发现内化教学法在提高大学生创新实践能力中的应用

吴铁洲+张颂冀+许正旺+熊炜

[摘 要]发现内化教学法是以教师给出的线索加以引导，学生通过利用自身已经掌握的知识，去发现、探究需要学习的目标知识。这种让未知知识转化为已知知识的过程被称作“发现内化”，它加深了学生对知识的理解，能让学生更多的参与到主动获取知识的过程中，积极地发现问题，解决问题，潜移默化的达到提高自身创新实践能力的目的。在实际教学中，通过和传统的发现式教学法比较，验证了发现内化教学法能够最大限度的提高大学生的创新实践能力。

[关键词]大学生；发现内化教学法；创新实践能力

[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2016）06-0034-03

步入21世纪以来，电子与电气信息学科是飞速发展的大学科，按照教育部制定的相关专业的人才培养目标，要培养适应社会主义建设和发展的“高素质、高层次、多样化、创造性”的骨干人才，我们必须要强调当代大学生的创新实践的能力。大学生创新实践在目前的应用中也存在着许多亟待解决的问题和矛盾：

首先，存在着学生创新实践执行力低下的问题。大学生平时的多数时间处于自我管理自己的状态，但学校教学基本仍延续传统的旧方法，导致许多学生，尤其是缺乏自制力的学生，对自己放松要求，久而久之造成恶性循环，直接影响到日后的成才。

其次，存在着创新实践学习与克服问题难的矛盾，影响了学生创新实践能力的培养。众所周知，电子与电气信息学科的学科性质决定了它的学习难度比较高。因此将什么样类型的问题交给学生，让学生通过什么样的方法提高创新实践能力，是摆在教学工作者面前的难题。

最后，存在着如何分配“社会生活实践活动”与“教学创新实践活动”时间问题。大学生的成长模式决定了他们不能仅仅学好理论知识，更需要全方面多层次的与社会接轨，多参加社会生活实践。但是创新实践能力的培养免不了投入大量的时间。这就存在了一组矛盾，化解的方法即是需要一种高效率的教学方法，尽量使得学生在短时间内学习到尽量多的知识。

通过分析目前提高大学生创新实践能力所面临的问题和矛盾，寻找一种以提高大学生创新实践能力为目的的可行性强、效率高、覆盖面广的学习方法已经成为当代大学生和教学工作者急需解决的问题。

一、发现内化教学法的原理

发现式教学法是由美国“结构教育学派”代表人物布鲁纳倡导的。该教学法的特点是在模拟科学家的发明创造过程，这无疑对学生的创新能力有很大的促进。

发现内化式教学的主要特点是：以肯定教师的作用为前提，以学生已经掌握的相关知识为基础，以学生自己为核心，以学生自主的接纳新知识为目的。这种教学方法的教学主体实现了从教师到学生的转换，这种在主体内部产生化学反应从而接受新知识的过程，除了可以提高学生的创新能力以外，对学生的实践能力也是大有裨益的。

按照唯物辩证法的观点，教育的作用是发之于“内”的。发现式教学正是突出了这一点，以学生为主体，组织教学，设置情景，使他们处在最佳的学习环境中。从本质上说，现代素质教育不只是单纯的向学生传授知识的教育，它的最终目标，是培养全面发展的，符合社会需要的建设人才。教师在教育过程中固然起着引导作用，但在新时代，利用发现内化教学法，促使学生自主学习更符合时代的要求。

二、发现内化教学法的适用条件、要求与评估

1.对知识点的选择

选择恰当的知识点，是发现内化教学法能够收到良好效果的先决条件，也是发现内化教学法的内在要求。在选择知识点的时候，应当选择能够进行试验或者是仿真的，以便学生从感性认识上升到理性认识。例如，《电路理论》中的基尔霍夫电压（电流）定律，《数字信号处理》中的基2—FFT算法都是比较适合作为发现内化教学法的知识。

2.对学生的引导改进

苏联的教育家马卡连柯有一个经典的论述：最适宜学生自己解决的问题是那些较为难以攻克，却又不让人感到特别沮丧的问题。在前文原理介绍的部分，我们已经知道发现式教学法的特点是在模拟科学家的发明创造过程，所以教学时学生所面对的困难相比普通的教学过程要高出不少。因此教师应对学生的学习过程密切关注，给予鼓励，遇到阻力大的环节，哪怕是学生的思路不正确，也要让他们“挣扎”一会，再给予启发和提示，但尽量不要直接将答案公布。

3.对教学效果的评估

教学效果的好与坏，是检验发现内化教学法的依据。下文会结合实际，具体介绍检验、评估的详细过程。但在这里需要说明，工程学或工学的教学，科研目的是应用科学和技术的原理来解决工程技术领域中实际存在的问题。因此在评估的过程中，要将解决问题作为一项重要的指标。

（三）发现内化教学法的实践具体步骤

发现内化教学法在实践教学中的具体步骤（图一）可以概括为以下四个：

首先是教师备课阶段。这一阶段关键是要确定在什么时候引入发现内化教学法，由教师在备课时完成。

接下来是在课堂上，通过合适的场景的布置，让学生意识到问题的出处，对问题有一个清晰、明确的认识，为将来解决问题打好基础。这一步是发现内化教学法发现部分的关键，也是核心。

发现了问题，那么解决问题是发现内化教学法内化部分要做的事。这一步直接关系到能否顺利解决问题，在尝试解决问题的过程当中，在充分利用已经掌握的知识的基础上，经过讨论，查阅文献，思考和归纳，会产生许许多多正确的或者错误的方法和思路，进而得出正确或错误的结论。这时，需要将产生的方法和思路划分为三种类型：

1.得出正确的结论。在这种情况下，发现内化教学法发挥了应有的作用，学生获得了知识，更学会了方法。

2.得出错误的结论，但是方法和思路有其自己的价值，或适用于本专业其他相关问题的解决。在这种情况下，应当鼓励学生利用已掌握知识，对此问题继续进行探讨，发现错误原因，争取解决问题。

3.得出错误的结论，方法和思路亦存在不符合本专业基本常识或基本原理的地方。在这种情况下，教师进行提示已是在所难免，但是在发现内化教学法中，提示并不是直接告诉答案，而是另辟蹊径，触类旁通，含蓄的给予提示，引导学生解决问题。

在解决问题之后，如学生尚有余力的话，可以考虑将发现内化教学法更深层次的利用。例如，每年都进行的全国大学生电子设计大赛在选题设计方面就非常需要这样的发现思维，而在后期的软件硬件设计和测试阶段实际上就是内化教学思路在实践中的具体应用。

三、发现内化教学法在提高学生创新实践能力中的应用

发现内化教学法在实际教学中的具体效果如何，需要在实践中验证。在教学过程中，通过与传统的发现式教学法进行比较，进而验证是否达到了使得学生更好的接纳新知识并且提高学生创新实践能力的目的。

本次验证所选取的知识点为《数字信号处理》中的按频率抽选（DIF）的基2—FFT算法（桑德—图基算法）。本知识点符合发现内化教学法的适用条件，不但可以使用MATLAB软件进行具体的实现，而且教师在教学过程中还可以将按时间抽选（DIT）的基2—FFT算法（库利—图基算法）作为发现内化教学法的相关线索。

在实验前为排除其他因素对实验结果造成的不利影响，选取我校工程技术学院的2011级本科电气工程1班和2班作为实验的样本，这两个班级的人数相等，均为33人，其他专业课的成绩相差较少，参加的学校、社会活动也基本类似。

在进行具体实验之前，需要对关键的部分进行说明：在采用发现内化教学法的班级首先就时间抽选（DIT）的基2—FFT算法（库利—图基算法）进行讲解。随后提出除了时间抽选还有什么方法可以实现快速傅里叶变换，给出“抽选条件”“与按时间抽选类比”等类似的线索，这样可以将学生的思路引导向已经掌握的知识，达到发现内化教学法的教学目的。在教学结束后，以课堂问答，笔试测试以及对知识点的应用这三个考查模式来评价学生对本知识点的认知。课堂提问反映的是学生当堂接受知识的情况。笔试测试的考查侧重点是按频率抽选的基2—FFT算法与按时间抽选的基2—FFT算法的异同点，其目的是考查使用发现内化教学法后，学生的创新能力提高与否。用知识点的应用这一指标评判标准判定是否可以利用MATLAB仿真软件实现这一算法，其目的是考查使用发现内化教学法后，学生的实践能力提高与否。具体实现步骤如图二。

实验的测试结果如下：首先绘制的是课堂提问统计图（见图三）。

高效率的利用宝贵的课堂时间是提高学生创新实践能力的基本前提，从图三可以看到，在采用了发现内化教学法后，学生的课堂效率得到了极大的提高，当堂熟练接受知识的比率由27%上升到了45%，进步明显。同时，注意到课堂提问时，“一问三不知”的学生人数下降明显，这说明学生的注意力也变得更加集中。

接下来绘制笔试测试（图四）和知识点应用（图五）方面的统计图。

由前文介绍的笔试测试的考查模式可以得出：笔试测试的优秀反映出学生对知识点理解已经十分深刻，并且可以运用知识在实践中解决实际问题。图四可以看出，在利用了发现内化教学法以后，优秀人数明显上升，学生整体成绩也呈上升趋势，这无疑可以说明发现内化教学法可以锻炼学生的创新能力，使他们具备举一反三，触类旁通的能力。最后是对知识点应用的考查，由图5可以看出来在实行了发现内化教学法以后，独立完成利用MATLAB实现对按频率抽选的基2—FFT算法的学生人数有了明显的增长，不能完成人数下降明显，整体完成情况较之只使用发现教学法也有了较大提升。这充分说明了发现内化教学法增强了学生的实践能力。

四、结束语

在进行了上述理论研究与教学实践评估后，结果显示内化教学法对绝大部分学生皆适用，具有广泛的适用性，特别是能加强学生对知识点的掌握。同时，对于培养与扩展学生的发散思维具有极大的作用，让学生不仅能在课堂上获取更多知识，也让他们能充分地利用课余时间，结合专业与兴趣，寓教于乐，巩固加深对所学知识的理解与运用，同时也能提高他们的实践动手能力。另外，此教学法的终极目标是锻炼和提高学生的创新实践能力，在经过教学实践与研究后，此方法能达到预期目标。我们在后期的教学中，也将继续使用此教学法，不断改进与完善。

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[责任编辑：钟 岚]