【摘要】面对经济社会对应用型人才的迫切需求，如何结合民办高校生源实际特点进行工程专业理论课教学改革，提高应用型人才的培养质量，是目前亟待解决的问题。本文以《数字信号处理》课程为例，从教育心理学视角，以激发学习动机、提高学习兴趣、强化知识融会贯通和迁移为目标，探讨了适合民办高校生源的实际特点的工程专业理论课程教学内容、教学方法和实践教学改革方案。
【关键词】高等工程教育 教育心理学 专业理论课程
【基金项目】2018年度湖北省教育厅人文社会科学研究项目（项目编号18G097）。
【中图分类号】TU-4 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2019）50-0029-02
民办高校是我国高等教育大众化的产物，其快速发展为我国高等教育的社会普及化做出了显著贡献。随着社会经济的发展，民办高校在专业规划、课程设置、人才培养模式、教学质量、教师队伍建设等方面正在向应用型高校转变。国家教育事业发展“十三五”规划[1]指出“建设一批高水平应用型本科高校，积极探索理论与实践并重、知识与能力并重、校内与校外培养并重，开放、灵活的人才培养模式。”这为民办高校下一步的人才培养指明了方向。
一、民办高校生源特点及工程专业理论课教学现状
高等教育院校一般分为研究型大学、应用型院校和技能型院校。目前国内对不同类型的高校仍缺乏清晰完备的评价体系，家长对各类型高校存在等级观念，优秀学生往往选择研究型大学而轻视应用型院校和技能型院校。在这样的社会背景下，民办高校的生源质量往往来自本科层次第二批靠后录取。从中国传统中学教育走进民办高校的学生们，不能说是十分优秀。不少人内在的学习动机不足，求知欲、自我提高的内驱力和学习兴趣不足，学习习惯差，其学习过程往往更多地受到外部动机的驱动，比如来源于父母和老师的压力。大学四年的学习效果需要有明确的导火索来点燃他们学习的内部驱动力。
从高等教育的课程设置看，以电子信息工程专业为例，一般分为通识基础课，比如思政、大学英语、大学物理、高等数学等，专业基础课，比如电路分析、模拟电子技术、数字电子技术、单片机原理及应用、信号与系统;专业理论课则是和具体的专业密切相关，比如数字信号处理、数字图像处理、通信原理、DSP器件原理与应用、信息论与编码、传感器技术、光纤通信、移动通信原理等等。
在民办高校的教学实践中，通识课、专业基础课和实践课的教学过程还能得到学生的响应和配合，但专业理论课基本概念繁杂，数学基础要求高，整合知识的能力要求高，这时如果简单沿用普通高校的培养方案、教育模式和教学方法是行不通的，学生往往会出现听不懂、听不进、不愿听的“不学”现象，无法达到本科教学质量规格要求。但专业理论课搭建了从专业基础到工程应用的桥梁，从重要性和专业体系上讲，是无法省略的。
面对经济社会对应用型人才的迫切需求，结合民办高校生源的实际特点，如何改革工程专业理论课的教学内容、实施方式和教学方法，提高应用型人才的培养质量，是目前民办高校的教师们亟待解决的问题。本文以《数字信号处理课程》为例，在教育心理学视域下，从激发学习动机、创新弹性教学模式、基于建构主义知识获取规律的教改等方面，探索工程专业理论课程的改革。
二、基于激發学习动机目的的教学改革
《数字信号处理》课程是电子信息工程重要的专业理论必修课，在声音图像信号处理、智能电网等方面具有很广泛的工程应用。课程理论性很强，概念抽象，并涉及复变函数、高等数学、信号与系统等课程的相关知识。民办高校学生数学基础普遍薄弱，学习积极性不高，学习目标不明确。基于激发学习动机的根本目的，本专业相应的改革措施包括：
1.契合职业需求，分段设计实践教学
目前本校电子信息类专业已与多家企业签订了校企合作的协议。人才培养由校企共同承担，学校负责理论教学，企业导师加入实践教学团队。四年中安排了3次实习，企业实践和大学学习轮流进行，循环往复。入学之初的第一次实习时长半个月，由企业工程师对专业和产品之间的关系、对所需的专业技术知识等内容进行介绍，使学生了解本专业在行业中的重要性，了解工作环境和职业特点，亲身体会和了解技术人员在企业的工作过程和对企业发展的价值意义，激发职业认同感和成就动机，明确大学阶段具体的学习目标和成就目标。
第二次实习结合课程的项目教学、实地教学以及职业培训，在学校老师和企业导师的指导下，学生运用所学去解决实际工程领域小的技术问题，达到对知识的深入理解和运用，该段时间长度为1个月左右。该阶段学生了解到企业面临的技术难题，以及解决该问题所需的阶段性技术知识储备，工程应用和理论知识的结合有助于学生确立近期学习目标，在恰当的成就目标指引下，学生会积极采取相应的学习行为，因而激励效果好。
第三次毕业实习安排在第八学期，时长三个月。学生在实习过程中，组成项目小组，以合作学习的方式解决企业某些小的技术问题，形成毕业设计报告或总结，该过程中遇到的技术难点和知识盲区都能及时地得到企业导师和学校老师的指导帮助。实习成绩的考核与评定主要由企业导师负责。企业定性定量对学习成果的反馈有效地正向强化了学习效果，增强了学生的满足感和自信心，提高了自我效能感，从而进一步增强了学习动机。该阶段是学生综合运用所学逐渐适应岗位需求的过程，是走向社会的过渡阶段。
2.以激发兴趣为导向，“小而精”的模块化内容设计
从知识体系上讲，《数字信号处理》课程的七章内容环环相扣，缺一不可。但从内容设计上，完全可以去繁从简，去粗取精，省略繁杂的数学推导，从广而博的知识体系中选取小而精的内容，强调知识点之间的关联性，强化基本概念，侧重于实践应用。本专业将课程分为三个模块，离散时间信号系统、傅里叶变换和滤波器设计。在引入每个模块时以问题为导向，在解决问题的过程中学习掌握知识，改变现在先给学生灌输概念，推导公式，最后再讲应用的做法。
以滤波器设计为例，如何将录音机录取的女声信号转变为男声？引出低通滤波器、截止频率、通带衰减等基本概念，如何有效保证通带内幅频响应的平坦和相频的线性？从而引出IIR和FIR滤波器不同的基本知识点。如何去设计低通滤波器呢？从而引出模拟滤波器和数字滤波器的设计方法……以问题为牵引，激发学习兴趣，让学生在思考问题、动手解决问题的过程中掌握、深入理解和巩固知识，提高自我效能感[2]。
为问题为导向，以实践应用为牵引的模块化教学内容设计，能够最大程度地激发学生学习兴趣，在探索过程中学习，提高独立思考和自学能力。
3.分段量化学习效果考核，激励学习动机
改变目前每学期一考的做法，实现小粒度的学习效果考核，建立形式规范、题型丰富的题库，设计小型考核形式（笔试或口试），进行知识点考核，章节考核，或应用模块考核。使得学生能及时地获得学习效果反馈和学习评价，发现学习中存在的问题并予以矫正，消除习得性无力感，进一步增强自我效能感，激发学习动机，避免了一步跟不上，步步落后的局面，能有效改变学生疲沓的学习状态，让他们积极紧张起来，提高学习效率。
三、创新弹性教学模式，分类知识点设计
民办高校学生普遍表现出的自我调节学习能力差，究其原因除了主观上学习自觉性差，基础不好之外，客观分析在自我调节学习维度[3]上的选择过少也是主要原因。从2004年开始兴起的基于互联网的微课和慕课模式正是顺应了自我调节学习的多维选择。在学习方法维度、学习时间维度、学习行为维度、学习物理环境维度、学习社会维度等方面显著区别于传统课堂教学，学习者拥有的选择越多，自我调节学习的可能性越高，因而受到了学生的普遍欢迎。
以往的教学设计中，由于课时有限，基础知识部分占了较大比重，很多实验和拓展知识无法安排在其中。将微课和网络课程引入教学环节之后，能将教学环节拓展到课前、课堂和课后，起到完善教学内容、提升授课内涵及质量的作用。
然而传统理论教学课堂仍然需要面对维度受限问题。民办高校学生素质良莠不齐，用统一的学习方法、学习时间、学习行为约束学生，效果不佳。考虑针对不同层次学生的特点，本专业制定了分类知识点设计的教学方案。将《数字信号处理》知识点分成基本知识点、一般知识点和延伸知识点，其中基本知识点和60%的一般知识点是必选项。各类知识点对应了不同的学习层次和学习要求，也分别对应着不同形式内容的练习、实验内容和课时安排，在课程之初分发给学生;学生在进行了一段时间的学习之后，可以根据自己的学习能力和兴趣选择知识点，实验内容和练习题。教师跟踪学生的到课情况和练习成绩，通过多种教学方法和实践教学，引导和鼓励有兴趣的学生拓展知识的广度和深度，培养独立探索问题的能力。在课程考試结束时结合全过程表现给出综合成绩。
该弹性教学模式，充分考虑学生的主观因素，尊重个体差异，力求从他们的原有知识和经验背景出发，提供富有个人意义的学习经验，在教师的帮助下，由学生自己建构起课程的知识体系。
四、基于建构主义知识获取规律的教学改革
1.虚拟实验设计
《数字信号处理》课程中的基本概念、算法和现象规律均可以通过MATLAB编程来展示。MATLAB语言将高性能的数值计算和可视化集成在一起，并提供了大量的内置函数，可以很方便地应用于科学计算、控制系统、信息处理等领域的分析、仿真和设计。目前8个学时的课内实验是远远不够的。虚拟实验的设计和课堂演示即为小型的实践操作，能够将教科书上死板的数学推导和理论公式，以图形、声音等形式活灵活现地展现在学生面前。在FIR数字滤波器设计章节，不同窗函数对滤波效果的影响，也可以在虚拟实验窗口，先采录一段语音信号，再选择不同的窗函数，滤波后直接观察信号波形、幅频和相频特性的变化，将滤波后的语音信号重新播放。图形、声音的感性认识激发了学生探索现象背后物理规律的兴趣，同时也加深了学生对知识的理解，也使得知识获得的内在同化顺应过程[4]更加有效。
2.实践教学深入课程建设
目前国内由于缺乏有力的政策支持，民办高校和企业的合作关系不可能像德国应用科学大学和企业的双元制[5]合作培养模式那样休戚与共，互利共赢。校企合作还需要站在行业发展的高度，剖析人才需求和课程建设的关系，规划课程内容和教学方法。
本专业在案例教学或项目教学选题上，结合企业的某些技术难点展开设计。
（1）将企业实际技术问题引入课堂。比如光纤水听器制造企业在对光纤充入填充物时，偶尔会带进气体，导致光纤填充不均匀。显微镜下的人工检测费时费力，若能够将显微镜拍摄的图像进行缺陷自动检测，就能完成智能化的生产监测过程。课题从实践中来，运用数字图像处理中边缘检测的方法，是《数字信号处理》课程在图像处理领域的延伸。学生需要查资料、编程，与企业技术人员沟通，在解决问题的过程中实现了知识的有效迁移和融会贯通，锻炼了能力，为将来的职业技能打下良好的基础。
（2）引入趣味性实践创新项目。除了来源于企业生产一线的课题外，还引入趣味性强的实践创新项目来激发学生学习和探索专业知识的兴趣。根据课程的主要教学内容，计划引入心电信号、脉搏的检测与处理、钢琴乐音识别技术研究、语音信号识别和数字耳机制作等实践创新项目供学生选择。这些实践创新项目与课程知识点密切相关，难度稍高于课本例题，但又在企业课题难度之下，兼具趣味性和实用性。学生在教师的指导下，查资料、拟定实施方案、动手编程、调试并撰写总结报告，不断推进项目研究进展，真正实现学以致用、融会贯通。
五、总结
本文以《数字信号处理》课程为例，从教育心理学视角，以激发学习动机、提高学习兴趣、强化知识融会贯通和迁移为目标，探讨了适合民办高校生源实际特点的工程专业理论课程教学内容、教学方法和实践教学改革方案，研究了民办高校提高专业理论课程教学质量的途径。本文的探讨对提高民办高校专业技能型人才的核心素质能力，对于民办高校成功向应用型院校转型，实现可持续发展具有重要的意义，对于民办高校同类专业理论课的教学改革具有重要的借鉴意义。
参考文献：
[1]国家教育事业发展“十三五”规划[EB/OL].[2017-05-11].
[2]夏凤琴，姜淑梅.教育心理学[M].北京：清华大学出版社，2015：4.
[3]唐燕儿，魏旭阳.“微课”的优势与发展——基于教育心理学的视角[J].华南师范大学学报（社会科学版），2014（6）：84-87.
[4]彭述初.建构主义理论评介[J].湘潭师范学院学报（社会科学版），2009（31）：140-141.
[5]孙进.德国应用科学大学校企合作的形式、特点与发展趋向[J].比较教育研究，2012（2）：41-45.
作者简介：
游波，副教授，主要从事电子信息工程专业教学和科研。 龚义建，教授。
叶佩，讲师。