“寓道于景”教学理念在工科专业基础课中的应用

杨威　张文鹏　刘永祥　吴京

［摘 要］文章简要阐述了教学理念的定义和内涵，分析了工科专业基础课教学的特点，提出和探究了“寓道于景”的教学理念，在明确该教学理念“道”与“景”内涵的基础上，对其在工科专业基础课的教学内容、教学组织、教学方法和教学手段等方面给出了对应的实践策略，并结合笔者主讲课程对上述抽象的实践策略进行了形象化示例。

［关键词］教学理念；工科专业；基础课；课程教学

［中图分类号］G642.0［文献标识码］A［文章编号］2095-3437（2024）01-0074-04

教学理念是从先进的教学理论中演绎出来的有关教学活动的理性认识，是“教学应该怎么样以及何以需要如此”的理想化认识，反映了人们对教学实践的价值期待和理想追求[1-3]。在30余年的教育教学实践过程中，国内外学者提出了多种不同的教学理念。如区别于“以教师为中心地位”的“以学生为本”的教学理念[4]、区别于“以知识传授为目的”的“以产出为导向（Outcomes?based Education，OBE）”的教学理念[5]、区别于“知识课内传授课后消化”的“翻转课堂（Flipped Classroom）”的教学理念[6]，等等。由此可以看出，教学理念是教师在教育教学过程中基于不同的视角，为实现不同层次的教学目标所提出的一种教学行为与方法。在该视角下，围绕相同的教学理想，针对不同的教学对象、不同的授课内容，甚至相同对象、相同内容，不同的授课教师可能有不尽相同的实现途径。尽管如此，为了持续提升教学理论研究的深度和不断探索新时代的教育教学方法，教师仍然有必要提炼出针对不同层次学生、不同内容的教学理念实践策略。

在工科专业基础课教学中，为了使学生能够牢固掌握抽象的专业基础理论，深刻理解抽象理论背后的物理内涵和工程应用价值，快速提升学生的专业实践能力，并润物细无声地激励学生具备科技报国的家国情怀和使命担当，课程组提出“寓道于景”的教学理念。下文将首先剖析工科专业基础课教学的特点，阐释“寓道于景”教学理念的定义与内涵，给出“寓道于景”教学理念的实施策略，在适当之处将以笔者主讲的电子信息类学科专业基础课——信号与系统课为示例进行论述。

一、工科专业基础课教学的特点

专业基础课在公共课与专业课之间起到桥梁作用。公共课的知识通常建立在一般公理基础之上，除助力提升学生的文化素养外，也为后续课程学习和职业发展奠定基础，其教学过程与初等教育、中等教育的差异尚不显著。专业课兼具数理基础的严谨性和工程应用中不可避免的近似化，培养目标重在使学生掌握专业所需的技能技巧。而专业基础课利用公共课所构建的一般知识体系，通过较为抽象的概念推理和复杂的数学推导，建立起后续专业课程学习所需具备的专业基础理论体系。

通过专业基础课教学，高等工科教育大二学生在十余年学习生涯中首次接触到专业性理论内容，往往需用到多门公共课知识进行复杂的数理推导，得到一些抽象的结论。专业基础课所兼具的理论抽象和推导复杂等特点，使得专业基础课教学区别于一般的公共课教学，它将多门次公共课知识汇聚融合，通过科学推理与合理假设，得出具体且实用的专业性结论。专业基础课教学还紧密衔接后续专业课教学，瞄准实际及潜在的专业应用场景，优选教学内容并优化教学组织形式，达成教学与育人相统一的目标。

以电子信息类学科专业基础课程——信号与系统课为例。该课程被美国国家工程院原院士、麻省理工学院电子学研究实验室首席研究员奥本海默教授称之为工程类极有价值的一门课程。该课程以高等数学、线性代数和大学物理等公共课为基础，通过建立信号与系统的基本概念、基本方法和基本原理，为后续的数字信号处理、随机信号分析、通信原理、控制原理、雷达原理等专业课程提供理论基础和分析工具。随着电子信息技术在全行业各领域的广泛渗透，信号与系统课程所提供的基本工具已逐渐被大气科学、海洋科学、仪器科学与技术、航空宇航科学与技术等多个学科所采纳。

二、“寓道于景”教学理念及其内涵

针对上述工科专业基础课教学特点，本文提出“寓道于景”的教学理念，即面向典型专业应用背景，科学构建教学情境，明确数理推导背后的物理内涵，揭示专业基础理论在相关工程应用中的价值，尽可能地让学生体验“学以致用”的成就感，在专业基础理论发展和应用历程中挖掘生动的思政元素，“如盐入水”般自然地培养学生具备科技报国的家国情怀和使命担当。

“道”的内涵同时涵盖专业基础性的客观知识和情感性认同的价值观念。在现代专业分工越来越精细、行业竞争越来越激烈、社会思潮更迭越来越快速等趋势下，科技创新成为大国博弈的主渠道。教师在教学过程中，需要精准高效地传授学科专业基础知识，助力学生建构起基本的专业认知体系，夯实未来职业生涯的专业素养基础和提高创新创业能力。在“授业”基础上，在教书育人的主阵地，教师还需进一步帮助学生塑造正确的世界观、人生观与价值观，这也是教育部全面推进课程思政建设的要义。

“景”是实现“传道授业”的关键依托，重点在于“解惑”，具体表现形式丰富多样。比如案例教学可以提供更为形象具体的实例，用以体现专业应用场景、知识应用过程和运用价值等；课程实训项目可以提供实训实践运用平台，以帮助学生掌握知识应用细节，深度理解关键技术的理论内涵等；专业应用场景下的课程实践系统可以让学生应用所学知识来设计一些趣味性的挑战试验；课程音視频教学可以提供更为直观的视角，以帮助学生深度剖析抽象理论背后的基本原理；学科专业历史教学可以帮助学生了解客观规律的挖掘、专业知识的建构、持续创新的进程等，无声中激励学生塑造勇于创新、精益求精的价值观念等。

三、“寓道于景”教学理念的实践策略

教学理念是一个下位概念，是有关教与学过程中更为具体、更具操作性的理念[7- 8]。在工科专业基础课教学过程中，可通过重塑教学内容体系、创新教学组织形式、优化课堂教学方法和技术赋能教育教学等多种策略实践“寓道于景”教学理念，通过科学的内容、生动的案例、形象的动画、精彩的视频、丰富的实训、通俗的语言以及身边的典型等，切实做到价值塑造、知识传授和能力培养融为一体，真正实现教学与育人相统一的目标。

（一）重塑教学内容体系

教学内容是课程教学的根本，一切教学目标都是通过教学内容的讲授与实践来达成的。在知识日益膨胀的今天，已经难以通过一门课程的讲授全面普及相关基础知识，只能寄希望于将一门课程中的基本理论、基础方法和核心原理讲深讲透，更多其他内容可随时随地实现“按需检索”。因此，为了更好、更快、更高质量地达成教学目标，可以根据培养对象的特点以及培养目标需求，重塑课程教学内容体系，包括革新课程本身的知识体系架构、教学案例设计、实训项目安排等，强化与前修公共基础课程和后修专业课程的知识衔接、案例衔接、实训衔接等。

在设计和重塑教学内容时，要积极融入科学、技术、工程以及生活常识等，结合未来专业应用情境及发展需求，科学统筹知识体系、优化讲授顺序、突出重难点及一体化设计教学应用案例等。重塑教学内容体系有助于教师从全局考虑如何造“景”，切实为“传道授业”提供丰富多彩的“景”物平台支撑。

以笔者讲授的信号与系统课程为例，中国人民解放军国防科技大学电子科学学院紧密围绕防空反导、精确打击、电子对抗等重大军事需求，为全军培养电子信息领域通用专业人才和联合作战保障人才的职责使命，始终围绕雷达系统分析与雷达信号处理等专业应用场景，以建立学生的“谱”分析思维为主线，重塑课程教学内容体系。笔者在讲授信号与系统基本概念和典型示例的基础上，将连续和离散信号与系统的傅里叶分析作为讲授重点，并且利用小型轻量级毫米波雷达设计了“雷达信号与系统体验”“雷达信号处理与系统分析认知”和“雷达趣味实验设计及其数据采集、处理与分析实战”三级阶梯式案例和实验体系，大大提高了学生学习信号与系统理论的自主性，尤其是有针对性地提高了学生的动手实践能力，为后续专业课程的学习打下了坚实的基础。

（二）创新教学组织形式

教学组织是教学实施的关键，其形式影响着教学进程安排、教学吸引力及教学成效等。为了响应信息化时代的教育教学特点，满足学生快速高效学习的需求，可以组织丰富多彩的教学活动，如现地教学，与一线专业技术从业者面对面交流探讨，实物、半实物或全数字仿真模拟教学，名师大家走进课堂等。

创新教学组织形式可以突破传统，积极探索生生间、师生间与专家学生间的重难点辨析、典型案例研讨、实训项目合作及团队挑战赛等线上线下活动，从而多层次、多视角地呈现专业知识应用场“景”，切实为实现“传道授业”提供组织依托、实例展示和精神激励等。

此外，紧贴专业应用背景组织教学，是提高教学成效的途径之一。教师在讲授信号与系统课程时，可以逐步拓展以往简单依托原理实验箱开展验证性实验的教学组织形式。如组织学生参观依托重大工程项目建立的雷达对抗推演软件平台，为学生讲解其所用到的信号与系统基础知识，并通过录取多个推演场景视频和信号级仿真验证，进一步将知识点物化为可实战应用的教学演示案例。又如给学生配发小型轻量级毫米波雷达，由学生自由组队自主设计趣味性实验，然后举办学生讲坛进行成果分享等。

（三）优化课堂教学方法

课堂教学方法决定了课程教学成效，因此教师应因时因地制宜地优选和实施相应的教学措施。随着人们获取各类型知识的渠道越来越多，可供灵活采取的教学方法也越来越多，如案例式、研讨式、虚拟式、互助式、项目式、问题式、翻转式、在线式和混合式等教学方法。

教师要结合培养对象的先修知识储备、当下认知水平及未来应用背景等，积极营造教学互促情境，因材施教，激发学生的学习兴趣和参与热情，让学生在特定的教学情境中主动建构知识体系。优化教学方法有助于教师在具体的课堂教學实施过程中，最大限度地释放“景”物平台在教育教学提质增效中的作用。

课程组结合军校学生的特点和人才培养的需求，针对信号与系统课程创新提出了“打擂式”教学方法：将课程重难点知识、关键性质的推导、实践应用中的困惑和挑战等设计为擂台赛主题，由学生通过线上视频或者线下课堂的形式进行辨析比拼，在教师引导下开展攻擂与守擂，最终评出各级擂主得分作为形成性考核成绩。

（四）技术赋能教育教学

现代教育教学信息技术水平不断提升，而且呈加速发展的趋势。如何充分利用教育教学信息化技术提高教学成效成为教师关注的话题。

一是教师可以通过现代信息技术挖掘、提炼和丰富学科专业基础课程知识体系，提高“传道授业”的内涵；二是教师可以通过现代信息技术呈现、展示和传播学科专业基础课程知识的基础原理、推导基本过程和典型应用等，利用“景”物平台帮助学生直观形象地理解抽象概念，并针对理论知识进行答疑解惑，提高“传道授业”成效。

以信号与系统课程为例，课程组与头歌实践教学平台合作完善在线实训平台功能，共计完成了10余个雷达信号与系统应用实训项目。教师在介绍典型应用背景常识之后，先将涉及的信号与系统基础知识设计为选择题或者填空题。学生完成基础知识闯关之后，教师提供一段完整的在线实训验证代码，并抠去核心代码行，由学生阅读代码并按闯关要求进行填充，最后通过在线测评进行综合评分。目前，由笔者开发的这些在线实训项目已经有近5000人次应用，其中“矩形脉冲抽样——揭开间歇采样转发干扰因敌制胜的奥秘”获评为全国高校电子信息类专业课程实验教学案例设计竞赛一等奖。

四、结语

笔者根据多年工科专业基础课教学经验，凝练提出了“寓道于景”的教学理念，致力于在高等工科专业基础课教学过程中实现“立德树人、传道授业”相统一。文中给出了“寓道于景”教学理念的内涵，探讨了该教学理念的实践策略，尤其是结合笔者主讲的电子信息类专业基础课程信号与系统课，对抽象的教学实践策略进行了形象化示例。未来还需在进一步实践探索的基础上，深入研究该理念的理论体系架构、组织实施模式和运用成效评估等。

［ 参 考 文 献 ］

[1］ 段作章.教学理念的内涵与特点探析[J].教学导刊，2011（11）：15-18.

[2］ 刘庆昌.论教学理念及其形成[J].山西大学学报（哲学社会科学版），2010，33（6）：91-97.

[3］ 孙亚玲，傅淳.教学理念辨析[J].云南师范大学学报（哲学社会科学版），2004（4）：133-136.

[4］ 郭思乐.教育走向生本[M].北京：人民教育出版社，2011.

[5］ 顾佩华，胡文龙，林鹏，等.基于“学习产出”（OBE）的工程教育模式：汕头大学的实践与探索[J].高等工程教育研究，2014（1）：27-37.

[6］ 王静，张慧，崔雪.基于翻转课堂“信号与系统”案例教学探讨[J].电气电子教学学报，2019，41（1）：87-90.

[7］ 杨威，吴京，韩韬，等.“信号与系统”课程建设的SWOT分析[J].电气电子教学学报，2021，43（4）：45-48.

[8］ 顾明远，孟繁华.国际教育新理念[M].海口：海南出版社，2001.

［责任编辑：林志恒］