李 利，陳 剛

(北華航天工業(yè)學(xué)院 電子工程系，河北 廊坊065000)

0 引言

2012年開始出現(xiàn)大規(guī)模開放在線課程MOOC，它是一種以短視頻和交互式練習(xí)為基本教學(xué)單元的知識(shí)點(diǎn)、知識(shí)體組織模式和學(xué)習(xí)模式。MOOC 模式打破了時(shí)間與空間的限制，世界各地的學(xué)生可以共享優(yōu)質(zhì)教育資源，享受名校教師的課程傳授［1］。MOOC 對(duì)教育的影響，國際上有不同的聲音，是技術(shù)神話還是教育革命，在線課程能不能取代傳統(tǒng)課堂，現(xiàn)在還不能預(yù)測(cè)。無論MOOC 的發(fā)展前景如何，高校教師必須作好準(zhǔn)備迎接信息化教育的挑戰(zhàn)，轉(zhuǎn)變觀念。信息化教學(xué)帶來的教學(xué)模式改變，教師必須具備在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中開展有效教學(xué)與協(xié)同知識(shí)創(chuàng)新的能力［2］。

不論是傳統(tǒng)的板書講授、多媒體教學(xué)，還是視頻公開課、MOOC，評(píng)價(jià)一門課程好壞的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該是相同的，即是否傳達(dá)了課程本質(zhì)性的內(nèi)容，是否使學(xué)習(xí)者的感知力、觀察力得以提高，是否引領(lǐng)學(xué)習(xí)者思考，思路得到拓展，思維能力得到訓(xùn)練和提高。在微信息時(shí)代，微課和知識(shí)的碎片化對(duì)于訓(xùn)練學(xué)生思維能力是不利的，整體思維容易被片段思維取代，如何避免思維被片段化是需要認(rèn)真考慮的。本文以電子信息類課程為例，探討滲透思維方式教學(xué)及開放性實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)踐的若干思路。

1 滲透思維方式的教學(xué)思路

1.1 互聯(lián)網(wǎng)學(xué)習(xí)方式

高校的部分課程，特別是專業(yè)課程，學(xué)時(shí)少，內(nèi)容多，因此不可能也沒有必要面面俱到。學(xué)生只有通過思考加工理解信息，才能得出自己的結(jié)論，思考的第一步是對(duì)信息的捕捉和整理的能力。

高校學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)外學(xué)習(xí)活動(dòng)可以相互結(jié)合，課程需要的內(nèi)容資源早存在互聯(lián)網(wǎng)中，如教育部精品課程資源，視頻公開課，內(nèi)容相關(guān)的網(wǎng)站，網(wǎng)上社區(qū)，學(xué)術(shù)期刊，甚至MOOC 課程等，學(xué)生可以根據(jù)自己情況自由選擇。教師要做的就是推薦、并指導(dǎo)學(xué)生如何獲取網(wǎng)上的優(yōu)質(zhì)教育資源。

1.2 主動(dòng)思考式教學(xué)

哈佛大學(xué)網(wǎng)絡(luò)公開課“公正”是這方面最好的典范，它突破了我們常見的教學(xué)模式，讓我們感受到教學(xué)不僅僅是知識(shí)的傳遞，更重要的是讓學(xué)生通過獨(dú)立思考、批判思維的驗(yàn)證后得出正確的結(jié)論［3］。雖然“公正”課是有關(guān)道德哲學(xué)類的課程，但對(duì)理工類的課程教學(xué)也有很好的借鑒意義。例如“信號(hào)與系統(tǒng)”課程，首先要問信號(hào)是什么?系統(tǒng)是什么?為什么有這一門課程?講采樣定理之前要問為什么要采樣?如何采樣?采樣信號(hào)真的可以代表原來的連續(xù)時(shí)間信號(hào)嗎?在實(shí)際中，滿足采樣頻率大于等于信號(hào)最高頻率2 倍，就真的不失真嗎?你對(duì)此敢不敢質(zhì)疑呢?憑直覺思維這里好像有問題，如果這里面有懷疑問題，問題出在哪里?我們應(yīng)該鼓勵(lì)學(xué)生大膽質(zhì)疑，但要小心求證，直至把問題分析清楚。

1.3 感知力、細(xì)致觀察能力的培養(yǎng)

我們應(yīng)當(dāng)注重培養(yǎng)學(xué)生的感知力，對(duì)問題的敏感性，尤其是注意關(guān)鍵性的細(xì)節(jié)。教學(xué)過程中注意培養(yǎng)學(xué)生對(duì)問題的敏感性，例如“數(shù)字信號(hào)處理”課程中，離散傅里葉變換的定義:對(duì)于長度為M 的有限長序列，定義其N 點(diǎn)離散傅里葉變換，且N≥M，為什么要求N≥M?要注意到這個(gè)細(xì)節(jié)，并去探究背后的深層原因。

1.4 抓住課程本質(zhì)性的東西

每門課程基本上有一個(gè)貫穿于課程始終的中心，即課程本質(zhì)性的內(nèi)容。例如“電路分析”課程，基本的依據(jù)是基爾霍夫定律和元件的伏安關(guān)系，抓住這個(gè)電路分析的基本依據(jù)，從直流到交流電路分析，從靜態(tài)到動(dòng)態(tài)分析，從時(shí)域到頻域分析，問題會(huì)迎刃而解?！靶盘?hào)與系統(tǒng)”課程中，傅立葉變換是分析信號(hào)與系統(tǒng)最基本的分析工具，各種信號(hào)時(shí)域、頻域變換關(guān)系及系統(tǒng)的時(shí)域、頻域描述方法是必須掌握的基本知識(shí)。有些課程本質(zhì)性的東西不是那么明顯，但是一定會(huì)有個(gè)中心的東西。如何抓住本質(zhì)性的東西，對(duì)教師提出了較高要求，需要對(duì)課程有深入的理解和感悟。

1.5 須應(yīng)技術(shù)進(jìn)步的變化

當(dāng)今技術(shù)不斷發(fā)展變化，一些概念往往在有限的范圍內(nèi)才有意義。當(dāng)舊的分析方法不能解決某一問題時(shí)，應(yīng)轉(zhuǎn)換方法，重新構(gòu)建新的分析原則，從而解決出現(xiàn)的問題。

“電路分析”課程中，從直流電路變化到交流電路，分析的對(duì)象情況變了，但其本質(zhì)性的分析方法，基本的規(guī)律是不變的。變化的是其表現(xiàn)形式，因?yàn)橛凶兓?，直流電路里的一些概念在交流電路中就不適用了，需要重新建立。例如，直流串聯(lián)電路中，總的電壓大小等于各部分電壓大小之和，在交流電路中就不適用了，其原因在于交流電路中不僅有大小關(guān)系，還有相位的關(guān)系，這樣就有了基爾霍夫定律和元件伏安關(guān)系的的相量形式。

又如“信號(hào)與系統(tǒng)”課程，從連續(xù)時(shí)間信號(hào)到離散時(shí)間信號(hào)，雖然時(shí)域的某種變化相應(yīng)頻域變化的物理意義是一樣的，但表現(xiàn)形式不同了，連續(xù)時(shí)間信號(hào)(或系統(tǒng))的有些概念在離散時(shí)間信號(hào)(或系統(tǒng))就不適用了，連續(xù)時(shí)間信號(hào)頻域模擬頻率越大代表信號(hào)頻率越高，離散時(shí)間信號(hào)頻域數(shù)字頻率越大并不代表信號(hào)頻率越高，原因在于時(shí)域的離散造成頻域的周期化。

當(dāng)分析的對(duì)象發(fā)生變化的時(shí)候，哪些是不變的規(guī)律，又有哪些發(fā)生了變化，為什么要這樣變，教師要引領(lǐng)學(xué)生思考，變和不變的部分都要分析清楚。當(dāng)情形變化的時(shí)候，提醒學(xué)生不要想當(dāng)然。

1.6 多角度、多層次看問題的能力

教學(xué)過程中注意培養(yǎng)學(xué)生多角度、全方位、分層次看問題的能力。一方面進(jìn)入某門課或某一部分研究內(nèi)容的環(huán)境來思考，鼓勵(lì)學(xué)生初學(xué)時(shí)要深入、細(xì)致。另一方面，要跳出局部內(nèi)容，從整體研究內(nèi)容或?qū)I(yè)知識(shí)體系的高度來看研究的內(nèi)容?，F(xiàn)在的手機(jī)涉及了通信、計(jì)算機(jī)、控制和信號(hào)處理等多方面的專業(yè)知識(shí)，是多專業(yè)知識(shí)的融合。早已不是單單某一個(gè)專業(yè)知識(shí)的問題了。

電子類專業(yè)學(xué)生，從數(shù)字電子技術(shù)開始學(xué)習(xí)數(shù)字系統(tǒng)，后續(xù)相繼學(xué)習(xí)EDA 原理及應(yīng)用、單片機(jī)原理及應(yīng)用、DSP 原理及應(yīng)用等課程，學(xué)完這些課程以后，從這一系列課程整體來研究各門課程，引導(dǎo)學(xué)生思考這些課程哪些相同、哪些不同、各自的特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域。

1.7 演講和辯論

“數(shù)字信號(hào)處理”主要包括兩部分內(nèi)容，一是離散傅里葉變換DFT(快速傅里葉變換FFT)及其應(yīng)用，二是數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)。

圍繞傅里葉變換演變歷史及其應(yīng)用，可以舉辦學(xué)生的演講課。演講結(jié)束后，設(shè)有問答環(huán)節(jié)，在問答環(huán)節(jié)可以針對(duì)傅里葉變換已有的應(yīng)用領(lǐng)域，讓學(xué)生充分發(fā)揮想象力提出新的應(yīng)用領(lǐng)域，培養(yǎng)其發(fā)散思維和開放思維。

在辯論課中，圍繞FIR 數(shù)字濾波器和IIR 數(shù)字濾波器的比較展開，兩種方法各自有自己的優(yōu)缺點(diǎn)。辯論前，選手不僅要研究自己的辯論內(nèi)容，也要猜測(cè)對(duì)方從哪些方面入手，鍛煉了學(xué)生正反兩方面看問題的能力。同時(shí)，小組的觀點(diǎn)和方案融入了小組其他成員的知識(shí)、建議或見解。小組辯論時(shí)，成員之間要相互協(xié)作，相互支撐。辯論最后的陳述可以鍛煉學(xué)生對(duì)各自觀點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)、歸納和提升的能力［4，5］。

2 開放性實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐

設(shè)計(jì)組織開放性實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生可以自主設(shè)計(jì)相關(guān)的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。例如“數(shù)字信號(hào)處理”課程中FFT的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，不限定具體分析信號(hào)，可以是音樂信號(hào)、圖像信號(hào)、心電信號(hào)、腦電波信號(hào)或通信信號(hào)等。學(xué)生自己根據(jù)具體信號(hào)確定采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)和采樣頻率等參數(shù)。

我們通過相關(guān)課程實(shí)驗(yàn)的整體優(yōu)化，讓多門課程實(shí)踐教學(xué)銜接滲透。例如將“數(shù)字信號(hào)處理”和“DSP 原理及應(yīng)用”兩門課程整體優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)原理、技術(shù)和應(yīng)用的有機(jī)結(jié)合。同時(shí)打通前期VC 軟件開發(fā)工具、數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)和FPGA 硬件開發(fā)工具的應(yīng)用。在“數(shù)字信號(hào)處理”課程中完成綜合性或自主研究性項(xiàng)目的算法設(shè)計(jì)及Matlab 仿真，能力強(qiáng)的學(xué)生還可以進(jìn)一步選擇:①算法的VC 仿真實(shí)現(xiàn)，將VC 程序算法移植到DSP 系統(tǒng)之中;②將Matlab 仿真成功的算法基于FPGA 實(shí)現(xiàn)。這樣，通過一個(gè)項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)多門課程實(shí)踐教學(xué)的相互銜接滲透。

3 結(jié)語

面對(duì)大規(guī)模在線課程的蓬勃興起，教師都要改變傳統(tǒng)的灌輸知識(shí)課堂教學(xué)模式，注重學(xué)生思維能力、自我構(gòu)建知識(shí)體系的能力的培養(yǎng);同時(shí)，加強(qiáng)實(shí)踐能力培養(yǎng)，實(shí)行開放性實(shí)驗(yàn)和開放性綜合實(shí)踐。高校教師要以其較高的學(xué)術(shù)水平、前瞻性的視野及豐富的科研實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)為學(xué)生打開探索之門，引導(dǎo)他們思考、探究、發(fā)現(xiàn)和實(shí)現(xiàn)。

［1］ 孫茂松. 大規(guī)模在線教育之我見. 上海交通大學(xué)，“在線教育發(fā)展國際論壇”，2013年7月

［2］ 祝智庭，閆寒冰，魏非. 觀照MOOCs 的開放教育正能量［J］.上海，開放教育研究，2013，19(6):18-26

［3］ 傅吉艷，陳仕品.哈佛大學(xué)視頻公開課《公正》設(shè)計(jì)分析及其啟示［J］. 北京，中國教育信息化，2013(11):18-21

［4］ 杭文，李旭宏.基于復(fù)雜系統(tǒng)科學(xué)的理工科研究生思維方式培養(yǎng)探究［J］.武漢，理工高教研究，2007，26(4):35-37

［5］ 黃伯棠.強(qiáng)化理工科大學(xué)生思維訓(xùn)練初論［J］.荊州，長江大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版)2005，28(2):134-136