新工科背景下小波分析課程“大班授課、小班研討”教學模式的探索

寇俊克　郭慧君

【摘 要】課堂教學效果的好壞直接影響著當前高校新工科建設(shè)的成敗。小波分析作為一門基礎(chǔ)課程，具有知識點繁多、不易掌握以及實用性較強等特點。為了提高該課程的課堂教學效果，本文簡單分析了“大班授課、小班研討”教學模式，并詳細闡述小波分析課程“大班授課、小班研討”教學模式的實施策略。

【關(guān)鍵詞】新工科；小波分析；教學改革

中圖分類號： G642.0 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）19-0056-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.19.024

Exploration on the teaching mode of “l(fā)arge class teaching and small class discuss” for wavelet analysis course under the background of new engineering disciplines

KOU Jun-ke GUO Hui-jun

（School of Mathematics and Computational Science，Guilin University of Electronic Technology，

Guilin Guangxi，541004）

【Abstract】The effects of classroom teaching directly affects the success or failure of new engineering disciplines in universities.Wavelet analysis is a foundation course，which is complication，difficulty and strong practicality.In order to improve the effects of classroom teaching，this paper analysis the teaching mode of“l(fā)arge class teaching and small class discuss”，and explain the implementation strategy of wavelet analysis course under this teaching mode.

【Key words】New engineering disciplines；Wavelet analysis；Teaching reform

近年來，國家戰(zhàn)略發(fā)展不斷產(chǎn)生新的需求，國際競爭形勢日新月異，國家對工程人才的要求越來越高，需求也越來越大。針對這一現(xiàn)狀，高校新工科建設(shè)應(yīng)運而生（[1-2]）。2017年2月18日，教育部在復(fù)旦大學召開高等工程教育發(fā)展戰(zhàn)略研討會，會上達成了新工科建設(shè)“復(fù)旦共識”。4月8日，教育部又在天津大學召開新工科建設(shè)研討會，明確了新工科建設(shè)行動路線，這也正式拉開了全國范圍內(nèi)工程教育改革的帷幕。新工科的內(nèi)涵是以立德樹人為引領(lǐng)，以應(yīng)對變化、塑造未來為建設(shè)理念，以繼承與創(chuàng)新、交叉與融合、協(xié)調(diào)與共享為主要途徑，培養(yǎng)未來多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才。這一建設(shè)目標就意味著新工科建設(shè)將更加依賴于小波分析等理論課程的教學改革創(chuàng)新。小波分析課程是工科專業(yè)本科生、研究生以及博士生的重要課程。小波分析[3]作為一種實用性很強的工具，在模式識別、信號處理、人工智能、移動通信等關(guān)乎國家民族偉大復(fù)興的核心領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。作為高校學生，只有掌握了這一重要工具才能更好的適應(yīng)社會的發(fā)展需求，才能成為符合國家需求的創(chuàng)新型卓越工程人才。那么如何才能使學生高效的學習掌握這一工具呢？關(guān)鍵在于教師怎樣向?qū)W生講授相關(guān)知識，也就是所謂的教學模式。教學模式的好壞直接影響著學生的學習效果以及能否學以致用。

1 “大班授課、小班研討”教學模式[4]

長期以來，教師在課堂上都是按照自己的課程設(shè)計向?qū)W生灌輸知識，學生被動的接受知識，課堂氣氛沉悶，缺乏活力。另外，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，許多教師嘗試利用多媒體技術(shù)進行課堂授課，比如：微課[5]、慕課[6]以及多媒體教室等。雖然這些互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的加入在一定程度上提高了教學效果，但是仍有較大的不足。例如，教師利用多媒體教室進行授課，授課信息量大，這就要求學生在有限的時間內(nèi)理解掌握大量的知識。然而學生的理解能力有限，針對大量的知識信息，一時之間難以理解掌握。另外，大量的知識信息占用了課堂的大部分時間，留給師生互動、思考的時間越來越少。這些都不利于學生理解掌握課程相關(guān)知識。

為了克服上述教學的不足，“大班授課、小班研討”教學模式應(yīng)運而生。該教學模式的核心在于用更加靈活和有效的方式促進學生的自主學習，提高學生依靠自己解決實際問題的能力，使學生學以致用，并在應(yīng)用中加深對知識的理解。在大班授課階段，教師需要結(jié)合教學大綱以及學生的認知習慣進行講授，利用有限的時間向?qū)W生講述課程的相關(guān)基礎(chǔ)知識，使學生對新知識有一個直觀的認識和理解。在這一階段不要求學生完全掌握相關(guān)知識，只要求學生有一個大概的認識。這就大大減輕了學生的課堂負擔，使學生在一個輕松愉快的氛圍中學習新知識，進而提高學生的學習興趣。隨后，在小班研討時，根據(jù)課程知識點選取合適的理論難點和實際問題進行小組討論，學生通過研討加深對基礎(chǔ)知識的認識。另外，針對一些理論難點，學生可以在討論時闡述自己的認識和見解，不同的學生產(chǎn)生不同的觀點，彼此之間互相碰撞，激發(fā)學生獨立思考。由此可知，這一教學模式不僅繼承了傳統(tǒng)教學模式授課的優(yōu)點，而且還克服了它們存在的學生獨立思考時間少，師生缺乏互動等缺點。

2 小波分析課程“大班授課、小班研討”教學模式的實施

小波分析課程作為一門基礎(chǔ)課程，不僅要求學生理解、掌握相關(guān)的理論知識，而且還要求學生具備一些基本的實際操作能力。所以“大班授課、小班研討”教學在該課程中的開展顯得尤為重要。下面重點介紹該教學模式的實施方案：

2.1 大班授課

大班授課是該教學模式的第一個階段，關(guān)乎后續(xù)小班研討的成敗以及學生的學習效率。大班授課就是教師在課堂上向?qū)W生講授課程的相關(guān)理論知識。然而，當前高校課堂上氣氛沉悶，學生學習積極性不高，教師只是一味的向?qū)W生灌輸知識，課堂效果不好。為了克服上述不足，大班授課要從以下幾點展開：

首先，針對課程教學大綱以及教材，教師要在課前仔細研讀。通過研讀使得教師對課程知識體系有一個深刻的認識。依據(jù)課程大綱設(shè)定哪些知識點要在課堂上講授？哪些難點要反復(fù)講解？哪些知識可以作為后續(xù)小班研討的題目？

其次，由于小波分析課程在信號去噪、圖像去噪、人工智能等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。為了提高學生的學習積極性，教師在課堂上講授知識前可適當引入幾個學生日常生活中的常見問題。比如：學生的手機是如何實現(xiàn)指紋解鎖的，如何將不清晰的圖片轉(zhuǎn)化成高清圖片，車輛進出學校大門時攝像頭如何實現(xiàn)自動識別車牌等一系列問題。這些問題更易引起學生的興趣，進而激發(fā)學生的學習積極性。由此學生帶著疑問聽課，這在一定程度上將提高課堂授課效果。

最后，教師在課堂上要根據(jù)學生的認知習慣和知識的邏輯關(guān)系講授相關(guān)理論知識，使學生形成一個直觀的認識，明白實際問題所蘊含的本質(zhì)問題是什么，為達到目標可以采取哪些方法。例如，圖像本質(zhì)上就是一個數(shù)字矩陣，其元素對應(yīng)圖像的像素值，而圖像去噪就是恢復(fù)那些被改變的矩陣元素。這樣學生不僅掌握了相關(guān)知識，也抓住了問題的本質(zhì)。

2.2 小班研討

小班研討是大班授課的接續(xù)，也是學生加深知識點的理解以及提高獨立思考能力的關(guān)鍵。首先，教師把學生分成幾個小組，然后根據(jù)學生的掌握情況以及知識的難易度，教師給每個小組留下一些開放性的問題供學生課下思考。同時，這些問題也是小班研討的主題。為了解決這些問題，小組成員可以通過圖書館、互聯(lián)網(wǎng)等查閱相關(guān)的資料，小組內(nèi)的學生針對要解決的問題，各自闡述自己的觀點和看法，然后經(jīng)過小組討論形成一份完整的報告。其次，當進行小班研討時，教師在每個小組隨機抽取一名學生，由該學生向其他小組的學生講授本小組的問題、解決方案以及結(jié)論。在講授的過程中，學生可以隨時對講授的學生以及所在小組進行提問，該學生以及所在小組成員就所提問題進行回答。這樣學生之間的互問互答，不僅可以加深學生對知識點的理解，而且使得學生在不知不覺中掌握所學的知識，擴大學生的知識面。最后，教師對每個小組的問題以及解答進行概括總結(jié)，指出每個小組報告的優(yōu)點以及不足。同時教師在小班研討時，當學生遇到無法回答的問題時，要適當?shù)囊龑?dǎo)學生思考，進而得出合理的解答。

小班研討本質(zhì)上就是學生獨立的思考問題，通過自己以及團隊的努力找到問題的解決方案，同時要把自己的研討成果向其他人講授。這樣學生解決了問題，使得學生心里具有一定的成就感，這將大大促進學生的學習興趣，提高學生獨立思考的能力。

2.3 課后完善

大班授課使學生對所學的知識有一個直觀、系統(tǒng)的認識，而小班研討通過解決問題，加深了對相關(guān)知識的認識以及理解。兩者相結(jié)合不僅使得學生掌握知識，而且還能夠?qū)W以致用。在小班研討過程中，不同的學生對同一個問題會有不同的看法和理解。比如，一道數(shù)學題可能有很多種解法，不同的解法所涉及的知識點也可能大不相同。另外，每個小組的報告有可能存在各種各樣的問題，通過學生提問可以幫助小組成員發(fā)現(xiàn)報告中的不足。因此，當小班研討結(jié)束以后，每個小組需要對自己小組的研討報告進行進一步完善。此時完善報告的過程也是一個再次學習的過程。所以，課后完善對于該教學模式也是十分重要的。

3 總結(jié)

教學是高校的生命線[7]，關(guān)乎著當前新工科建設(shè)的成敗以及中華民族的偉大復(fù)興。高校作為國家培養(yǎng)人才的搖籃，只有不斷改進教學模式，高校教學才能適應(yīng)當前社會發(fā)展的需求。“大班授課、小班研討”是當今高校教學中新提出的教學方法。這一教學模式在小波分析課程的實施，不僅有助于學生理解和掌握知識，而且還有利于提高學生的學習積極性和實踐能力。

【參考文獻】

[1]夏建國，趙軍.新工科建設(shè)背景下地方高校工程教育改革發(fā)展芻議[J].高等工程教育研究，2017，（3），15-19.

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[4]劉獻君.“大班授課+小班研討”教學模式改革[J].中國大學教學，2017，（2），19-24.

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[6]陳子超.基于微課和慕課的翻轉(zhuǎn)課堂教學設(shè)計研究[J]. 中國電化教育，2017，（9），130-134.

[7]李艷瑩.教育教學質(zhì)量是學校發(fā)展的生命線[J].基礎(chǔ)教育參考，2014，（20），27-29.