摘要：挑戰(zhàn)性學(xué)習(xí)課程作為一種新的教育理念正在國內(nèi)一流高校逐漸興起，針對目前工程類專業(yè)基礎(chǔ)課程的特點，電子科技大學(xué)《微波技術(shù)基礎(chǔ)》教學(xué)組結(jié)合挑戰(zhàn)性學(xué)習(xí)理論，探討了這類課程的挑戰(zhàn)性實現(xiàn)過程。重點從理論學(xué)習(xí)深度、授課方式、考核方式、相關(guān)課程設(shè)計等方面提出了相應(yīng)的教學(xué)改革措施。實踐證明，該措施解決了學(xué)生學(xué)習(xí)主動性問題，較大幅度提高了學(xué)生的專業(yè)實踐能力，在期末考試成績方面也有明顯的提升。總體來說，該類課程建設(shè)取得一定成果。

　　關(guān)鍵詞：挑戰(zhàn)性學(xué)習(xí);跨學(xué)科問題;教學(xué)方式方法;《微波技術(shù)基礎(chǔ)》

　　一、概述

　　課程挑戰(zhàn)度不足，是我國世界一流本科教育事業(yè)的瓶頸問題之一。國外高校非常重視學(xué)生的基礎(chǔ)理論和實驗課程的動手能力的培養(yǎng)。20世紀60年代，芝加哥大學(xué)施瓦布教授提出了“探究式”教學(xué)法，通過探究與討論過程，使學(xué)習(xí)者掌握科學(xué)的概念，了解科學(xué)研究的方法。幾乎同時，加拿大學(xué)者提出了基于問題的學(xué)習(xí)與教學(xué)模式，強調(diào)把學(xué)習(xí)設(shè)置在復(fù)雜、有意義的“問題情境”中，通過讓多位學(xué)習(xí)者合作解決真實問題，來學(xué)習(xí)“隱含于問題背后的科學(xué)知識”，并形成自主學(xué)習(xí)的能力。20世紀90年代末，美國麻省理工學(xué)院、瑞典皇家工學(xué)院等四所知名大學(xué)聯(lián)合建立跨國合作研究組織，提出了現(xiàn)代工程教育的CDIO模式，即構(gòu)思(Conceive)、設(shè)計(Design)、實現(xiàn)(Implement)和運作(Oper-ate)。

　　該模式讓學(xué)生以課程之間存在的有機聯(lián)系來學(xué)習(xí)工程技術(shù)。這些教學(xué)方法和學(xué)習(xí)方法都是現(xiàn)今比較先進的教學(xué)理論和學(xué)習(xí)理論[1]。所謂挑戰(zhàn)性學(xué)習(xí)是指通過增大課程挑戰(zhàn)度，強調(diào)對學(xué)生實踐動手能力的培養(yǎng)，從而達到激發(fā)學(xué)生的學(xué)術(shù)志趣，建立學(xué)術(shù)自信，培養(yǎng)創(chuàng)新意識和團隊協(xié)作精神的目的。目前，國內(nèi)許多大學(xué)也提出并實踐了“翻轉(zhuǎn)課堂”、“小班教學(xué)”和“挑戰(zhàn)性學(xué)習(xí)課程”等教學(xué)改革，積極研究-試驗-推廣新的課堂教學(xué)模式，取得了良好的教學(xué)效果[2，3]。2012年，清華大學(xué)教務(wù)部門正式支持教師開出首門“校級挑戰(zhàn)性學(xué)習(xí)示范課”。

　　電子科技大學(xué)在2017年也提出了挑戰(zhàn)性學(xué)習(xí)課程建設(shè)項目。通過此類課程，力爭使每個學(xué)生在校期間經(jīng)歷一次挑戰(zhàn)性學(xué)習(xí)課程體驗，經(jīng)受素質(zhì)、能力、求學(xué)三方面磨煉和提升。電子科技大學(xué)積極推進混合式教學(xué)模式教學(xué)改革，強調(diào)學(xué)生為學(xué)習(xí)主體和中心[4]。本文的主旨是基于學(xué)校在專業(yè)基礎(chǔ)課中推進“挑戰(zhàn)性課程”的探索計劃，以《微波技術(shù)基礎(chǔ)》教學(xué)改革為分析依據(jù)，討論面向這類課程的挑戰(zhàn)性實現(xiàn)過程。

　　二、問題剖析

　　根據(jù)我國2008年推進的“卓越工程師培養(yǎng)”計劃，要求培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強、適應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才。作為電磁場與微波工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，《微波技術(shù)基礎(chǔ)》需要在一定程度上和工程實踐相對接[5]。基于以上目標，課程的內(nèi)容安排和課堂結(jié)構(gòu)設(shè)計上必須有相應(yīng)的微波理論在微波工程實際應(yīng)用中的實踐練習(xí)�！段⒉�技術(shù)基礎(chǔ)》是一門承上啟下的課程，相關(guān)的前修課程有《高等數(shù)學(xué)》、《電磁場與波》、《電路分析》和《電子工程數(shù)學(xué)方法》等數(shù)學(xué)要求高、理論性較強的課程，后修課程有《微波固態(tài)電路》、《微波集成電路》、《微波網(wǎng)絡(luò)》和《天線原理》等工程實用性非常強的學(xué)科，因此該課程兼顧理論教學(xué)和工程實用的兩大教學(xué)特點[6，7]。但學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中存在相對大的困難，主要表現(xiàn)在：

　　第一，在教學(xué)的過程中多是進行理論知識的講解，未能讓學(xué)生直觀的接觸相關(guān)知識，使得學(xué)生整體的積極性不高。第二，課程所涉及的內(nèi)容很多、但都較為淺顯，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中對微波工程中的常用器件理解并不深入到位。第三，學(xué)生所取得的成績無法真實的代表學(xué)生所具有的實踐能力。三、教學(xué)改革方式怎樣進一步的改進該課程的教學(xué)方法以及教授模式，以培養(yǎng)出能夠更好滿足現(xiàn)階段市場所需的人才，是目前學(xué)校建設(shè)雙一流大學(xué)過程中須解決的關(guān)鍵問題之一。再進一步對《微波技術(shù)基礎(chǔ)》課程進行教學(xué)改革，以確保該課程的教學(xué)工作能夠擁有更好的效果，讓學(xué)生可以更加全面、牢固的掌握《微波技術(shù)基礎(chǔ)》課程相關(guān)知識。(一)啟發(fā)式教學(xué)模式傳統(tǒng)的教學(xué)中以教師為中心，教師在課堂上“撒播”知識，學(xué)生被動接受知識。在以學(xué)生為中心的教學(xué)模式下，教師不再成為知識獲取的主體，反過來學(xué)生主動獲取知識。對大部分學(xué)生而言，獲取知識是一個相對被動的過程[1]。

　　因此，針對學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣和知識點的特色進行不同的教學(xué)形式設(shè)計，建立合理的課程體系，通過啟發(fā)式教學(xué)模式實行教學(xué)，使得學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中更具主動性。工程類專業(yè)基礎(chǔ)課往往具有抽象、難懂的知識點。在《微波技術(shù)基礎(chǔ)》課程中，學(xué)生在看到復(fù)雜的微波理論、電磁場方程煩瑣的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，還沒有學(xué)習(xí)就想著要放棄了。在挑戰(zhàn)性課程授課過程中，教師可從基本微波知識和相關(guān)實物出發(fā)，提出相關(guān)知識點，設(shè)計出課題教學(xué)中的相關(guān)問題，引導(dǎo)學(xué)生的思考意識，讓學(xué)生參與相關(guān)知識的討論，學(xué)生可根據(jù)知識點提出自己的看法，甚至教師提出的開放性問題可以讓學(xué)生通過實驗等方式來實現(xiàn)知識點的討論與掌握。在此過程中，教師和學(xué)生形成良好的互動方式，有利于啟發(fā)同學(xué)們的思維。

　　(二)靈活的教學(xué)討論模式

　　討論是學(xué)生在不斷強化、應(yīng)用和關(guān)聯(lián)知識點的過程中進行學(xué)習(xí)的過程。從認知學(xué)的角度來講，課堂討論是非常有必要的。學(xué)生將新知識“摞”到自己已有的知識體系上的時候，這種結(jié)構(gòu)是很松散不牢固的。一些有工程應(yīng)用問題的討論還能讓這個新知識點從“應(yīng)用”的角度進一步固化到學(xué)生的世界觀中去。為了充分發(fā)揮課堂討論的優(yōu)勢，提高學(xué)生討論的效率，課堂討論的前期設(shè)計是非常必要的。通過對不同小組設(shè)定不同的知識點和對應(yīng)問題，在課堂上根據(jù)講授內(nèi)容和節(jié)點，讓不同小組參與相關(guān)知識討論，甚至是通過“翻轉(zhuǎn)課堂”形式，以每組學(xué)生參與講解，從而串起所有知識點。

　　在整個教學(xué)實踐環(huán)節(jié)，需要注意以下兩點：

　　1.討論的內(nèi)容應(yīng)該是開放性的，不是“死板的”知識點。以《微波技術(shù)基礎(chǔ)》課程為例，該課程同時連接著理論和工程，針對物理現(xiàn)象的理論推導(dǎo)可以進行的課堂討論題目有對物理現(xiàn)象的預(yù)測性討論，比如：在介紹用場解法討論導(dǎo)波系統(tǒng)時，用縱向場解法求解的前提是什么?該問題在課本中是沒有單獨提及，但是同學(xué)們在思考以后，可以自己歸納總結(jié)得出。

　　2.討論的形式應(yīng)該是靈活的，而不是固定不變的�！段⒉�技術(shù)基礎(chǔ)》課堂學(xué)生人數(shù)在30人左右，通常以4至5個人為一個討論小組，這樣能保證組內(nèi)成員間的各個學(xué)生積極參與。同時，討論也不僅僅局限于組內(nèi)，組與組之間、個人與個人之間，都可以形成有效的討論。特別是對于一些較大課程知識點，可以通過設(shè)置不同小組分析討論同一問題的模式，加深同學(xué)們對知識點的理解。

　　(三)合理的挑戰(zhàn)性課程設(shè)計

　　通過建設(shè)挑戰(zhàn)式課程，幫助學(xué)生取得期望的學(xué)習(xí)成效，以經(jīng)典科學(xué)問題、前沿科學(xué)問題和重大工程技術(shù)問題為牽引，將本科學(xué)科基礎(chǔ)類課程的教學(xué)內(nèi)容按照“從問題中來-到問題中去”的走向，實現(xiàn)了學(xué)生間的合作式學(xué)習(xí)，師生之間的協(xié)同式學(xué)習(xí)，掌握本學(xué)科知識點，了解跨學(xué)科研究方向，使學(xué)生在完成挑戰(zhàn)性任務(wù)的過程中獲得成就感，進而增強作為拔尖學(xué)生的勇氣、信心和能力。經(jīng)歷一次挑戰(zhàn)性學(xué)習(xí)課程體驗，經(jīng)受素質(zhì)、能力、求學(xué)三方面磨煉和提升。通過合作解決挑戰(zhàn)性難題，使學(xué)生快速獲取新知識并綜合運用相關(guān)知識，培養(yǎng)學(xué)生溝通、合作和創(chuàng)新能力，促進學(xué)生敢于善于挑戰(zhàn)自我、主動學(xué)習(xí)。作為《微波技術(shù)基礎(chǔ)》課程改革的重頭戲，本課程的課程組在這方面做了大量的工作。

　　由于本課程的知識點較多，相互之間又緊密關(guān)聯(lián)，因此課程組做了一個大膽的嘗試：設(shè)置課程設(shè)計菜單。在本課程中學(xué)生需要完成多個課程設(shè)計。針對不同的知識點的關(guān)聯(lián)性和實際工程應(yīng)用中的一些情況，課程組提出了以下四個課程設(shè)計題目，包括：1.導(dǎo)波理論及分析方法，場解、表面電流等計算及可視化處理;2.傳輸線過渡、模式激勵原理及方法;3.同軸線設(shè)計與阻抗匹配;4.波導(dǎo)耦合與激勵，波導(dǎo)元件，微帶功分器、多端口元件特性等綜合問題�？梢钥闯觯�上述設(shè)計既體現(xiàn)出了基本原理概念，又體現(xiàn)出了開放性的討論空間。既要求學(xué)生掌握書本基礎(chǔ)知識，又要求其掌握課程外的典型微波器件設(shè)計方案和技術(shù)途徑。引入開放性的討論課題，避免“教條式”的學(xué)習(xí)和答案，充分發(fā)揮學(xué)生的主管思維，具有相當?shù)奶魬?zhàn)性，體現(xiàn)出挑戰(zhàn)性課程的難度。

　　(四)合理的考評方式課程考核體系

　　(學(xué)生在本課程中的學(xué)習(xí)成果)由本課程的教學(xué)目標決定，其形式并不僅僅局限于卷面考試和實驗。在課程考核規(guī)劃中進行了嘗試，在4個教學(xué)班中，根據(jù)班上不同的學(xué)生人數(shù)，分為2個大班(多于50人/班)，2個小班(小于30人/班)。同時，采取不同比例的考核分數(shù)分配比，如表1所示。這里主要有四個特點：1.為了避免以往學(xué)期所出現(xiàn)的學(xué)生“期末臨時突擊”、“考后迅速忘記”的問題，所有教學(xué)班的平時成績都超過(或等于)50%，突出平時成績的重要性。即使期末考試成績再好，也無法通過該課程。2.將考試這種形式分散到課程學(xué)習(xí)的不同階段中。在《微波技術(shù)基礎(chǔ)》總56學(xué)時數(shù)中，根據(jù)上課的內(nèi)容和階段安排，安排不少于4次單元測試。3.加大課程設(shè)計在最終成績中的權(quán)重值(分別為25%和40%)，保證在這個學(xué)習(xí)過程中具有相當?shù)碾y度。以挑戰(zhàn)性課程設(shè)計為牽引，引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)。4.對大班、小班采取不同的考核標準，強化因材施教方式。在小班教學(xué)中，更加注重每個學(xué)習(xí)組的具體情況(如表1)。其中，對每次課程設(shè)計的個人評價，將采取分別小組總評和個人評價兩種方式同時進行。

　　具體地：(1)小組總評=老師評價×40%+其他組互評×60%;(2)個人評價=小組總評×個人比例。這里還必須注意三點：(1)平時成績評分要求公平、公正、嚴格、客觀，盡量避免人為因素。(2)除了課程設(shè)計需要小組內(nèi)討論外，其余測試和作業(yè)皆為學(xué)生獨立完成，絕不允許抄襲等情況出現(xiàn)，這需要助教的配合。(3)在平時抽查點名中，如果出現(xiàn)缺席，將在最終總分的基礎(chǔ)上執(zhí)行5分/次的扣除方式，每學(xué)期點名次數(shù)不少于4次。這樣一方面課程設(shè)計的題目更加貼近于實際工程應(yīng)用，符合“卓越工程師培養(yǎng)計劃”的宗旨，同時由于課程設(shè)計的報告形式更加靈活多變，避免了學(xué)生抄襲的可能。

　　四、效果評估總結(jié)

　　本課程對比了教學(xué)組4名教師在課程改革前后的最終成績對比。在百分制的評價體系中，給出了5個分數(shù)段的學(xué)生百分比。其中，2017年為之前采用傳統(tǒng)教學(xué)方法的結(jié)果，2018年為當前改革年的結(jié)果(如表2)。在近幾年考題難度相當?shù)那疤嵯拢�通過2018年進行挑戰(zhàn)性課程改革試驗，可以看出：1.及格率也有所提升。2.高分成績明顯提高。同時，我們還發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對該課程的興趣有了明顯的提升，表現(xiàn)在課程設(shè)計的主觀性思考有諸多“亮點”，具有相當?shù)纳钊胨伎�。另外，學(xué)生也對與該課程相關(guān)的一些項目表現(xiàn)出了研究興趣。目前，多名(大三)學(xué)生已進入與微波技術(shù)相關(guān)的課題組開展項目學(xué)習(xí)和工作，并且已表現(xiàn)出了一定的研究能力。

　　五、結(jié)束語

　　通過這一學(xué)年的挑戰(zhàn)性課程改革實踐，我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生的主觀能動性、最終學(xué)習(xí)成績都比之前有了明顯的提高。但是在實踐過程中仍然發(fā)現(xiàn)存在以下問題：1.選題問題：由于挑戰(zhàn)性課程設(shè)計要求相關(guān)課程設(shè)計內(nèi)容具有一定的難度和發(fā)散性，因此對指導(dǎo)教師的知識水平要求較高，目前課程組設(shè)計的實驗題目共有4個。然而并不是所有學(xué)生都對這4個題目感興趣，因此課程組考慮在后續(xù)增加更多的綜合性題目提供給學(xué)生選擇，同時實現(xiàn)和實際工程問題相結(jié)合，提高學(xué)生的工程能力和直觀學(xué)習(xí)能力;2.自由組隊問題，由于課程內(nèi)容和難度都比較大，因此課程設(shè)計實現(xiàn)中是由學(xué)生每三人自由組隊進行分組，這種方法的好處是可以促進學(xué)生的團隊協(xié)作能力，但是也可能導(dǎo)致“強-強聯(lián)合”的情況，即有的小組學(xué)生能力特別突出，完成的性能指標非常好，而有的小組只以達到最低要求為目標，從而造成實驗成績的兩極分化，這一點需要通過隨機組隊和人為干預(yù)分組聯(lián)合進行�？傊�，從對電子科技大學(xué)《微波技術(shù)基礎(chǔ)》教學(xué)組的挑戰(zhàn)性課程教學(xué)實現(xiàn)過程中來看，基于工程類專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)改革實踐取得了一定的成果。在實踐過程中的相關(guān)教學(xué)經(jīng)驗可以為后續(xù)諸如高校工科類課程的教學(xué)改革提供參考。

　　參考文獻：

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　　教師評職稱論文投稿刊物：中國大學(xué)教學(xué)簡介創(chuàng)刊于1982年，是教育部主管、高等教育出版社有限公司主辦、全國高等學(xué)校教學(xué)研究會與全國高等學(xué)校教學(xué)研究中心編輯的綜合性高等教育教學(xué)刊物(月刊)，是全國中文核心期刊、中文社會科學(xué)索引(CSSCI)來源期刊。