電類課程“3+1”智慧教學(xué)模式創(chuàng)新與實踐

陳 姝，賈永興，王保華，林 瑩

（陸軍工程大學(xué)通信工程學(xué)院 江蘇 南京 210007）

電類基礎(chǔ)系列課程是陸軍工程大學(xué)（以下簡稱“我校”）通信工程、電氣工程等多個專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，涵蓋“電路分析基礎(chǔ)”“模擬電子技術(shù)”“數(shù)字電子技術(shù)”“信號與系統(tǒng)”等多門課程，為現(xiàn)代電子、通信、計算機和信息處理等應(yīng)用奠定基礎(chǔ)，在厚植學(xué)員兵種專業(yè)學(xué)科基礎(chǔ)、支撐任職課程學(xué)習(xí)、拓展專業(yè)遷移能力發(fā)揮等方面具有重要作用。

在融合培養(yǎng)模式下，專業(yè)背景課程面臨著學(xué)時少與內(nèi)容多之間的突出矛盾，原有的以課堂講授為主的教學(xué)模式與新需求不相適應(yīng)，迫切需要發(fā)揮智慧教學(xué)手段精準、高效、拓展等優(yōu)勢，實現(xiàn)在有限時間內(nèi)促進課程教學(xué)的提質(zhì)增效。同時，打贏未來信息化戰(zhàn)爭需要培養(yǎng)大批具有信息素養(yǎng)、批判性思維和創(chuàng)新能力的新型軍事人才，迫切需要借助智慧教學(xué)手段提升課程教學(xué)的研究性、互動性和開放性，培養(yǎng)學(xué)員的學(xué)習(xí)能力、批判性思維、創(chuàng)新能力和應(yīng)用所學(xué)的知識解決軍事問題的思維習(xí)慣。

本文以有效提升學(xué)員電類綜合應(yīng)用和創(chuàng)新能力。啟迪學(xué)員打贏未來不確定戰(zhàn)爭所需智慧為目標，提出“問題導(dǎo)學(xué)—項目探究—立體交互+個性化服務(wù)”的“3+1”智慧教學(xué)新模式，構(gòu)建學(xué)為主體、能力為本、理實一體、虛實結(jié)合的智慧課堂，實現(xiàn)課程教學(xué)的高效互動，提升課堂決策分析和機智性教學(xué)能力，促進協(xié)作探究和個性化學(xué)習(xí)，實現(xiàn)符合學(xué)員個性化特征的成長與智慧發(fā)展，為提升課程教學(xué)質(zhì)量，培育兼具信息力、創(chuàng)新力和領(lǐng)導(dǎo)力的未來作戰(zhàn)指揮員提供條件和方法路徑。

1 “3+1”智慧教學(xué)模式建構(gòu)

1.1 以問題為牽引，運用線上線下智慧教學(xué)平臺培養(yǎng)主動積極的知識探索者

運用數(shù)學(xué)、科學(xué)、技術(shù)和工程設(shè)計方法，對復(fù)雜問題提出適用和有效的技術(shù)解決方案是科學(xué)和工程技術(shù)的目的性應(yīng)用。從廣義上講，在戰(zhàn)場上指揮作戰(zhàn)力量也是一種科學(xué)和工程實踐，它要求指揮員解決復(fù)雜多變的問題。這就需要教師在課程教學(xué)中不僅要教會學(xué)員某種專業(yè)知識，更要教會知識背后解決問題的思路和方法，將學(xué)員培養(yǎng)成主動積極的知識探索者，具備終身學(xué)習(xí)能力、可持續(xù)發(fā)展?jié)摿Γ瑥亩趶?fù)雜多變的戰(zhàn)場環(huán)境中，對作戰(zhàn)需求作出科學(xué)判斷，對作戰(zhàn)要求和條件作出規(guī)定，并最終形成有效、適用的問題解決方案。

所謂問題導(dǎo)學(xué)是指依托智慧教學(xué)平臺，以課程在線教學(xué)資源為保障，由軍事實踐問題作為情境引入，組織學(xué)員發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題乃至遷移運用的一種教學(xué)方法。這種教學(xué)方法需要教員給學(xué)員提供充分自學(xué)的時空、充分探究的時空、充分研討的時空和充分分享的時空。學(xué)員的自學(xué)和提出質(zhì)疑在課前，探究研討問題在課中，拓展分享問題在課后。教師以疑難困惑問題、碰撞爭論問題、理解偏差問題、思維閃光問題為牽引，為學(xué)員營造一種“知識生成場”，即通過教員直接或者間接的引導(dǎo)和幫助，學(xué)員在生成場中利用各種信息主動積極地進行知識的建構(gòu)和意義的生成（如圖1 所示）。

問題導(dǎo)學(xué)的核心在問題，問題的來源于智慧教學(xué)平臺上的課程資源。以“電路分析基礎(chǔ)”課程為例，該課程于“陸工在線”智慧教學(xué)平臺上建設(shè)有微課、軍事應(yīng)用案例庫等課程資源。一方面教員要依據(jù)國家教指委所設(shè)定的知識標準，將基礎(chǔ)知識點以微課的形式開放給學(xué)員進行自學(xué)。從學(xué)員實際出發(fā)，教員在微課中精心設(shè)計問題牽引，促進學(xué)員集中思維開展自學(xué)。另一方面教員要把提出問題的機會留給學(xué)員，鼓勵和引導(dǎo)學(xué)員善于發(fā)現(xiàn)微課中的問題，并且敢于把自學(xué)中的疑惑以問題的形式呈現(xiàn)出來。教員通過組織前測和梳理學(xué)員提問，發(fā)現(xiàn)共性問題，為重難點研討內(nèi)容和翻轉(zhuǎn)研討程度的設(shè)計提供依據(jù)。此外，軍事應(yīng)用案例庫中的資源來源于裝備實際運用，來源于學(xué)科前沿的軍內(nèi)科研項目，也來源于真實的戰(zhàn)場情境。學(xué)員在閱讀、觀看和思考時，能夠自然而然地養(yǎng)成運用所學(xué)知識解決軍事問題的思維習(xí)慣。

1.2 以項目為載體，依托虛實結(jié)合學(xué)習(xí)環(huán)境培養(yǎng)學(xué)以致用的創(chuàng)新實踐者

電類實踐教學(xué)主要培養(yǎng)學(xué)員的電子技術(shù)綜合應(yīng)用和設(shè)計能力，對于提升學(xué)員的裝備操作能力、硬件故障定位及排除能力以及創(chuàng)新發(fā)展能力具有重要的支撐作用。近年來，隨著培訓(xùn)規(guī)模的不斷增加，受限于實踐教學(xué)場地、時長、器材等條件，傳統(tǒng)實踐教學(xué)手段無法提供靈活開放的實踐學(xué)習(xí)環(huán)境，從而阻礙了對學(xué)員高階思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此，電類課程的實踐教學(xué)亟須利用信息技術(shù)構(gòu)建在線虛擬仿真實踐環(huán)境，通過線上線下雙向流通、無縫銜接，實現(xiàn)學(xué)習(xí)環(huán)境的動態(tài)開放、全程貫通，創(chuàng)新虛實融合的項目驅(qū)動式實踐教學(xué)模式，實施個性化、綜合性和創(chuàng)新性的實踐項目，以此提升實踐教學(xué)的高階性和挑戰(zhàn)度。

依托通信與電子信息國家級虛擬仿真實驗教學(xué)中心，學(xué)校建設(shè)了“電工基礎(chǔ)”“信號與系統(tǒng)”“電子技術(shù)基礎(chǔ)”等虛擬仿真實驗室，提供開放式實驗環(huán)境。為此，教員可通過網(wǎng)絡(luò)遠程控制實體設(shè)備，開展真實電路搭建、測試和設(shè)計，實現(xiàn)線上教學(xué)實體化。同時學(xué)校可在實體空間（如教室、宿舍、圖書館等場所）調(diào)用虛擬仿真實驗平臺，開展可操作性的實驗預(yù)習(xí)、課后拓展，提高自主實踐效果，實現(xiàn)線下教學(xué)虛擬化。具體來說，一是通過自建的“分立元件、單元電路、系統(tǒng)設(shè)計”的多層次、模塊化電類在線仿真資源庫，支持學(xué)員在課前通過網(wǎng)絡(luò)遠程開展虛擬仿真實驗，對理論原理進行實踐驗證（如圖2 所示，p39）。二是課中主要通過實驗室開展實體的綜合性實踐項目，徹底改變理實分家、分段的教學(xué)方式，通過師生共同設(shè)定項目實現(xiàn)“做中學(xué)”。教學(xué)實施時可采用基于智慧課堂的六步研創(chuàng)式教學(xué)方法，通過發(fā)布任務(wù)、方案設(shè)計、研討交流、理論分析、硬件實現(xiàn)和測試驗證等6 個步驟，形成預(yù)定項目的完整解決方案，使學(xué)生經(jīng)歷從理解任務(wù)、設(shè)計方案、理論研究、工程實現(xiàn)、測試檢驗的項目開發(fā)全過程，從而實現(xiàn)從感性認識到理性思維，再到解決軍事工程實際問題的思維升華，體現(xiàn)教學(xué)目標的導(dǎo)向作用，學(xué)為中心、持續(xù)改進的教學(xué)追求。三是教員課后通過智慧教學(xué)平臺發(fā)布拓展任務(wù)，鼓勵學(xué)員依托虛擬仿真實驗平臺繼續(xù)完成虛實結(jié)合的遠程拓展實驗和創(chuàng)新設(shè)計實踐，并依托學(xué)員科技創(chuàng)新俱樂部完成更多的軍事應(yīng)用拓展，推進學(xué)員實踐創(chuàng)新能力的持續(xù)提升。

圖1 運用智慧教學(xué)平臺開展問題導(dǎo)學(xué)

圖2 線上遠程虛擬仿真實驗

1.3 以協(xié)作為路徑，采取立體交互手段培養(yǎng)善于溝通表達的領(lǐng)導(dǎo)者

傳統(tǒng)課堂協(xié)作限于師生和生生間面對面的人際協(xié)作，存在協(xié)作模式單一、深度學(xué)習(xí)時間無法保證、群體討論空間必須統(tǒng)一等問題。通過智慧教室和智慧教學(xué)平臺所提供的立體交互手段，既可以實現(xiàn)人際交互和人機交互，也可以實現(xiàn)突破時空限制的網(wǎng)絡(luò)同伴分享、互動評價等。例如，“電路分析基礎(chǔ)”“模擬電子技術(shù)”等課程充分運用陸工在線智慧教學(xué)平臺所提供的分屏顯示、分組討論、在線檢索、電子板書、即時互評、自由投稿等手段，建構(gòu)智慧互聯(lián)混合式同伴學(xué)習(xí)新模式，促進課堂全員有效參與，學(xué)員在相互交流、相互啟發(fā)、相互學(xué)習(xí)中實現(xiàn)共同成長，實現(xiàn)對所學(xué)知識的深層理解和加工，實現(xiàn)融會貫通和拓展應(yīng)用，培養(yǎng)團隊協(xié)作精神。

1.4 以數(shù)據(jù)為依據(jù)，借助個性化服務(wù)培養(yǎng)多元個性的持續(xù)發(fā)展者

個性化教學(xué)是以促進學(xué)員個性化可持續(xù)發(fā)展作為目標的一種先進教學(xué)模式。學(xué)員在觀察力、記憶力、理解力、計算機操作能力、學(xué)習(xí)風(fēng)格習(xí)慣、個性特長喜好等方面存在差異性，使他們無法保證以相同的進度、方式掌握同一學(xué)習(xí)內(nèi)容，這是傳統(tǒng)班級授課規(guī)模化教育存在的頑疾。統(tǒng)一化的學(xué)習(xí)步調(diào)限制了學(xué)員興趣個性的發(fā)揮，降低了學(xué)員的學(xué)習(xí)效率和獲得感，不利于可持續(xù)發(fā)展能力的生成。而大數(shù)據(jù)在智慧教學(xué)中的應(yīng)用，為精準施教、個性化培養(yǎng)提供了支撐。通過數(shù)據(jù)采集模塊、存儲與分析模塊、服務(wù)模塊、管理模塊的架構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)貫穿教與學(xué)的全流程。一是為學(xué)員提供個性化的學(xué)習(xí)分析報告，量化學(xué)習(xí)過程；二是使教員能夠準確評判學(xué)員的能力水平，進行教學(xué)模式和內(nèi)容的動態(tài)調(diào)整；三是開展拓展學(xué)習(xí)資源的適用化推送和教員的個性化輔導(dǎo)；四是實施人機共教、人機幫教，針對學(xué)員的學(xué)習(xí)困難設(shè)計知識點強化訓(xùn)練并進行智能推送。

2 結(jié)語

課程是軍隊院校建設(shè)的基礎(chǔ)，是培養(yǎng)能打仗、打勝仗人才的關(guān)鍵性支撐，探究具有軍隊院校特色的電類課程智慧教學(xué)新模式，是貫徹新時代軍事教育方針，提升軍事人才培養(yǎng)質(zhì)量的迫切需要。基于智能手段和條件的“3+1”智慧教學(xué)新模式，為學(xué)員提供了模擬真實的學(xué)習(xí)環(huán)境、項目驅(qū)動的團隊協(xié)作活動、有效的學(xué)習(xí)支持服務(wù)，促進學(xué)員高階思維和創(chuàng)新能力的生成；實現(xiàn)了學(xué)習(xí)內(nèi)容的個性化、學(xué)習(xí)時空的自主化、學(xué)習(xí)交互的多樣化和學(xué)習(xí)支持的便攜化；使教學(xué)媒介、教學(xué)方式和教學(xué)評價突破了單一性、固定性和封閉性，走向多樣化、綜合化、開放化。伴隨著智慧教學(xué)平臺、軟件、設(shè)備的不斷涌現(xiàn)和更新，信息技術(shù)已經(jīng)深度融合到教學(xué)領(lǐng)域的方方面面，未來虛擬教研室、虛擬實驗室、VR 和AR 技術(shù)將會為智慧教學(xué)注入更大力量，軍隊院校既需要及時關(guān)注新技術(shù)，也需要先進教育理念的引導(dǎo)，這樣才能精心設(shè)計教學(xué)環(huán)境、內(nèi)容、模式、評價等，充分發(fā)揮先進技術(shù)的教學(xué)效用，真正讓技術(shù)為教學(xué)賦能。