控制工程基礎(chǔ)及應(yīng)用課程教學(xué)目標(biāo)分層與學(xué)生個性化培養(yǎng)的改革研究

齊鯤鵬，胡繼勝，邱楠，李花

（大連交通大學(xué)，遼寧大連 116028）

控制工程基礎(chǔ)及應(yīng)用課程理論性強、公式復(fù)雜、對數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求高[1]。課程目前采取大班教學(xué)方式，在教學(xué)過程中教學(xué)難度較大，不同學(xué)習(xí)能力的學(xué)生對同一知識點的掌握情況不一致，導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果相差較大。教師在給學(xué)生布置作業(yè)和安排考試時，無法照顧到不同學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，一方面不能滿足學(xué)習(xí)能力強的學(xué)生對高階知識的要求，另一方面學(xué)習(xí)能力較差的學(xué)生又感到完成作業(yè)和考試試題比較吃力。此外，該課程目前的考核形式釆用平時作業(yè)成績結(jié)合期末試卷考試的綜合評定方法。

針對以上問題，本課程開展了教學(xué)目標(biāo)分層和學(xué)生個性化培養(yǎng)的教學(xué)改革實踐，改革后的教學(xué)方式的最大特點是針對學(xué)生學(xué)習(xí)能力的差異性，設(shè)置不同層次的教學(xué)目標(biāo)，讓學(xué)生根據(jù)自己的實際情況進(jìn)行選擇，通過學(xué)習(xí)達(dá)成一定的目標(biāo)，即可視為完成教學(xué)要求。

1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

分層教學(xué)由來已久，它的思想與我國古代因材施教的教育主張是一脈相承的。春秋時期，因材施教是孔子在教學(xué)中使用的重要教學(xué)方法，他會根據(jù)學(xué)生的不同資質(zhì)、能力、性格、志趣等具體情況，施行不同的教育方法。這與分層教學(xué)在指導(dǎo)思想上基本是一致的，因材施教相對偏重于個體的發(fā)展，分層教學(xué)模式則基于個體、關(guān)注群體。

在現(xiàn)代教育過程中，分層教學(xué)要求教師根據(jù)不同學(xué)生的認(rèn)知水平、潛力等因素，從個別差異出發(fā)，有的放矢進(jìn)行有差別、有針對性的教學(xué)[2]。教學(xué)目標(biāo)分層的教學(xué)方式打破了傳統(tǒng)的教學(xué)模式，充分考慮學(xué)生的差異性，體現(xiàn)了因材施教理念，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。饒越[2]在智慧課堂中實施分層教學(xué)法，以期激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。林秀珍[3]對大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程運用分層教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)設(shè)計，闡述了該模式基本的教學(xué)實踐過程，從課程測試成績等方面對比分析，說明教學(xué)改革探索實踐取得的效果。翁競[4]分析了大學(xué)數(shù)學(xué)分層分類教學(xué)的必要性，并從分層分類的依據(jù)、師資隊伍的建設(shè)、教學(xué)的實施過程、考核制度的設(shè)定等方面探討了其實現(xiàn)路徑。杜冬梅[5]結(jié)合大學(xué)英語教學(xué)的實際工作，從基礎(chǔ)認(rèn)知、現(xiàn)狀分析、策略實施和關(guān)注要點四個方面對分層教學(xué)在大學(xué)英語教學(xué)中應(yīng)用的相關(guān)問題展開了討論。劉兆惠[6]基于傳統(tǒng)教學(xué)模式及線上教學(xué)模式的特點，提出了基于MOOC 的分層混合式教學(xué)模式，探討了如何通過制度保障、平臺建設(shè)及師資建設(shè)等，多角度確保分層混合式教學(xué)的順利開展及實施。

從國內(nèi)研究現(xiàn)狀可以看出，教學(xué)目標(biāo)分層的研究和應(yīng)用主要局限在公共基礎(chǔ)課上，對于專業(yè)課程鮮有先例，主要原因是專業(yè)課的知識體系較基礎(chǔ)課更加復(fù)雜，不易實現(xiàn)合理的教學(xué)目標(biāo)分層[7-8]。本文借鑒公共基礎(chǔ)課教學(xué)目標(biāo)分層的方法，將其應(yīng)用到專業(yè)課的教學(xué)過程中，在教學(xué)目標(biāo)設(shè)計時充分考慮學(xué)生的不同情況和能力水平的差異，針對學(xué)生的不同層次進(jìn)行教學(xué)目標(biāo)分層和個性化培養(yǎng)，結(jié)合不同的教學(xué)評價方法，促進(jìn)不同層次的學(xué)生都能得到發(fā)展[9]。

2 控制工程基礎(chǔ)及應(yīng)用課程教學(xué)改革

2.1 教學(xué)目標(biāo)分層的實施

教師根據(jù)學(xué)生認(rèn)知、學(xué)習(xí)態(tài)度以及學(xué)習(xí)能力的不同，設(shè)計相應(yīng)的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)方法，采取差異性教學(xué)，促進(jìn)不同層次的學(xué)生都能得到發(fā)展。本課程教學(xué)目標(biāo)分層的實施過程如下：

首先，以教學(xué)大綱的課程目標(biāo)為主要依據(jù)，打破經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論之間的界限，重構(gòu)課程體系，按照知識點內(nèi)在邏輯關(guān)系進(jìn)行課程模塊化設(shè)計，將課程內(nèi)容劃分為5 大模塊，共16 個知識點。課前，將關(guān)于知識點的導(dǎo)學(xué)視頻發(fā)送給學(xué)生，并布置相關(guān)的思考題，檢測學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。學(xué)生通過自學(xué)掌握課程的基本內(nèi)容，完成思考題的回答，如果遇到問題，可以在討論區(qū)發(fā)問，教師根據(jù)情況進(jìn)行輔導(dǎo)[10-11]。

其次，根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)能力的差異，合理確定每個模塊中知識點不同層次的教學(xué)目標(biāo)，即基礎(chǔ)目標(biāo)、提高目標(biāo)、高階目標(biāo)。講解新課前，向?qū)W生展示各個教學(xué)模塊中相關(guān)知識點各層次的教學(xué)目標(biāo)，使學(xué)生帶著明確的目標(biāo)有目的地聽課，從而提高課堂的教學(xué)效果[12-13]。

最后，在講授了知識點后，可以通過課堂練習(xí)和課后作業(yè)對學(xué)生是否達(dá)到設(shè)定的教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行檢測。在布置課程練習(xí)和課后作業(yè)時，可以對照不同的教學(xué)目標(biāo)設(shè)置不同類型的題目，或者在題目中設(shè)置不同的參數(shù)[14]。例如，在布置知識點“拉氏變換與拉式反變換”的課后作業(yè)時，根據(jù)學(xué)生所在班級序號和學(xué)生學(xué)號最后兩位設(shè)置原函數(shù)F(s)中的相關(guān)參數(shù)，并通過題目復(fù)雜程度的不同，檢測學(xué)生是否達(dá)到相應(yīng)的教學(xué)目標(biāo)，如表1 所示。

表1 知識點“拉氏變換與拉式反變換”課后作業(yè)情況

2.2 學(xué)生個性化培養(yǎng)的實施

教師在教學(xué)過程中要尊重學(xué)生在學(xué)習(xí)能力上的差異，通過安排不同難度的教學(xué)內(nèi)容，符合不同層次學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，從而激發(fā)他們的主體能動性。同時，個性化教學(xué)要通過引導(dǎo)、啟發(fā)等方式，促進(jìn)學(xué)生主動獲取知識，提升個人學(xué)習(xí)能力。對不同學(xué)習(xí)能力的學(xué)生動態(tài)管理，激發(fā)他們學(xué)習(xí)的熱情。例如在講授知識點“奈奎斯特判據(jù)”后，課程目標(biāo)不同，基礎(chǔ)目標(biāo)為“給定系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)繪制極坐標(biāo)圖，包含2～3 個典型環(huán)節(jié)，應(yīng)用判據(jù)判定系統(tǒng)穩(wěn)定性”，提高目標(biāo)為“給定系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)繪制極坐標(biāo)圖，包含2~3 個典型環(huán)節(jié)，應(yīng)用判據(jù)判定系統(tǒng)穩(wěn)定性（包括簡單地求解與實軸的交點）”，高階目標(biāo)為“給定系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)繪制極坐標(biāo)圖，包含3 個以上典型環(huán)節(jié)，應(yīng)用判據(jù)判定系統(tǒng)穩(wěn)定性（包括比較復(fù)雜地求解與實軸的交點）”，不同層次的學(xué)生選擇不同的練習(xí)題進(jìn)行練習(xí)。這個過程采用互動和討論的形式，讓學(xué)生根據(jù)不同的教學(xué)目標(biāo)，能夠更好地掌握知識點，“能夠通過繪制極坐標(biāo)圖，應(yīng)用奈奎斯特判據(jù)判定系統(tǒng)的穩(wěn)定性”。

2.3 教學(xué)評價方式的改革

在教學(xué)評價時，圍繞課程目標(biāo)，采用多種形式進(jìn)行考核和測試，包括知識點評價、表現(xiàn)性評價和結(jié)果性評價等。知識點評價可以通過每個知識點導(dǎo)學(xué)視頻后討論題的回答情況進(jìn)行評價，表現(xiàn)性評價對學(xué)生的課程測驗和課后作業(yè)的完成情況進(jìn)行評價，結(jié)果性評價主要指期末考試，考核學(xué)生對整門課程知識點的掌握情況。這里主要介紹期末考試的評價方式。

由于各個層次的教學(xué)目標(biāo)不同，期末試卷必須以因人施考為原則，不同層次的學(xué)生完成不同的題目，使各個層次的學(xué)生通過學(xué)習(xí)都能取得相應(yīng)的成績，增強學(xué)生學(xué)習(xí)的自信心。在本輪教學(xué)改革過程中，試卷分為基礎(chǔ)目標(biāo)試題、提高目標(biāo)試題、高階目標(biāo)試題，它們之間的比例是6∶2∶2，也就是說，能夠達(dá)到基礎(chǔ)目標(biāo)的學(xué)生可以滿足60 分的基本要求，達(dá)到提高目標(biāo)的學(xué)生可以取得60~80 分的成績，而達(dá)到高階目標(biāo)的學(xué)生分?jǐn)?shù)可以達(dá)到80~100 分。

3 教學(xué)改革效果

經(jīng)過一年的教學(xué)實踐，課程目標(biāo)分層和學(xué)生個性化培養(yǎng)的教學(xué)模式取得了一定的效果，它緩解了基礎(chǔ)弱的學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容感到很難理解和掌握與基礎(chǔ)好的學(xué)生覺得所學(xué)的內(nèi)容過于簡單的矛盾，同時有效地調(diào)動了所有學(xué)生參與教學(xué)的熱情。

在2021 年秋季學(xué)期授課結(jié)束后，通過問卷星對2019 級車輛工程專業(yè)學(xué)生進(jìn)行了問卷調(diào)研，問卷內(nèi)容包括對教學(xué)目標(biāo)分層方式的滿意程度、對各個知識點分層教學(xué)目標(biāo)的掌握程度、對每節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)是否清楚、通過教學(xué)目標(biāo)分層學(xué)習(xí)效果是否得到提升，以及對課程目標(biāo)分層教學(xué)方式提出意見和建議等。

問卷結(jié)果顯示，95.2%的學(xué)生對“教學(xué)目標(biāo)分層方式的滿意程度”選擇“非常滿意”和“滿意”，81.6%的學(xué)生對“各個知識點分層教學(xué)目標(biāo)的掌握程度”選擇“全部掌握”和“大部分掌握”，93.6%的學(xué)生對“每節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)是否清楚”選擇“完全清楚”和“在一定程度上清楚”，92.8%的學(xué)生對“通過教學(xué)目標(biāo)分層，本門課程的學(xué)習(xí)效果是否得到改善”選擇“明顯地提高了學(xué)習(xí)效果”和“一定程度提高了學(xué)習(xí)效果”[15]。

在對本門課程教學(xué)目標(biāo)分層教學(xué)方式的意見和建議反饋中，超過80%的學(xué)生給出了較高的評價，例如“目標(biāo)分層教學(xué)方式非常好，在開始上課前就明白內(nèi)容的重點與難點，以及需要掌握程度”“內(nèi)容比較豐富，知識點比較明確，總體比較適合學(xué)生學(xué)習(xí)”“分層教學(xué)可以讓學(xué)生清楚了解掌握的能力”“分層教學(xué)是一個非常好的方法，希望分層教學(xué)也能夠很好地應(yīng)用于其他課程的教學(xué)中”等等。

4 結(jié)語

教學(xué)目標(biāo)分層及個性化培養(yǎng)的教學(xué)實踐表明，這種差異化的教學(xué)方式滿足了不同學(xué)習(xí)能力的學(xué)生根據(jù)自身條件確定不同的學(xué)習(xí)需求，能充分調(diào)動不同層次學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和積極性，各個層次的學(xué)生都能實現(xiàn)與自身能力相適應(yīng)的個性化發(fā)展，從而保證本門課程能滿足本專業(yè)多元化的人才培養(yǎng)目標(biāo)和學(xué)生不同的學(xué)習(xí)期望，符合新時代教育發(fā)展的需要。