教育心理學視域下民辦高校工程專業理論課改革探索

游波 龔義建 葉佩

【摘要】面對經濟社會對應用型人才的迫切需求，如何結合民辦高校生源實際特點進行工程專業理論課教學改革，提高應用型人才的培養質量，是目前亟待解決的問題。本文以《數字信號處理》課程為例，從教育心理學視角，以激發學習動機、提高學習興趣、強化知識融會貫通和遷移為目標，探討了適合民辦高校生源的實際特點的工程專業理論課程教學內容、教學方法和實踐教學改革方案。

【關鍵詞】高等工程教育? 教育心理學? 專業理論課程

【基金項目】2018年度湖北省教育廳人文社會科學研究項目（項目編號18G097）。

【中圖分類號】TU-4 ? 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2019）50-0029-02

民辦高校是我國高等教育大眾化的產物，其快速發展為我國高等教育的社會普及化做出了顯著貢獻。隨著社會經濟的發展，民辦高校在專業規劃、課程設置、人才培養模式、教學質量、教師隊伍建設等方面正在向應用型高校轉變。國家教育事業發展“十三五”規劃[1]指出“建設一批高水平應用型本科高校，積極探索理論與實踐并重、知識與能力并重、校內與校外培養并重，開放、靈活的人才培養模式?！边@為民辦高校下一步的人才培養指明了方向。

一、民辦高校生源特點及工程專業理論課教學現狀

高等教育院校一般分為研究型大學、應用型院校和技能型院校。目前國內對不同類型的高校仍缺乏清晰完備的評價體系，家長對各類型高校存在等級觀念，優秀學生往往選擇研究型大學而輕視應用型院校和技能型院校。在這樣的社會背景下，民辦高校的生源質量往往來自本科層次第二批靠后錄取。從中國傳統中學教育走進民辦高校的學生們，不能說是十分優秀。不少人內在的學習動機不足，求知欲、自我提高的內驅力和學習興趣不足，學習習慣差，其學習過程往往更多地受到外部動機的驅動，比如來源于父母和老師的壓力。大學四年的學習效果需要有明確的導火索來點燃他們學習的內部驅動力。

從高等教育的課程設置看，以電子信息工程專業為例，一般分為通識基礎課，比如思政、大學英語、大學物理、高等數學等，專業基礎課，比如電路分析、模擬電子技術、數字電子技術、單片機原理及應用、信號與系統;專業理論課則是和具體的專業密切相關，比如數字信號處理、數字圖像處理、通信原理、DSP器件原理與應用、信息論與編碼、傳感器技術、光纖通信、移動通信原理等等。

在民辦高校的教學實踐中，通識課、專業基礎課和實踐課的教學過程還能得到學生的響應和配合，但專業理論課基本概念繁雜，數學基礎要求高，整合知識的能力要求高，這時如果簡單沿用普通高校的培養方案、教育模式和教學方法是行不通的，學生往往會出現聽不懂、聽不進、不愿聽的“不學”現象，無法達到本科教學質量規格要求。但專業理論課搭建了從專業基礎到工程應用的橋梁，從重要性和專業體系上講，是無法省略的。

面對經濟社會對應用型人才的迫切需求，結合民辦高校生源的實際特點，如何改革工程專業理論課的教學內容、實施方式和教學方法，提高應用型人才的培養質量，是目前民辦高校的教師們亟待解決的問題。本文以《數字信號處理課程》為例，在教育心理學視域下，從激發學習動機、創新彈性教學模式、基于建構主義知識獲取規律的教改等方面，探索工程專業理論課程的改革。

二、基于激發學習動機目的的教學改革

《數字信號處理》課程是電子信息工程重要的專業理論必修課，在聲音圖像信號處理、智能電網等方面具有很廣泛的工程應用。課程理論性很強，概念抽象，并涉及復變函數、高等數學、信號與系統等課程的相關知識。民辦高校學生數學基礎普遍薄弱，學習積極性不高，學習目標不明確?；诩ぐl學習動機的根本目的，本專業相應的改革措施包括：

1.契合職業需求，分段設計實踐教學

目前本校電子信息類專業已與多家企業簽訂了校企合作的協議。人才培養由校企共同承擔，學校負責理論教學，企業導師加入實踐教學團隊。四年中安排了3次實習，企業實踐和大學學習輪流進行，循環往復。入學之初的第一次實習時長半個月，由企業工程師對專業和產品之間的關系、對所需的專業技術知識等內容進行介紹，使學生了解本專業在行業中的重要性，了解工作環境和職業特點，親身體會和了解技術人員在企業的工作過程和對企業發展的價值意義，激發職業認同感和成就動機，明確大學階段具體的學習目標和成就目標。

第二次實習結合課程的項目教學、實地教學以及職業培訓，在學校老師和企業導師的指導下，學生運用所學去解決實際工程領域小的技術問題，達到對知識的深入理解和運用，該段時間長度為1個月左右。該階段學生了解到企業面臨的技術難題，以及解決該問題所需的階段性技術知識儲備，工程應用和理論知識的結合有助于學生確立近期學習目標，在恰當的成就目標指引下，學生會積極采取相應的學習行為，因而激勵效果好。

第三次畢業實習安排在第八學期，時長三個月。學生在實習過程中，組成項目小組，以合作學習的方式解決企業某些小的技術問題，形成畢業設計報告或總結，該過程中遇到的技術難點和知識盲區都能及時地得到企業導師和學校老師的指導幫助。實習成績的考核與評定主要由企業導師負責。企業定性定量對學習成果的反饋有效地正向強化了學習效果，增強了學生的滿足感和自信心，提高了自我效能感，從而進一步增強了學習動機。該階段是學生綜合運用所學逐漸適應崗位需求的過程，是走向社會的過渡階段。

2.以激發興趣為導向，“小而精”的模塊化內容設計

從知識體系上講，《數字信號處理》課程的七章內容環環相扣，缺一不可。但從內容設計上，完全可以去繁從簡，去粗取精，省略繁雜的數學推導，從廣而博的知識體系中選取小而精的內容，強調知識點之間的關聯性，強化基本概念，側重于實踐應用。本專業將課程分為三個模塊，離散時間信號系統、傅里葉變換和濾波器設計。在引入每個模塊時以問題為導向，在解決問題的過程中學習掌握知識，改變現在先給學生灌輸概念，推導公式，最后再講應用的做法。

以濾波器設計為例，如何將錄音機錄取的女聲信號轉變為男聲？引出低通濾波器、截止頻率、通帶衰減等基本概念，如何有效保證通帶內幅頻響應的平坦和相頻的線性？從而引出IIR和FIR濾波器不同的基本知識點。如何去設計低通濾波器呢？從而引出模擬濾波器和數字濾波器的設計方法……以問題為牽引，激發學習興趣，讓學生在思考問題、動手解決問題的過程中掌握、深入理解和鞏固知識，提高自我效能感[2]。

為問題為導向，以實踐應用為牽引的模塊化教學內容設計，能夠最大程度地激發學生學習興趣，在探索過程中學習，提高獨立思考和自學能力。

3.分段量化學習效果考核，激勵學習動機

改變目前每學期一考的做法，實現小粒度的學習效果考核，建立形式規范、題型豐富的題庫，設計小型考核形式（筆試或口試），進行知識點考核，章節考核，或應用模塊考核。使得學生能及時地獲得學習效果反饋和學習評價，發現學習中存在的問題并予以矯正，消除習得性無力感，進一步增強自我效能感，激發學習動機，避免了一步跟不上，步步落后的局面，能有效改變學生疲沓的學習狀態，讓他們積極緊張起來，提高學習效率。

三、創新彈性教學模式，分類知識點設計

民辦高校學生普遍表現出的自我調節學習能力差，究其原因除了主觀上學習自覺性差，基礎不好之外，客觀分析在自我調節學習維度[3]上的選擇過少也是主要原因。從2004年開始興起的基于互聯網的微課和慕課模式正是順應了自我調節學習的多維選擇。在學習方法維度、學習時間維度、學習行為維度、學習物理環境維度、學習社會維度等方面顯著區別于傳統課堂教學，學習者擁有的選擇越多，自我調節學習的可能性越高，因而受到了學生的普遍歡迎。

以往的教學設計中，由于課時有限，基礎知識部分占了較大比重，很多實驗和拓展知識無法安排在其中。將微課和網絡課程引入教學環節之后，能將教學環節拓展到課前、課堂和課后，起到完善教學內容、提升授課內涵及質量的作用。

然而傳統理論教學課堂仍然需要面對維度受限問題。民辦高校學生素質良莠不齊，用統一的學習方法、學習時間、學習行為約束學生，效果不佳。考慮針對不同層次學生的特點，本專業制定了分類知識點設計的教學方案。將《數字信號處理》知識點分成基本知識點、一般知識點和延伸知識點，其中基本知識點和60%的一般知識點是必選項。各類知識點對應了不同的學習層次和學習要求，也分別對應著不同形式內容的練習、實驗內容和課時安排，在課程之初分發給學生;學生在進行了一段時間的學習之后，可以根據自己的學習能力和興趣選擇知識點，實驗內容和練習題。教師跟蹤學生的到課情況和練習成績，通過多種教學方法和實踐教學，引導和鼓勵有興趣的學生拓展知識的廣度和深度，培養獨立探索問題的能力。在課程考試結束時結合全過程表現給出綜合成績。

該彈性教學模式，充分考慮學生的主觀因素，尊重個體差異，力求從他們的原有知識和經驗背景出發，提供富有個人意義的學習經驗，在教師的幫助下，由學生自己建構起課程的知識體系。

四、基于建構主義知識獲取規律的教學改革

1.虛擬實驗設計

《數字信號處理》課程中的基本概念、算法和現象規律均可以通過MATLAB編程來展示。MATLAB語言將高性能的數值計算和可視化集成在一起，并提供了大量的內置函數，可以很方便地應用于科學計算、控制系統、信息處理等領域的分析、仿真和設計。目前8個學時的課內實驗是遠遠不夠的。虛擬實驗的設計和課堂演示即為小型的實踐操作，能夠將教科書上死板的數學推導和理論公式，以圖形、聲音等形式活靈活現地展現在學生面前。在FIR數字濾波器設計章節，不同窗函數對濾波效果的影響，也可以在虛擬實驗窗口，先采錄一段語音信號，再選擇不同的窗函數，濾波后直接觀察信號波形、幅頻和相頻特性的變化，將濾波后的語音信號重新播放。圖形、聲音的感性認識激發了學生探索現象背后物理規律的興趣，同時也加深了學生對知識的理解，也使得知識獲得的內在同化順應過程[4]更加有效。

2.實踐教學深入課程建設

目前國內由于缺乏有力的政策支持，民辦高校和企業的合作關系不可能像德國應用科學大學和企業的雙元制[5]合作培養模式那樣休戚與共，互利共贏。校企合作還需要站在行業發展的高度，剖析人才需求和課程建設的關系，規劃課程內容和教學方法。

本專業在案例教學或項目教學選題上，結合企業的某些技術難點展開設計。

（1）將企業實際技術問題引入課堂。比如光纖水聽器制造企業在對光纖充入填充物時，偶爾會帶進氣體，導致光纖填充不均勻。顯微鏡下的人工檢測費時費力，若能夠將顯微鏡拍攝的圖像進行缺陷自動檢測，就能完成智能化的生產監測過程。課題從實踐中來，運用數字圖像處理中邊緣檢測的方法，是《數字信號處理》課程在圖像處理領域的延伸。學生需要查資料、編程，與企業技術人員溝通，在解決問題的過程中實現了知識的有效遷移和融會貫通，鍛煉了能力，為將來的職業技能打下良好的基礎。

（2）引入趣味性實踐創新項目。除了來源于企業生產一線的課題外，還引入趣味性強的實踐創新項目來激發學生學習和探索專業知識的興趣。根據課程的主要教學內容，計劃引入心電信號、脈搏的檢測與處理、鋼琴樂音識別技術研究、語音信號識別和數字耳機制作等實踐創新項目供學生選擇。這些實踐創新項目與課程知識點密切相關，難度稍高于課本例題，但又在企業課題難度之下，兼具趣味性和實用性。學生在教師的指導下，查資料、擬定實施方案、動手編程、調試并撰寫總結報告，不斷推進項目研究進展，真正實現學以致用、融會貫通。

五、總結

本文以《數字信號處理》課程為例，從教育心理學視角，以激發學習動機、提高學習興趣、強化知識融會貫通和遷移為目標，探討了適合民辦高校生源實際特點的工程專業理論課程教學內容、教學方法和實踐教學改革方案，研究了民辦高校提高專業理論課程教學質量的途徑。本文的探討對提高民辦高校專業技能型人才的核心素質能力，對于民辦高校成功向應用型院校轉型，實現可持續發展具有重要的意義，對于民辦高校同類專業理論課的教學改革具有重要的借鑒意義。

參考文獻：

[1]國家教育事業發展“十三五”規劃[EB/OL].[2017-05-11].

[2]夏鳳琴，姜淑梅.教育心理學[M].北京：清華大學出版社，2015：4.

[3]唐燕兒，魏旭陽.“微課”的優勢與發展——基于教育心理學的視角[J].華南師范大學學報（社會科學版），2014（6）：84-87.

[4]彭述初.建構主義理論評介[J].湘潭師范學院學報（社會科學版），2009（31）：140-141.

[5]孫進.德國應用科學大學校企合作的形式、特點與發展趨向[J].比較教育研究，2012（2）：41-45.

作者簡介：

游波，副教授，主要從事電子信息工程專業教學和科研。 龔義建，教授。

葉佩，講師。