“導客為主”式教學模式在信號處理類課程教學中的探索與實踐

王 聃 蘇令華 倪嘉成

（空軍工程大學信息與導航學院 陜西·西安 710000）

0 引言

近些年來科技進步日新月異，電子信息產業業已成為國民經濟的戰略性、基礎性和先導性支柱產業。“信息化、智能化、智慧化”的理念和技術正在深刻改造著經濟社會的各個方面。隨著電子信息技術應用范圍的不斷擴大，其對專業人才的需求在不斷增加，對人才的要求也與時俱進。同時，電子信息類學科具有知識更新快、應用范圍廣、新知識新技術層出不窮的特點。高等學校承擔著培養電子信息類專業人才的任務，如何結合學科發展的規律培養出社會滿意的學生成為一線教育者追求的目標。

電子信息類專業的課程體系主要由電子電路類課程、信號處理類課程、電磁場類課程三部分組成。其中信號處理類課程的涵蓋信號與系統、數字信號處理、軟件無線電、微處理器與嵌入式系統等課程，從原理、技術、應用三個層面解釋和闡述信號處理的基礎和作用，在整個電子信息類專業課程體系中占據著重要地位。進入新時代以來，隨著互聯網和自媒體的發展，教學環境和教學對象都在變化。知識獲取碎片化、價值取向多元化、信息來源豐富化、導致學生學習習慣、學習態度、學習方式發生著變化。傳統的教學模式在信號處理類課程授課中存在理論性強、過程枯燥等特點，教學效果收效甚微、捉襟見肘。因此國內外教育工作者開展一系列教學模式的探索和改革力圖如何破解這一難題。隨著以MOOC、SPOC為代表的在線教育平臺大規模興起，基于在線教學的教學模式改革如火如荼的進行。此外，翻轉課堂、啟發式、問題式等教學方法也應用到課堂教學實踐中。而“導客為主”教學模式旨在以教導學、化教為學，通過逐步引導學生由教學對象（“客”）轉變為教學主體（“主”），由被動性學習轉變為主動性學習。為破解信號處理類課程教學中存在的難點，教學團隊嘗試將“導客為主”的教學模式應用到課堂教學實踐，以提升學生的參與性和獲得感，改善教學效果。

1 “導客為主”教學模式內涵

“導客為主”教學模式旨在以教導學、化教為學，通過逐步引導學生由教學對象（“客”）轉變為教學主體（“主”），從而提升激發學生學習欲望、調動參與性、滿足學生個性化需求。當前，已有高校在政治理論課中積極探索“導客為主”的教學模式，也取得一定的教育教學實效性[2]。

概括而言，“導客為主”教學模式強調教學過程中教師和學生的角色轉變，教學活動中心轉變，學生學習方式轉變。

1.1 教師和學生教學角色轉變

在傳統的教學實踐中，教師往往將教學等同于講課，學生往往將學習等同于聽課。這種教學認知往往會將課堂教學變成填鴨式、一言堂式的教學，難以激發學生學習的熱情。實際上，講課僅僅是教學中的一個環節，而非教學的全部。聽課也僅僅是學習的一個部分，而非學習的全部。新時代的教學要有成效，必須要與時俱進，必須要走出這個誤區。教師就要實現由“講授者”到“引導者”的轉變，引導學生由“教學對象”向“教學主體”轉變。好的教師應該要在“授之以魚”的基礎上“授人以漁”，引導學生自主學習，自己探索。

1.2 教學活動中心由“教師如何教”向“學生如何學”轉變

教育教學的效果不僅取決于“老師如何教”，而且取決于“學生如何學”。當兩者緊密聯系在一起且相互激勵時，才會呈現“教學相長”的局面，否則容易“教學相傷”。以往的教學活動中，往往將“教師如何教”作為教學活動中心。實際上，老師的“教”是為學生的“學”服務的，那么教學活動的中心應該放在“學生如何學”這個方面。近年來，整個教學環境在變化，學生學習習慣、學習態度、學習方式都在變化，只有深入了解學生需求，建立這種以學生為中心的教學邏輯，才有望激發學生的學習欲望，從而使學生有獲得感，達到教學目標。

1.3 學生學習方式由“被動學習”向“主動學習”轉變

根據學習金字塔理論如圖1所示，采用不同的學習方式，學習者兩周后還能記住內容的多少明顯不同。

圖1：學習金字塔理論

傳統的老師主講、學生聽講的被動式教學收效最低，而相比于被動學習，主動學習例如參與討論、發言、作報告、實踐、給別人講等方式收效更高。總的來說，主動性學習的效果優于被動性學習。學生通過學習和吸收，將知識內化成素養，教師通過引導，將內在的素養“外化”，也就是表達出來。建立在內化基礎上的外化，恰恰就是被動性學習走向主動性學習的轉變。

在具體的教學環節中，可以通過吸引學生動耳聽講，鼓勵學生動口言說，要求學生動目閱讀，引導學生動手實踐這些基本教學策略著手。通過這種教學實施策略建構課堂教學，符合學生對客觀事物的認知規律和學習規律，最終達到理解知識、掌握方法、學會運用、有獲得感的目的。

2 基于“導客為主”模式的課堂教學設計

以《數字信號處理》課程教學為例，該課程是在《高等數學》《信號與系統》等前續課程的基礎上，系統學習數字信號處理中涉及的理論與方法，為學生進行后續課程學習奠定堅實的理論、技術、思維基礎，在專業課中起著承上啟下的作用。從前期調查的情況看，學員普遍反映課程概念多、抽象、數學推導多、綜合性強。學生能夠認識到本課程的重要性，具有學習的積極性，但面對教材上紛繁復雜的數學公式仍存在畏難情緒，在一定程度上缺乏自信心。而在傳統的教學過程中，容易把《數字信號處理》上成“數學課”，過程枯燥，導致學生普遍存在只知數學推導和結果，不知信號處理及其物理含義，也逐漸失去了興趣和信心。

“導客為主式”教學模式強調教學過程中“以學生為中心”,教師由講授者轉變成引導者，通過合理教學設計，引導學生構建自己的認知框架。在課堂教學實踐中的具體運用如下：

教師在課前一段時間，根據教學大綱和課程教學計劃規定的內容，凝練出若干個有遞進關系的問題，形成一個符合認知規律的“問題鏈”，該鏈路要方便學員根據層層遞進的問題，構建自己的知識框架，通常這個“問題鏈”以教師單獨醞釀，征詢教學團隊成員意見建議之后修正形成。根據該問題鏈路，教師向雨課堂推送相應的微課、論文、測試題、程序等，并分解不同的側重點給各個學習小組；各小組結合推送的資源，采取自主學習與協作學習，進行合理分工，完成測試題，并匯總碰到的疑難點；課堂上，教師組織各小組展示學習成果，解決疑難點，并圍繞問題與其他小組展開討論；課后，教師進行評估反思，學生延伸學習，教師和學生開展線上研討交流，并適時進入下一個教學內容流程。具體的組織流程如圖2所示。

圖2：基于“導客為主”模式的課堂教學設計

以“快速傅里葉變換”為例，教師依據教學內容，設計了：為什么需要快？怎樣才能變快？究竟有多快？還能不能更快？這樣四個層層遞進的問題，構成認知問題鏈，提前一周進行教學多媒體和相關教學資源的推送。學生組成學習小組，認領問題，通過課下自主學習、課堂匯報交流深化知識理解，老師再針對疑難點引導學生深入思考。“為什么需要快”側重于使學生感同身受，意識到快速算法的必要性；“怎樣才能變快”側重于引導分析問題、解決問題，使學生意識到分解組合的作用，“究竟有多快”則通過理論和仿真驗證算法的有效性，“還能不能更快”則啟發學生探索未知。這種以學生為主、老師為輔的課堂教學實踐，也構成了理論分析、數學推導、仿真驗證的認知閉環，體現“OBE”教學理念，讓學生有知識的獲得感，同時也幫助學生實現“感性認知”和“理性認知”的升華。因此，課前推送的幕課資源需要能夠吸引學生動耳聽講，推送的相關文獻資料則要求學生動目閱讀，研討交流時鼓勵學生動口言說，小組展示中涉及的仿真要引導學生動手實踐。此外，在教學過程中，也注重思政元素的凝練和融入。

3 思考和建議

“導客為主”式教學模式是課程教學的一種積極探索，針對新時代學生的認知規律進行課程設計，引導學生構建自己的認知框架，以增強學生的學習欲望和獲得感，從而達到教學目標。

實施過程中，有如下建議：（1）引導學生在學習過程中，注意結合問題鏈，構建自己的知識框架，并領悟知識構建方法；（2）掌握學生們自主學習情況，并及時解決課堂中臨時反饋的問題；（3）利用雨課堂，加強對不同層次學員的個性化指導；（4）把控課堂節奏，對學員以正面鼓勵為主。

正所謂“教學有法、教無定法”，“導客為主”式教學模式僅僅是對課程教學的一種探索，按綱施教達到教學目標并提高教學效果才是最終目的，不可形式化。