“寓道于景”教學理念在工科專業基礎課中的應用

楊威　張文鵬　劉永祥　吳京

［摘 要］文章簡要闡述了教學理念的定義和內涵，分析了工科專業基礎課教學的特點，提出和探究了“寓道于景”的教學理念，在明確該教學理念“道”與“景”內涵的基礎上，對其在工科專業基礎課的教學內容、教學組織、教學方法和教學手段等方面給出了對應的實踐策略，并結合筆者主講課程對上述抽象的實踐策略進行了形象化示例。

［關鍵詞］教學理念；工科專業；基礎課；課程教學

［中圖分類號］G642.0［文獻標識碼］A［文章編號］2095-3437（2024）01-0074-04

教學理念是從先進的教學理論中演繹出來的有關教學活動的理性認識，是“教學應該怎么樣以及何以需要如此”的理想化認識，反映了人們對教學實踐的價值期待和理想追求[1-3]。在30余年的教育教學實踐過程中，國內外學者提出了多種不同的教學理念。如區別于“以教師為中心地位”的“以學生為本”的教學理念[4]、區別于“以知識傳授為目的”的“以產出為導向（Outcomes?based Education，OBE）”的教學理念[5]、區別于“知識課內傳授課后消化”的“翻轉課堂（Flipped Classroom）”的教學理念[6]，等等。由此可以看出，教學理念是教師在教育教學過程中基于不同的視角，為實現不同層次的教學目標所提出的一種教學行為與方法。在該視角下，圍繞相同的教學理想，針對不同的教學對象、不同的授課內容，甚至相同對象、相同內容，不同的授課教師可能有不盡相同的實現途徑。盡管如此，為了持續提升教學理論研究的深度和不斷探索新時代的教育教學方法，教師仍然有必要提煉出針對不同層次學生、不同內容的教學理念實踐策略。

在工科專業基礎課教學中，為了使學生能夠牢固掌握抽象的專業基礎理論，深刻理解抽象理論背后的物理內涵和工程應用價值，快速提升學生的專業實踐能力，并潤物細無聲地激勵學生具備科技報國的家國情懷和使命擔當，課程組提出“寓道于景”的教學理念。下文將首先剖析工科專業基礎課教學的特點，闡釋“寓道于景”教學理念的定義與內涵，給出“寓道于景”教學理念的實施策略，在適當之處將以筆者主講的電子信息類學科專業基礎課——信號與系統課為示例進行論述。

一、工科專業基礎課教學的特點

專業基礎課在公共課與專業課之間起到橋梁作用。公共課的知識通常建立在一般公理基礎之上，除助力提升學生的文化素養外，也為后續課程學習和職業發展奠定基礎，其教學過程與初等教育、中等教育的差異尚不顯著。專業課兼具數理基礎的嚴謹性和工程應用中不可避免的近似化，培養目標重在使學生掌握專業所需的技能技巧。而專業基礎課利用公共課所構建的一般知識體系，通過較為抽象的概念推理和復雜的數學推導，建立起后續專業課程學習所需具備的專業基礎理論體系。

通過專業基礎課教學，高等工科教育大二學生在十余年學習生涯中首次接觸到專業性理論內容，往往需用到多門公共課知識進行復雜的數理推導，得到一些抽象的結論。專業基礎課所兼具的理論抽象和推導復雜等特點，使得專業基礎課教學區別于一般的公共課教學，它將多門次公共課知識匯聚融合，通過科學推理與合理假設，得出具體且實用的專業性結論。專業基礎課教學還緊密銜接后續專業課教學，瞄準實際及潛在的專業應用場景，優選教學內容并優化教學組織形式，達成教學與育人相統一的目標。

以電子信息類學科專業基礎課程——信號與系統課為例。該課程被美國國家工程院原院士、麻省理工學院電子學研究實驗室首席研究員奧本海默教授稱之為工程類極有價值的一門課程。該課程以高等數學、線性代數和大學物理等公共課為基礎，通過建立信號與系統的基本概念、基本方法和基本原理，為后續的數字信號處理、隨機信號分析、通信原理、控制原理、雷達原理等專業課程提供理論基礎和分析工具。隨著電子信息技術在全行業各領域的廣泛滲透，信號與系統課程所提供的基本工具已逐漸被大氣科學、海洋科學、儀器科學與技術、航空宇航科學與技術等多個學科所采納。

二、“寓道于景”教學理念及其內涵

針對上述工科專業基礎課教學特點，本文提出“寓道于景”的教學理念，即面向典型專業應用背景，科學構建教學情境，明確數理推導背后的物理內涵，揭示專業基礎理論在相關工程應用中的價值，盡可能地讓學生體驗“學以致用”的成就感，在專業基礎理論發展和應用歷程中挖掘生動的思政元素，“如鹽入水”般自然地培養學生具備科技報國的家國情懷和使命擔當。

“道”的內涵同時涵蓋專業基礎性的客觀知識和情感性認同的價值觀念。在現代專業分工越來越精細、行業競爭越來越激烈、社會思潮更迭越來越快速等趨勢下，科技創新成為大國博弈的主渠道。教師在教學過程中，需要精準高效地傳授學科專業基礎知識，助力學生建構起基本的專業認知體系，夯實未來職業生涯的專業素養基礎和提高創新創業能力。在“授業”基礎上，在教書育人的主陣地，教師還需進一步幫助學生塑造正確的世界觀、人生觀與價值觀，這也是教育部全面推進課程思政建設的要義。

“景”是實現“傳道授業”的關鍵依托，重點在于“解惑”，具體表現形式豐富多樣。比如案例教學可以提供更為形象具體的實例，用以體現專業應用場景、知識應用過程和運用價值等；課程實訓項目可以提供實訓實踐運用平臺，以幫助學生掌握知識應用細節，深度理解關鍵技術的理論內涵等；專業應用場景下的課程實踐系統可以讓學生應用所學知識來設計一些趣味性的挑戰試驗；課程音視頻教學可以提供更為直觀的視角，以幫助學生深度剖析抽象理論背后的基本原理；學科專業歷史教學可以幫助學生了解客觀規律的挖掘、專業知識的建構、持續創新的進程等，無聲中激勵學生塑造勇于創新、精益求精的價值觀念等。

三、“寓道于景”教學理念的實踐策略

教學理念是一個下位概念，是有關教與學過程中更為具體、更具操作性的理念[7- 8]。在工科專業基礎課教學過程中，可通過重塑教學內容體系、創新教學組織形式、優化課堂教學方法和技術賦能教育教學等多種策略實踐“寓道于景”教學理念，通過科學的內容、生動的案例、形象的動畫、精彩的視頻、豐富的實訓、通俗的語言以及身邊的典型等，切實做到價值塑造、知識傳授和能力培養融為一體，真正實現教學與育人相統一的目標。

（一）重塑教學內容體系

教學內容是課程教學的根本，一切教學目標都是通過教學內容的講授與實踐來達成的。在知識日益膨脹的今天，已經難以通過一門課程的講授全面普及相關基礎知識，只能寄希望于將一門課程中的基本理論、基礎方法和核心原理講深講透，更多其他內容可隨時隨地實現“按需檢索”。因此，為了更好、更快、更高質量地達成教學目標，可以根據培養對象的特點以及培養目標需求，重塑課程教學內容體系，包括革新課程本身的知識體系架構、教學案例設計、實訓項目安排等，強化與前修公共基礎課程和后修專業課程的知識銜接、案例銜接、實訓銜接等。

在設計和重塑教學內容時，要積極融入科學、技術、工程以及生活常識等，結合未來專業應用情境及發展需求，科學統籌知識體系、優化講授順序、突出重難點及一體化設計教學應用案例等。重塑教學內容體系有助于教師從全局考慮如何造“景”，切實為“傳道授業”提供豐富多彩的“景”物平臺支撐。

以筆者講授的信號與系統課程為例，中國人民解放軍國防科技大學電子科學學院緊密圍繞防空反導、精確打擊、電子對抗等重大軍事需求，為全軍培養電子信息領域通用專業人才和聯合作戰保障人才的職責使命，始終圍繞雷達系統分析與雷達信號處理等專業應用場景，以建立學生的“譜”分析思維為主線，重塑課程教學內容體系。筆者在講授信號與系統基本概念和典型示例的基礎上，將連續和離散信號與系統的傅里葉分析作為講授重點，并且利用小型輕量級毫米波雷達設計了“雷達信號與系統體驗”“雷達信號處理與系統分析認知”和“雷達趣味實驗設計及其數據采集、處理與分析實戰”三級階梯式案例和實驗體系，大大提高了學生學習信號與系統理論的自主性，尤其是有針對性地提高了學生的動手實踐能力，為后續專業課程的學習打下了堅實的基礎。

（二）創新教學組織形式

教學組織是教學實施的關鍵，其形式影響著教學進程安排、教學吸引力及教學成效等。為了響應信息化時代的教育教學特點，滿足學生快速高效學習的需求，可以組織豐富多彩的教學活動，如現地教學，與一線專業技術從業者面對面交流探討，實物、半實物或全數字仿真模擬教學，名師大家走進課堂等。

創新教學組織形式可以突破傳統，積極探索生生間、師生間與專家學生間的重難點辨析、典型案例研討、實訓項目合作及團隊挑戰賽等線上線下活動，從而多層次、多視角地呈現專業知識應用場“景”，切實為實現“傳道授業”提供組織依托、實例展示和精神激勵等。

此外，緊貼專業應用背景組織教學，是提高教學成效的途徑之一。教師在講授信號與系統課程時，可以逐步拓展以往簡單依托原理實驗箱開展驗證性實驗的教學組織形式。如組織學生參觀依托重大工程項目建立的雷達對抗推演軟件平臺，為學生講解其所用到的信號與系統基礎知識，并通過錄取多個推演場景視頻和信號級仿真驗證，進一步將知識點物化為可實戰應用的教學演示案例。又如給學生配發小型輕量級毫米波雷達，由學生自由組隊自主設計趣味性實驗，然后舉辦學生講壇進行成果分享等。

（三）優化課堂教學方法

課堂教學方法決定了課程教學成效，因此教師應因時因地制宜地優選和實施相應的教學措施。隨著人們獲取各類型知識的渠道越來越多，可供靈活采取的教學方法也越來越多，如案例式、研討式、虛擬式、互助式、項目式、問題式、翻轉式、在線式和混合式等教學方法。

教師要結合培養對象的先修知識儲備、當下認知水平及未來應用背景等，積極營造教學互促情境，因材施教，激發學生的學習興趣和參與熱情，讓學生在特定的教學情境中主動建構知識體系。優化教學方法有助于教師在具體的課堂教學實施過程中，最大限度地釋放“景”物平臺在教育教學提質增效中的作用。

課程組結合軍校學生的特點和人才培養的需求，針對信號與系統課程創新提出了“打擂式”教學方法：將課程重難點知識、關鍵性質的推導、實踐應用中的困惑和挑戰等設計為擂臺賽主題，由學生通過線上視頻或者線下課堂的形式進行辨析比拼，在教師引導下開展攻擂與守擂，最終評出各級擂主得分作為形成性考核成績。

（四）技術賦能教育教學

現代教育教學信息技術水平不斷提升，而且呈加速發展的趨勢。如何充分利用教育教學信息化技術提高教學成效成為教師關注的話題。

一是教師可以通過現代信息技術挖掘、提煉和豐富學科專業基礎課程知識體系，提高“傳道授業”的內涵；二是教師可以通過現代信息技術呈現、展示和傳播學科專業基礎課程知識的基礎原理、推導基本過程和典型應用等，利用“景”物平臺幫助學生直觀形象地理解抽象概念，并針對理論知識進行答疑解惑，提高“傳道授業”成效。

以信號與系統課程為例，課程組與頭歌實踐教學平臺合作完善在線實訓平臺功能，共計完成了10余個雷達信號與系統應用實訓項目。教師在介紹典型應用背景常識之后，先將涉及的信號與系統基礎知識設計為選擇題或者填空題。學生完成基礎知識闖關之后，教師提供一段完整的在線實訓驗證代碼，并摳去核心代碼行，由學生閱讀代碼并按闖關要求進行填充，最后通過在線測評進行綜合評分。目前，由筆者開發的這些在線實訓項目已經有近5000人次應用，其中“矩形脈沖抽樣——揭開間歇采樣轉發干擾因敵制勝的奧秘”獲評為全國高校電子信息類專業課程實驗教學案例設計競賽一等獎。

四、結語

筆者根據多年工科專業基礎課教學經驗，凝練提出了“寓道于景”的教學理念，致力于在高等工科專業基礎課教學過程中實現“立德樹人、傳道授業”相統一。文中給出了“寓道于景”教學理念的內涵，探討了該教學理念的實踐策略，尤其是結合筆者主講的電子信息類專業基礎課程信號與系統課，對抽象的教學實踐策略進行了形象化示例。未來還需在進一步實踐探索的基礎上，深入研究該理念的理論體系架構、組織實施模式和運用成效評估等。

［ 參 考 文 獻 ］

[1］ 段作章.教學理念的內涵與特點探析[J].教學導刊，2011（11）：15-18.

[2］ 劉慶昌.論教學理念及其形成[J].山西大學學報（哲學社會科學版），2010，33（6）：91-97.

[3］ 孫亞玲，傅淳.教學理念辨析[J].云南師范大學學報（哲學社會科學版），2004（4）：133-136.

[4］ 郭思樂.教育走向生本[M].北京：人民教育出版社，2011.

[5］ 顧佩華，胡文龍，林鵬，等.基于“學習產出”（OBE）的工程教育模式：汕頭大學的實踐與探索[J].高等工程教育研究，2014（1）：27-37.

[6］ 王靜，張慧，崔雪.基于翻轉課堂“信號與系統”案例教學探討[J].電氣電子教學學報，2019，41（1）：87-90.

[7］ 楊威，吳京，韓韜，等.“信號與系統”課程建設的SWOT分析[J].電氣電子教學學報，2021，43（4）：45-48.

[8］ 顧明遠，孟繁華.國際教育新理念[M].海口：海南出版社，2001.

［責任編輯：林志恒］