逆向教學設計法在項目式教學中的應用

郭巖寶 劉曄 趙弘

摘 要：以提升碩士研究生的實踐、科研、創新和動手能力作為出發點，智能儀器儀表的課程教學以工程中真實的案例為載體，摒棄傳統教學帶來的不良影響，把逆向教學設計法應用到項目式的教學當中去，從設計明確的學習目標、開展有趣的教學過程以及多元化的課程評價這三個主要的方面出發，來構建一種基于項目式教學的新型教學流程。實踐證明，在智能儀器儀表課程的教學過程中利用逆向教學設計法，既提高了學生的動手實踐能力，又極大地促進了研究生素質工程教育的開展。

關鍵詞：逆向教學設計;工程教育;項目式教學

隨著工程教育在我國越來越受到重視，國內一些高校開始通過借鑒國外的逆向教學獲得的經驗，來對本校的逆向教學設計法進行創新。目前，碩士研究生的課程教學主要是教師對教材中的理論知識進行講解，學生運用獲得的理論知識來解決實際工程項目實踐中遇到的問題。如果學生對理論知識掌握不牢固，那么就不能順利解決遇到的實際問題。而在項目式教學中，逆向教學設計法與傳統教學方法的區別就是教師先對學生進行實踐講解，激發學生的學習興趣，學生提出問題，教師回歸教材進行理論講解，學生在這個項目學習的過程中加深對知識的理解與掌握。

盡管目前國內部分高校在借鑒國外經驗的基礎上也取得了一些成就，但總體來說，我國關于逆向教學法的研究仍處于初步階段，主要表現在部分高校在課程的教學目標設計中一味借鑒國外的經驗，沒有與本校的實際以及課程的特點聯系起來，也沒能認識到提高學生創新能力和動手實踐能力的重要性，教學目標不夠清晰，制定的每項流程未能具體落實。

一、智能儀器儀表的課程特點

智能儀器儀表這門課程以課堂上教授智能儀器的一些理論知識為主，同時輔以課本上的一些經典的案例來幫助學生加深對章節內容的理解。針對這門學科固有的特點，筆者所在學校還增加了上機仿真實踐環節，讓學生通過自己動手來強化對課堂教學的理解和知識點的掌握，培養學生應用所學知識分析和解決實際工程測試問題的能力。但智能儀器儀表這門課程的內容涉及范圍較大，且知識點較為分散，如果教師不能根據學生的實際情況制定合理的教學目標，學生就會對課程內容提不起興趣，更無法理解那些抽象的理論與概念。

二、傳統教學與逆向教學的區別

在傳統的智能儀器儀表課程教學中，教學過程多采用先講解理論后實踐的方式，對理論的重視要求過高，且關于課程教學目標的設計往往是基于課本上系統的目錄梳理，即上課的目標是對照著課本的架構，將課本知識完整地復刻給學生。這種傳統的教學方式通常會導致教師對著課本大綱在講臺上按部就班地把理論知識講解給學生，學生在講臺下面一臉迷茫，不能理解教師講的內容。而逆向教學法就是教學過程中的一種新型教學流程，其把實踐部分提到理論知識講解部分的前面，這種先實踐后理論再實踐的方法，能讓學生通過實踐發現問題，提出疑惑，教師再根據學生提出的問題有針對性地進行理論講解和分析指導，學生理解原理后再返回去處理實踐中沒解決的問題。

三、逆向教學設計案例——以智能儀器儀表課程為例

以智能儀器儀表課程為例，學生在已有的硬件條件下，根據教師布置的作業首先查詢資料，設計完成程序編寫，再通過電腦軟件的仿真來展示自己做出的效果，以此為標準完成作業。改進后的項目實驗加入課程設計部分，首先由學生兩兩一組隨機進行選題，根據題目的要求進行交流研究與調研。這種新型的教學設計不僅能提高學生間的交流協作能力，還能提高學生遇到問題時對資料的收集與篩選能力。另外，這種模式能激發學生對系統的硬軟設計了解的學習熱情，能幫助學生更加深刻地掌握PROTEUS、KEIL等輔助軟件的使用技巧。

這堂課的教學手段是基于實際工程項目的教學，教師在課堂上教授的內容僅僅作為輔助。為了在教學實踐過程中充分發揮應用項目式教學的優勢，改善學生學習體驗，達到預期的學習效果，本研究把逆向教學設計法應用到該課程的項目式教學中去，主要從學習目標、教學活動與評價方式這三個方面細致地闡述智能儀器儀表課程的教學設計案例。

（一）明確的教學目標

該課程的教學目標主要體現在學生對知識的獲取、學生個人能力的提升這兩個方面。智能儀器儀表課程的核心目標是以項目問題為導向對學生進行指導，在學生以小組合作的形式完成實際工程項目的過程中，啟發學生創新思維，激發學生創造力，把教學、科研、工程結合起來，培養學生對實際工程問題的認知能力、設計能力、創新能力與解決問題的能力。

（二）多樣化的學習活動

基于智能儀器儀表課程內容復雜煩瑣這一特征，要求教師針對課程的特點來安排合適的學習活動，激發學生對該門課程的積極性。比如，在講解按鍵這一章內容的時候，首先要演示一個按鍵控制的數碼管計數器，計數器的值可以從0到F遞增，這樣能讓學生直觀地看到按鍵對數碼管的作用效果。由一個經典的小案例引入該系統硬件的電路設計思想，再通過講解原理性知識，使學生進一步了解軟件編程的思想。在整節課中，使電路設計思想、單片機理論及軟件編程的方法在教學應用中實現融合，加強學生對知識點的理解與掌握。

（三）多元化的課程評價

逆向教學設計法以學生為主體，根據智能儀器儀表課程的具體教學目標，在評價學習效果時更注重對學生綜合能力的考核，在考核過程中要采用多元化的評價方式，主要包括個人評價和教師評價這兩個方面。首先是個人評價，在這種評價機制中，讓學生根據自己對項目的參與程度以及整個項目完成的效果來進行自我評價，學生親自參與到課堂教學和成績評定評價的活動中，極大地提高了學生對這門課的參與度。其次是教師評價，智能儀器儀表這門課程實踐與理論并重，教師考核評價的內容不僅要關注學生的筆試成績，還要考量學生在參與項目工程過程中表現出來的綜合能力，如項目成果的完成匯報與測試情況的效果等。

四、智能儀器儀表教學效果分析

綜上所述，通過把逆向教學設計法在項目式的教學應用到智能儀器儀表這門課程中，使學生能盡早接觸實際工程問題。在課程開展的研究期間，研究生自主設計開發了等離子脈沖解堵裝置的送絲機構的程序和電路、油氣井壓裂電控趾端滑套的控制系統設計等國家級項目課題，并通過在課堂上與教師互換角色—互相學習的形式，學生在課堂上演示講解設計成果，師生之間展開討論，最大程度地促進了師生之間的互相學習。除此之外，學生通過小組實踐的形式自主設計搭建了溫濕度監控系統設計、流量測量與監控設計、汽車載荷與超載測量儀、液位測量與監控等試驗臺，并在課堂上通過匯報—討論—交流的形式讓學生學習到其中的原理和設計思路，有效地促進了師生的共同學習，提高了學生的自主學習能力和語言表達能力，最大程度地提高了學生學習的興趣和積極性。

參考文獻：

[1]張執南，陳玨蓓，朱佳斌，等.逆向教學設計法在項目式教學中的應用：以上海交通大學“工程學導論”為例[J].高等工程教育研究，2018（6）.

[2]李培根，許曉東，陳國松.我國本科工程教育實踐教學問題與原因探析[J].高等工程教育研究，2012（3）.

[3]陳國松.我國重點大學本科工程教育實踐教學改革研究[D].武漢：華中科技大學，2012.

[4]邱贊.逆向教學設計法在軟件工程課程中的創新與實踐[J].教育觀察，2019（27）.

[5]趙亞妮.逆向教學設計法在“單片機原理及應用”教學中的應用[J].黑龍江工業學院學報（綜合版），2019（5）.

[6]拾以超.“做—學—教”教學模式在PLC課程教學中的應用[J].機電技術，2018（6）.

[7]曾衛華.“單片機原理及應用”課程的教學改革與實踐[J].電氣電子教學學報，2018（5）.

[8]宣傳忠，曲輝，張永，等.基于復合應用型人才培養的單片機課程實踐教學改革與創新[J].內蒙古農業大學學報（社會科學版），2018（6）.

責編：鹿 嶼