逆向教学设计法在项目式教学中的应用
郭岩宝 刘晔 赵弘
摘 要：以提升硕士研究生的实践、科研、创新和动手能力作为出发点，智能仪器仪表的课程教学以工程中真实的案例为载体，摒弃传统教学带来的不良影响，把逆向教学设计法应用到项目式的教学当中去，从设计明确的学习目标、开展有趣的教学过程以及多元化的课程评价这三个主要的方面出发，来构建一种基于项目式教学的新型教学流程。实践证明，在智能仪器仪表课程的教学过程中利用逆向教学设计法，既提高了学生的动手实践能力，又极大地促进了研究生素质工程教育的开展。
关键词：逆向教学设计;工程教育;项目式教学
随着工程教育在我国越来越受到重视，国内一些高校开始通过借鉴国外的逆向教学获得的经验，来对本校的逆向教学设计法进行创新。目前，硕士研究生的课程教学主要是教师对教材中的理论知识进行讲解，学生运用获得的理论知识来解决实际工程项目实践中遇到的问题。如果学生对理论知识掌握不牢固，那么就不能顺利解决遇到的实际问题。而在项目式教学中，逆向教学设计法与传统教学方法的区别就是教师先对学生进行实践讲解，激发学生的学习兴趣，学生提出问题，教师回归教材进行理论讲解，学生在这个项目学习的过程中加深对知识的理解与掌握。
尽管目前国内部分高校在借鉴国外经验的基础上也取得了一些成就，但总体来说，我国关于逆向教学法的研究仍处于初步阶段，主要表现在部分高校在课程的教学目标设计中一味借鉴国外的经验，没有与本校的实际以及课程的特点联系起来，也没能认识到提高学生创新能力和动手实践能力的重要性，教学目标不够清晰，制定的每项流程未能具体落实。
一、智能仪器仪表的课程特点
智能仪器仪表这门课程以课堂上教授智能仪器的一些理论知识为主，同时辅以课本上的一些经典的案例来帮助学生加深对章节内容的理解。针对这门学科固有的特点，笔者所在学校还增加了上机仿真实践环节，让学生通过自己动手来强化对课堂教学的理解和知识点的掌握，培养学生应用所学知识分析和解决实际工程测试问题的能力。但智能仪器仪表这门课程的内容涉及范围较大，且知识点较为分散，如果教师不能根据学生的实际情况制定合理的教学目标，学生就会对课程内容提不起兴趣，更无法理解那些抽象的理论与概念。
二、传统教学与逆向教学的区别
在传统的智能仪器仪表课程教学中，教学过程多采用先讲解理论后实践的方式，对理论的重视要求过高，且关于课程教学目标的设计往往是基于课本上系统的目录梳理，即上课的目标是对照着课本的架构，将课本知识完整地复刻给学生。这种传统的教学方式通常会导致教师对着课本大纲在讲台上按部就班地把理论知识讲解给学生，学生在讲台下面一脸迷茫，不能理解教师讲的内容。而逆向教学法就是教学过程中的一种新型教学流程，其把实践部分提到理论知识讲解部分的前面，这种先实践后理论再实践的方法，能让学生通过实践发现问题，提出疑惑，教师再根据学生提出的问题有针对性地进行理论讲解和分析指导，学生理解原理后再返回去处理实践中没解决的问题。
三、逆向教学设计案例——以智能仪器仪表课程为例
以智能仪器仪表课程为例，学生在已有的硬件条件下，根据教师布置的作业首先查询资料，设计完成程序編写，再通过电脑软件的仿真来展示自己做出的效果，以此为标准完成作业。改进后的项目实验加入课程设计部分，首先由学生两两一组随机进行选题，根据题目的要求进行交流研究与调研。这种新型的教学设计不仅能提高学生间的交流协作能力，还能提高学生遇到问题时对资料的收集与筛选能力。另外，这种模式能激发学生对系统的硬软设计了解的学习热情，能帮助学生更加深刻地掌握PROTEUS、KEIL等辅助软件的使用技巧。
这堂课的教学手段是基于实际工程项目的教学，教师在课堂上教授的内容仅仅作为辅助。为了在教学实践过程中充分发挥应用项目式教学的优势，改善学生学习体验，达到预期的学习效果，本研究把逆向教学设计法应用到该课程的项目式教学中去，主要从学习目标、教学活动与评价方式这三个方面细致地阐述智能仪器仪表课程的教学设计案例。
（一）明确的教学目标
该课程的教学目标主要体现在学生对知识的获取、学生个人能力的提升这两个方面。智能仪器仪表课程的核心目标是以项目问题为导向对学生进行指导，在学生以小组合作的形式完成实际工程项目的过程中，启发学生创新思维，激发学生创造力，把教学、科研、工程结合起来，培养学生对实际工程问题的认知能力、设计能力、创新能力与解决问题的能力。
（二）多样化的学习活动
基于智能仪器仪表课程内容复杂烦琐这一特征，要求教师针对课程的特点来安排合适的学习活动，激发学生对该门课程的积极性。比如，在讲解按键这一章内容的时候，首先要演示一个按键控制的数码管计数器，计数器的值可以从0到F递增，这样能让学生直观地看到按键对数码管的作用效果。由一个经典的小案例引入该系统硬件的电路设计思想，再通过讲解原理性知识，使学生进一步了解软件编程的思想。在整节课中，使电路设计思想、单片机理论及软件编程的方法在教学应用中实现融合，加强学生对知识点的理解与掌握。
（三）多元化的课程评价
逆向教学设计法以学生为主体，根据智能仪器仪表课程的具体教学目标，在评价学习效果时更注重对学生综合能力的考核，在考核过程中要采用多元化的评价方式，主要包括个人评价和教师评价这两个方面。首先是个人评价，在这种评价机制中，让学生根据自己对项目的参与程度以及整个项目完成的效果来进行自我评价，学生亲自参与到课堂教学和成绩评定评价的活动中，极大地提高了学生对这门课的参与度。其次是教师评价，智能仪器仪表这门课程实践与理论并重，教师考核评价的内容不仅要关注学生的笔试成绩，还要考量学生在参与项目工程过程中表现出来的综合能力，如项目成果的完成汇报与测试情况的效果等。
四、智能仪器仪表教学效果分析
综上所述，通过把逆向教学设计法在项目式的教学应用到智能仪器仪表这门课程中，使学生能尽早接触实际工程问题。在课程开展的研究期间，研究生自主设计开发了等离子脉冲解堵装置的送丝机构的程序和电路、油气井压裂电控趾端滑套的控制系统设计等国家级项目课题，并通过在课堂上与教师互换角色—互相学习的形式，学生在课堂上演示讲解设计成果，师生之间展开讨论，最大程度地促进了师生之间的互相学习。除此之外，学生通过小组实践的形式自主设计搭建了温湿度监控系统设计、流量测量与监控设计、汽车载荷与超载测量仪、液位测量与监控等试验台，并在课堂上通过汇报—讨论—交流的形式让学生学习到其中的原理和设计思路，有效地促进了师生的共同学习，提高了学生的自主学习能力和语言表达能力，最大程度地提高了学生学习的兴趣和积极性。
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责编：鹿 屿
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