李津蓉 孫勇智 費(fèi)正順

摘? 要：終身學(xué)習(xí)能力是應(yīng)對(duì)科技文化迅猛發(fā)展的核心競(jìng)爭(zhēng)力，也是個(gè)人及社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素。如何培養(yǎng)學(xué)生的終身學(xué)習(xí)能力，是高等教育所面臨的重要課題，而專業(yè)課程又占據(jù)高等教育培養(yǎng)體系中的主導(dǎo)地位。為說明如何在專業(yè)課程的教學(xué)過程中引導(dǎo)學(xué)生樹立終身學(xué)習(xí)意識(shí)，強(qiáng)化自主學(xué)習(xí)能力，以傳統(tǒng)工科類專業(yè)課程信號(hào)與系統(tǒng)為例提出以終身學(xué)習(xí)能力為培養(yǎng)目標(biāo)的課程教學(xué)策略，從“激發(fā)學(xué)習(xí)興趣”“構(gòu)建自主學(xué)習(xí)環(huán)境”“實(shí)施具有學(xué)科交叉特征的實(shí)踐環(huán)節(jié)”三個(gè)方面探討如何通過專業(yè)課程教學(xué)達(dá)到引導(dǎo)學(xué)生樹立終身學(xué)習(xí)意識(shí)，掌握自主學(xué)習(xí)方法和強(qiáng)化學(xué)科交叉創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：終身學(xué)習(xí)；高等教育；信號(hào)與系統(tǒng)；學(xué)科交叉；創(chuàng)新意識(shí)

中圖分類號(hào)：G640? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2096-000X（2023）28-0094-04

Abstract： Lifelong learning ability is the core value to cope with the rapidly developing science and culture. It is also the key factor for the sustainable development of individual and society. How to cultivate students' lifelong learning ability is an important issue for higher education， and professional courses occupy a dominant position in the training system of higher education. For the purpose to guide students to establish lifelong learning consciousness and strengthen self-learning ability， we take the traditional engineering specialty course "Signal and System" as an example to propose a set of teaching strategies， in which three critical issues were discussed： "How to arouse learning interest？" "How to construct self-directed learning environment？" and "How to design practical link with the character of interdisciplinarity？"

Keywords： lifelong learning; higher education; Signals and Systems; interdisciplinary; innovation consciousness

當(dāng)今社會(huì)發(fā)展迅速，科技、文化、經(jīng)濟(jì)都在不斷地發(fā)展變化，每時(shí)每刻都有舊的技術(shù)或工作崗位被淘汰或替代，區(qū)域行業(yè)經(jīng)濟(jì)隨時(shí)面臨著結(jié)構(gòu)性調(diào)整，因此知識(shí)的積累、能力的培養(yǎng)不可能是一蹴而就的，學(xué)生在走出校門后，仍然要不斷地學(xué)習(xí)提升，擴(kuò)展知識(shí)邊界，重塑職業(yè)技能框架，具備對(duì)動(dòng)態(tài)和變化的適應(yīng)能力。聯(lián)合國教科文組織于上世紀(jì)60年代末即提出了終身學(xué)習(xí)理念，認(rèn)為接受教育的目標(biāo)不是“學(xué)習(xí)生存”而是“可持續(xù)發(fā)展”[1]。2015年9月，聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展峰會(huì)在紐約聯(lián)合國總部召開并通過了成果性文件，即《改變我們的世界——2030年可持續(xù)發(fā)展議程》（Transforming our World： The 2030 Agenda for Sustainable Development）[2]。該文件提出了17項(xiàng)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，旨在世界范圍內(nèi)消除極端貧窮、不平等和不公正以及遏制氣候變化。其中第四個(gè)目標(biāo)為確保包容和公平的優(yōu)質(zhì)教育，讓全民終身享有學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。此目標(biāo)明確將終身學(xué)習(xí)定義為個(gè)體與社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要因素，是一項(xiàng)基本人權(quán)。我們國家一直致力于學(xué)習(xí)型社會(huì)的建設(shè)與完善，在“十四五”規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要在建設(shè)高質(zhì)量教育體系篇章中明確提出：完善終身學(xué)習(xí)體系，建設(shè)學(xué)習(xí)型社會(huì)[3]。從戰(zhàn)略高度進(jìn)一步明確了終身學(xué)習(xí)對(duì)于提升國民素質(zhì)，全面促進(jìn)個(gè)人與社會(huì)全面發(fā)展的重要性，同時(shí)也對(duì)高等學(xué)校的教育體制和培養(yǎng)目標(biāo)提出了全新的要求[4]，學(xué)校不再僅限于教授知識(shí)，傳授技能，更重要的任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識(shí)，拓展學(xué)習(xí)方法，建立辯證性思維、使學(xué)生具備終身學(xué)習(xí)和可持續(xù)發(fā)展的能力。在高等教育體系中，專業(yè)課程通常占據(jù)主導(dǎo)地位，如何在專業(yè)課程的教學(xué)過程中潛移默化地引導(dǎo)學(xué)生建立終生學(xué)習(xí)的意識(shí)、掌握終身學(xué)習(xí)方法、提升批判性思維能力，是每位專業(yè)教師應(yīng)該認(rèn)真思考并進(jìn)行積極探索的問題。

學(xué)習(xí)習(xí)慣的養(yǎng)成及學(xué)習(xí)能力的塑造是一個(gè)長(zhǎng)期而緩慢的過程，是在學(xué)習(xí)和成長(zhǎng)過程中逐步形成和培養(yǎng)的，專業(yè)教師在傳授專業(yè)知識(shí)、培養(yǎng)專業(yè)技能的同時(shí)更要肩負(fù)起育人的重任，有意識(shí)地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，創(chuàng)造自主學(xué)習(xí)環(huán)境，指導(dǎo)自主學(xué)習(xí)方法，使學(xué)生從被動(dòng)地接受灌輸?shù)街鲃?dòng)地研究探索，逐步養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，具備終身學(xué)習(xí)的意識(shí)和能力。信號(hào)與系統(tǒng)長(zhǎng)期以來一直被列為電類、信息類、自動(dòng)化類的專業(yè)核心類課程，主要教學(xué)內(nèi)容涉及信號(hào)與系統(tǒng)在時(shí)域及變換域進(jìn)行分析處理的理論和方法，在信息處理、控制系統(tǒng)、機(jī)電工程等多個(gè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，是一門典型的工科類專業(yè)課程。本文將以信號(hào)與系統(tǒng)課程為例，探索在專業(yè)課程的教學(xué)過程中如何有意識(shí)激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，創(chuàng)建以學(xué)生為中心的探索型學(xué)習(xí)環(huán)境，提升學(xué)習(xí)價(jià)值，強(qiáng)化學(xué)習(xí)能力，形成正向反饋機(jī)制，真正做到“授人以漁”而非簡(jiǎn)單的“授人以魚”，以達(dá)到培養(yǎng)終身學(xué)習(xí)能力的目的。

一? 激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，建立自主學(xué)習(xí)的內(nèi)因

任何主動(dòng)性動(dòng)作都需要有明確的內(nèi)因驅(qū)動(dòng)，學(xué)習(xí)也不例外，在20世紀(jì)60年代末，聯(lián)合國教科文組織在其標(biāo)志性研究報(bào)告《學(xué)會(huì)生存——教育世界的今天和明天》 中首次提出“終身學(xué)習(xí)”概念時(shí)，即強(qiáng)調(diào)了終身學(xué)習(xí)的主動(dòng)性內(nèi)涵[1]：學(xué)習(xí)是一種內(nèi)在需求，而非外在推動(dòng)。在專業(yè)課程教學(xué)中要引導(dǎo)學(xué)生的內(nèi)在學(xué)習(xí)動(dòng)力，使學(xué)習(xí)成為一種習(xí)慣，首要條件是讓學(xué)習(xí)者感受到學(xué)習(xí)的必要性與重要性。傳統(tǒng)教學(xué)中，學(xué)習(xí)的重要性和必要性體現(xiàn)在課程的地位及成績(jī)，教師也習(xí)慣于記錄考試成績(jī)或平時(shí)成績(jī)作為督促學(xué)生學(xué)習(xí)的方式和手段。不可否認(rèn)，這種方式對(duì)于學(xué)生具有一定的督導(dǎo)作用，但也使得學(xué)習(xí)的過程帶有了一定的功利色彩，學(xué)習(xí)的內(nèi)因并未形成，學(xué)生最關(guān)心的不是課程所涉及的知識(shí)領(lǐng)域及其應(yīng)用而是考試范圍和重點(diǎn)，偏離了學(xué)習(xí)的本質(zhì)和初心。

激發(fā)學(xué)生對(duì)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)興趣，建立學(xué)習(xí)的主動(dòng)意識(shí)，關(guān)鍵在于激發(fā)學(xué)生對(duì)課程的好奇心和求知欲。好奇心是個(gè)體保持學(xué)習(xí)熱情，參與學(xué)習(xí)活動(dòng)，主動(dòng)探索求知的內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力。對(duì)于專業(yè)課程而言，學(xué)習(xí)興趣是引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入自主學(xué)習(xí)狀態(tài)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，特別是對(duì)于信號(hào)與系統(tǒng)這種對(duì)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求較高、理論性較強(qiáng)的課程，容易讓學(xué)生感覺枯燥乏味且學(xué)習(xí)難度較高，如果沒有對(duì)課程保持足夠的興趣，建立起學(xué)習(xí)內(nèi)因，則會(huì)產(chǎn)生倦怠厭學(xué)現(xiàn)象，進(jìn)入惡性循環(huán)。根據(jù)課程特點(diǎn)，我們從以下三個(gè)方面著手，激發(fā)學(xué)生對(duì)課程的學(xué)習(xí)興趣。

（一）? 上好第一堂課

第一堂課的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式是激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)自主學(xué)習(xí)意識(shí)的關(guān)鍵。以信號(hào)與系統(tǒng)課程為例，第一堂課的教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方式設(shè)計(jì)如圖1所示，通過對(duì)課程概況、發(fā)展歷史、熱門技術(shù)、前沿科技的講授與討論，使得學(xué)生理解課程所涉及的知識(shí)領(lǐng)域、主要應(yīng)用，并與他們的興趣點(diǎn)相關(guān)聯(lián)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，初步構(gòu)建自主學(xué)習(xí)的內(nèi)因?qū)颉?/p>

（二）? 靈活運(yùn)用啟發(fā)式教學(xué)方法

啟發(fā)教學(xué)是一種激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性的有效方法。在學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)之前，可以先設(shè)置一些問題或引導(dǎo)學(xué)生針對(duì)實(shí)際應(yīng)用自己提出問題，鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立思考。例如，在學(xué)習(xí)抽樣定理之前，首先給出一段音樂信號(hào)，并啟發(fā)學(xué)生去猜想當(dāng)抽樣頻率達(dá)到多少時(shí)，才可以無失真地還原語音信號(hào)？讓學(xué)生帶著疑問和好奇心進(jìn)入課堂學(xué)習(xí)，經(jīng)過數(shù)學(xué)推導(dǎo)和證明后得到結(jié)論，再通過播放不同采樣頻率所重構(gòu)的音樂信號(hào)，使得學(xué)生可以直觀感受到重構(gòu)信號(hào)的差別，特別是不滿足抽樣定理時(shí)，感受到的信號(hào)的失真情況，使學(xué)生有獲得感和恍然大悟的滿足感。這種問題引導(dǎo)式的教學(xué)方法可以極大程度調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高課堂教學(xué)的注意力，同時(shí)也能夠培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、獨(dú)立思考和解決問題的能力。

（三）? 建立多元化的課程考核機(jī)制

傳統(tǒng)的課程考核體系主要包括兩部分：平時(shí)成績(jī)和期末成績(jī)，平時(shí)成績(jī)由課堂考勤和課后作業(yè)構(gòu)成，對(duì)于大部分學(xué)生而言，這部分成績(jī)差距不大，要想獲得較好成績(jī)只要注重期末考試，導(dǎo)致部分學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)的積極性不高，臨到再期末突擊復(fù)習(xí)，這種考核評(píng)價(jià)方式無法有效激發(fā)學(xué)習(xí)積極性，也不利于良好學(xué)習(xí)習(xí)慣的養(yǎng)成。因此，注重課程的形成性評(píng)價(jià)，建立多元化的課程考核機(jī)制也是激發(fā)學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性的關(guān)鍵。針對(duì)信號(hào)與系統(tǒng)的課程特點(diǎn)，我們建立了全過程、多方位的形成性評(píng)價(jià)機(jī)制，具體內(nèi)容及占分比例見表1，形成性評(píng)價(jià)結(jié)果作為平時(shí)成績(jī)占60%，期末考試成績(jī)占40%。這種評(píng)價(jià)機(jī)制使得學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的每一點(diǎn)努力都會(huì)有所收獲，同時(shí)也更具有公平性和全面性。

二? 構(gòu)建以學(xué)生為中心的自主學(xué)習(xí)環(huán)境

目前課堂教學(xué)仍是本科教育系統(tǒng)中的主流教學(xué)方式，隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展，課堂教學(xué)的手段也逐漸豐富。不可否認(rèn)，學(xué)生在課堂上可以較高效地獲取專業(yè)知識(shí)和相關(guān)理論，但課堂講授的教學(xué)方式是以教師為中心的，課堂上的師生互動(dòng)也僅能讓教師了解到部分學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度和效果，無法兼顧到全體學(xué)生。如果學(xué)生跟不上課堂進(jìn)度，就會(huì)導(dǎo)致課堂的參與度下降，進(jìn)而對(duì)課程的學(xué)習(xí)產(chǎn)生倦怠和畏難情緒。因此，在課堂教學(xué)之外構(gòu)建以學(xué)生為中心的自主學(xué)習(xí)環(huán)境對(duì)于提升課程的學(xué)習(xí)效果及培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)習(xí)慣是至關(guān)重要的。

“樹洞實(shí)驗(yàn)”的創(chuàng)始者，世界著名教育學(xué)家Sugata Mitra提出的自主學(xué)習(xí)環(huán)境（Self-organised Learning Environment，SOLE）包含三個(gè)必不可少的因素：網(wǎng)絡(luò)、協(xié)作、激勵(lì)[5]。其中，“網(wǎng)絡(luò)”提供了自主學(xué)習(xí)的資源；“協(xié)作”可以幫助提升自主學(xué)習(xí)的效率；激勵(lì)為自主學(xué)習(xí)提供了動(dòng)力。根據(jù)Mitra的理論，我們?yōu)樾盘?hào)與系統(tǒng)課程所構(gòu)建的以學(xué)生為中心的在線自主學(xué)習(xí)環(huán)境包含了三個(gè)板塊：資源板塊、互動(dòng)板塊和激勵(lì)板塊，三個(gè)板塊相互鏈接，引導(dǎo)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)過程，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

資源板塊包括教學(xué)視頻、課件、參考資料等多種學(xué)習(xí)資源，學(xué)生可以根據(jù)自身特點(diǎn)確定學(xué)習(xí)目標(biāo)、選擇學(xué)習(xí)方式、規(guī)劃學(xué)習(xí)進(jìn)度，并在學(xué)習(xí)過程中逐漸清晰哪種學(xué)習(xí)方法最適合自己，培養(yǎng)學(xué)生制定學(xué)習(xí)目標(biāo)、選擇學(xué)習(xí)方法的能力。

互動(dòng)板塊為教師與學(xué)生及學(xué)生之間提供了互動(dòng)平臺(tái)。師生互動(dòng)主要以在線答疑的形式進(jìn)行，在學(xué)生的自主學(xué)習(xí)過程，教師需要起到“反饋”的作用，而且要保證反饋的“即時(shí)性”，這可以通過在線交流工具實(shí)現(xiàn)，當(dāng)然教師不一定直接給出答案，可以給出建議或思考方向，對(duì)學(xué)生的思維加以引導(dǎo)，提升學(xué)習(xí)效率。生生互動(dòng)可以通過在線教學(xué)平臺(tái)的討論區(qū)模塊實(shí)現(xiàn)，可以由教師或?qū)W生設(shè)定討論主題，所有討論的參與者（包括教師和學(xué)生）可以對(duì)自己贊成的觀點(diǎn)點(diǎn)贊，這個(gè)環(huán)節(jié)可以開拓學(xué)生思維，增強(qiáng)交流合作能力，教師在此過程中主要起到監(jiān)督和引導(dǎo)作用。

激勵(lì)板塊主要通過在線測(cè)驗(yàn)和點(diǎn)贊記錄的方式激勵(lì)學(xué)生積極參與前兩個(gè)板塊的學(xué)習(xí)，這里需要特別提出的是在線測(cè)驗(yàn)的難度設(shè)定，題目太簡(jiǎn)單會(huì)讓學(xué)生感覺沒有挑戰(zhàn)性，題目太難又會(huì)讓學(xué)生挫敗感過強(qiáng)，這些都無法達(dá)到好的激勵(lì)效果，甚至?xí)鸬椒醋饔?。針?duì)這個(gè)問題Robert基于AI神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)算法對(duì)人腦學(xué)習(xí)過程進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn)，給出了一個(gè)精確的最優(yōu)解：15.87%，研究者將此結(jié)論稱為“85%規(guī)則”[6]。也就是說測(cè)試題目中85%的內(nèi)容應(yīng)該是學(xué)生熟悉并掌握的，15%是不熟悉和未想到的，對(duì)于信號(hào)與系統(tǒng)課程而言，可以是一個(gè)新的應(yīng)用場(chǎng)景、新的推論或新的計(jì)算方法。

三? 學(xué)以致用，注重學(xué)科交叉

對(duì)于工科學(xué)生而言，學(xué)習(xí)的目的不僅是掌握理論，而是能夠利用理論指導(dǎo)實(shí)踐應(yīng)用，解決實(shí)際問題。同時(shí)，在實(shí)踐應(yīng)用的過程中，學(xué)生也可以進(jìn)一步加深對(duì)理論、公式的理解，并認(rèn)識(shí)到在實(shí)際應(yīng)用中理論所存在的局限性，培養(yǎng)辯證思維能力。隨著第四次工業(yè)革命時(shí)代的到來，我國進(jìn)入了加快發(fā)展方式轉(zhuǎn)型、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整升級(jí)的關(guān)鍵時(shí)期，在實(shí)際生產(chǎn)中所面對(duì)的復(fù)雜問題越來越多，而這些復(fù)雜問題通常不是單一學(xué)科能夠解決的，是需要多學(xué)科交叉進(jìn)行研究創(chuàng)新[7]。因此，對(duì)于學(xué)生的未來發(fā)展而言，學(xué)科交叉的意識(shí)和能力是個(gè)人可持續(xù)發(fā)展的重要因素。

為了解決上述問題，我們?cè)谠O(shè)計(jì)信號(hào)與系統(tǒng)課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)中，特別注重兩個(gè)方面：①與實(shí)際工程問題相關(guān)聯(lián)；②拓展知識(shí)邊界，注重學(xué)科交叉。以綜合性實(shí)驗(yàn)“拉曼光譜信號(hào)的分析與處理”為例，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容來自于某石油煉化廠的產(chǎn)品質(zhì)量在線監(jiān)控項(xiàng)目，學(xué)生要開展實(shí)驗(yàn)，首先需要對(duì)石油煉化的生產(chǎn)過程有一個(gè)初步了解，并了解拉曼光譜的成像原理、不同化學(xué)成分的光譜特征和儀器及測(cè)量環(huán)境對(duì)光譜形態(tài)的影響，然后再利用信號(hào)與系統(tǒng)中所學(xué)習(xí)的原理和方法對(duì)光譜信號(hào)進(jìn)行處理分析，在一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中做到了對(duì)化工、光學(xué)、儀器儀表和電子信息等多個(gè)學(xué)科的交叉。由于不同儀器函數(shù)及化學(xué)成分相互作用的影響，學(xué)生在對(duì)光譜信號(hào)做分析處理的過程中會(huì)發(fā)現(xiàn)實(shí)際情況與信號(hào)處理領(lǐng)域的理論知識(shí)存在不相符的地方，這可以幫助學(xué)生充分理解理論在實(shí)際應(yīng)用中的局限性，進(jìn)而可以激發(fā)學(xué)生思考，對(duì)多學(xué)科問題做進(jìn)一步的深入研究。通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生可以初步接觸到實(shí)際工程問題，了解到實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景大多是多學(xué)科交叉問題，同時(shí)能夠理解實(shí)際應(yīng)用是基于理論的但又存在一定差距，從而培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科交叉意識(shí)和批判性思維能力。

四? 結(jié)束語

科技社會(huì)的快速發(fā)展使得終身學(xué)習(xí)能力成為未來人才最重要的核心競(jìng)爭(zhēng)力，是個(gè)人與社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵性因素。本文針對(duì)大學(xué)本科中對(duì)學(xué)生終身學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)目標(biāo)，強(qiáng)調(diào)了專業(yè)課程在人才培養(yǎng)體系中的主導(dǎo)地位，專業(yè)教師在教學(xué)過程中應(yīng)有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生的終身學(xué)習(xí)能力。并以信號(hào)與系統(tǒng)課程為例，探討了如何在專業(yè)課程的教學(xué)過程中從“激發(fā)學(xué)習(xí)興趣”“構(gòu)建自主學(xué)習(xí)環(huán)境”和“培養(yǎng)學(xué)科交叉意識(shí)”三個(gè)方面引導(dǎo)學(xué)生樹立終身學(xué)習(xí)意識(shí)，拓展自主學(xué)習(xí)方法，增強(qiáng)自主學(xué)習(xí)能力。

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基金項(xiàng)目：浙江省教育廳2020年度省級(jí)一流課程“信號(hào)與系統(tǒng)”（浙教辦函[2021]195號(hào)）；浙江科技學(xué)院教學(xué)改革與研究重點(diǎn)項(xiàng)目“新工科背景下自動(dòng)化專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式研究”（2022-jg14）

第一作者簡(jiǎn)介：李津蓉（1977-），女，漢族，天津人，博士，副教授，自動(dòng)化系系主任。研究方向?yàn)闄C(jī)器學(xué)習(xí)，機(jī)器人與智能系統(tǒng)，信號(hào)分析等。