构建“以学生为中心”的多元课堂教学环境

摘要教育质量的提高，首先是教学质量提高;教学质量要提高，课堂教学质量提高首当其冲。文章通过构建“以学生为中心”的多元化课堂教学环境，调动学生学习主动性、参与性和学习热情，可有效引导学生自主学习，吸收内化，从而提高课堂教学效果。实践结果表明，根据课程特点，通过合理创设和运用课堂教学方法和教学手段构建“以学生为中心”的多元化课堂教学环境，可有效激发学生的学习热情和自主性，提高学生的学习效果。

关键词以学生为中心;课堂教学环境;教学方法;教学手段;传感器与检测技术

“人才大计，教育为本;教育大计，教学为本。教学大计，在目前形势下，无论是当务之急，或者是长远之计，都需要以课堂教学为本，以实践教学为本。要提高教育质量，首先要提高教学质量;而要提高教学质量，提高课堂教学质量首当其冲”[1]1。因为“课堂教学是大学教学的主渠道”[2]。有关研究表明，构建“以学生为中心”的课堂教学环境，对提高课堂教学质量具有重要意义[3-5]。

“以学生为中心”教学模式是从“传授模式”向“学习模式”的转变，教学中应着力于学生的发展、着力于学生的学习、着力于学生的学习效果[5]。因此，“以学生为中心”课堂教学的关键在于如何调动学生学习的主动性、参与性和学习热情，有效引导学生自主学习，吸收内化，从而提高学生的学习效果。教师在课堂教学过程中，立足课程教学目标，合理创设和运用多元化教学方法和教学手段是构建“以学生为中心”课堂教学环境的主要途径。

一、多元化课堂教学方法创设

依据教育学理论研究资料，目前高校教学方法主要包括:讲授法、讨论法、实验法、演示法、案例教学法、研究性教学法和翻转课堂等[6-8]。课堂运用什么样的教学方法，应根据课程特点和课堂教学条件进行合理设计。“传感器与检测技术”课程是测控技术与仪器专业的专业课程，处于课程体系金字塔架构顶端，涵盖知识面宽，综合性强;内容突出装置(如传感器)和系统，具有很强的实践性，有些概念和理论甚至必须通过强化实践获得感性认识后才能理解和掌握(实际上，所有工程类专业课程基本上都具有这种特点)，因此课堂教学中应强调工程观点和方法的应用。根据上述特点，应从以下几方面进行课堂教学方法的创设。

(一)讲授法

衡量一种教学法是不是“以学生为中心”，不是看其形式，而要看其内涵。讲授法作为一种基本的、重要的教学方法不是“以教师为中心”的代名词，教师在讲授过程中完全可以通过合理安排授课内容、巧妙运用授课方法和教学手段，引导学生习得、思考、探究、发现，让学生积极参与课堂，走入课堂的中心。如若不然，即使是讨论法也会让学生远离课堂[4]103。

1.第一堂课通过案例教学法激发学生学习热情

教学目标对学生学习具有指引与激励作用。在教学之初，如果将教学目标明确告知学生，不仅能够引起学生对所学内容的充分重视，也能激发学生对将要学习的新知识的兴趣与期待以及为实现学习目标而应具有的欲望，从而调动学生学习的自主性[9]。如在“传感器与检测技术”第一堂课讲解“什么是检测技术”时，如果先基于几个材料诸如:扫地机器人扫地作业、无人机喷洒农药作业以及汽车加油站自动加油机工作等学生容易接触到、趣味性强的检测技术应用案例视频，详细讲解检测技术涉及“用什么装置、什么方法、提取什么信息以及提取的信息如何处理和如何应用”等问题，使学生对“传感器与检测技术”课程解决的核心问题和课程主要内容有全面而具体的了解后，再向学生明确:课程学习的目的不是为了考试，而是为将来能设计一个诸如扫地机器人、无人机或自动加油机类的测控系统准备知识和能力，学习中应注意掌握工程观点和分析方法，而不是死记硬背，这样可有效帮助学生明确课程的学习内容、学习方法和学习目的;而在讲授“检测技术作用”一节内容时，若结合检测技术的应用领域及其相关领域如传感器、智能家居、物联网、机器人等领域的发展现状，并根据以往测控技术与仪器专业毕业生的求职和工作情况对学生进行就业指导，让他们了解自己未来的就业方向，看到自己未来的就业前景，则可为他们确立更远大的学习目标，使学生对未来充满憧憬从而对课程产生强烈期待。

2.合理组织授课内容，运用授课方法

首先，合理把握内容深度。对专业课而言，授课内容的深度除了应足以讲清基本原理之外，还应有助于学生掌握理论分析方法和工程处理方法。以传感器为例，其工作原理虽是授课的重点，但该知识点并不足以支撑工程方法的应用，而只有达到一定深度的特性分析和处理，才能帮助学生掌握工程观点和方法，因为在进行检测系统设计时，需要从实际需要出发确定系统目标性能，考虑实际环境因素对系统性能影响以及如何获得高性价比等问题，因此必须在理解传感器性能物理意义的基础上，进行传感器特性分析、选择以及处理，并了解其生产商和价格，这就是工程观点和方法[10-11]。因此有关传感器特性分析及处理内容也应作为该课程的重点内容。授课时，结合实际进行深入细致的分析，在向学生传授知识的同时传授工程分析和处理方法，“授之以鱼，不如授之以渔”。然而，由于这部分内容综合性强，授课难度大，加之工程性强，对教师工程实践能力要求较高，因此有些教师在授课时弱化了这部分内容，导致授课内容缺乏深度，学生只知皮毛，学习热情不高。正因为只知皮毛，学生便认为课程内容简单，容易应付，因而大量减少对课程的投入，导致课程教学效果很难达到预期目标。

其次，合理运用讲授方式。对于综合性很强的工程类专业课程，授课时如果基于系统架构，将授课内容向下辐射，把该课程解决的顶层问题———系统构建问题与支撑问题解决的基础知识和基础课程联系起来，一方面可帮助学生构建起完整的知识体系;另一方面，通过讲清各知识点之间的内在联系，让学生了解和掌握各种知识点所解决的技术问题及应用方法，则可激发学生对理论知识和基础课程的学习兴趣。例如，在讲授电容式传感器PWM电路信号处理过程时讲到:PWM电路输出调宽信号经低通滤波器后可得到直流电压信号。为了讲清其中原理并建立与“信号与系统”课程的联系，教师在授课时应用“信号与系统”课程中讲到的信号分析方法FFT变换对其进行深入分析，并用提问方式引导学生仔细回顾教材“信号与系统”109～113页内容[12];而当讲到用信号重构方法实现信号发生器设计有关内容时，又再一次应用FFT变换进行深入分析。这样，通过对理论的反复应用，可使学生在领悟问题分析方法和体会理论应用之妙的同时，对基础知识和基础课程重要性的认识得到进一步强化，从而提高学习自觉性。

(二)翻转课堂及讨论法

翻转课堂是一种由课内交互的小组学习活动和课外基于计算机的直接个体教学组成的教育技术[13]。翻转课堂教学模式中，学生在课前自主学习完成难度最小的知识传递环节，利用课堂时间师生互动的机会进行深度学习，培养思维和实践能力，学生中心、自主学习和合作学习是其建构之本[14]。对翻转课堂而言，课前学习固然重要，但更重要的是课堂上的对话和讨论。因此翻转课堂具有讨论法的重要特征。从形式上看，讨论法似乎最能体现“以学生为中心”的教学理念，但如果只流于形式，那么再热闹的讨论也会使学生远离课堂，教学效果甚至还不如“知识传授式”[4]103。

课堂讨论可以有多种形式。如专题讨论、小问题讨论等。针对目前我国高校“知识传授式”教学导致学生学习自主性和学习能力普遍存在严重缺失的现象[15]，盲目采用翻转课堂教学是不可取的。而专题讨论主题鲜明、内容体系完整、工程实践性强，这些特点不仅便于学生课前准备，更便于课堂讨论中问题的深入和拓展，因此非常适合采用翻转课堂形式开展教学。如“传感器与检测技术”课程采用翻转课堂形式围绕“金属探测系统设计”专题展开的讨论:课堂讨论前，将课题预先布置给学生，让学生通过网络进行广泛的资料调研和理论探究，并写出调研报告(为了督促学生认真准备，可将调研报告以一定分值纳入课程总评成绩);课堂讨论中，通过学生之间互动和教师对问题的启发点拨以及讨论过程中学生通过教材和手机上网补充资料等多种形式，对金属探测原理、系统设计方案以及硬件电路设计方法、性能分析等问题不断进行深入和拓展，使学生的思路随着讨论的进展得到不断开阔。这种专题讨论能够帮助学生在提高自主学习能力、资料调研能力和知识综合应用能力的同时，掌握工程设计方法和技术路线。而小问题讨论则是在授课过程中，针对教师结合授课内容适时提出的问题，组织座位邻近同学进行几分钟的讨论，然后派代表回答的一种讨论形式。通过这种小问题讨论，可促使学生加深对相关知识点的理解内化。此外，如果时间有限，教师在授课时提示学生将自己提出的问题从脑子里快速游览一下，也可调动学生的思维。总之，可通过各种方式调动学生自主性，使之成为课堂的主人，而不是“死鸭子”。

(三)实验法

实践是培养学生理论联系实际、分析问题、解决问题的重要途径，也是培养学生提高工程意识，掌握工程方法的主要教学环节，而实验则是实践的基本环节。对实践性强的专业课而言，课堂上引入实验不但有助于学生理解和掌握课程内容，也有助于学生参与课堂活动。因此，实验法虽不是课堂教学方法的主流，但却是重要补充。为了提高课堂实验效果，在开发课堂实验时，除充分考虑实验的难度、可操作性和趣味性外，还需考虑实验的可拓展性和应用性。如在“如何用万用表判断热电阻和热电偶传感器”与“如何用热电阻测量体温”以及“用万用表进行光敏电阻特性测试”与“如何用光敏电阻测量心率”两组课堂小实验中，前者是后者的基础，后者则是前者的拓展应用，这样不仅有助于学生理解和掌握基本理论，也有助于学生提高工程应用意识和工程实践能力;另外，由于上述实验具有较强的趣味性(学生自己就是实验的对象)和可操作性，还可充分调动学生的参与热情，活跃课堂气氛，从而提高他们对专业课程的学习热情。

(四)演示法

课堂上采用实验法，利用实际设备，由学生亲自动手实践，固然可使学生对相关知识理解更加深刻，对课堂的参与程度更高。但由于受课堂环境和课时所限，课堂上过多采用实验法是不可取的。对一些需要借助实践手段进行分析的内容，可适当采用实验演示方法，除少量实际操作演示之外，更多的可采用演示视频。为了使教学效果最大化，演示视频需要围绕教学目标进行精心组织。例如:“传感器与检测技术”课程中采用从电视节目中获取的集人文与科技于一体的专题纪录片《辉煌中国》《大国工匠》等视频资料进行教学，不仅能帮助学生理解课程内容，提高专业素养，还能激发学生的爱国热情，树立为中华民族伟大复兴宏伟目标而学习的雄心壮志;又如:取材于毕业设计成果的“金属探测器调试过程”和“自动加油机调试过程”等视频资料，一方面可提高学生工程意识、帮助学生掌握工程方法，在丰富课堂内容的同时激发学生学习热情;另一方面，上述毕业设计成果来源于听课学生的学长们，这种榜样的力量给学生以鼓舞，由此又可激发学生提高达成专业学习目标的信心，这样，既教书，又育人，达到一石二鸟，甚至一石多鸟的教学目的。

二、多元化教学手段合理运用

教学手段是表达教学内容的工具。著名学者原华中科技大学校长杨叔子院士等[1]1-3深刻阐述了教学手段对课堂教学质量的影响和滥用多媒体教学的危害。因此，对教学手段的合理运用问题应给以足够重视。如果教学手段运用不当，不但收效甚微，甚至适得其反。要做到合理运用教学手段，需要对各种教学手段的特点进行深入研究，并根据课程特点、授课内容加以合理运用。

(一)合理运用PPT

PPT可实现网络链接、视频播放、实物图以及动画图展示功能，与传统教学手段———板书相比有其突出优势。首先，通过网络链接可将课程内容与相关企业网站或常用数据库(如万方和中国知网数据库等)实现连接，在拓宽学生视野的同时，传授学生工程研究方法;其次，通过视频可大量、详细而艺术地再现实践过程。利用这一特点，教师可从多种媒体如电视节目、企业网站中获取优质视频资料，对实践性很强的专业课而言，更重要的是可根据课程特点和授课内容自行设计和录制实验视频，并通过在PPT中与授课内容进行链接播放，有效帮助学生更好地理解和掌握理论知识，强化感性认识，从而提高课堂教学效果，这些是板书及其他教学手段无可比拟的。此外，色彩鲜艳的3D实物图及虚拟现实动画展示，能给学生以生动形象的感官认识，信息量大，这也是板书等手段所不能企及的。

(二)合理运用板书

板书具有互动性强、在线信息量大的特点，因此逻辑性很强的公式(如传感器特性方程)推导及需要学生掌握的诸如传感器结构图、电路图等内容，授课时应采用板书手段，而不宜采用PPT。

PPT虽有板书无法比拟的优势，但也存在突出的劣势。大多数情况下，PPT展示的是静态图，很难展示图的画法，而板书则能很好地展示画图过程，有助于教授学生绘图方法。即使通过动画制作技术展示动态图，由于互动性差，教学效果也无法与板书相比，况且动画制作费时费力，事倍而功半。而对于逻辑性很强的公式推导过程就更不宜采用PPT。公式推导过程是大脑不断思考问题和解决问题的过程，PPT上准备好的公式很容易使教师陷入念PPT和解释PPT的授课状态，难以调动学生的思维，从而使授课效果大打折扣。特别是当被在课堂“混”的教师采用时，PPT更成了助纣为虐的工具。而采用板书授课时教师却能带动学生的思维与自己进行同步推导，从而与学生形成强烈的思维碰撞和情感交流，使学生处于课堂的中心而不是被PPT“宣讲者”边缘化。另外，由于单张PPT可容纳的信息量很小，当推导过程较复杂时，往往需要多张PPT才能展现整个推导内容，而在线的PPT只能有一张，学生无法对前后内容进行联系和回顾思考，特别是开小差后回过神来的学生，对错过的内容是很难补救的。而板书在线的信息量则要大得多。如果在板书时教师能表现出娴熟的专业技能，也能体现个人魅力，引起学生关注，如此则可极大激发学生的听课热情，这是宣读和解释PPT上准备好的图和公式无法达到的听课效果。

(三)运用实物展示

俗话说，百闻不如一见。对于涉及装置和系统、实践性很强的专业课程，纯理论是很枯燥的，学生很难理解和接受，更谈不上感兴趣。在授课时，通过实物展示手段，可更好地帮助学生建立感性认识，使学生在理论知识学习中与实际装置发生密切联系，使抽象枯燥的内容变得具体有趣，容易理解和掌握。“传感器与检测技术”课程内容涉及大量传感器，其主要教学目标是如何合理应用不同传感器实现各种信息检测。因此，在分析各种传感器相关理论之前，如果通过实物展示让学生亲手触摸了解“传感器是什么东西(装置)”“长得什么样(结构、尺寸)”，则可使学生在后续的关于传感器原理、特性和应用等理论学实际装置发生联系，感觉这些课程内容具体有趣，而不是云里雾里，天马行空。

(四)运用网络搜索

在信息化时代，专业信息资料几乎都可通过网络途径获得，包括:企业网站、专业电子数据库和图书库。校园网覆盖校园每个角落，人手一部手机为教师运用网络搜索手段进行课堂教学提供了必要条件。课堂结合授课内容引导学生上网查阅资料，一方面可以帮助学生了解专业信息获取途径，掌握专业信息获取方法;另一方面，也可使学生看到课堂和教材只是很小的天地，更广阔的天地在课堂和教材之外。例如，在讲授各传感器相关内容时，引导学生即时用手机上网查阅相关传感器生产厂家、技术参数、价格等信息，不仅使这些抽象的数据变得具体、实际，还使学生与有关企业发生了联系，为课后进一步了解企业产品的研发生产、经营管理甚至人才需求状况打下基础，这些不仅对学生学业，也对学生今后求职大有裨益。除此之外，还让一些沉迷于游戏的学生感到手机不再是玩物丧志的工具，而是学习的好帮手。

三、结语

要使课堂教学环境真正体现“以学生为中心”，关键要做到让学生真正参与、真正获得，而不是流于形式。实践结果表明，通过合理创设和运用各种教学方法和教学手段，构建“以学生为中心”多元化课堂教学环境，不仅可丰富课堂教学内容、拓展课堂教学内涵，更重要的是可有效激发学生的学习热情和自主性，使学生感到专业课不是枯燥乏味的，而是生动有趣的，使他们真正感到自己的课堂学习有收获、有前景。据统计，修完“传感器与检测技术”课程之后，很多学生对项目设计的热情被激发出来，参加科技创新的学生大幅增加，尤其是选择该课程任课教师作指导老师的学生大幅度增加。另外，下面两段摘自两位学生的听课体会，也在很大程度上反映了创建多元化课堂环境获得的教学效果。“上这门课以后感觉自己变了很多，原因很简单:这里的课堂不再仅仅是书本的，还是一种以具体事情具体分析的方式进行的，是一个个实物。