實驗平臺引導式的課堂教學模式探討

摘要：從電氣工程自動化專業課程出發，分析了理工科專業學生在課堂教學中存在的問題。針對這些問題提出了一種實驗平臺引導式的課堂教學模式，并通過實際的教學實踐證明了這種教學模式在促進多課程融合、課程實例驗證與探討、學生課程的課后鞏固以及實驗方法與技巧等方面發揮了不可替代的作用，顯著提升了學生的興趣和學生的課堂參與積極性。

關鍵詞：實驗平臺引導；課堂教學；多課程融合；電氣工程自動化

作者簡介：郭炳華（1966-），男，江西蓮花人，肇慶學院電子信息與機電工程學院，副教授。（廣東 肇慶 526061）

基金項目：本文系肇慶學院教學改革基金項目（項目編號：JY201122）的研究成果。

中圖分類號：G642.423 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）34-0158-02

培養大批的優秀學生，一直是高校追求的目標。課堂教學是高校教師傳授學生知識的主要方法，也是學生快速獲取知識的最重要途徑。為了達到最好的培養效果，許多教師做了大量的研究和改革試驗并且取得了許多令人欣喜的成績，但由于各種原因（比如學生的興趣愛好、課程基礎等）和學校一些條件的限制，使得教學效果仍然存在許多問題。目前現有的教學模式絕大部分都是以課堂理論傳授為主，對于理工科類的學生來說，還要在理論課后輔以一定的實驗教學來加深理解和鞏固所學的理論知識，同時通過提高學生的學習興趣來達到最終的培養目標，但其缺點是這種被動的學習使得學生所學的理論知識難以長期鞏固，隨著更多課程的加入，常常使得他們在課程的學習上應接不暇。為此，有的教師通過增加實際應用的例子來培養學生的自主學習能力，[1]但難以解決一些綜合性較強的課程學習；有的教師采用基于研究型的課堂教學方法更改師生的主體關系來促進教學的效果，[2，3]這樣可以使研究生培養取得較好的效果，但對于本科生的培養，由于學生人數眾多，效果往往不明顯。

實驗平臺引導式的教學方法是以實驗平臺為依托，用以連接基礎課程、專業基礎課程以及專業課程的重要途徑之一。通過該平臺，學生可以融會貫通許多相關聯的課程。平臺可以在課堂教學上實施，也可提供給學生課后操練，以鞏固所學的相關課程。通過實驗平臺的引導，可以有效提高教師的教學效率和學生學習的效果，因此這種教學模式有助于增強課堂的教學效果。

一、實驗平臺引導的教學模式

筆者在電氣工程自動化專業教學中發現，在工科學生中大部分學生在專業課程學習中的效率較低，教師的教學效果不佳。主要存在以下問題：

1.多個相關課程的融合能力不夠

由于專業課程需要許多基礎課程作支撐，而學生在一些專業課程的學習中難以將基礎課程、專業基礎課程和其他相關的專業課程的知識貫穿起來，致使教師需要進行基礎知識的回顧，特別是對于實踐性較強的專業課程來說，更是如此，否則，學生不能深度理解，這將嚴重打擊他們學習的積極性。

2.課堂學習與課后鞏固的方式單調

目前課堂學習與課后鞏固結合的方式絕大部分都是采用課堂學習和課后完成書面作業來鞏固所學的知識，其缺點是由于學生的學習興趣并不完全相同，這種方式導致許多興趣不佳的學生作業互相抄襲而使學習效果顯著降低。

3.相關課程實驗內容單調

許多工科專業課程都附有一定數量的相關實驗，以要求學生通過完成這些實驗來加深對所學課程知識的理解，而許多實驗內容單調，難以使學生對所學知識進行拓展，進而難以使學生對所學的知識產生興趣，并且缺乏實驗的主動性和探索性。本文針對這些問題進行了較為詳細的研究和探索，為此在教學過程中引入了實驗平臺引導的教學模式。

實驗平臺引導的教學模式是指由教師在課堂教學過程中利用實驗平臺穿插一些實例驗證或應用效果驗證，以增強教學效果，引導學生對一些定義的消化吸收和對某個問題解決方法的深度理解，或者以課堂討論或課堂作業的形式作為學生自己對某些問題解決的演練工具。利用這一平臺，往往能夠讓絕大部分學生參與其中，并能夠使他們感受到問題解決方法的有效性，而且更有利于學生進行一些方法的拓展并理解這些方法的局限性，從而極大地激發學生對課程學習興趣和進一步加深理解的欲望，避免課堂理論講授的枯燥和課堂上討論問題時學生常常出現鴉雀無聲的現象。

由于每個學生的興趣都有所差異，常規的課堂講授方法很難使所有學生對某些專業課程都能專心致志，特別是涉及到一些純理論的講授時，如一些數學理論的推導，或者是一些數學模型的構建等，經常發現許多學生在課堂上萎靡不振，使教師講授的積極性大受打擊。而實驗平臺引導的教學實例演示則可以驗證這些數學理論的重要性和有效性，因而也激勵了學生掌握這些理論的重要性，其結果往往能起到事半功倍的效果。

許多專業課程常常需要學生具有較強的綜合能力，因此專業課程的學習需要學生有較好的基礎課程作支撐。由于專業課程中某些問題的解決往往需要綜合多個基礎課程（如“高等數學”、“計算機語言”、“數字信號”、“算法基礎”等），而實驗平臺則是綜合這些課程的最好平臺，因此課堂內、外在教師的引導下，可以最大限度地調動學生學習的積極性，從而有效地提高學生的學習效果，避免部分學生由于基礎不牢而逐漸對課程失去興趣。

許多工科專業課程中都有定量的實驗課程，而且都是在課后進行，內容也顯得比較單調。絕大部分學生在完成實驗的過程中，常常是為完成實驗而做實驗，很難起到理解和鞏固課堂所學知識的作用。學生對課程產生強烈的學習興趣和探索的愿望，往往是看其在實際中應用以及實際應用的效果，而實驗平臺引導教學則可以現場展示這些實際應用和應用效果，特別是課堂上的專題練習與探討，更能引起學生的共鳴，同時在教師的引導下，很容易使學生對所學知識進行拓展，促使他們有興趣查找相關的文獻，了解課程的前沿研究技術。

二、實驗平臺引導教學模式的具體實施

筆者長期承擔電氣工程自動化專業的“數字信號處理”專業課程的教學工作，由于該專業課程主要專注于信號的算法處理，其不僅要有一定的數學理論作支撐，還需要具有一定的編程能力，包括MATLAB編程、C++編程等，如果課堂上僅僅講授算法理論的推導，往往會使學生在課堂上提不起興致，而且會使學生認為課程難度非常大，效果不佳。為了改善課堂的教學效果，在實驗平臺引導教學模式的基礎上，在多課程的融合、課程實例驗證與探討、課堂學習與課后鞏固方式以及實驗方法與技巧等方面進行了許多嘗試，主要表現在以下幾方面：

1.實驗平臺下的多課程融合

要使學生在實驗平臺的引導下，將某一專業課程與其他相關的課程知識串聯起來，并且能夠達到熟練的應用，可以針對一些重要的理論進行推導，并在其推導完成后應用一些有代表性的實例，通過平臺演示這些理論在實例中所起到的重要作用以及理論作用的效果，以及不同的理論參數所產生的不同作用。由于平臺的演示實現需要通過編寫程序（采用MATLAB、C++編程）來達到，因此使用平臺可以使學生將以前學過的課程連接起來并從中體會到一些編程的技巧。當一個章節完成后，學生常常對理論和編程表現出濃厚的興趣，其結果是當學生從中獲益后，將更有效地激發他們的興趣，從而形成良性循環。

2.課程實例驗證與探討

為了加深學生對課程章節的理解和掌握，在一些章節完成后專門利用幾節課的時間舉典型實例在實驗平臺上進行演示和供學生探討研究，分析這些實例的解決方法和所需要建立的數學模型以及解決方法的優缺點，以及明確解決方案的關鍵參數的選擇和應用范圍。在編程實現上，就編程運行效率和優化等方面進行了一些有益的嘗試，極大地調動了學生的參與性，提高了學生的課堂效率。

3.課堂學習與課后鞏固方式

常規的課堂學習與課后書面作業的鞏固方式難以使不同興趣的學生取得良好的學習效果，往往會出現相互抄襲、敷衍了事的現象。為了改善這種現象，對布置的作業抽出一部分放到課程實例驗證與探討中，并要求學生對自己的作業在平臺上進行驗證和講解，再經同學們討論，找出其實現的優缺點和改進的方法。這也為學生在實驗平臺上發揮自己能力提供了一個最佳的環境，而其中的關鍵在于教師的引導和總結。

4.實驗方法與技巧

工科專業課程中的實驗課程有利于學生鞏固和理解所學的理論，但在現有實驗課程中絕大部分為學生提供了實驗指導書并且其中有詳細的實驗步驟，學生按照指導書上的步驟就可以得到實驗結果，因而該方法很難取得理想的效果。為了改善這種情況，以實驗平臺為參考，引導學生就需要解決的問題指導他們設計實驗和實驗方法，比如為了提高一些算法的仿真速度，如何在MATLAB程序中插入C++編譯程序等。引導他們解決實驗中出現的問題以及可能出現的問題，避免因得不到正確的實驗結果而出現的焦慮現象；引導他們對實驗條件和結果進行延伸，以增長學生的知識面。在實驗技巧方面，指導他們改進實驗方法與步驟，經過一系列的訓練，在實驗平臺的引導下，學生的動手能力得到了極大地提升。

三、結束語

實驗平臺引導的教學模式的引入，給教師的授課和學生的練習提供了一個最佳的平臺，特別是對于一些綜合性的專業課程，為多課程的融合，包括基礎課程、專業基礎課程和專業課程提供了一個有效的工具，在提升學生的學習興趣、課程鞏固和學習能力以及實驗方法與技巧等方面起到了不可替代的作用。

參考文獻：

[1]雷治軍，王燕玲.研究型學習與學生創新能力培養[J].中國電力教育，2012，（22）：29-30.

[2]陳達潔.本科生導師制的實施狀況研究述評[J].中國電力教育，2008，（1）：9-10.

[3]姜梅.學術引導為主，生活幫助為輔——英國導師制對我國高校學生工作的啟示[J].北京電子科技學院學報，2010，18（3）：54-58.

（責任編輯：孫晴）