沈珊瑚,姚茂群,周 炯

（杭州師范大學(xué) 杭州國(guó)際服務(wù)工程學(xué)院(信息科學(xué)與工程學(xué)院)，浙江 杭州 311121）

0 引 言

當(dāng)前建設(shè)高水平本科教育正面臨著巨大的挑戰(zhàn)和機(jī)遇?！敖逃筷P(guān)于加快建設(shè)高水平本科教育全面提高人才培養(yǎng)能力的意見(jiàn)”文件中,提到以促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展為中心,既注重“教得好”,更注重“學(xué)得好”,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和潛能,增強(qiáng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感、創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。而“教育部工業(yè)和信息化部 中國(guó)工程院關(guān)于加快建設(shè)發(fā)展新工科實(shí)施卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃2.0的實(shí)施意見(jiàn)”中,對(duì)工程教育,特別是新工科建設(shè),提出了新的改革思路和要求。作為人才培養(yǎng)單位的高校,需要從專(zhuān)業(yè)設(shè)置、工程教育理念更新、多主體協(xié)同育人、創(chuàng)新教學(xué)組織模式、人才培養(yǎng)方案等方面進(jìn)行從頂層設(shè)計(jì)到具體實(shí)施的變革。而作為教學(xué)最直接的環(huán)節(jié)——課堂教學(xué),恰恰是踐行上述新理念最前沿的陣地。

1 實(shí)踐課堂存在的問(wèn)題

在理論課堂上,如果只是教師的“滿堂灌”,學(xué)生會(huì)感覺(jué)非?？菰?知識(shí)點(diǎn)很抽象[1-2],所以需要實(shí)踐來(lái)加深對(duì)知識(shí)的理解。另一方面,在常規(guī)的實(shí)踐課程教學(xué)過(guò)程中,通常的做法是,教師布置學(xué)生實(shí)驗(yàn)作業(yè),在實(shí)驗(yàn)課堂中,學(xué)生開(kāi)始從頭完成任務(wù),如果學(xué)生有提問(wèn),教師會(huì)個(gè)別指導(dǎo),一般兩課時(shí)的時(shí)間,很多學(xué)生并未能及時(shí)很好地完成。這里有三個(gè)主要的原因,一是大三的課程普遍是專(zhuān)業(yè)應(yīng)用類(lèi)課程,和專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)類(lèi)課程相比,基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)難度要求會(huì)加大,需要有更深入的思考和實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備,比如學(xué)生有時(shí)候會(huì)因?yàn)橐粋€(gè)引腳分配不當(dāng)而導(dǎo)致整個(gè)實(shí)驗(yàn)推進(jìn)困難;二是學(xué)生預(yù)習(xí)不夠充分;三是學(xué)生之間沒(méi)有形成很好地相互學(xué)習(xí)的氛圍,個(gè)體能力不足夠時(shí),學(xué)習(xí)會(huì)感覺(jué)到吃力。

傳統(tǒng)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課堂還存在一個(gè)問(wèn)題是學(xué)生持續(xù)改進(jìn)的措施較弱。實(shí)驗(yàn)報(bào)告是學(xué)生向教師展示學(xué)習(xí)效果的主要方式,教師進(jìn)行批閱,再向?qū)W生進(jìn)行反饋。這一過(guò)程中,教師并不能全面發(fā)現(xiàn)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中碰到的困難,學(xué)生之間也并不能分享各自實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的解決方法,是一種靜態(tài)的交流。如果在課堂上有很多的互動(dòng),課堂氛圍會(huì)變得很好,通過(guò)相互學(xué)習(xí),學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握也更好,這類(lèi)似于翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式(如圖1所示),每次學(xué)生課外完成基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)后,在課堂上進(jìn)行答辯討論。這樣,學(xué)生就會(huì)有壓力,曾有學(xué)生在反饋中提到,“因?yàn)樾枰现v臺(tái)答辯,所以我需要更加認(rèn)真來(lái)做作業(yè)”。在答辯小組的分組策略上,我們也參照文獻(xiàn)[3]的思路,對(duì)學(xué)生分組進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整,每次課前教師會(huì)發(fā)布這次課堂的分組情況,這樣做的效果是學(xué)生相互之間的交流更多了,基礎(chǔ)好的學(xué)生和基礎(chǔ)一般的學(xué)生之間也因?yàn)榻處煹陌才拍軌蚋匀坏亟涣鞣窒?。學(xué)生之間以及教師和學(xué)生之間的互動(dòng)式教學(xué)增多以后,嵌入式系統(tǒng)教學(xué)也變得不再那么枯燥。

圖1 基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)流程對(duì)比

2 以學(xué)生為中心的教學(xué)方式

對(duì)課程教學(xué)環(huán)節(jié)的整體設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。在實(shí)踐環(huán)節(jié)中,包含5個(gè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和1個(gè)課程設(shè)計(jì)。基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)共計(jì)20學(xué)時(shí),每項(xiàng)實(shí)驗(yàn)都包含2學(xué)時(shí)的課程交流討論,2學(xué)時(shí)的創(chuàng)新內(nèi)容實(shí)現(xiàn),實(shí)驗(yàn)如果需要改進(jìn),還可以進(jìn)行補(bǔ)交。而課程設(shè)計(jì)共計(jì)12學(xué)時(shí),包含開(kāi)題答辯、作品預(yù)展示和期末答辯3項(xiàng)內(nèi)容。而事實(shí)上,學(xué)生在課外的自學(xué)學(xué)時(shí)比課內(nèi)的32學(xué)時(shí)要多很多。

表1的課程教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)置,需要學(xué)生具備學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性。我們欣喜地發(fā)現(xiàn),很多學(xué)生都表達(dá)出這門(mén)課程是他們學(xué)得最踏實(shí)的課程。能夠促進(jìn)這些教學(xué)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)的措施主要有以下幾方面。

(1)注重課外學(xué)習(xí)資源的支撐。為保障學(xué)生能夠課后學(xué)習(xí),教師提供了豐富的課外學(xué)習(xí)資源,包括口袋實(shí)驗(yàn)室(開(kāi)發(fā)板),學(xué)生能夠至少每?jī)扇擞幸粔K開(kāi)發(fā)板(部分學(xué)生還自行采購(gòu)),開(kāi)發(fā)板自帶的視頻資源以及教師的慕課錄制視頻(每集控制在10分鐘左右);開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室(學(xué)生課余在這里學(xué)習(xí));還有超星慕課平臺(tái),教師將所有的教學(xué)及項(xiàng)目開(kāi)發(fā)相關(guān)資料都放在上面,學(xué)生可以下載學(xué)習(xí)。很多學(xué)生認(rèn)為視頻對(duì)課程學(xué)習(xí)的作用也很大,課前觀看視頻,在理論課堂上更容易聽(tīng)懂教師的授課內(nèi)容,課后看視頻有利于鞏固復(fù)習(xí),在實(shí)驗(yàn)碰到問(wèn)題時(shí),能夠一步一步跟著學(xué)。

表1 課程教學(xué)環(huán)節(jié)

(2)設(shè)置明確的教學(xué)規(guī)劃和安排。為了推動(dòng)學(xué)生按時(shí)上交實(shí)驗(yàn)報(bào)告,督促課外自學(xué),教師在每次實(shí)驗(yàn)前兩周準(zhǔn)時(shí)發(fā)布實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,并設(shè)置具體到分秒級(jí)的截止時(shí)間。前一周會(huì)提醒學(xué)生。有了這個(gè)慕課教學(xué)平臺(tái)的支撐,絕大部分學(xué)生都能夠做到在截止日期前上傳作業(yè),而未能按時(shí)上交作業(yè)的學(xué)生,通常是需要教師重點(diǎn)關(guān)注的基礎(chǔ)一般或?qū)W習(xí)態(tài)度需要改進(jìn)的學(xué)生。學(xué)生在熟悉這一作業(yè)上傳系統(tǒng)的流程后,能夠自主合理安排實(shí)驗(yàn)進(jìn)度,保證后續(xù)答辯討論環(huán)節(jié)的展開(kāi)。

(3)重視實(shí)驗(yàn)報(bào)告的心得建議。結(jié)合“產(chǎn)出導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”的理念,我們十分重視學(xué)生撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的心得建議,明確要求學(xué)生完成。教師收集學(xué)生學(xué)習(xí)效果的反饋,并在課堂上分享交流,使得學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解更深入,同時(shí)也提高了每次課后實(shí)驗(yàn)的完成質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)報(bào)告還有補(bǔ)交機(jī)制。一方面是給個(gè)別學(xué)生遲交提供一次機(jī)會(huì),另一方面是給需要改進(jìn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的同學(xué)提供通道,有的學(xué)生會(huì)再次修改實(shí)驗(yàn)報(bào)告后提交,我們認(rèn)為這也是持續(xù)改進(jìn)的一個(gè)方式。

(4)更加注重課程設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)。課程設(shè)計(jì)作業(yè)可以督促學(xué)生利用所學(xué)的嵌入式系統(tǒng)相關(guān)知識(shí)設(shè)計(jì)一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng),是一個(gè)需要大量課余時(shí)間實(shí)現(xiàn)但又非常受學(xué)生歡迎的環(huán)節(jié)。優(yōu)秀的課程設(shè)計(jì)作品將被展示在開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室,供專(zhuān)業(yè)各年級(jí)學(xué)生參觀了解。將畢業(yè)設(shè)計(jì)的一些環(huán)節(jié)引入到課程設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中,讓學(xué)生能夠提前得到鍛煉,如開(kāi)題答辯,每一小組學(xué)生在開(kāi)學(xué)后3～4周左右需要完成一次開(kāi)題,目的是讓學(xué)生開(kāi)始思考一學(xué)期內(nèi)需要實(shí)現(xiàn)的作品。當(dāng)5個(gè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)完成后,學(xué)生需要預(yù)展示課程設(shè)計(jì)的進(jìn)度,在課程快結(jié)束前,每一組學(xué)生都要進(jìn)行期末作品答辯,由教師及其他小組提問(wèn),每個(gè)小組至少提一個(gè)問(wèn)題。在答辯環(huán)節(jié)提出的問(wèn)題很多都非常有啟發(fā)性,為答辯小組提供更多的改進(jìn)作品的建議。這種思想碰撞激發(fā)了學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)思考問(wèn)題的潛能。最后,學(xué)生在截止日期前需要提交作品說(shuō)明書(shū)、答辯PPT、作品演示和解說(shuō)視頻以及作品工程文件等材料,鍛煉了學(xué)生的寫(xiě)作和表達(dá)能力。從最后上交的材料看,各個(gè)小組都實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用系統(tǒng),復(fù)雜的如智能燈光控制系統(tǒng)、拍照防盜系統(tǒng)、光立方、示波器等,相對(duì)簡(jiǎn)單的如實(shí)時(shí)時(shí)鐘顯示,每一位學(xué)生通過(guò)課程設(shè)計(jì)的教學(xué)環(huán)節(jié),獲得了嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法和技能。

(5)智慧教學(xué)環(huán)境的嘗試。作為新型的教學(xué)手段,我校建設(shè)完成了多種類(lèi)的智慧教室供課程教學(xué)和錄播使用。相比于傳統(tǒng)教室,智慧教室更強(qiáng)調(diào)教室和學(xué)生之間的互動(dòng)。我們嘗試把基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課堂的答辯引入智慧教室。學(xué)生有較大的興趣接觸這類(lèi)教學(xué)環(huán)境,在動(dòng)態(tài)小組分配的基礎(chǔ)上,小組學(xué)生之間的溝通也更為方便直接。

(6)理論和實(shí)踐并重。作為一門(mén)實(shí)踐要求很高的課程,我們對(duì)理論知識(shí)的考核依據(jù)課程特點(diǎn),采用開(kāi)卷考試的形式,重點(diǎn)考查學(xué)生對(duì)基本嵌入式知識(shí)的掌握程度,占總成績(jī)的40%。雖然有基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計(jì)等高強(qiáng)度的課內(nèi)外實(shí)踐,但是我們認(rèn)為某些嵌入式系統(tǒng)相關(guān)理論知識(shí)還是應(yīng)該掌握。

3 教學(xué)效果

為了收集學(xué)生對(duì)教學(xué)的反饋,我們對(duì)兩個(gè)班級(jí)的64位學(xué)生進(jìn)行了期末調(diào)研。表2列舉了6位有代表性的學(xué)生觀點(diǎn)。從觀點(diǎn)中可以看出,學(xué)生認(rèn)同課程設(shè)計(jì)(大作業(yè))的教學(xué)環(huán)節(jié)。

在課程的評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)中,15%是學(xué)生平時(shí)的出勤和課堂表現(xiàn),45%是基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì),40%是理論考試。我們讓學(xué)生在一個(gè)學(xué)期的學(xué)習(xí)過(guò)程中,都需要付出額外的課余時(shí)間進(jìn)行課程學(xué)習(xí)。按時(shí)完成基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)很好地保證了基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)效果,完成小組課程設(shè)計(jì)拓展了學(xué)習(xí)的深度和廣度,為下學(xué)期進(jìn)一步的課程學(xué)習(xí)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),也為電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽、機(jī)器人競(jìng)賽等賽事及各類(lèi)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動(dòng)奠定了基礎(chǔ)。

表2 班級(jí)部分學(xué)生對(duì)課程學(xué)習(xí)后的觀點(diǎn)

4 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)一學(xué)期以學(xué)生為中心的教學(xué)模式的開(kāi)展,學(xué)生都有滿滿的獲得感。我們認(rèn)為教師的高效率講授是必需的,而以學(xué)生為中心的教學(xué)是一種動(dòng)態(tài)的策略。教師需要從知識(shí)灌輸為主轉(zhuǎn)向能力提升為主,需要為學(xué)生提供足夠的學(xué)習(xí)資源,合理規(guī)劃教學(xué)進(jìn)程,注重對(duì)知識(shí)發(fā)現(xiàn)的引導(dǎo)、理解和思考,同時(shí)要有合理地對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果的評(píng)價(jià)方法。嵌入式系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)課程非常適合以學(xué)生為中心的教學(xué)方式,教師需要引導(dǎo)學(xué)生的課外學(xué)習(xí),注重收集學(xué)生的反饋,搭建能夠讓每位學(xué)生表達(dá)的平臺(tái),因材施教,讓每位學(xué)生都能通過(guò)課程的學(xué)習(xí),獲得知識(shí)和創(chuàng)新能力。