xué)的項(xiàng)目基礎(chǔ)。完整的汽輪機(jī)振動在線監(jiān)測系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)與方案如圖1。

整個(gè)系統(tǒng)屬于集散型結(jié)構(gòu)，由若干在線監(jiān)測系統(tǒng)、服務(wù)器、通信接口及通信線路組成，采用上、下位機(jī)同步工作的方式。下位機(jī)由在線監(jiān)測裝置組成，位于汽輪機(jī)組附近，是系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集與分析設(shè)備，完成數(shù)據(jù)采集、處理及分析任務(wù)，并將數(shù)據(jù)以數(shù)字形式通過網(wǎng)絡(luò)傳送給上位機(jī)；上位機(jī)屬于故障診斷系統(tǒng)，以工控機(jī)作為服務(wù)器，負(fù)責(zé)和下位機(jī)數(shù)據(jù)通信、存儲、歷史數(shù)據(jù)分析、故障判斷及web發(fā)布等工作，還可將系統(tǒng)的控制參數(shù)發(fā)送給下位機(jī)的各個(gè)在線監(jiān)測系統(tǒng)，以調(diào)整工作狀態(tài)和參數(shù)。上位機(jī)服務(wù)器還負(fù)責(zé)將分析結(jié)果發(fā)布到廠內(nèi)局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)上，所有的數(shù)據(jù)通信都通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行。結(jié)合課程性質(zhì)及數(shù)字信號處理教學(xué)的實(shí)際內(nèi)容，選擇系統(tǒng)中的核心內(nèi)容之一，即振動信號的分析與處理作為實(shí)施課程項(xiàng)目引導(dǎo)教學(xué)實(shí)施的具體項(xiàng)目。

3.多任務(wù)驅(qū)動實(shí)現(xiàn)研究性教學(xué)模式轉(zhuǎn)變。以“旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動信號分析”這一項(xiàng)目為引導(dǎo)，通過對整體功能及技術(shù)指標(biāo)的分析，并結(jié)合課程內(nèi)容安排及知識模塊，將整個(gè)項(xiàng)目的實(shí)施劃分為三個(gè)具體任務(wù)，如圖2：

三個(gè)任務(wù)相對獨(dú)立，基本原理對應(yīng)了信號采樣（任務(wù)1）、信號頻域分析（任務(wù)3）及濾波器設(shè)計(jì)（任務(wù)2）這三個(gè)課程核心知識模塊，便于根據(jù)課程進(jìn)度分階段實(shí)施；同時(shí)任務(wù)間又有一定聯(lián)系與接口，組成了整個(gè)項(xiàng)目的核心內(nèi)容，保證項(xiàng)目目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的完整性。合理的項(xiàng)目分解與任務(wù)設(shè)計(jì)，可有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)工程應(yīng)用意識和創(chuàng)新能力。在具體教學(xué)中，學(xué)生通過對項(xiàng)目的認(rèn)識、任務(wù)的分析和對任務(wù)的實(shí)施去發(fā)現(xiàn)問題、尋找利用課程理論知識解決實(shí)際問題的方法，能夠?qū)崿F(xiàn)課程教學(xué)模式向研究性教學(xué)的轉(zhuǎn)變，在一定程度上解決了課程教學(xué)難度大、學(xué)習(xí)難、學(xué)以致用能力欠缺和工程應(yīng)用能力不足的問題。

4.實(shí)施與效果評價(jià)。由上述分析及項(xiàng)目與任務(wù)的關(guān)系可看出，項(xiàng)目引導(dǎo)多任務(wù)驅(qū)動教學(xué)以任務(wù)驅(qū)動教學(xué)的具體實(shí)施作為實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)。根據(jù)任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法的相關(guān)理論以及課程的特點(diǎn)，采用如圖3所示的任務(wù)驅(qū)動教學(xué)實(shí)施方案：

這一實(shí)施方案以學(xué)生為中心，強(qiáng)調(diào)發(fā)現(xiàn)并解決問題能力的培養(yǎng)；而教師主要對任務(wù)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，并在實(shí)施過程中對學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)。實(shí)施方案中，好的任務(wù)設(shè)計(jì)是任務(wù)驅(qū)動教學(xué)的基礎(chǔ)，由任課教師根據(jù)項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)；任務(wù)分解結(jié)合課程內(nèi)容及知識模塊分階段進(jìn)行；任務(wù)實(shí)施以學(xué)生為中心自主進(jìn)行，指導(dǎo)教師提供必要指導(dǎo)；效果評價(jià)結(jié)合任務(wù)完成過程、作品及實(shí)際項(xiàng)目指標(biāo)進(jìn)行，評價(jià)結(jié)果一方面作為課程考核的一項(xiàng)指標(biāo)，另一方面作為任務(wù)調(diào)整及完善的依據(jù)。具體的教學(xué)實(shí)踐表明，項(xiàng)目引導(dǎo)下的多任務(wù)驅(qū)動教學(xué)能夠較充分地調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、學(xué)習(xí)興趣和課堂參與度，在項(xiàng)目的引導(dǎo)和任務(wù)要求的驅(qū)動下完成設(shè)計(jì)方案制定及具體任務(wù)實(shí)施，并提交作品，達(dá)到鍛煉研究能力的目的。同時(shí)，實(shí)施過程中反饋機(jī)制的引入，保證了教學(xué)效果、任務(wù)設(shè)計(jì)的質(zhì)量以及這一教學(xué)方法的有效實(shí)施。

三、總結(jié)

論文將項(xiàng)目引導(dǎo)和任務(wù)驅(qū)動兩種教學(xué)方法進(jìn)行了融合，并結(jié)合實(shí)際工程項(xiàng)目和合理的任務(wù)設(shè)計(jì)應(yīng)用于電子信息相關(guān)專業(yè)“數(shù)字信號處理”課程教學(xué)中。實(shí)際項(xiàng)目的引導(dǎo)培養(yǎng)了學(xué)生應(yīng)用數(shù)字信號處理的相關(guān)理論、原理及方法解決實(shí)際問題的應(yīng)用能力；而多個(gè)任務(wù)的有效驅(qū)動則培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識，鍛煉了解決問題的能力，促進(jìn)了研究性學(xué)習(xí)品質(zhì)的形成。以項(xiàng)目引導(dǎo)多任務(wù)驅(qū)動為基礎(chǔ)的課程教學(xué)方式經(jīng)實(shí)踐取得了良好的教學(xué)效果，提高了“數(shù)字信號處理”課程的教學(xué)質(zhì)量，對相關(guān)專業(yè)應(yīng)用型和研究型人才培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)起到了積極作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]唐進(jìn)，龍瑜.基于“項(xiàng)目引導(dǎo)—任務(wù)驅(qū)動”的課程教學(xué)模式應(yīng)用研究[J].職業(yè)時(shí)空，2010，（03）：128-130.

[2]吳靜.項(xiàng)目教學(xué)法與任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法的異同比較[J].北京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，（03）：79-82.endprint