裘利堅 徐勝前 寧鋼民

摘要：隨著我國高等教育領(lǐng)域改革的日益深入，學(xué)生的創(chuàng)新性培養(yǎng)越來越受重視，相應(yīng)的實驗教學(xué)也由單一的演示和驗證型向綜合設(shè)計型轉(zhuǎn)化。生物醫(yī)學(xué)信號處理實驗是一門綜合性、理論性和實踐性很強(qiáng)的課程，如何引導(dǎo)學(xué)生主動參與實驗設(shè)計，成為一個新的課題。勸導(dǎo)技術(shù)是一種利用計算機(jī)技術(shù)引導(dǎo)人們朝某個目標(biāo)發(fā)展的新手段。我們將勸導(dǎo)技術(shù)運(yùn)用在生物醫(yī)學(xué)信號處理實驗教學(xué)實踐中，結(jié)合以設(shè)計為中心的教學(xué)模式，對創(chuàng)新性實驗教學(xué)進(jìn)行了有益的探索。

關(guān)鍵詞：勸導(dǎo)技術(shù)；創(chuàng)新性實驗；過程考核；教學(xué)模式

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）29-0134-03

一、引言

當(dāng)前，正是我國積極落實《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》，建設(shè)世界一流大學(xué)的關(guān)鍵時期[1]。越來越多的高校將學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)從技術(shù)型人才向創(chuàng)新型人才轉(zhuǎn)變，其教學(xué)模式的變革也逐步深化。高等學(xué)校實驗教學(xué)也由單一的、以演示和驗證為主的傳統(tǒng)實驗形式向綜合性、設(shè)計性、創(chuàng)新性轉(zhuǎn)化，這是新時期教學(xué)發(fā)展的趨勢，是提高辦學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵所在[2，3]。然而目前在實驗教學(xué)中還存在一些問題，制約了學(xué)生的創(chuàng)新性培養(yǎng)。

二、創(chuàng)新實驗教學(xué)現(xiàn)狀分析

1.實驗改革多集中于實驗硬件條件建設(shè)，盡管各部門的設(shè)備購置與更新投入逐年加強(qiáng)，實驗室的硬件環(huán)境逐年改善，但忽略了實驗內(nèi)容的創(chuàng)新和實驗的軟環(huán)境建設(shè)，因此學(xué)生創(chuàng)新能力提升效果并不顯著。

2.缺乏創(chuàng)新教育理念指導(dǎo)。在教學(xué)中如何合理設(shè)計實驗的內(nèi)容、目標(biāo)，使其有利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)缺乏深入的研究。如果實驗的內(nèi)容設(shè)計得空洞，要求和目標(biāo)定得過于嚴(yán)苛和高深，遠(yuǎn)超學(xué)生的知識和能力范疇，會使學(xué)生產(chǎn)生畏難情緒，進(jìn)而產(chǎn)生對設(shè)計性實驗課程的排斥心理。相反，如果實驗的內(nèi)容設(shè)計得過于簡單，要求和目標(biāo)定得過于容易和淺顯，則會使學(xué)生失去對實驗的興趣，無法達(dá)到對學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)。

3.課程考核重結(jié)果輕過程。通常的課程考核多注重最終的結(jié)果展示，而忽略學(xué)生在學(xué)習(xí)中的思考過程、解決問題的探索過程，從而易造成課程考核結(jié)果與學(xué)生能力水平的不匹配，不僅挫傷學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，而且也不利于學(xué)生創(chuàng)造性的培養(yǎng)。

因此在綜合設(shè)計性實驗教學(xué)過程中，我們需要一種科學(xué)可行的教學(xué)理念和手段來貫穿整個教學(xué)過程，從而確保對實驗過程的重視，通過提升學(xué)生的知識和能力，挖掘?qū)W生的學(xué)習(xí)動機(jī)，培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣，從而逐步達(dá)到教學(xué)目標(biāo)的要求。勸導(dǎo)技術(shù)的出現(xiàn)，無疑為我們在教學(xué)實踐的探索過程中提供了一條嶄新的思路。

三、勸導(dǎo)技術(shù)

所謂勸導(dǎo)技術(shù)就是能夠“改變?nèi)说膽B(tài)度或行為的交互式技術(shù)”，即能夠影響和引導(dǎo)人的行為朝某個目標(biāo)發(fā)展。美國斯坦福大學(xué)福戈教授在2009年提出了應(yīng)用勸導(dǎo)技術(shù)改變行為的數(shù)學(xué)模型——Fogg behavior model（FBM）[4，5]，如圖1所示。FBM將目標(biāo)行為的改變歸結(jié)于三個要素：動機(jī)、能力和激勵，目標(biāo)行為的產(chǎn)生首先需要內(nèi)在的動機(jī)，并且行為人要具備足夠的能力，以及來自環(huán)境的有效刺激[6]。

四、《生物醫(yī)學(xué)信號處理》實驗課程

《生物醫(yī)學(xué)信號處理》在生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)是較為系統(tǒng)的一門課程，課程內(nèi)容涉及計算機(jī)、生理、醫(yī)學(xué)、信號與系統(tǒng)、現(xiàn)代信號處理最新發(fā)展技術(shù)，與本專業(yè)的核心課程《生理學(xué)》、《微機(jī)原理》、《現(xiàn)代傳感技術(shù)》、《現(xiàn)代醫(yī)學(xué)成像技術(shù)》和《現(xiàn)代醫(yī)學(xué)儀器》等互為承接。同時《生物醫(yī)學(xué)信號處理》還是綜合性、理論性和實踐性很強(qiáng)的課程，要求學(xué)生不僅從理論上掌握各種生物醫(yī)學(xué)信號處理技術(shù)的原理，而且要求學(xué)生具有較強(qiáng)的實際應(yīng)用能力，包括實驗、設(shè)計和應(yīng)用等環(huán)節(jié)，是本專業(yè)學(xué)生綜合訓(xùn)練和能力培養(yǎng)中至關(guān)重要的一門課程[7]。

在近幾年的實驗教學(xué)過程中，我們采用了以設(shè)計為中心的實踐教學(xué)模式并取得了良好的效果。以設(shè)計為中心（Design Centered Learning，DCL）是近年來國際上正在興起的一種實踐教學(xué)模式中，其核心理念是構(gòu)筑教師與學(xué)生共同參與的學(xué)習(xí)共同體，教師引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題并提煉出項目設(shè)計內(nèi)容，學(xué)生以小組的形式，通過協(xié)助、實驗、討論等形成解決方案。如圖2所示，學(xué)生以小組的形式參與的《生物醫(yī)學(xué)信號處理》實驗課程。

我們著重從以下幾方面對以設(shè)計為中心的教學(xué)模式進(jìn)行概括。

1.創(chuàng)新性的課程設(shè)計。首先創(chuàng)新性的實驗教學(xué)體系應(yīng)具有層次性，針對不同層次的學(xué)生提出不同的教學(xué)要求和學(xué)習(xí)任務(wù)；其次它可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和探究性，需要學(xué)生在實驗過程中探索，激起學(xué)習(xí)探究的興趣；另外創(chuàng)新性實驗教學(xué)突出教師與學(xué)生的良性互動。與傳統(tǒng)實驗教學(xué)相比，創(chuàng)新實驗教學(xué)更有利于學(xué)生知識結(jié)構(gòu)的建立與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和自主性[8]。通過開設(shè)創(chuàng)新性、綜合性、設(shè)計性實驗項目，可以實現(xiàn)以學(xué)生自我訓(xùn)練為主的教學(xué)模式，提高學(xué)生的創(chuàng)新思維和實際動手能力，培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度和勇于開拓的創(chuàng)新意識，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性、積極性和創(chuàng)造性[9]。

2.過程與結(jié)果并重的考核機(jī)制。傳統(tǒng)的考試評價方式只能評價學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果，無法考查學(xué)生的學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)態(tài)度，也無從考查學(xué)生的能力，這種評價方式的后果是重結(jié)果、輕過程，沒有突出教學(xué)改進(jìn)與激勵的功能[10]。過程考核，即針對學(xué)生學(xué)習(xí)過程進(jìn)行多方面、多形式、分階段的考核，側(cè)重于對學(xué)生認(rèn)知過程和綜合應(yīng)用能力的形成進(jìn)行監(jiān)督和評價，構(gòu)成教與學(xué)和教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控的重要環(huán)節(jié)[11]。過程考核是科學(xué)測評學(xué)生學(xué)習(xí)效果、促進(jìn)自主學(xué)習(xí)、提高綜合素質(zhì)和能力的重要途徑?；谶^程的考核模式是一個連續(xù)、動態(tài)、多元化的課程考核模式，考核評估過程是一個師生共同參與、連續(xù)評價、不斷反饋的過程[12]。

在以設(shè)計為中心的實踐教學(xué)模式中，學(xué)生以小組的形式參與到實驗課程中來，而教師會適時地、不定期地參與到各小組的實驗過程中，包括實驗項目的選題設(shè)計、文獻(xiàn)檢索、制訂實驗計劃和目標(biāo)、實驗過程、中期檢查、實驗結(jié)果和討論。教師在實驗的各個環(huán)節(jié)中給予適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)，并在參與的同時完成對實驗過程的考核及評估，從而形成一套貫穿教學(xué)全過程的課程考核方法。注重過程考核目的是全面考核學(xué)生的知識、能力、素質(zhì)，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性與積極性，深化理解、掌握、應(yīng)用所學(xué)知識，理論聯(lián)系實際，改變課程結(jié)束時“一錘定音”的做法[12]，也注重結(jié)果考核，鼓勵學(xué)生向更高更新的目標(biāo)攀登。

3.培養(yǎng)目標(biāo)。以設(shè)計為中心的實踐教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的主動參與意識，提升其合作、表達(dá)、實驗和設(shè)計能力。學(xué)生以團(tuán)隊模式參與到實驗項目中來，因此必須更強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊協(xié)作的能力，如何合理分配任務(wù)發(fā)揮各自所長，同時又必須讓每個同學(xué)兼顧知識運(yùn)用的全面性，是每個小組同學(xué)都必須認(rèn)真面對的問題，也是考核的內(nèi)容之一。以設(shè)計為中心的實踐教學(xué)模式最終的培養(yǎng)目標(biāo)是使學(xué)生全面掌握面向需求的專業(yè)知識的基本研究方法。

五、勸導(dǎo)技術(shù)在實踐教學(xué)中的應(yīng)用

將勸導(dǎo)技術(shù)運(yùn)用在整個實踐教學(xué)過程中，通過設(shè)計性的實驗項目逐步培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣或者稱為學(xué)習(xí)的動機(jī)。同時伴隨理論課程的逐步深入，學(xué)生掌握的專業(yè)知識愈加豐富，即學(xué)生的能力逐步提高。再加上教師的引導(dǎo)和同學(xué)間相互的思想碰撞和激發(fā)，促進(jìn)學(xué)生綜合能力的全面發(fā)展，其可達(dá)到的目標(biāo)也逐步提高。圖3為勸導(dǎo)技術(shù)在實踐教學(xué)中的應(yīng)用示意圖。

我們在實踐教學(xué)中，以《生物醫(yī)學(xué)信號處理》實驗課為抓手，擺脫以往教學(xué)實驗研究多依賴于硬件提升的思路，引入以設(shè)計為中心的實驗教學(xué)理念，培養(yǎng)學(xué)生合作、探索、實驗和設(shè)計能力，形成新型的實驗教學(xué)與考核體系，這對于“全民創(chuàng)新 萬眾創(chuàng)業(yè)”新形勢下創(chuàng)新人才的培養(yǎng)具有重要的促進(jìn)作用。

六、結(jié)語

將勸導(dǎo)技術(shù)應(yīng)用在以設(shè)計為中心的實驗教學(xué)中，對于培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力方面具有獨(dú)到的作用，同時對實驗室的管理、教師的專業(yè)知識和學(xué)生的綜合素質(zhì)提出了更高的要求，其教學(xué)的實施也具有更高的難度，需要教育工作者付出更加艱辛的努力，進(jìn)行不懈的探索。相信隨著教育改革的不斷深入，該技術(shù)的運(yùn)用在教學(xué)實踐中一定會更加成熟完善，對學(xué)生綜合能力培養(yǎng)的作用也一定會更加顯著。

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