侯海燕 符志鵬

(河南科技大學(xué)醫(yī)學(xué)技術(shù)與工程學(xué)院 河南·洛陽(yáng) 471000）

“醫(yī)學(xué)信號(hào)處理”是生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)的主要專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課之一，課程以數(shù)字信號(hào)處理為基礎(chǔ)，對(duì)各類(lèi)生物醫(yī)學(xué)信號(hào)進(jìn)行分析和研究。 該課程的突出特點(diǎn)包含兩個(gè)方面：一是理論邏輯性強(qiáng)，公式定理多，難度大；二是實(shí)踐性強(qiáng)，學(xué)生難以將理論定理和實(shí)際信號(hào)聯(lián)系起來(lái)，導(dǎo)致理解和應(yīng)用脫節(jié)；此外，在新冠疫情期間，學(xué)生面臨線上學(xué)習(xí)氛圍不濃厚，平臺(tái)超負(fù)荷運(yùn)行不穩(wěn)定，網(wǎng)絡(luò)高峰偶爾擁堵等條件的限制。 以上情況均對(duì)課程的教學(xué)實(shí)踐提出了挑戰(zhàn)。 為應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，本課程通過(guò)優(yōu)化教學(xué)過(guò)程的組織，創(chuàng)新教學(xué)設(shè)計(jì)，遵循“以學(xué)生為中心”的理念。 嘗試開(kāi)展和實(shí)施了多層次目標(biāo)化的教學(xué)方法和教學(xué)設(shè)計(jì)， 提高學(xué)生在線學(xué)習(xí)成效，強(qiáng)化自主學(xué)習(xí)的效率。

本文嘗試以2020 年新冠疫情期間教學(xué)實(shí)踐為例，闡述多層次目標(biāo)化教學(xué)法的理念、內(nèi)涵與組織實(shí)施方法。 課程授課對(duì)象是河南某高校生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)大三下學(xué)期學(xué)生，共63 人，需要完成72 學(xué)時(shí)課程，使用的教學(xué)平臺(tái)為超星爾雅平臺(tái)，并配合學(xué)習(xí)通APP、超星直播平臺(tái)展開(kāi)線上教學(xué)。

一、多層次目標(biāo)化教學(xué)設(shè)計(jì)

疫情期間的在線教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)方式最大的區(qū)別在于，講授過(guò)程中學(xué)生反饋的實(shí)時(shí)性差，師生及生生交流的互動(dòng)性存在較大延時(shí)，課堂討論氛圍及直觀性不足，導(dǎo)致老師對(duì)課堂的整體把控難度上升。 在這種情況下，教學(xué)活動(dòng)的引導(dǎo)和組織就尤為重要。 以教學(xué)目標(biāo)為抓手，實(shí)現(xiàn)教學(xué)過(guò)程目標(biāo)化、教學(xué)目標(biāo)層次化、層次目標(biāo)具體化、具體目標(biāo)方法化，這種目標(biāo)導(dǎo)向?qū)訉舆f進(jìn)的教學(xué)設(shè)計(jì)在本次疫情期間的教學(xué)實(shí)踐中發(fā)揮了重要的作用，也取得了較為理想的教學(xué)效果。

（一）教學(xué)目標(biāo)層次化

2018 年6 月21 日， 陳寶生部長(zhǎng)在新時(shí)代全國(guó)高等學(xué)校本科教育工作會(huì)議上第一次提出，對(duì)大學(xué)生要有效“增負(fù)”，要提升大學(xué)生的學(xué)業(yè)挑戰(zhàn)度，合理增加課程難度，拓展課程深度，擴(kuò)大課程的可選擇性，真正把“水課”轉(zhuǎn)變成有深度、有難度、有挑戰(zhàn)度的“金課”。 “金課”可以歸結(jié)為“兩性一度”：高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度[1-3]。

高階性的前提是扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，而高階性和創(chuàng)新性共同形成了挑戰(zhàn)度。 基于此，本次教學(xué)設(shè)計(jì)中我們將教學(xué)目標(biāo)分解為三個(gè)層次： 基礎(chǔ)目標(biāo)、進(jìn)階目標(biāo)、能力素質(zhì)目標(biāo)，如圖1 所示。 其中，層次一是課程的基本要求，是所有學(xué)生必須掌握的基礎(chǔ)理論，是后面兩個(gè)層次目標(biāo)的前提，也是課程金字塔的基座；層次二是對(duì)基礎(chǔ)的拔高，需要在理解理論基礎(chǔ)的前提下，進(jìn)行具有挑戰(zhàn)性的分析和討論，進(jìn)而完成深度學(xué)習(xí)； 層次三是在知識(shí)基礎(chǔ)和深度學(xué)習(xí)之上的應(yīng)用和創(chuàng)新，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合素養(yǎng)。

圖1 多層次目標(biāo)解構(gòu)

（二）層次目標(biāo)具體化

美國(guó)心理學(xué)教授霍華德提出了多元化智能理論。 該理論指出學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)活動(dòng)是由生理心理、個(gè)人經(jīng)驗(yàn)及社會(huì)文化背景的多元智能構(gòu)成的，8 種主要智能包括語(yǔ)言智能、邏輯數(shù)學(xué)智能、空間智能、肢體運(yùn)動(dòng)智能、音樂(lè)智能、人際智能、內(nèi)省智能、自然探索智能[4-6]。 在信息技術(shù)廣泛應(yīng)用于教育教學(xué)的情況下，多元化智能理論也被賦予了新的應(yīng)用場(chǎng)景[7]。 基于這一理論，課程層次目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)是借助目標(biāo)層層解構(gòu)，實(shí)現(xiàn)各階目標(biāo)具體化，通過(guò)刺激學(xué)生的多元化智能感官完成每個(gè)層次的小目標(biāo)，以非常具體、詳細(xì)的形式完成各階段目標(biāo)，如圖1 所示。

對(duì)于基礎(chǔ)目標(biāo)，要求能夠達(dá)到“三化”：口語(yǔ)化、可視化、精確化。課程中的每一節(jié)課設(shè)有自主學(xué)習(xí)模塊，學(xué)生在了解每一節(jié)課程學(xué)習(xí)提綱內(nèi)容的同時(shí)，也了解對(duì)這些教學(xué)內(nèi)容具體化的要求：或需要用語(yǔ)言進(jìn)行簡(jiǎn)單表述，或需要用示意圖、流程圖以及思維導(dǎo)圖的方式進(jìn)行總結(jié)和歸納，或需要對(duì)某些重要的公式和定理進(jìn)行詳細(xì)的強(qiáng)化和分析推導(dǎo)。這些具體化的小目標(biāo)在充分發(fā)揮學(xué)生的語(yǔ)言智能、空間智能和邏輯數(shù)學(xué)智能的同時(shí)， 也便于老師為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)提供可量化、易操作、模塊化的遠(yuǎn)程引導(dǎo)。

對(duì)于進(jìn)階目標(biāo)， 主要引導(dǎo)學(xué)生實(shí)現(xiàn)知識(shí)內(nèi)省、深度分析、整合和擴(kuò)展等，是對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)在廣度、深度、清晰度、靈活度上的進(jìn)階。 具體包括重難點(diǎn)問(wèn)題的整合、總結(jié)和研討，學(xué)習(xí)內(nèi)化之后的討論與分享，具體案例的分析與擴(kuò)展等，可從多個(gè)角度深入地對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行鞏固和拔高。

對(duì)于能力素質(zhì)目標(biāo)，則可以通過(guò)項(xiàng)目式任務(wù)、理論仿真驗(yàn)證和趣味信號(hào)設(shè)計(jì)等多種形式來(lái)達(dá)成。 其中以不同生理信號(hào)(心電/腦電/肌電/脈搏/心音/聲音等）采集、分析和處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)為核心的項(xiàng)目式任務(wù)基本貫穿課程的所有章節(jié)，能夠充分將理論知識(shí)、實(shí)踐應(yīng)用及前沿發(fā)展相結(jié)合， 不僅可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性， 也能夠極大地提升學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合素養(yǎng)； 理論仿真驗(yàn)證要求對(duì)課程的定理和性質(zhì)進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)及驗(yàn)證， 該任務(wù)除了需要考慮定理和性質(zhì)的圖示化表示和分析外， 還要考慮實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的科學(xué)性和嚴(yán)謹(jǐn)性，能夠充分體現(xiàn)“新工科”背景下對(duì)學(xué)生學(xué)科能力的培養(yǎng)要求；而變聲湯姆貓、簡(jiǎn)易電子琴、回聲信號(hào)設(shè)計(jì)等利用課程內(nèi)容制作的趣味任務(wù)，學(xué)趣相長(zhǎng)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)熱情。 這些不同的目標(biāo)達(dá)成式學(xué)習(xí)從多方面鍛煉學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力、知識(shí)擴(kuò)展與信息獲取能力、理論與實(shí)踐相結(jié)合的思辨與應(yīng)用能力、 編程與動(dòng)手能力、 文案制作能力、表達(dá)與展示能力等綜合素養(yǎng)。 這些能力素質(zhì)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)是在對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行深度和廣度學(xué)習(xí)之后展開(kāi)的，這種系統(tǒng)的、結(jié)構(gòu)化的、深刻的理論知識(shí)更易于進(jìn)行靈活的、有挑戰(zhàn)性的遷移應(yīng)用。

（三）具體目標(biāo)方法化

三個(gè)層次的具體目標(biāo)如何展開(kāi)實(shí)施，如何取得預(yù)期的效果才是教學(xué)過(guò)程中最為重要的問(wèn)題。 本課程在疫情期間采用的是線上混合式教學(xué)模式，通過(guò)錄播視頻和直播課堂相結(jié)合， 測(cè)試題與作業(yè)相結(jié)合，PBL 項(xiàng)目任務(wù)與實(shí)驗(yàn)任務(wù)相結(jié)合的方式展開(kāi)，具體模式如圖2 所示。

圖2 教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施

通過(guò)平臺(tái)發(fā)布學(xué)習(xí)目標(biāo)后，學(xué)生會(huì)帶著這些目標(biāo)任務(wù)進(jìn)行線上的視頻和課件學(xué)習(xí)，同時(shí)配套有大量的線上測(cè)試題以鞏固學(xué)習(xí)效果。 在完成視頻和課件的學(xué)習(xí)之后，會(huì)開(kāi)展對(duì)應(yīng)的直播課堂對(duì)重難點(diǎn)進(jìn)行解析，對(duì)錯(cuò)誤率高的習(xí)題進(jìn)行講解，實(shí)現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)的梳理、總結(jié)；平臺(tái)討論答疑和私信答疑隨時(shí)隨地解決學(xué)生問(wèn)題；除了常規(guī)的作業(yè)外，每一章節(jié)思維導(dǎo)圖的繪制讓學(xué)生進(jìn)行知識(shí)的內(nèi)化與整合；而需要通過(guò)查閱資料、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、動(dòng)手編程實(shí)現(xiàn)的能力素質(zhì)目標(biāo)任務(wù)，則需要借助PBL 小組合作完成或者小組討論分析后由單人完成。

此外，開(kāi)展優(yōu)秀項(xiàng)目分享、優(yōu)秀作業(yè)和優(yōu)秀課堂筆記展示、多方位及時(shí)的討論答疑、課堂紅包、教學(xué)活動(dòng)分值化等多樣化的教學(xué)活動(dòng)也能激發(fā)學(xué)生的積極性。

這些教學(xué)活動(dòng)能夠幫助學(xué)生進(jìn)行線上自主學(xué)習(xí)和互動(dòng)學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)線上課堂師生互動(dòng)，生生互動(dòng)和人機(jī)互動(dòng)等，并通過(guò)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)隨時(shí)監(jiān)控學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)，進(jìn)而幫助教師對(duì)教學(xué)過(guò)程和教學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析和動(dòng)態(tài)調(diào)整，如圖3 所示。

圖3 教學(xué)活動(dòng)組織

二、具體的教學(xué)設(shè)計(jì)案例

以課程第一章第四節(jié)的時(shí)域抽樣理論為例，該理論共2 學(xué)時(shí)， 其中線上自學(xué)1 學(xué)時(shí)， 線上課堂1學(xué)時(shí)。 分為課前自學(xué)，線上課堂和課后鞏固三個(gè)階段，其具體的教學(xué)設(shè)計(jì)方案如表1-3 所示。

表1 第一階段教學(xué)設(shè)計(jì)方案

表2 第二階段教學(xué)設(shè)計(jì)方案

表3 第三階段教學(xué)設(shè)計(jì)方案

三、教學(xué)評(píng)價(jià)與教學(xué)效果分析

課程考核采取過(guò)程評(píng)價(jià)與傳統(tǒng)考試并重的模式，強(qiáng)化并創(chuàng)新過(guò)程評(píng)價(jià)內(nèi)容。 過(guò)程評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)了學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中的學(xué)習(xí)參與度和學(xué)習(xí)質(zhì)量，占總成績(jī)的60%；期末考試成績(jī)能夠全面考察學(xué)生對(duì)整個(gè)課程內(nèi)容的掌握情況，占總成績(jī)的40%，具體評(píng)價(jià)分配方案如表4 所示。

表4 考核評(píng)價(jià)

該教學(xué)評(píng)價(jià)系統(tǒng)對(duì)課程63 名同學(xué)的最終評(píng)測(cè)結(jié)果為優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格的占比分別為4.76%、28.57%、50.79%、15.87%、0%。 基本符合正態(tài)分布，大部分學(xué)生成績(jī)優(yōu)良。

該教學(xué)評(píng)價(jià)模式更加注重學(xué)生平時(shí)的學(xué)習(xí)積累過(guò)程，學(xué)生的學(xué)習(xí)參與度提高，減少了考前“臨時(shí)抱佛腳，突擊拿高分”的淺層學(xué)習(xí)，避免了“做題容易應(yīng)用難，考完三天全忘光”的短期記憶學(xué)習(xí)，注重學(xué)生的深度學(xué)習(xí)和綜合素質(zhì)提升，能夠有效提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)效果。

結(jié) 語(yǔ)

本次疫情期間教學(xué)實(shí)踐已經(jīng)告一段落，多層次目標(biāo)化教學(xué)法讓學(xué)生在自主學(xué)習(xí)過(guò)程中能夠充分調(diào)動(dòng)自身的積極性和主動(dòng)性， 增強(qiáng)學(xué)習(xí)執(zhí)行力，綜合能力得到有效的提升。 通過(guò)課程結(jié)束后的匿名調(diào)查問(wèn)卷可知，學(xué)生對(duì)本次課程的滿意度達(dá)到95%以上，在本專(zhuān)業(yè)疫情期間在線課程評(píng)比中學(xué)生評(píng)價(jià)排名第一，學(xué)生整體反應(yīng)良好。

此次線上課程除了基礎(chǔ)的課程和傳統(tǒng)的作業(yè)之外，增加了不同生理信號(hào)采集分析和處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)的項(xiàng)目任務(wù)、理論仿真驗(yàn)證和趣味信號(hào)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)，同時(shí)目標(biāo)式教學(xué)設(shè)計(jì)通過(guò)口語(yǔ)化、圖示化、精確化及課程內(nèi)容整合內(nèi)化、分析討論等學(xué)習(xí)模式對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)行為進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間打磨，將能力、知識(shí)和素質(zhì)有機(jī)融合，培養(yǎng)了學(xué)生解決綜合性復(fù)雜問(wèn)題的能力和進(jìn)行深度探究學(xué)習(xí)的思維能力，體現(xiàn)了課程的高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度。

但也存在一些問(wèn)題，從學(xué)生角度而言，部分學(xué)生感覺(jué)學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)相對(duì)之前或其他課程大幅增加，占用過(guò)多學(xué)習(xí)時(shí)間； 部分學(xué)生自我管理能力欠缺，學(xué)習(xí)投入不足。 從教師角度而言，無(wú)法捕捉學(xué)生表情、行為變化，從而也無(wú)法實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)手段的動(dòng)態(tài)微調(diào)。 這些問(wèn)題需要在今后的教學(xué)實(shí)踐和教學(xué)研究工作中加以重視，并不斷進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。