發(fā)現(xiàn)內(nèi)化教學(xué)法在提高大學(xué)生創(chuàng)新實踐能力中的應(yīng)用

吳鐵洲+張頌冀+許正旺+熊煒

[摘 要]發(fā)現(xiàn)內(nèi)化教學(xué)法是以教師給出的線索加以引導(dǎo)，學(xué)生通過利用自身已經(jīng)掌握的知識，去發(fā)現(xiàn)、探究需要學(xué)習(xí)的目標(biāo)知識。這種讓未知知識轉(zhuǎn)化為已知知識的過程被稱作“發(fā)現(xiàn)內(nèi)化”，它加深了學(xué)生對知識的理解，能讓學(xué)生更多的參與到主動獲取知識的過程中，積極地發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，潛移默化的達到提高自身創(chuàng)新實踐能力的目的。在實際教學(xué)中，通過和傳統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)式教學(xué)法比較，驗證了發(fā)現(xiàn)內(nèi)化教學(xué)法能夠最大限度的提高大學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力。

[關(guān)鍵詞]大學(xué)生；發(fā)現(xiàn)內(nèi)化教學(xué)法；創(chuàng)新實踐能力

[中圖分類號] G642 [文獻標(biāo)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(xué)科是飛速發(fā)展的大學(xué)科，按照教育部制定的相關(guān)專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)，要培養(yǎng)適應(yīng)社會主義建設(shè)和發(fā)展的“高素質(zhì)、高層次、多樣化、創(chuàng)造性”的骨干人才，我們必須要強調(diào)當(dāng)代大學(xué)生的創(chuàng)新實踐的能力。大學(xué)生創(chuàng)新實踐在目前的應(yīng)用中也存在著許多亟待解決的問題和矛盾：

首先，存在著學(xué)生創(chuàng)新實踐執(zhí)行力低下的問題。大學(xué)生平時的多數(shù)時間處于自我管理自己的狀態(tài)，但學(xué)校教學(xué)基本仍延續(xù)傳統(tǒng)的舊方法，導(dǎo)致許多學(xué)生，尤其是缺乏自制力的學(xué)生，對自己放松要求，久而久之造成惡性循環(huán)，直接影響到日后的成才。

其次，存在著創(chuàng)新實踐學(xué)習(xí)與克服問題難的矛盾，影響了學(xué)生創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)。眾所周知，電子與電氣信息學(xué)科的學(xué)科性質(zhì)決定了它的學(xué)習(xí)難度比較高。因此將什么樣類型的問題交給學(xué)生，讓學(xué)生通過什么樣的方法提高創(chuàng)新實踐能力，是擺在教學(xué)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(xué)創(chuàng)新實踐活動”時間問題。大學(xué)生的成長模式?jīng)Q定了他們不能僅僅學(xué)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(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)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(xué)方法，盡量使得學(xué)生在短時間內(nèi)學(xué)習(xí)到盡量多的知識。

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

一、發(fā)現(xiàn)內(nèi)化教學(xué)法的原理

發(fā)現(xiàn)式教學(xué)法是由美國“結(jié)構(gòu)教育學(xué)派”代表人物布魯納倡導(dǎo)的。該教學(xué)法的特點是在模擬科學(xué)家的發(fā)明創(chuàng)造過程，這無疑對學(xué)生的創(chuàng)新能力有很大的促進。

發(fā)現(xiàn)內(nèi)化式教學(xué)的主要特點是：以肯定教師的作用為前提，以學(xué)生已經(jīng)掌握的相關(guān)知識為基礎(chǔ)，以學(xué)生自己為核心，以學(xué)生自主的接納新知識為目的。這種教學(xué)方法的教學(xué)主體實現(xiàn)了從教師到學(xué)生的轉(zhuǎn)換，這種在主體內(nèi)部產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)從而接受新知識的過程，除了可以提高學(xué)生的創(chuàng)新能力以外，對學(xué)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(fā)之于“內(nèi)”的。發(fā)現(xiàn)式教學(xué)正是突出了這一點，以學(xué)生為主體，組織教學(xué)，設(shè)置情景，使他們處在最佳的學(xué)習(xí)環(huán)境中。從本質(zhì)上說，現(xiàn)代素質(zhì)教育不只是單純的向?qū)W生傳授知識的教育，它的最終目標(biāo)，是培養(yǎng)全面發(fā)展的，符合社會需要的建設(shè)人才。教師在教育過程中固然起著引導(dǎo)作用，但在新時代，利用發(fā)現(xiàn)內(nèi)化教學(xué)法，促使學(xué)生自主學(xué)習(xí)更符合時代的要求。

二、發(fā)現(xiàn)內(nèi)化教學(xué)法的適用條件、要求與評估

1.對知識點的選擇

選擇恰當(dāng)?shù)闹R點，是發(fā)現(xiàn)內(nèi)化教學(xué)法能夠收到良好效果的先決條件，也是發(fā)現(xiàn)內(nèi)化教學(xué)法的內(nèi)在要求。在選擇知識點的時候，應(yīng)當(dāng)選擇能夠進行試驗或者是仿真的，以便學(xué)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(shù)字信號處理》中的基2—FFT算法都是比較適合作為發(fā)現(xiàn)內(nèi)化教學(xué)法的知識。

2.對學(xué)生的引導(dǎo)改進

蘇聯(lián)的教育家馬卡連柯有一個經(jīng)典的論述：最適宜學(xué)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(jīng)知道發(fā)現(xiàn)式教學(xué)法的特點是在模擬科學(xué)家的發(fā)明創(chuàng)造過程，所以教學(xué)時學(xué)生所面對的困難相比普通的教學(xué)過程要高出不少。因此教師應(yīng)對學(xué)生的學(xué)習(xí)過程密切關(guān)注，給予鼓勵，遇到阻力大的環(huán)節(jié)，哪怕是學(xué)生的思路不正確，也要讓他們“掙扎”一會，再給予啟發(fā)和提示，但盡量不要直接將答案公布。

3.對教學(xué)效果的評估

教學(xué)效果的好與壞，是檢驗發(fā)現(xiàn)內(nèi)化教學(xué)法的依據(jù)。下文會結(jié)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(xué)或工學(xué)的教學(xué)，科研目的是應(yīng)用科學(xué)和技術(shù)的原理來解決工程技術(shù)領(lǐng)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(biāo)。

（三）發(fā)現(xiàn)內(nèi)化教學(xué)法的實踐具體步驟

發(fā)現(xiàn)內(nèi)化教學(xué)法在實踐教學(xué)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(guān)鍵是要確定在什么時候引入發(fā)現(xiàn)內(nèi)化教學(xué)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(xué)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(chǔ)。這一步是發(fā)現(xiàn)內(nèi)化教學(xué)法發(fā)現(xiàn)部分的關(guān)鍵，也是核心。

發(fā)現(xiàn)了問題，那么解決問題是發(fā)現(xiàn)內(nèi)化教學(xué)法內(nèi)化部分要做的事。這一步直接關(guān)系到能否順利解決問題，在嘗試解決問題的過程當(dāng)中，在充分利用已經(jīng)掌握的知識的基礎(chǔ)上，經(jīng)過討論，查閱文獻，思考和歸納，會產(chǎn)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(jié)論。這時，需要將產(chǎn)生的方法和思路劃分為三種類型：

1.得出正確的結(jié)論。在這種情況下，發(fā)現(xiàn)內(nèi)化教學(xué)法發(fā)揮了應(yīng)有的作用，學(xué)生獲得了知識，更學(xué)會了方法。

2.得出錯誤的結(jié)論，但是方法和思路有其自己的價值，或適用于本專業(yè)其他相關(guān)問題的解決。在這種情況下，應(yīng)當(dāng)鼓勵學(xué)生利用已掌握知識，對此問題繼續(xù)進行探討，發(fā)現(xiàn)錯誤原因，爭取解決問題。

3.得出錯誤的結(jié)論，方法和思路亦存在不符合本專業(yè)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(fā)現(xiàn)內(nèi)化教學(xué)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(dǎo)學(xué)生解決問題。

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

三、發(fā)現(xiàn)內(nèi)化教學(xué)法在提高學(xué)生創(chuàng)新實踐能力中的應(yīng)用

發(fā)現(xiàn)內(nèi)化教學(xué)法在實際教學(xué)中的具體效果如何，需要在實踐中驗證。在教學(xué)過程中，通過與傳統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)式教學(xué)法進行比較，進而驗證是否達到了使得學(xué)生更好的接納新知識并且提高學(xué)生創(chuàng)新實踐能力的目的。

本次驗證所選取的知識點為《數(shù)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(fā)現(xiàn)內(nèi)化教學(xué)法的適用條件，不但可以使用MATLAB軟件進行具體的實現(xiàn)，而且教師在教學(xué)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(fā)現(xiàn)內(nèi)化教學(xué)法的相關(guān)線索。

在實驗前為排除其他因素對實驗結(jié)果造成的不利影響，選取我校工程技術(shù)學(xué)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(shù)相等，均為33人，其他專業(yè)課的成績相差較少，參加的學(xué)校、社會活動也基本類似。

在進行具體實驗之前，需要對關(guān)鍵的部分進行說明：在采用發(fā)現(xiàn)內(nèi)化教學(xué)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(xiàn)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(xué)生的思路引導(dǎo)向已經(jīng)掌握的知識，達到發(fā)現(xiàn)內(nèi)化教學(xué)法的教學(xué)目的。在教學(xué)結(jié)束后，以課堂問答，筆試測試以及對知識點的應(yīng)用這三個考查模式來評價學(xué)生對本知識點的認知。課堂提問反映的是學(xué)生當(dāng)堂接受知識的情況。筆試測試的考查側(cè)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(fā)現(xiàn)內(nèi)化教學(xué)法后，學(xué)生的創(chuàng)新能力提高與否。用知識點的應(yīng)用這一指標(biāo)評判標(biāo)準(zhǔn)判定是否可以利用MATLAB仿真軟件實現(xiàn)這一算法，其目的是考查使用發(fā)現(xiàn)內(nèi)化教學(xué)法后，學(xué)生的實踐能力提高與否。具體實現(xiàn)步驟如圖二。

實驗的測試結(jié)果如下：首先繪制的是課堂提問統(tǒng)計圖（見圖三）。

高效率的利用寶貴的課堂時間是提高學(xué)生創(chuàng)新實踐能力的基本前提，從圖三可以看到，在采用了發(fā)現(xiàn)內(nèi)化教學(xué)法后，學(xué)生的課堂效率得到了極大的提高，當(dāng)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(xué)生人數(shù)下降明顯，這說明學(xué)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(yīng)用（圖五）方面的統(tǒng)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(yōu)秀反映出學(xué)生對知識點理解已經(jīng)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(fā)現(xiàn)內(nèi)化教學(xué)法以后，優(yōu)秀人數(shù)明顯上升，學(xué)生整體成績也呈上升趨勢，這無疑可以說明發(fā)現(xiàn)內(nèi)化教學(xué)法可以鍛煉學(xué)生的創(chuàng)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(yīng)用的考查，由圖5可以看出來在實行了發(fā)現(xiàn)內(nèi)化教學(xué)法以后，獨立完成利用MATLAB實現(xiàn)對按頻率抽選的基2—FFT算法的學(xué)生人數(shù)有了明顯的增長，不能完成人數(shù)下降明顯，整體完成情況較之只使用發(fā)現(xiàn)教學(xué)法也有了較大提升。這充分說明了發(fā)現(xiàn)內(nèi)化教學(xué)法增強了學(xué)生的實踐能力。

四、結(jié)束語

在進行了上述理論研究與教學(xué)實踐評估后，結(jié)果顯示內(nèi)化教學(xué)法對絕大部分學(xué)生皆適用，具有廣泛的適用性，特別是能加強學(xué)生對知識點的掌握。同時，對于培養(yǎng)與擴展學(xué)生的發(fā)散思維具有極大的作用，讓學(xué)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(jié)合專業(yè)與興趣，寓教于樂，鞏固加深對所學(xué)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(xué)法的終極目標(biāo)是鍛煉和提高學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力，在經(jīng)過教學(xué)實踐與研究后，此方法能達到預(yù)期目標(biāo)。我們在后期的教學(xué)中，也將繼續(xù)使用此教學(xué)法，不斷改進與完善。

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[責(zé)任編輯：鐘 嵐]