發(fā)現(xiàn)內(nèi)化教學(xué)法在提高大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)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(shí)，去發(fā)現(xiàn)、探究需要學(xué)習(xí)的目標(biāo)知識(shí)。這種讓未知知識(shí)轉(zhuǎn)化為已知知識(shí)的過程被稱作“發(fā)現(xiàn)內(nèi)化”，它加深了學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，能讓學(xué)生更多的參與到主動(dòng)獲取知識(shí)的過程中，積極地發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，潛移默化的達(dá)到提高自身創(chuàng)新實(shí)踐能力的目的。在實(shí)際教學(xué)中，通過和傳統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)式教學(xué)法比較，驗(yàn)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(shí)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(shí)踐能力

[中圖分類號(hào)] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2016）06-0034-03

步入21世紀(jì)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(huì)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(qiáng)調(diào)當(dāng)代大學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐的能力。大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)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(shí)踐執(zhí)行力低下的問題。大學(xué)生平時(shí)的多數(shù)時(shí)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(duì)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(shí)踐學(xué)習(xí)與克服問題難的矛盾，影響了學(xué)生創(chuàng)新實(shí)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(shí)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(huì)生活實(shí)踐活動(dòng)”與“教學(xué)創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)”時(shí)間問題。大學(xué)生的成長(zhǎng)模式?jīng)Q定了他們不能僅僅學(xué)好理論知識(shí)，更需要全方面多層次的與社會(huì)接軌，多參加社會(huì)生活實(shí)踐。但是創(chuàng)新實(shí)踐能力的培養(yǎng)免不了投入大量的時(shí)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(shí)間內(nèi)學(xué)習(xí)到盡量多的知識(shí)。

通過分析目前提高大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)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(shí)踐能力為目的的可行性強(qiáng)、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(guó)“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(diǎn)是在模擬科學(xué)家的發(fā)明創(chuàng)造過程，這無疑對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新能力有很大的促進(jìn)。

發(fā)現(xiàn)內(nèi)化式教學(xué)的主要特點(diǎn)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(shí)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(shí)為目的。這種教學(xué)方法的教學(xué)主體實(shí)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(shí)的過程，除了可以提高學(xué)生的創(chuàng)新能力以外，對(duì)學(xué)生的實(shí)踐能力也是大有裨益的。

按照唯物辯證法的觀點(diǎn)，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(diǎn)，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(shí)的教育，它的最終目標(biāo)，是培養(yǎng)全面發(fā)展的，符合社會(huì)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(shí)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(shí)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(píng)估

1.對(duì)知識(shí)點(diǎn)的選擇

選擇恰當(dāng)?shù)闹R(shí)點(diǎn)，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(shí)點(diǎn)的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)選擇能夠進(jìn)行試驗(yàn)或者是仿真的，以便學(xué)生從感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)。例如，《電路理論》中的基爾霍夫電壓（電流）定律，《數(shù)字信號(hào)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(shí)。

2.對(duì)學(xué)生的引導(dǎo)改進(jìn)

蘇聯(lián)的教育家馬卡連柯有一個(gè)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(diǎn)是在模擬科學(xué)家的發(fā)明創(chuàng)造過程，所以教學(xué)時(shí)學(xué)生所面對(duì)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(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)過程密切關(guān)注，給予鼓勵(lì)，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(huì)，再給予啟發(fā)和提示，但盡量不要直接將答案公布。

3.對(duì)教學(xué)效果的評(píng)估

教學(xué)效果的好與壞，是檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)內(nèi)化教學(xué)法的依據(jù)。下文會(huì)結(jié)合實(shí)際，具體介紹檢驗(yàn)、評(píng)估的詳細(xì)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(shí)際存在的問題。因此在評(píng)估的過程中，要將解決問題作為一項(xiàng)重要的指標(biāo)。

（三）發(fā)現(xiàn)內(nèi)化教學(xué)法的實(shí)踐具體步驟

發(fā)現(xiàn)內(nèi)化教學(xué)法在實(shí)踐教學(xué)中的具體步驟（圖一）可以概括為以下四個(gè)：

首先是教師備課階段。這一階段關(guān)鍵是要確定在什么時(shí)候引入發(fā)現(xiàn)內(nèi)化教學(xué)法，由教師在備課時(shí)完成。

接下來是在課堂上，通過合適的場(chǎng)景的布置，讓學(xué)生意識(shí)到問題的出處，對(duì)問題有一個(gè)清晰、明確的認(rèn)識(shí)，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(shí)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過討論，查閱文獻(xiàn)，思考和歸納，會(huì)產(chǎn)生許許多多正確的或者錯(cuò)誤的方法和思路，進(jìn)而得出正確或錯(cuò)誤的結(jié)論。這時(shí)，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(shí)，更學(xué)會(huì)了方法。

2.得出錯(cuò)誤的結(jié)論，但是方法和思路有其自己的價(jià)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(lì)學(xué)生利用已掌握知識(shí)，對(duì)此問題繼續(xù)進(jìn)行探討，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤原因，爭(zhēng)取解決問題。

3.得出錯(cuò)誤的結(jié)論，方法和思路亦存在不符合本專業(yè)基本常識(shí)或基本原理的地方。在這種情況下，教師進(jìn)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(jìn)行的全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽在選題設(shè)計(jì)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(jì)和測(cè)試階段實(shí)際上就是內(nèi)化教學(xué)思路在實(shí)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(shí)踐能力中的應(yīng)用

發(fā)現(xiàn)內(nèi)化教學(xué)法在實(shí)際教學(xué)中的具體效果如何，需要在實(shí)踐中驗(yàn)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(jìn)行比較，進(jìn)而驗(yàn)證是否達(dá)到了使得學(xué)生更好的接納新知識(shí)并且提高學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的目的。

本次驗(yàn)證所選取的知識(shí)點(diǎn)為《數(shù)字信號(hào)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(shí)點(diǎn)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(jìn)行具體的實(shí)現(xiàn)，而且教師在教學(xué)過程中還可以將按時(shí)間抽選（DIT）的基2—FFT算法（庫(kù)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(shí)驗(yàn)前為排除其他因素對(duì)實(shí)驗(yàn)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(jí)本科電氣工程1班和2班作為實(shí)驗(yàn)的樣本，這兩個(gè)班級(jí)的人數(shù)相等，均為33人，其他專業(yè)課的成績(jī)相差較少，參加的學(xué)校、社會(huì)活動(dòng)也基本類似。

在進(jìn)行具體實(shí)驗(yàn)之前，需要對(duì)關(guān)鍵的部分進(jìn)行說明：在采用發(fā)現(xiàn)內(nèi)化教學(xué)法的班級(jí)首先就時(shí)間抽選（DIT）的基2—FFT算法（庫(kù)利—圖基算法）進(jìn)行講解。隨后提出除了時(shí)間抽選還有什么方法可以實(shí)現(xiàn)快速傅里葉變換，給出“抽選條件”“與按時(shí)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(shí)，達(dá)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(cè)試以及對(duì)知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用這三個(gè)考查模式來評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)本知識(shí)點(diǎn)的認(rèn)知。課堂提問反映的是學(xué)生當(dāng)堂接受知識(shí)的情況。筆試測(cè)試的考查側(cè)重點(diǎn)是按頻率抽選的基2—FFT算法與按時(shí)間抽選的基2—FFT算法的異同點(diǎn)，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(shí)點(diǎn)的應(yīng)用這一指標(biāo)評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)判定是否可以利用MATLAB仿真軟件實(shí)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(shí)踐能力提高與否。具體實(shí)現(xiàn)步驟如圖二。

實(shí)驗(yàn)的測(cè)試結(jié)果如下：首先繪制的是課堂提問統(tǒng)計(jì)圖（見圖三）。

高效率的利用寶貴的課堂時(shí)間是提高學(xué)生創(chuàng)新實(shí)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(shí)的比率由27%上升到了45%，進(jìn)步明顯。同時(shí)，注意到課堂提問時(shí)，“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(cè)試（圖四）和知識(shí)點(diǎn)應(yīng)用（圖五）方面的統(tǒng)計(jì)圖。

由前文介紹的筆試測(cè)試的考查模式可以得出：筆試測(cè)試的優(yōu)秀反映出學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)理解已經(jīng)十分深刻，并且可以運(yùn)用知識(shí)在實(shí)踐中解決實(shí)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(jī)也呈上升趨勢(shì)，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(duì)知識(shí)點(diǎn)應(yīng)用的考查，由圖5可以看出來在實(shí)行了發(fā)現(xiàn)內(nèi)化教學(xué)法以后，獨(dú)立完成利用MATLAB實(shí)現(xiàn)對(duì)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(zhǎng)，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(qiáng)了學(xué)生的實(shí)踐能力。

四、結(jié)束語

在進(jìn)行了上述理論研究與教學(xué)實(shí)踐評(píng)估后，結(jié)果顯示內(nèi)化教學(xué)法對(duì)絕大部分學(xué)生皆適用，具有廣泛的適用性，特別是能加強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握。同時(shí)，對(duì)于培養(yǎng)與擴(kuò)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(shí)，也讓他們能充分地利用課余時(shí)間，結(jié)合專業(yè)與興趣，寓教于樂，鞏固加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解與運(yùn)用，同時(shí)也能提高他們的實(shí)踐動(dòng)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(shí)踐能力，在經(jīng)過教學(xué)實(shí)踐與研究后，此方法能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。我們?cè)诤笃诘慕虒W(xué)中，也將繼續(xù)使用此教學(xué)法，不斷改進(jìn)與完善。

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[責(zé)任編輯：鐘 嵐]