北京中科泛华测控技术有限公司 高校产品经理 周斌
引言
去年6月，教育部发布了“卓越工程师教育培养计划”，旨在未来10年内培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量复合型的工程技术人才，为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务。为了更好地培养中国未来的工程师，无论是院校还是教师，都迫切需要以一种“面向未来”的姿态去重新审视旧式的教学方式、理念和工具，并努力探索一条更先进、实用与创新之路。
传统教学模式PK创新教育平台nextpad
对于工程教育而言，教学、实验和创新是必不可少的三个内容（图1）。课堂教学是学生接收知识最直接、占用时间最多、最易影响学习效果的环节。就目前我国高校工程教学的整体方式而言，老一套纯公式推导和板书式教学还占据着主导地位，而这种教学方式往往导致学生无法对知识点进行透彻的理解，更无法引起学生对课程的兴趣和求知欲。因此，将传统呆板、抽象、沉闷的课堂教学方式向活泼、形象、互动的方向转变，势必成为未来10年工程教育教学模式的发展方向。鉴于此，本文将从如何改变老套教学方式入手，对工程教育教学的发展提出一些新的思路，并探讨一些更行之有效的解决方案。
图1
据调查，大部分理工科师生表示，直观、交互与生动是师生们最为关注和期待的授课方式。课堂教学的根本目的在于让学生在课堂中掌握所应掌握的知识点，但在现实教学过程中，传统的教学方式已不足以满足学生对知识的好奇，更消耗不起大量的时间反复演示某一个实验，因此，直观、交互、生动的教学方式往往只能让人望书兴叹，知识点的掌握率更是大打折扣。
要有效地解决这个问题也不是完全没有办法，我们不妨从一些最经典的教学实例入手，换一种思路来思考如何提高课堂教学效果，或许会得到另一种感悟和提高。以关于FFT（傅里叶变换）知识点的教学为例：传统的教学方式是在黑板上进行一系列的推导，最后手绘出一个频谱曲线，这种做法对于FFT教学而言是一个必要过程，只有这样，学生才能了解到傅里叶变化的整个过程是如何一步步实现的。这虽是原理级别的必要教学过程，但却不是最有效的。在授课过程中，很多实际的教学就仅仅停留在这一阶段，造成了学生只是被动地了解知识点的表面部分。学生的整个学习只是被动地灌输，根本无法达到举一反三和融汇观通的效果。
细究起来就不难发现，传统的工程教学方式是停留在某个点上的教学，老师在讲解时也只是对某个知识点的讲解，难免枯燥乏味。如在上述的FFT的教学中，学生只看到了一种函数的傅里叶变化，但是如果学生要求老师更换一个参数再进行演示，老师就必须再次重新进行推导，既耽误时间，也不利于教学效率的提高。为了让学生能更深入地了解函数的傅里叶变化，老师就需要将课堂知识点的讲解从一个点延伸到一个面。同时，借助于一种新型的教学平台，让知识点更形象、生动地表达。
图2
针对以上问题，北京中科泛华测控技术有限公司（简称：泛华测控）开发设计了一种创新性工程教育平台——nextpad（下载地址：nextpad.wordpress.com）。nextpad是一个全新的、完全免费和开放的软件平台，它可以不断地融合各种优秀演示与课件程序，从而提供给教师现成可用的资源使其教学更为生动、直观与交互。
在本软件中，老师可以在课堂上随意地展示各种与信号处理相关知识点的概念演示程序。（如：图3是nextpad中的SignalLab界面，您也可在优酷网站中搜索SignalLab，直接观看本程序的视频演示）。一方面，教师通过波形图、按钮等易于理解和操作的形式，可以让学生更直观地看到各种信号处理所得到的结果是怎么样的；另一方面，教师也可以很简单地改变整个演示中的各种参数，让学生即时了解到参数的变化对所得到结果的影响，从而让学生以一个面的角度去了解知识点，并有利于学习效率的提升。从这个例子中，我们可以充分地理解到直观和互动对工程教育效果的价值所在。
图3
nextpad的三大特性