發現內化教學法在提高大學生創新實踐能力中的應用

吳鐵洲+張頌冀+許正旺+熊煒

[摘 要]發現內化教學法是以教師給出的線索加以引導，學生通過利用自身已經掌握的知識，去發現、探究需要學習的目標知識。這種讓未知知識轉化為已知知識的過程被稱作“發現內化”，它加深了學生對知識的理解，能讓學生更多的參與到主動獲取知識的過程中，積極地發現問題，解決問題，潛移默化的達到提高自身創新實踐能力的目的。在實際教學中，通過和傳統的發現式教學法比較，驗證了發現內化教學法能夠最大限度的提高大學生的創新實踐能力。

[關鍵詞]大學生；發現內化教學法；創新實踐能力

[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2016）06-0034-03

步入21世紀以來，電子與電氣信息學科是飛速發展的大學科，按照教育部制定的相關專業的人才培養目標，要培養適應社會主義建設和發展的“高素質、高層次、多樣化、創造性”的骨干人才，我們必須要強調當代大學生的創新實踐的能力。大學生創新實踐在目前的應用中也存在著許多亟待解決的問題和矛盾：

首先，存在著學生創新實踐執行力低下的問題。大學生平時的多數時間處于自我管理自己的狀態，但學校教學基本仍延續傳統的舊方法，導致許多學生，尤其是缺乏自制力的學生，對自己放松要求，久而久之造成惡性循環，直接影響到日后的成才。

其次，存在著創新實踐學習與克服問題難的矛盾，影響了學生創新實踐能力的培養。眾所周知，電子與電氣信息學科的學科性質決定了它的學習難度比較高。因此將什么樣類型的問題交給學生，讓學生通過什么樣的方法提高創新實踐能力，是擺在教學工作者面前的難題。

最后，存在著如何分配“社會生活實踐活動”與“教學創新實踐活動”時間問題。大學生的成長模式決定了他們不能僅僅學好理論知識，更需要全方面多層次的與社會接軌，多參加社會生活實踐。但是創新實踐能力的培養免不了投入大量的時間。這就存在了一組矛盾，化解的方法即是需要一種高效率的教學方法，盡量使得學生在短時間內學習到盡量多的知識。

通過分析目前提高大學生創新實踐能力所面臨的問題和矛盾，尋找一種以提高大學生創新實踐能力為目的的可行性強、效率高、覆蓋面廣的學習方法已經成為當代大學生和教學工作者急需解決的問題。

一、發現內化教學法的原理

發現式教學法是由美國“結構教育學派”代表人物布魯納倡導的。該教學法的特點是在模擬科學家的發明創造過程，這無疑對學生的創新能力有很大的促進。

發現內化式教學的主要特點是：以肯定教師的作用為前提，以學生已經掌握的相關知識為基礎，以學生自己為核心，以學生自主的接納新知識為目的。這種教學方法的教學主體實現了從教師到學生的轉換，這種在主體內部產生化學反應從而接受新知識的過程，除了可以提高學生的創新能力以外，對學生的實踐能力也是大有裨益的。

按照唯物辯證法的觀點，教育的作用是發之于“內”的。發現式教學正是突出了這一點，以學生為主體，組織教學，設置情景，使他們處在最佳的學習環境中。從本質上說，現代素質教育不只是單純的向學生傳授知識的教育，它的最終目標，是培養全面發展的，符合社會需要的建設人才。教師在教育過程中固然起著引導作用，但在新時代，利用發現內化教學法，促使學生自主學習更符合時代的要求。

二、發現內化教學法的適用條件、要求與評估

1.對知識點的選擇

選擇恰當的知識點，是發現內化教學法能夠收到良好效果的先決條件，也是發現內化教學法的內在要求。在選擇知識點的時候，應當選擇能夠進行試驗或者是仿真的，以便學生從感性認識上升到理性認識。例如，《電路理論》中的基爾霍夫電壓（電流）定律，《數字信號處理》中的基2—FFT算法都是比較適合作為發現內化教學法的知識。

2.對學生的引導改進

蘇聯的教育家馬卡連柯有一個經典的論述：最適宜學生自己解決的問題是那些較為難以攻克，卻又不讓人感到特別沮喪的問題。在前文原理介紹的部分，我們已經知道發現式教學法的特點是在模擬科學家的發明創造過程，所以教學時學生所面對的困難相比普通的教學過程要高出不少。因此教師應對學生的學習過程密切關注，給予鼓勵，遇到阻力大的環節，哪怕是學生的思路不正確，也要讓他們“掙扎”一會，再給予啟發和提示，但盡量不要直接將答案公布。

3.對教學效果的評估

教學效果的好與壞，是檢驗發現內化教學法的依據。下文會結合實際，具體介紹檢驗、評估的詳細過程。但在這里需要說明，工程學或工學的教學，科研目的是應用科學和技術的原理來解決工程技術領域中實際存在的問題。因此在評估的過程中，要將解決問題作為一項重要的指標。

（三）發現內化教學法的實踐具體步驟

發現內化教學法在實踐教學中的具體步驟（圖一）可以概括為以下四個：

首先是教師備課階段。這一階段關鍵是要確定在什么時候引入發現內化教學法，由教師在備課時完成。

接下來是在課堂上，通過合適的場景的布置，讓學生意識到問題的出處，對問題有一個清晰、明確的認識，為將來解決問題打好基礎。這一步是發現內化教學法發現部分的關鍵，也是核心。

發現了問題，那么解決問題是發現內化教學法內化部分要做的事。這一步直接關系到能否順利解決問題，在嘗試解決問題的過程當中，在充分利用已經掌握的知識的基礎上，經過討論，查閱文獻，思考和歸納，會產生許許多多正確的或者錯誤的方法和思路，進而得出正確或錯誤的結論。這時，需要將產生的方法和思路劃分為三種類型：

1.得出正確的結論。在這種情況下，發現內化教學法發揮了應有的作用，學生獲得了知識，更學會了方法。

2.得出錯誤的結論，但是方法和思路有其自己的價值，或適用于本專業其他相關問題的解決。在這種情況下，應當鼓勵學生利用已掌握知識，對此問題繼續進行探討，發現錯誤原因，爭取解決問題。

3.得出錯誤的結論，方法和思路亦存在不符合本專業基本常識或基本原理的地方。在這種情況下，教師進行提示已是在所難免，但是在發現內化教學法中，提示并不是直接告訴答案，而是另辟蹊徑，觸類旁通，含蓄的給予提示，引導學生解決問題。

在解決問題之后，如學生尚有余力的話，可以考慮將發現內化教學法更深層次的利用。例如，每年都進行的全國大學生電子設計大賽在選題設計方面就非常需要這樣的發現思維，而在后期的軟件硬件設計和測試階段實際上就是內化教學思路在實踐中的具體應用。

三、發現內化教學法在提高學生創新實踐能力中的應用

發現內化教學法在實際教學中的具體效果如何，需要在實踐中驗證。在教學過程中，通過與傳統的發現式教學法進行比較，進而驗證是否達到了使得學生更好的接納新知識并且提高學生創新實踐能力的目的。

本次驗證所選取的知識點為《數字信號處理》中的按頻率抽選（DIF）的基2—FFT算法（桑德—圖基算法）。本知識點符合發現內化教學法的適用條件，不但可以使用MATLAB軟件進行具體的實現，而且教師在教學過程中還可以將按時間抽選（DIT）的基2—FFT算法（庫利—圖基算法）作為發現內化教學法的相關線索。

在實驗前為排除其他因素對實驗結果造成的不利影響，選取我校工程技術學院的2011級本科電氣工程1班和2班作為實驗的樣本，這兩個班級的人數相等，均為33人，其他專業課的成績相差較少，參加的學校、社會活動也基本類似。

在進行具體實驗之前，需要對關鍵的部分進行說明：在采用發現內化教學法的班級首先就時間抽選（DIT）的基2—FFT算法（庫利—圖基算法）進行講解。隨后提出除了時間抽選還有什么方法可以實現快速傅里葉變換，給出“抽選條件”“與按時間抽選類比”等類似的線索，這樣可以將學生的思路引導向已經掌握的知識，達到發現內化教學法的教學目的。在教學結束后，以課堂問答，筆試測試以及對知識點的應用這三個考查模式來評價學生對本知識點的認知。課堂提問反映的是學生當堂接受知識的情況。筆試測試的考查側重點是按頻率抽選的基2—FFT算法與按時間抽選的基2—FFT算法的異同點，其目的是考查使用發現內化教學法后，學生的創新能力提高與否。用知識點的應用這一指標評判標準判定是否可以利用MATLAB仿真軟件實現這一算法，其目的是考查使用發現內化教學法后，學生的實踐能力提高與否。具體實現步驟如圖二。

實驗的測試結果如下：首先繪制的是課堂提問統計圖（見圖三）。

高效率的利用寶貴的課堂時間是提高學生創新實踐能力的基本前提，從圖三可以看到，在采用了發現內化教學法后，學生的課堂效率得到了極大的提高，當堂熟練接受知識的比率由27%上升到了45%，進步明顯。同時，注意到課堂提問時，“一問三不知”的學生人數下降明顯，這說明學生的注意力也變得更加集中。

接下來繪制筆試測試（圖四）和知識點應用（圖五）方面的統計圖。

由前文介紹的筆試測試的考查模式可以得出：筆試測試的優秀反映出學生對知識點理解已經十分深刻，并且可以運用知識在實踐中解決實際問題。圖四可以看出，在利用了發現內化教學法以后，優秀人數明顯上升，學生整體成績也呈上升趨勢，這無疑可以說明發現內化教學法可以鍛煉學生的創新能力，使他們具備舉一反三，觸類旁通的能力。最后是對知識點應用的考查，由圖5可以看出來在實行了發現內化教學法以后，獨立完成利用MATLAB實現對按頻率抽選的基2—FFT算法的學生人數有了明顯的增長，不能完成人數下降明顯，整體完成情況較之只使用發現教學法也有了較大提升。這充分說明了發現內化教學法增強了學生的實踐能力。

四、結束語

在進行了上述理論研究與教學實踐評估后，結果顯示內化教學法對絕大部分學生皆適用，具有廣泛的適用性，特別是能加強學生對知識點的掌握。同時，對于培養與擴展學生的發散思維具有極大的作用，讓學生不僅能在課堂上獲取更多知識，也讓他們能充分地利用課余時間，結合專業與興趣，寓教于樂，鞏固加深對所學知識的理解與運用，同時也能提高他們的實踐動手能力。另外，此教學法的終極目標是鍛煉和提高學生的創新實踐能力，在經過教學實踐與研究后，此方法能達到預期目標。我們在后期的教學中，也將繼續使用此教學法，不斷改進與完善。

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[責任編輯：鐘 嵐]