以逐级问题为导向的翻转课堂教学设计与实施——以通信工程专业实践类课程为例

崔艳玲，文文凯，辛以利

(桂林航天工业学院电子信息与自动化学院，广西桂林，541004)

长期以来，我国高等教育教学侧重知识的理论传授，大多是以教师的“教”为主的传统课堂，对学生的问题分析、问题解决能力及对所学专业知识的实际应用和创新能力的培养不足。因此，通过精心的教学和教育环境的设计，学生在互动型学习环境中建构知识、拓展思维和发展能力，获得学习的内在动力和内在价值，是当前高等教育的改革方向和要求。[1]而以问题为导向(Problem-based Learning，以下简称PBL)的教学设计结合翻转课堂，能较好地达到这一教学目标。PBL教学法是以问题为中心的教学方法，是为了解决问题而学习，旨在通过解决问题达到学习目的。[2]翻转课堂是一种以学生自主学习为主导的、具有教育改革意义的教学形式，由教师在课前根据教学内容制作特定的学习资料，学生提前预习，然后回到课堂上师生进行面对面交流，完成知识的内化和吸收的教学过程。以问题为导向的翻转课堂既符合现代教育发展的现状，又能促进学生对所学知识的立体构建和应用能力扩展。基于此，本研究着眼通信工程专业和通信行业的联系，根据实验课程的授课内容的变化逐级设置问题驱动学生独立思考，以具体的实验内容进行翻转课堂的构建和设计，以此提高学生发现问题、分析问题、解决问题和创新问题的能力。

一、多层次划分实验类别，逐级提出有针对性的问题

课程内容的先进性和科学性，是课程质量的基本保证。现有的实验课或实践课程更偏向对理论课程的辅助和补充，很多高校开设的实验课程内容与项目是通过一体化固定的实验箱或常用的虚拟软件和仿真平台完成的。这些软件和仿真平台的系统设置和参数形式往往由生产厂家预先设定，实验项目比较陈旧，扩展功能和实验方法较为单一，缺乏灵活性，因此，教师在授课内容和形式上应进行适当的补充和调整。以通信工程专业核心课程通信原理为例，其实验内容绝大部分是基础的验证性实验，缺少综合性实验，更谈不上设计以及创新性实验。通过模块化的实验箱往往只需要连几根线就可以完成一个实验项目，单纯进行这类实验不利于学生创新能力和动手能力的培养。教师如果根据现有的实验内容进行层次划分，找出不同实验间的区别和联系，逐级提升实验的内容和模块复杂度，构建符合学生认知水平和规律的有效问题，可以加深学生对实验课程的理解。例如，从采样定理和HDB3编译码实验的验证到PCM 语音信号处理实验，再到与实际紧密相关的语音传输通信系统的实验，教师需要发现这些实验内容之间知识点的关联和衔接，并据此逐步提升实验的难度和系统的复杂度，使实验条件逐步接近真实实际工程。图1对通信原理实验的典型实验项目进行了归类和逐级划分。这样，通过设置不同层次类型的实验，应用灵活多样的实现方案，有利于开展差异化教学，让学生能有更多的选择，既有助于优化教育资源的合理分配，又能够降低教学成本，同时可以增强学生协作学习的弹性，充分激发学生的学习兴趣。

图1 实验内容的逐级划分

二、立体化构建以问题为导向的翻转课堂教学设计

通信工程专业的人才培养需要紧跟时代的发展脚步，以培养学生的问题分析、解决能力及实践创新能力为目标。高校应努力改变现有学生在校所学知识与社会所用知识脱节的情况，使学生在进入社会后能尽快适应时代发展和行业需要，确保学生具备一定的实际专业问题分析和解决能力。因此，高校在进行课程改革特别是进行实践课程改革时，应从专业知识应用的具体问题出发有针对性地设计教学内容，包括具体需要解决什么实际问题、基于何种已学知识分析和解决问题等，从而实现从知识到应用的转换。立体化构建以问题为导向的翻转课堂，以解决通信工程专业实践问题为导向设计教学内容，能够改变传统的讲授式教学，实现“以教为主”到“以学为主”的转变。在具体的教学内容设计上，教师需要针对学生所学的理论知识在实际中的具体应用进行合理的规划设计，以问题为导向，使学生以基于问题的引导进行主动的学习，并以此为向学生传授知识、培养学生能力、提高学生素质的主要途径， 进而提高教育质量。

(一)基于PBL的翻转课堂教学设计

以问题为导向的翻转课堂教学需要教师设计有针对性的问题，确保课堂问题在课前、课中、课后的关联和衔接，同时保证问题能在层次递进的实验内容中依次得到解决。课前，教师通过发布实验预习资料，提出问题引起学生关注和思考；课中，教师讲解并指导实验，分析并解决课前所提出的相应问题，引导学生参与互动并进行分析和探讨；课后，学生提交实验报告总结并反馈问题。以问题为导向的翻转课堂教学设计过程如图2所示。

图2 以问题解决为导向的翻转课堂教学设计

问题驱动与互动是贯穿翻转课堂学习环境的两条主线。课前，教师提出的问题或练习题由教师根据已有授课经验和参考其他课程参考书目提出，所提问题难度应适中，需要学生仔细学习理论知识、引发思考、自发查询资料才能解答，确保学生对问题体验到某种程度的不确定性，从而激发学生的探究欲望。[3]课堂上，教师根据预习所提的问题有针对性地引入实验，通过改变实验环境产生不同的实验结果，让学生在自行操作和自主分析中慢慢消除对教师所提问题的不确定性，促进学生更好地理解专业理论知识与实验的关联，加强学生的专业认同感。课后，教师根据学生对做不同层次实验内容的反馈进行问题归纳和总结，对学习能力较强的学生可以进一步提出与专业与行业发展相关的问题，培养其实践创新能力。总之，课堂教学改革设计的目的是提高学生的课堂参与度，更好地培养学生发现问题、分析问题和解决问题能力，同时培养学生勇于创新的探索精神，真正体现以学生为中心的教育理念。

(二)有针对性地设计体现专业特色的问题

问题设计是基于问题导向的翻转课堂教学设计的关键，如何设计体现专业特色的问题是教学设计中最重要的一环。问题设计的目的不在于判断学生学会了什么，而是要让学生产生知识问题，激起学习兴趣和探究欲望。[4]教师设计的问题要让学生建立起课堂所学的理论知识与现实应用中的实际工程和具体任务之间的联系，使学生能够切实感受到所学知识与行业发展的联系，以此加强学生的专业认同感，激发学生自发学习、自觉探索、自我分析并解决问题的兴趣。

以通信工程专业的课程体系为例，在通识基础、学科基础和专业基础课程三大基础课程体系的基础上，教师可以根据学生前后所学相关知识衔接的课程进行相应问题的设置，具体如图3所示。在基础性实验或实践课程中，教师可以根据学生的已有通识课程知识提出较为基础的问题，以此引入课程内容。对综合性实验内容，教师可以结合专业的基础课程和核心课程，有针对性地设计具有一定难度的专业问题，引导学生理解知识点。例如，通信工程专业的电路与电子技术、信号和通信两大类课程是贯穿通信学科的基础，教师引入这两类课程的相关问题，能够加强学生对专业知识的理解和应用。对创新性实验，教师可以基于典型的专业课和专业实践课，以实际工程中的典型案例为背景，以具体的软、硬件应用和特殊专业知识为参考设计问题，以此提高学习能力较为突出的学生的专业知识综合应用能力和创新能力。

图3 通信专业课程理论体系与问题挖掘

除了综合这一连串的学科知识进行问题设计，教师还可以结合通信行业和企业的具体应用设计具有一定挑战性的问题，鼓励学生将所学应用到实际工程问题中，引导学生参与较复杂问题的解决过程，提高学生的实际动手能力。此外，教师要通过优化课程体系，突出学科和专业特色，保持与当今行业的同步发展，不断适应通信行业人才需求的变化，通过逐级深入的问题激发教学过程中教师的“教”与学生的“学”，逐步培养能够适应时代变迁和行业发展的专业人才。就通信专业课程而言，教师要根据各岗位类型和岗位职能，有针对性地进行课程设计，具体的岗位与专业课程的对应关系如表1所示。

表1 通信行业典型岗位与专业课程对应关系

三、优化教学团队，衔接通信专业与通信行业

课程的教学内容和教学设计都需要教师的精心制作，仅熟悉教材内容已远远不能满足教学要求，因此，教师只有具备足够的知识储备，才能从身边的现象或事物中提炼出与课程相关的问题。[5]这些问题要能引导学生思考，吸引学生的注意力。[6]因此，教师队伍的建设是课程建设与改革的前提，也是夯实教学基础的核心。要打造优秀的教学团队，首先就需要高校与各二级学院完善人才引进方案，吸引高素质、高技能和高学历的人才投身教学工作。其次，高校要着重教师队伍的梯队培养，通过有经验老教师的言传身教，让青年教师在听课、助课中成长，同时鼓励和选送青年骨干教师到企业挂职锻炼或去高校、科研院所进行学历提升，提高青年教师的综合素质。最后，高校要以“双一流”建设为契机，以青年教师大赛和各类教学技能创新大赛为牵引，以教学成果为目标，鼓励教师以团队的形式参与，切实提高教学水平。

通信工程专业是信息与通信系统领域的主干专业，主要研究通信过程中信号的产生、传输、交换和处理及在现代数字通信系统(如光纤通信、卫星通信、移动通信、程控交换)等方面的理论及工程应用问题。因此，教师只有了解行业的最新发展和动态，才能在软、硬件开发及通信网络工程等实际应用方面提出较合理的问题。同时，教师要基于自身的知识储备，本着专业促进行业、行业带动企业的理念，以解决实际行业中的问题为中心引导学生学习专业知识，促进行业的发展。可见，教师作为高校培养专业人才的领路人，肩负着重要的使命，高校教学团队建设工作任重道远。

四、结语

随着互联网和智能技术的快速发展，高校必须探索适应当前形势发展的教学模式。本研究以逐级问题为导向进行实践类课程的翻转课堂设计，通过课前有效问题的设计和提出、课堂重要问题的分析和解决、课后问题的延伸，全方位提高学生的自主学习、解决问题、创新提高的能力。同时，结合通信行业的发展方向，设计将所学理论知识和实际工程应用结合起来的逐级深入的问题引导学生进行探究性学习，旨在拓展教学课堂的深度和广度，提高学生的综合应用能力。