以逐級問題為導向的翻轉課堂教學設計與實施
——以通信工程專業實踐類課程為例

崔艷玲，文文凱，辛以利

(桂林航天工業學院電子信息與自動化學院，廣西桂林，541004)

長期以來，我國高等教育教學側重知識的理論傳授，大多是以教師的“教”為主的傳統課堂，對學生的問題分析、問題解決能力及對所學專業知識的實際應用和創新能力的培養不足。因此，通過精心的教學和教育環境的設計，學生在互動型學習環境中建構知識、拓展思維和發展能力，獲得學習的內在動力和內在價值，是當前高等教育的改革方向和要求。[1]而以問題為導向(Problem-based Learning，以下簡稱PBL)的教學設計結合翻轉課堂，能較好地達到這一教學目標。PBL教學法是以問題為中心的教學方法，是為了解決問題而學習，旨在通過解決問題達到學習目的。[2]翻轉課堂是一種以學生自主學習為主導的、具有教育改革意義的教學形式，由教師在課前根據教學內容制作特定的學習資料，學生提前預習，然后回到課堂上師生進行面對面交流，完成知識的內化和吸收的教學過程。以問題為導向的翻轉課堂既符合現代教育發展的現狀，又能促進學生對所學知識的立體構建和應用能力擴展?；诖?，本研究著眼通信工程專業和通信行業的聯系，根據實驗課程的授課內容的變化逐級設置問題驅動學生獨立思考，以具體的實驗內容進行翻轉課堂的構建和設計，以此提高學生發現問題、分析問題、解決問題和創新問題的能力。

一、多層次劃分實驗類別，逐級提出有針對性的問題

課程內容的先進性和科學性，是課程質量的基本保證。現有的實驗課或實踐課程更偏向對理論課程的輔助和補充，很多高校開設的實驗課程內容與項目是通過一體化固定的實驗箱或常用的虛擬軟件和仿真平臺完成的。這些軟件和仿真平臺的系統設置和參數形式往往由生產廠家預先設定，實驗項目比較陳舊，擴展功能和實驗方法較為單一，缺乏靈活性，因此，教師在授課內容和形式上應進行適當的補充和調整。以通信工程專業核心課程通信原理為例，其實驗內容絕大部分是基礎的驗證性實驗，缺少綜合性實驗，更談不上設計以及創新性實驗。通過模塊化的實驗箱往往只需要連幾根線就可以完成一個實驗項目，單純進行這類實驗不利于學生創新能力和動手能力的培養。教師如果根據現有的實驗內容進行層次劃分，找出不同實驗間的區別和聯系，逐級提升實驗的內容和模塊復雜度，構建符合學生認知水平和規律的有效問題，可以加深學生對實驗課程的理解。例如，從采樣定理和HDB3編譯碼實驗的驗證到PCM 語音信號處理實驗，再到與實際緊密相關的語音傳輸通信系統的實驗，教師需要發現這些實驗內容之間知識點的關聯和銜接，并據此逐步提升實驗的難度和系統的復雜度，使實驗條件逐步接近真實實際工程。圖1對通信原理實驗的典型實驗項目進行了歸類和逐級劃分。這樣，通過設置不同層次類型的實驗，應用靈活多樣的實現方案，有利于開展差異化教學，讓學生能有更多的選擇，既有助于優化教育資源的合理分配，又能夠降低教學成本，同時可以增強學生協作學習的彈性，充分激發學生的學習興趣。

圖1 實驗內容的逐級劃分

二、立體化構建以問題為導向的翻轉課堂教學設計

通信工程專業的人才培養需要緊跟時代的發展腳步，以培養學生的問題分析、解決能力及實踐創新能力為目標。高校應努力改變現有學生在校所學知識與社會所用知識脫節的情況，使學生在進入社會后能盡快適應時代發展和行業需要，確保學生具備一定的實際專業問題分析和解決能力。因此，高校在進行課程改革特別是進行實踐課程改革時，應從專業知識應用的具體問題出發有針對性地設計教學內容，包括具體需要解決什么實際問題、基于何種已學知識分析和解決問題等，從而實現從知識到應用的轉換。立體化構建以問題為導向的翻轉課堂，以解決通信工程專業實踐問題為導向設計教學內容，能夠改變傳統的講授式教學，實現“以教為主”到“以學為主”的轉變。在具體的教學內容設計上，教師需要針對學生所學的理論知識在實際中的具體應用進行合理的規劃設計，以問題為導向，使學生以基于問題的引導進行主動的學習，并以此為向學生傳授知識、培養學生能力、提高學生素質的主要途徑， 進而提高教育質量。

(一)基于PBL的翻轉課堂教學設計

以問題為導向的翻轉課堂教學需要教師設計有針對性的問題，確保課堂問題在課前、課中、課后的關聯和銜接，同時保證問題能在層次遞進的實驗內容中依次得到解決。課前，教師通過發布實驗預習資料，提出問題引起學生關注和思考；課中，教師講解并指導實驗，分析并解決課前所提出的相應問題，引導學生參與互動并進行分析和探討；課后，學生提交實驗報告總結并反饋問題。以問題為導向的翻轉課堂教學設計過程如圖2所示。

圖2 以問題解決為導向的翻轉課堂教學設計

問題驅動與互動是貫穿翻轉課堂學習環境的兩條主線。課前，教師提出的問題或練習題由教師根據已有授課經驗和參考其他課程參考書目提出，所提問題難度應適中，需要學生仔細學習理論知識、引發思考、自發查詢資料才能解答，確保學生對問題體驗到某種程度的不確定性，從而激發學生的探究欲望。[3]課堂上，教師根據預習所提的問題有針對性地引入實驗，通過改變實驗環境產生不同的實驗結果，讓學生在自行操作和自主分析中慢慢消除對教師所提問題的不確定性，促進學生更好地理解專業理論知識與實驗的關聯，加強學生的專業認同感。課后，教師根據學生對做不同層次實驗內容的反饋進行問題歸納和總結，對學習能力較強的學生可以進一步提出與專業與行業發展相關的問題，培養其實踐創新能力。總之，課堂教學改革設計的目的是提高學生的課堂參與度，更好地培養學生發現問題、分析問題和解決問題能力，同時培養學生勇于創新的探索精神，真正體現以學生為中心的教育理念。

(二)有針對性地設計體現專業特色的問題

問題設計是基于問題導向的翻轉課堂教學設計的關鍵，如何設計體現專業特色的問題是教學設計中最重要的一環。問題設計的目的不在于判斷學生學會了什么，而是要讓學生產生知識問題，激起學習興趣和探究欲望。[4]教師設計的問題要讓學生建立起課堂所學的理論知識與現實應用中的實際工程和具體任務之間的聯系，使學生能夠切實感受到所學知識與行業發展的聯系，以此加強學生的專業認同感，激發學生自發學習、自覺探索、自我分析并解決問題的興趣。

以通信工程專業的課程體系為例，在通識基礎、學科基礎和專業基礎課程三大基礎課程體系的基礎上，教師可以根據學生前后所學相關知識銜接的課程進行相應問題的設置，具體如圖3所示。在基礎性實驗或實踐課程中，教師可以根據學生的已有通識課程知識提出較為基礎的問題，以此引入課程內容。對綜合性實驗內容，教師可以結合專業的基礎課程和核心課程，有針對性地設計具有一定難度的專業問題，引導學生理解知識點。例如，通信工程專業的電路與電子技術、信號和通信兩大類課程是貫穿通信學科的基礎，教師引入這兩類課程的相關問題，能夠加強學生對專業知識的理解和應用。對創新性實驗，教師可以基于典型的專業課和專業實踐課，以實際工程中的典型案例為背景，以具體的軟、硬件應用和特殊專業知識為參考設計問題，以此提高學習能力較為突出的學生的專業知識綜合應用能力和創新能力。

圖3 通信專業課程理論體系與問題挖掘

除了綜合這一連串的學科知識進行問題設計，教師還可以結合通信行業和企業的具體應用設計具有一定挑戰性的問題，鼓勵學生將所學應用到實際工程問題中，引導學生參與較復雜問題的解決過程，提高學生的實際動手能力。此外，教師要通過優化課程體系，突出學科和專業特色，保持與當今行業的同步發展，不斷適應通信行業人才需求的變化，通過逐級深入的問題激發教學過程中教師的“教”與學生的“學”，逐步培養能夠適應時代變遷和行業發展的專業人才。就通信專業課程而言，教師要根據各崗位類型和崗位職能，有針對性地進行課程設計，具體的崗位與專業課程的對應關系如表1所示。

表1 通信行業典型崗位與專業課程對應關系

三、優化教學團隊，銜接通信專業與通信行業

課程的教學內容和教學設計都需要教師的精心制作，僅熟悉教材內容已遠遠不能滿足教學要求，因此，教師只有具備足夠的知識儲備，才能從身邊的現象或事物中提煉出與課程相關的問題。[5]這些問題要能引導學生思考，吸引學生的注意力。[6]因此，教師隊伍的建設是課程建設與改革的前提，也是夯實教學基礎的核心。要打造優秀的教學團隊，首先就需要高校與各二級學院完善人才引進方案，吸引高素質、高技能和高學歷的人才投身教學工作。其次，高校要著重教師隊伍的梯隊培養，通過有經驗老教師的言傳身教，讓青年教師在聽課、助課中成長，同時鼓勵和選送青年骨干教師到企業掛職鍛煉或去高校、科研院所進行學歷提升，提高青年教師的綜合素質。最后，高校要以“雙一流”建設為契機，以青年教師大賽和各類教學技能創新大賽為牽引，以教學成果為目標，鼓勵教師以團隊的形式參與，切實提高教學水平。

通信工程專業是信息與通信系統領域的主干專業，主要研究通信過程中信號的產生、傳輸、交換和處理及在現代數字通信系統(如光纖通信、衛星通信、移動通信、程控交換)等方面的理論及工程應用問題。因此，教師只有了解行業的最新發展和動態，才能在軟、硬件開發及通信網絡工程等實際應用方面提出較合理的問題。同時，教師要基于自身的知識儲備，本著專業促進行業、行業帶動企業的理念，以解決實際行業中的問題為中心引導學生學習專業知識，促進行業的發展?？梢?，教師作為高校培養專業人才的領路人，肩負著重要的使命，高校教學團隊建設工作任重道遠。

四、結語

隨著互聯網和智能技術的快速發展，高校必須探索適應當前形勢發展的教學模式。本研究以逐級問題為導向進行實踐類課程的翻轉課堂設計，通過課前有效問題的設計和提出、課堂重要問題的分析和解決、課后問題的延伸，全方位提高學生的自主學習、解決問題、創新提高的能力。同時，結合通信行業的發展方向，設計將所學理論知識和實際工程應用結合起來的逐級深入的問題引導學生進行探究性學習，旨在拓展教學課堂的深度和廣度，提高學生的綜合應用能力。