郭巖寶 劉曄 趙弘

摘 要：以提升碩士研究生的實(shí)踐、科研、創(chuàng)新和動(dòng)手能力作為出發(fā)點(diǎn)，智能儀器儀表的課程教學(xué)以工程中真實(shí)的案例為載體，摒棄傳統(tǒng)教學(xué)帶來的不良影響，把逆向教學(xué)設(shè)計(jì)法應(yīng)用到項(xiàng)目式的教學(xué)當(dāng)中去，從設(shè)計(jì)明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)、開展有趣的教學(xué)過程以及多元化的課程評價(jià)這三個(gè)主要的方面出發(fā)，來構(gòu)建一種基于項(xiàng)目式教學(xué)的新型教學(xué)流程。實(shí)踐證明，在智能儀器儀表課程的教學(xué)過程中利用逆向教學(xué)設(shè)計(jì)法，既提高了學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，又極大地促進(jìn)了研究生素質(zhì)工程教育的開展。

關(guān)鍵詞：逆向教學(xué)設(shè)計(jì);工程教育;項(xiàng)目式教學(xué)

隨著工程教育在我國越來越受到重視，國內(nèi)一些高校開始通過借鑒國外的逆向教學(xué)獲得的經(jīng)驗(yàn)，來對本校的逆向教學(xué)設(shè)計(jì)法進(jìn)行創(chuàng)新。目前，碩士研究生的課程教學(xué)主要是教師對教材中的理論知識進(jìn)行講解，學(xué)生運(yùn)用獲得的理論知識來解決實(shí)際工程項(xiàng)目實(shí)踐中遇到的問題。如果學(xué)生對理論知識掌握不牢固，那么就不能順利解決遇到的實(shí)際問題。而在項(xiàng)目式教學(xué)中，逆向教學(xué)設(shè)計(jì)法與傳統(tǒng)教學(xué)方法的區(qū)別就是教師先對學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐講解，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生提出問題，教師回歸教材進(jìn)行理論講解，學(xué)生在這個(gè)項(xiàng)目學(xué)習(xí)的過程中加深對知識的理解與掌握。

盡管目前國內(nèi)部分高校在借鑒國外經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上也取得了一些成就，但總體來說，我國關(guān)于逆向教學(xué)法的研究仍處于初步階段，主要表現(xiàn)在部分高校在課程的教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)中一味借鑒國外的經(jīng)驗(yàn)，沒有與本校的實(shí)際以及課程的特點(diǎn)聯(lián)系起來，也沒能認(rèn)識到提高學(xué)生創(chuàng)新能力和動(dòng)手實(shí)踐能力的重要性，教學(xué)目標(biāo)不夠清晰，制定的每項(xiàng)流程未能具體落實(shí)。

一、智能儀器儀表的課程特點(diǎn)

智能儀器儀表這門課程以課堂上教授智能儀器的一些理論知識為主，同時(shí)輔以課本上的一些經(jīng)典的案例來幫助學(xué)生加深對章節(jié)內(nèi)容的理解。針對這門學(xué)科固有的特點(diǎn)，筆者所在學(xué)校還增加了上機(jī)仿真實(shí)踐環(huán)節(jié)，讓學(xué)生通過自己動(dòng)手來強(qiáng)化對課堂教學(xué)的理解和知識點(diǎn)的掌握，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識分析和解決實(shí)際工程測試問題的能力。但智能儀器儀表這門課程的內(nèi)容涉及范圍較大，且知識點(diǎn)較為分散，如果教師不能根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況制定合理的教學(xué)目標(biāo)，學(xué)生就會對課程內(nèi)容提不起興趣，更無法理解那些抽象的理論與概念。

二、傳統(tǒng)教學(xué)與逆向教學(xué)的區(qū)別

在傳統(tǒng)的智能儀器儀表課程教學(xué)中，教學(xué)過程多采用先講解理論后實(shí)踐的方式，對理論的重視要求過高，且關(guān)于課程教學(xué)目標(biāo)的設(shè)計(jì)往往是基于課本上系統(tǒng)的目錄梳理，即上課的目標(biāo)是對照著課本的架構(gòu)，將課本知識完整地復(fù)刻給學(xué)生。這種傳統(tǒng)的教學(xué)方式通常會導(dǎo)致教師對著課本大綱在講臺上按部就班地把理論知識講解給學(xué)生，學(xué)生在講臺下面一臉迷茫，不能理解教師講的內(nèi)容。而逆向教學(xué)法就是教學(xué)過程中的一種新型教學(xué)流程，其把實(shí)踐部分提到理論知識講解部分的前面，這種先實(shí)踐后理論再實(shí)踐的方法，能讓學(xué)生通過實(shí)踐發(fā)現(xiàn)問題，提出疑惑，教師再根據(jù)學(xué)生提出的問題有針對性地進(jìn)行理論講解和分析指導(dǎo)，學(xué)生理解原理后再返回去處理實(shí)踐中沒解決的問題。

三、逆向教學(xué)設(shè)計(jì)案例——以智能儀器儀表課程為例

以智能儀器儀表課程為例，學(xué)生在已有的硬件條件下，根據(jù)教師布置的作業(yè)首先查詢資料，設(shè)計(jì)完成程序編寫，再通過電腦軟件的仿真來展示自己做出的效果，以此為標(biāo)準(zhǔn)完成作業(yè)。改進(jìn)后的項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)加入課程設(shè)計(jì)部分，首先由學(xué)生兩兩一組隨機(jī)進(jìn)行選題，根據(jù)題目的要求進(jìn)行交流研究與調(diào)研。這種新型的教學(xué)設(shè)計(jì)不僅能提高學(xué)生間的交流協(xié)作能力，還能提高學(xué)生遇到問題時(shí)對資料的收集與篩選能力。另外，這種模式能激發(fā)學(xué)生對系統(tǒng)的硬軟設(shè)計(jì)了解的學(xué)習(xí)熱情，能幫助學(xué)生更加深刻地掌握PROTEUS、KEIL等輔助軟件的使用技巧。

這堂課的教學(xué)手段是基于實(shí)際工程項(xiàng)目的教學(xué)，教師在課堂上教授的內(nèi)容僅僅作為輔助。為了在教學(xué)實(shí)踐過程中充分發(fā)揮應(yīng)用項(xiàng)目式教學(xué)的優(yōu)勢，改善學(xué)生學(xué)習(xí)體驗(yàn)，達(dá)到預(yù)期的學(xué)習(xí)效果，本研究把逆向教學(xué)設(shè)計(jì)法應(yīng)用到該課程的項(xiàng)目式教學(xué)中去，主要從學(xué)習(xí)目標(biāo)、教學(xué)活動(dòng)與評價(jià)方式這三個(gè)方面細(xì)致地闡述智能儀器儀表課程的教學(xué)設(shè)計(jì)案例。

（一）明確的教學(xué)目標(biāo)

該課程的教學(xué)目標(biāo)主要體現(xiàn)在學(xué)生對知識的獲取、學(xué)生個(gè)人能力的提升這兩個(gè)方面。智能儀器儀表課程的核心目標(biāo)是以項(xiàng)目問題為導(dǎo)向?qū)W(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)，在學(xué)生以小組合作的形式完成實(shí)際工程項(xiàng)目的過程中，啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造力，把教學(xué)、科研、工程結(jié)合起來，培養(yǎng)學(xué)生對實(shí)際工程問題的認(rèn)知能力、設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新能力與解決問題的能力。

（二）多樣化的學(xué)習(xí)活動(dòng)

基于智能儀器儀表課程內(nèi)容復(fù)雜煩瑣這一特征，要求教師針對課程的特點(diǎn)來安排合適的學(xué)習(xí)活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生對該門課程的積極性。比如，在講解按鍵這一章內(nèi)容的時(shí)候，首先要演示一個(gè)按鍵控制的數(shù)碼管計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器的值可以從0到F遞增，這樣能讓學(xué)生直觀地看到按鍵對數(shù)碼管的作用效果。由一個(gè)經(jīng)典的小案例引入該系統(tǒng)硬件的電路設(shè)計(jì)思想，再通過講解原理性知識，使學(xué)生進(jìn)一步了解軟件編程的思想。在整節(jié)課中，使電路設(shè)計(jì)思想、單片機(jī)理論及軟件編程的方法在教學(xué)應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)融合，加強(qiáng)學(xué)生對知識點(diǎn)的理解與掌握。

（三）多元化的課程評價(jià)

逆向教學(xué)設(shè)計(jì)法以學(xué)生為主體，根據(jù)智能儀器儀表課程的具體教學(xué)目標(biāo)，在評價(jià)學(xué)習(xí)效果時(shí)更注重對學(xué)生綜合能力的考核，在考核過程中要采用多元化的評價(jià)方式，主要包括個(gè)人評價(jià)和教師評價(jià)這兩個(gè)方面。首先是個(gè)人評價(jià)，在這種評價(jià)機(jī)制中，讓學(xué)生根據(jù)自己對項(xiàng)目的參與程度以及整個(gè)項(xiàng)目完成的效果來進(jìn)行自我評價(jià)，學(xué)生親自參與到課堂教學(xué)和成績評定評價(jià)的活動(dòng)中，極大地提高了學(xué)生對這門課的參與度。其次是教師評價(jià)，智能儀器儀表這門課程實(shí)踐與理論并重，教師考核評價(jià)的內(nèi)容不僅要關(guān)注學(xué)生的筆試成績，還要考量學(xué)生在參與項(xiàng)目工程過程中表現(xiàn)出來的綜合能力，如項(xiàng)目成果的完成匯報(bào)與測試情況的效果等。

四、智能儀器儀表教學(xué)效果分析

綜上所述，通過把逆向教學(xué)設(shè)計(jì)法在項(xiàng)目式的教學(xué)應(yīng)用到智能儀器儀表這門課程中，使學(xué)生能盡早接觸實(shí)際工程問題。在課程開展的研究期間，研究生自主設(shè)計(jì)開發(fā)了等離子脈沖解堵裝置的送絲機(jī)構(gòu)的程序和電路、油氣井壓裂電控趾端滑套的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等國家級項(xiàng)目課題，并通過在課堂上與教師互換角色—互相學(xué)習(xí)的形式，學(xué)生在課堂上演示講解設(shè)計(jì)成果，師生之間展開討論，最大程度地促進(jìn)了師生之間的互相學(xué)習(xí)。除此之外，學(xué)生通過小組實(shí)踐的形式自主設(shè)計(jì)搭建了溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)、流量測量與監(jiān)控設(shè)計(jì)、汽車載荷與超載測量儀、液位測量與監(jiān)控等試驗(yàn)臺，并在課堂上通過匯報(bào)—討論—交流的形式讓學(xué)生學(xué)習(xí)到其中的原理和設(shè)計(jì)思路，有效地促進(jìn)了師生的共同學(xué)習(xí)，提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和語言表達(dá)能力，最大程度地提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性。

參考文獻(xiàn)：

[1]張執(zhí)南，陳玨蓓，朱佳斌，等.逆向教學(xué)設(shè)計(jì)法在項(xiàng)目式教學(xué)中的應(yīng)用：以上海交通大學(xué)“工程學(xué)導(dǎo)論”為例[J].高等工程教育研究，2018（6）.

[2]李培根，許曉東，陳國松.我國本科工程教育實(shí)踐教學(xué)問題與原因探析[J].高等工程教育研究，2012（3）.

[3]陳國松.我國重點(diǎn)大學(xué)本科工程教育實(shí)踐教學(xué)改革研究[D].武漢：華中科技大學(xué)，2012.

[4]邱贊.逆向教學(xué)設(shè)計(jì)法在軟件工程課程中的創(chuàng)新與實(shí)踐[J].教育觀察，2019（27）.

[5]趙亞妮.逆向教學(xué)設(shè)計(jì)法在“單片機(jī)原理及應(yīng)用”教學(xué)中的應(yīng)用[J].黑龍江工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)（綜合版），2019（5）.

[6]拾以超.“做—學(xué)—教”教學(xué)模式在PLC課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].機(jī)電技術(shù)，2018（6）.

[7]曾衛(wèi)華.“單片機(jī)原理及應(yīng)用”課程的教學(xué)改革與實(shí)踐[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2018（5）.

[8]宣傳忠，曲輝，張永，等.基于復(fù)合應(yīng)用型人才培養(yǎng)的單片機(jī)課程實(shí)踐教學(xué)改革與創(chuàng)新[J].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（社會科學(xué)版），2018（6）.

責(zé)編：鹿 嶼