羅春婭，李 丹，馬智超，吉紫娟，王懷興

(1.湖北第二師范學(xué)院 物理與機(jī)電工程學(xué)院，武漢 430205；2.湖北省環(huán)境凈化材料工程技術(shù)研究中心，武漢 430205)

1 引言

電子類專業(yè)基礎(chǔ)課包含有《高等數(shù)學(xué)》、《線性代數(shù)》和《概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)》等數(shù)學(xué)類的基礎(chǔ)課，也包含有《電路》、《數(shù)字電路》和《模擬電路》等電類的基礎(chǔ)課程，更有C語(yǔ)言和MATLAB等工程語(yǔ)言類的基礎(chǔ)課程。以上各門課程由于其自身的特點(diǎn)，一直存在以下的問(wèn)題：理論教學(xué)的內(nèi)容一是公式概念推導(dǎo)多且沒(méi)有后續(xù)專業(yè)課的實(shí)用性，很容易消磨掉學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使得該類課程的學(xué)習(xí)績(jī)點(diǎn)較低，也不利于提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，二是由于中美合作辦學(xué)電子班的學(xué)生普遍是00后，他們出生在信息化的時(shí)代背景下，伴隨著電腦和網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)大，可以隨時(shí)了解到各種最新的資訊，接受新事物的能力強(qiáng)[1]。而且在后續(xù)的教學(xué)評(píng)價(jià)上，考核方式單一，使得學(xué)生能力素質(zhì)考查不足[2]。并且由于中美合作辦學(xué)的性質(zhì)，他們普遍對(duì)語(yǔ)言類的學(xué)習(xí)興趣濃厚，而對(duì)于公式理論等不重視，不擅長(zhǎng)。

基于以上的分析，可以認(rèn)識(shí)到傳統(tǒng)的教學(xué)模式對(duì)于這一批中美合作辦學(xué)特色班的學(xué)生來(lái)說(shuō)，專業(yè)基礎(chǔ)課的成績(jī)很難順利達(dá)到出國(guó)的績(jī)點(diǎn)要求，迫切需要新的教學(xué)模式以改善目前的狀況。經(jīng)過(guò)學(xué)習(xí)其他翻轉(zhuǎn)課堂的優(yōu)勢(shì)，可以發(fā)現(xiàn)“以問(wèn)題為導(dǎo)向”的教學(xué)模式可以緊緊抓住學(xué)生的注意力，提升學(xué)習(xí)效率。

2 以問(wèn)題為導(dǎo)向的高效課堂的教學(xué)改革與探索

“數(shù)學(xué)真正的組成部分應(yīng)該是問(wèn)題和解，問(wèn)題才是數(shù)學(xué)的心臟”這是美國(guó)數(shù)學(xué)家哈爾莫斯的名言[3]，可以作為理工科學(xué)習(xí)的指揮棒。以問(wèn)題作為教學(xué)的出發(fā)點(diǎn)，這正是以問(wèn)題為導(dǎo)向的教學(xué)理念的來(lái)源。以問(wèn)題為導(dǎo)向的教學(xué)，是指以學(xué)生為主體、將專業(yè)知識(shí)的各種問(wèn)題為學(xué)習(xí)起點(diǎn)，讓學(xué)生圍繞問(wèn)題尋求解決方案的一種學(xué)習(xí)方法[4]。本文以《高等數(shù)學(xué)》為例，指出將以問(wèn)題為導(dǎo)向的教學(xué)模式引入到專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)的必要性，并以問(wèn)題為導(dǎo)向?qū)φn堂教學(xué)模式進(jìn)行了嘗試。

2.1 案例一：以問(wèn)題做宏觀引領(lǐng)，讓同學(xué)們明白學(xué)有所用

在提出問(wèn)題的時(shí)候，以教師為主，圍繞教學(xué)的過(guò)程和教學(xué)重難點(diǎn)提問(wèn)。當(dāng)然，提問(wèn)也可以是學(xué)生，但是，教師要控制提的問(wèn)題，在教學(xué)中有知識(shí)體現(xiàn)，不能過(guò)于分散。在剛開(kāi)始接觸高等數(shù)學(xué)時(shí)，同學(xué)們就問(wèn)：“為什么有兩本《高等數(shù)學(xué)》的書(shū)呢？課時(shí)還這么多，有什么用?。克臀覀兒竺娴膶I(yè)課有什么聯(lián)系？”可能公共課的老師會(huì)回答：“和我們的專業(yè)課有很重要的聯(lián)系，具體的運(yùn)用，大家可以去問(wèn)專業(yè)課教師?！笨墒呛芏鄬W(xué)生哪里會(huì)去問(wèn)呢？作為電子信息類的專業(yè)教師，我也很認(rèn)真的回答了大家：“雖然大家還沒(méi)有學(xué)習(xí)高等數(shù)學(xué)和專業(yè)課，但是我可以很認(rèn)真的跟大家說(shuō)，后面的專業(yè)課的理論基礎(chǔ)都是數(shù)學(xué)，不然理工科的考研不會(huì)將這門課作為必考課程，舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，后面大家學(xué)習(xí)《信息理論與編碼》課程的時(shí)候，有個(gè)章節(jié)要求大家計(jì)算信道容量，就是求某個(gè)函數(shù)互信息量的最大值，這個(gè)函數(shù)最大值大家是不是學(xué)過(guò)了？”大家開(kāi)始興奮起來(lái)，紛紛回答我高中就學(xué)過(guò)函數(shù)最大值的問(wèn)題了，就是求導(dǎo)數(shù)為零的變量值，然后求出該點(diǎn)函數(shù)值就行了。我解釋道：“這個(gè)互信息量是兩個(gè)變量的函數(shù)，怎么辦？這就涉及到多元函數(shù)最大值的求法，要用多元函數(shù)極大值的拉格朗日乘數(shù)法來(lái)求解?！峨娐贰氛n程的功率匹配等一系列問(wèn)題建模之后都是數(shù)學(xué)極值問(wèn)題?！弊詈笪野堰@個(gè)問(wèn)題留給了同學(xué)們，讓大家37個(gè)人分成7組進(jìn)行學(xué)習(xí)，充分利用他們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)上的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)圖書(shū)館，訪問(wèn)老師和高年級(jí)的同學(xué)去收集“高等數(shù)學(xué)在生活中和電子類專業(yè)課中的作用”。搜集完資料后整理分類，下次課，每個(gè)小組選一位代表展示并講解本組的結(jié)果。

有了任務(wù)，學(xué)生就會(huì)利用所長(zhǎng)，展開(kāi)網(wǎng)絡(luò)搜索，使學(xué)生加深了對(duì)課程的了解，提升了學(xué)生的主動(dòng)性和參與程度。

2.2 案例二：以問(wèn)題為開(kāi)端聯(lián)系舊知，讓同學(xué)們開(kāi)拓創(chuàng)新

課堂的進(jìn)展仍然是首先提出問(wèn)題，圍繞上一講留下的問(wèn)題，讓同學(xué)們積極講解思路和答案。這一階段仍以學(xué)生為主。各小組在問(wèn)題提出之后，自主選擇，然后進(jìn)行成果匯報(bào)。例如在多元函數(shù)條件極值的問(wèn)題下，先讓同學(xué)們聯(lián)系一元函數(shù)求導(dǎo)數(shù)，進(jìn)行求解，降低學(xué)習(xí)門檻，如固定體積求成本的問(wèn)題等，同學(xué)們均可以在條件中求解出兩個(gè)變量的關(guān)系然后帶入函數(shù)，以一元函數(shù)極值法求二元函數(shù)的極值。在一個(gè)小組講解完問(wèn)題的答案后，將問(wèn)題升華為三元函數(shù)和四元函數(shù)的極值，讓同學(xué)們認(rèn)識(shí)到拉格朗日乘數(shù)法的不可替代性。后面讓一組同學(xué)進(jìn)行總結(jié)，最后是讓同學(xué)們運(yùn)用新方法求解新問(wèn)題。教師在此階段也要發(fā)揮引導(dǎo)作用，當(dāng)討論發(fā)生跑題或者學(xué)生問(wèn)題分析有錯(cuò)的時(shí)候，可以及時(shí)提醒和指正。

2.3 案例三：結(jié)果評(píng)價(jià)多樣化，并總結(jié)提高

教師針對(duì)學(xué)生給出的最終結(jié)果給予評(píng)價(jià)，并對(duì)不足和遺漏之處進(jìn)行補(bǔ)充說(shuō)明。

為了克服高等數(shù)學(xué)課程的枯燥性，引導(dǎo)同學(xué)們對(duì)電子領(lǐng)域的前沿技術(shù)進(jìn)行拓展，部分章節(jié)中引入了數(shù)學(xué)軟件的學(xué)習(xí)，如MATLAB。在三重積分和多元函數(shù)的學(xué)習(xí)過(guò)程中，適當(dāng)引入了MATLAB畫(huà)圖，讓同學(xué)們對(duì)于三重積分比較復(fù)雜的積分范圍畫(huà)圖后所見(jiàn)即所得，降低學(xué)習(xí)難度，增強(qiáng)同學(xué)們的學(xué)習(xí)信心。在后續(xù)的傅里葉級(jí)數(shù)中引入了傅里葉變換，使得同學(xué)們對(duì)《信號(hào)與系統(tǒng)》和《DSP》等課程的學(xué)習(xí)積極性暴漲，達(dá)到了專業(yè)基礎(chǔ)課為專業(yè)課服務(wù)的目的，不僅使同學(xué)們提高了成績(jī)績(jī)點(diǎn)，更是增強(qiáng)了專業(yè)自信心和基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)熱情。

當(dāng)然，以問(wèn)題為導(dǎo)向的教學(xué)模式還需要學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的總體框架有深刻認(rèn)識(shí)，部分學(xué)生對(duì)于自己講解的部分知識(shí)掌握很好，整體卻有欠缺，所以需要構(gòu)建思維導(dǎo)圖，教師可以在每次課后將新知識(shí)導(dǎo)圖呈現(xiàn)給學(xué)生，也需要其他教學(xué)手段的配合和充分利用網(wǎng)絡(luò)，如在QQ 群和個(gè)人網(wǎng)頁(yè)上傳教學(xué)大綱和課件，并提供優(yōu)秀MOOC，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣。

3 結(jié)語(yǔ)

以問(wèn)題為導(dǎo)向的教學(xué)模式作為傳統(tǒng)教學(xué)模式的有力補(bǔ)充，具有一定的優(yōu)勢(shì)：可以增強(qiáng)學(xué)習(xí)的目的性，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)成就感，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣。提升學(xué)生的表達(dá)能力和自學(xué)能力，也提升了團(tuán)隊(duì)合作的能力，增強(qiáng)了班級(jí)凝聚力。但是要求教師有更好的組織和引導(dǎo)能力，對(duì)任課老師們也提出了更高的要求。