專題研究型教學(xué)模式的探討與應(yīng)用

摘要：專題研究型教學(xué)模式能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維。文章介紹專題研究型教學(xué)模式的含義與特點(diǎn)，從教學(xué)方法過程和步驟兩方面詳細(xì)闡述如何將其應(yīng)用到“智能優(yōu)化計(jì)算”課程教學(xué)改革之中。

關(guān)鍵詞：專題研究型教學(xué)；智能優(yōu)化計(jì)算；教學(xué)改革；創(chuàng)新

0 引言

隨著科技的飛速發(fā)展、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及，人類已經(jīng)進(jìn)入了知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，正面臨著前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。此時(shí)，我們必須清醒地認(rèn)識(shí)到提高國(guó)民素質(zhì)、培養(yǎng)創(chuàng)新人才的緊迫性和重要性。教育部在《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)高等學(xué)校本科教學(xué)工作的若干意見》中指出“積極推動(dòng)研究性教學(xué)，提高大學(xué)生的創(chuàng)新能力”。《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要》進(jìn)一步明確提出“深化教育教學(xué)改革，創(chuàng)新教育教學(xué)方法，探索多種培養(yǎng)方式。注重學(xué)思結(jié)合。倡導(dǎo)啟發(fā)式、探究式、討論式、參與式教學(xué)，幫助學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)。激發(fā)學(xué)生的好奇心，培養(yǎng)學(xué)生的興趣愛好，營(yíng)造獨(dú)立思考、自由探索、勇于創(chuàng)新的良好環(huán)境”。

專題研究型教學(xué)模式是以研究組織教學(xué)，將科學(xué)的研究方法及研究能力的培養(yǎng)融合在課程教學(xué)過程中，培養(yǎng)學(xué)生從事課題研究的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維。教師通過對(duì)教學(xué)的知識(shí)體系的組織和教學(xué)方法的改革，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。研究型教學(xué)模式是相對(duì)于傳統(tǒng)的以知識(shí)傳授為主的教學(xué)模式而提出的，強(qiáng)調(diào)教師應(yīng)以課程內(nèi)容為引導(dǎo)，開創(chuàng)性地啟發(fā)學(xué)生利用自身的知識(shí)和能力，自主地發(fā)現(xiàn)問題、研究問題和解決問題，使學(xué)生可以在研討中積累知識(shí)、培養(yǎng)能力和鍛煉思維的新型教學(xué)模式。

以“智能優(yōu)化計(jì)算”課程為例，該課程是北方民族大學(xué)信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)學(xué)生的一門重要的專業(yè)課，其教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生掌握智能優(yōu)化算法的基本理論，理解其前沿研究的一些熱門領(lǐng)域的研究方向和研究方法，指導(dǎo)學(xué)生解決實(shí)際問題。“智能優(yōu)化計(jì)算”的研究分支較多，內(nèi)涵豐富，發(fā)展迅速，采用專題組織教學(xué)內(nèi)容可以以點(diǎn)帶面，突出重要的、活躍的研究領(lǐng)域。在學(xué)生具備了一定的算法和編程基礎(chǔ)以及完成了資料的收集和分析工作的情況下，以專題為切入點(diǎn)，以某一算法為研究對(duì)象，對(duì)智能優(yōu)化算法的理論問題及實(shí)用性進(jìn)行深入探討。專題研究型教學(xué)是對(duì)“智能優(yōu)化計(jì)算”課程教學(xué)模式的新的探索。

1 專題研究型教學(xué)模式的特點(diǎn)

1.1 教學(xué)資源轉(zhuǎn)變

教學(xué)方法要由傳統(tǒng)的“注入式知識(shí)教育”，轉(zhuǎn)變?yōu)檫m應(yīng)知識(shí)經(jīng)濟(jì)要求的“研究式素質(zhì)教育”。該教學(xué)方式克服了傳統(tǒng)的以教材為主的教學(xué)模式在知識(shí)體系開放性、前瞻性等方面的局限性，將該領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)外權(quán)威文獻(xiàn)引入到課堂教學(xué)中，使學(xué)生可以在閱讀文獻(xiàn)過程中領(lǐng)會(huì)問題的精髓，思考解決問題的方法，提高學(xué)習(xí)主動(dòng)性。

1.2 授課模式轉(zhuǎn)變

授課模式要由“連續(xù)型細(xì)節(jié)式授課”，轉(zhuǎn)變?yōu)椤疤S型平臺(tái)式授課”。傳統(tǒng)教學(xué)方式，講求連貫性與詳細(xì)性，但對(duì)于一些發(fā)展較快的學(xué)科，在短期內(nèi)已有飛速的發(fā)展，故而使得教師的講授很難做到面面俱到，可能剛剛進(jìn)入教材的內(nèi)容就已經(jīng)是過時(shí)的。專題研究型教學(xué)模式采用“以點(diǎn)帶面”的授課模式，將授課內(nèi)容分為若干專題，獨(dú)立講解各個(gè)專題內(nèi)容，突出重要的、活躍的研究領(lǐng)域，使學(xué)生可以最大程度地了解該領(lǐng)域的知識(shí)體系。

1.3 教學(xué)形式轉(zhuǎn)變

教學(xué)形式要由“單一的課堂教學(xué)”，轉(zhuǎn)化為“多形式的互動(dòng)交流”。專題研究型教學(xué)模式克服了傳統(tǒng)教學(xué)中教師單一的課堂講授模式，將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、多媒體教學(xué)、調(diào)研討論等多種教學(xué)形式引入到教學(xué)中，轉(zhuǎn)變課程只有45分鐘的思想，引導(dǎo)學(xué)生積極參與，自主學(xué)習(xí)，相互協(xié)作，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生自主思考能力。

2 “智能優(yōu)化計(jì)算”專題研究型教學(xué)的實(shí)施過程

在教學(xué)過程中，我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生的研究興趣和參與程度對(duì)教學(xué)的效果影響是巨大的，在傳統(tǒng)的教學(xué)中，學(xué)生參與教學(xué)僅僅局限在期末的考試中，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不大。專題研究型教學(xué)模式剛好可以克服此種弊端，將學(xué)生活動(dòng)穿插到教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)中去，提高學(xué)生的參與度。本節(jié)以“智能優(yōu)化計(jì)算”課程為例，進(jìn)一步闡述實(shí)施專題研究型教學(xué)的實(shí)施步驟。

2.1 準(zhǔn)備階段

準(zhǔn)備階段是專題研究型教學(xué)成功與否的關(guān)鍵步驟，需要教師進(jìn)行充分準(zhǔn)備，學(xué)生亦需要結(jié)合自身優(yōu)勢(shì)做好準(zhǔn)備工作。

2.1.1 教師工作

1）確定專題內(nèi)容。

教師要根據(jù)課程內(nèi)容和當(dāng)今研究熱點(diǎn)，及學(xué)生已掌握的知識(shí)和自學(xué)能力，確定相應(yīng)研究專題。如“智能優(yōu)化計(jì)算”課程的主要專題有：遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、群智能算法、模擬退火算法等。確定專題時(shí)，教師要注意專題選取的代表性和學(xué)生自行研究時(shí)的難易程度。

2）每一專題的研究項(xiàng)目介紹。

專題內(nèi)容確定以后，根據(jù)每一專題中智能算法的研究進(jìn)展情況，確定在每一專題中具體的研究項(xiàng)目，教師需要給出明確的研究對(duì)象、研究方法和進(jìn)度安排。

①研究對(duì)象：確定每一專題的研究?jī)?nèi)容，并指出可以利用該算法解決哪些實(shí)際問題。如“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法”這一專題中學(xué)生的研究對(duì)象為“BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法”，并了解可以利用其解決實(shí)際問題。

②研究方法：為學(xué)生介紹每一專題的具體研究方法和步驟。本課程中主要采取的教學(xué)步驟為：教師講解、閱讀文獻(xiàn)、提出問題、學(xué)生討論（在實(shí)施階段具體闡述）。

③進(jìn)度安排：制訂每一專題的研究進(jìn)度，給出進(jìn)度計(jì)劃表。如“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法”一節(jié)需3-4周。

④總結(jié)報(bào)告：各小組提交解決預(yù)定問題的書面報(bào)告和口頭匯報(bào)，教師根據(jù)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)予以講評(píng)。

3）評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。

教師制定出書面報(bào)告和口頭匯報(bào)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)作為評(píng)價(jià)時(shí)的依據(jù)。如書面報(bào)告中格式是否規(guī)范，結(jié)論是否準(zhǔn)確，口頭匯報(bào)時(shí)陳述是否清晰，回答是否具有說服力等等，均要有詳細(xì)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

2.1.2 學(xué)生工作

1）專業(yè)知識(shí)累積：初步掌握算法理論和相應(yīng)軟件使用。

2）了解課程專題的特點(diǎn)和總體目標(biāo)。

3）進(jìn)行分組：每一小組由4～5人組成，由1人負(fù)責(zé)，小組成員要認(rèn)真溝通，分配任務(wù)。

2.2 實(shí)施階段

在實(shí)施過程當(dāng)中，應(yīng)注意以學(xué)生為主體，教師應(yīng)起到跟蹤指導(dǎo)的作用。為進(jìn)一步闡述實(shí)施階段的具體步驟，在此以該課程中“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法”一節(jié)為例進(jìn)行說明，希望以此總結(jié)出實(shí)施課程專題教學(xué)方法的一般步驟。

1）教師講解。

專題型教學(xué)模式不需要教師對(duì)于專題內(nèi)容所涉及的所有知識(shí)點(diǎn)面面俱到地進(jìn)行講解，只需介紹該專題中所涉及的基本原理和必要的思路，提醒學(xué)生應(yīng)注意的事項(xiàng)，對(duì)于一些具體問題的解決和相關(guān)知識(shí)的掌握留給學(xué)生自主完成。如在本節(jié)中，只需講解BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的基本思想和信號(hào)向前與向后傳播的基本理論，其他一些相近和改進(jìn)的模型只需提及相應(yīng)思想，而不需要具體講述。

2）閱讀文獻(xiàn)。

鑒于現(xiàn)有教材內(nèi)容均為一些經(jīng)典理論的講解，故需要有選擇地給學(xué)生補(bǔ)充一定的國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)的閱讀，使學(xué)生可以在一些權(quán)威文獻(xiàn)中進(jìn)一步了解理論發(fā)展和算法的應(yīng)用背景，提高學(xué)生對(duì)于前沿內(nèi)容的了解，并可以在閱讀文獻(xiàn)中體會(huì)前人的研究方法，增強(qiáng)自身的科研能力。如在本節(jié)中，會(huì)利用文獻(xiàn)給學(xué)生介紹如何利用BP模型預(yù)測(cè)股票價(jià)格和地震發(fā)生等學(xué)生感興趣的實(shí)際問題。

3）提出問題。

在專題研究不斷深入的過程中，學(xué)生往往會(huì)發(fā)現(xiàn)一些問題，那么如何解決這些問題就成了研究開展的原動(dòng)力。同時(shí)，在學(xué)生發(fā)現(xiàn)和提練問題的過程中，教師應(yīng)給予適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)，使得最后有待解決的問題有一定的代表性和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，但應(yīng)注意不能過度干預(yù)而使得問題的創(chuàng)新性受到破壞。如在本節(jié)課程教學(xué)中，學(xué)生提出了如何提高BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的收斂速度、如何更好利用結(jié)論的不確定性等問題。

4）學(xué)生討論。

針對(duì)所提出的問題，結(jié)合小組內(nèi)每一位同學(xué)的優(yōu)勢(shì)，密切溝通、協(xié)調(diào)，通過反復(fù)討論找出問題的解決方案。如在本節(jié)課程教學(xué)中，學(xué)生給出了多種混合算法，優(yōu)化了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)速度過慢的問題。

以上簡(jiǎn)單闡述了專題研究型教學(xué)在實(shí)施過程中的主要步驟，但在實(shí)際操作過程中上敘述順序是可以交叉出現(xiàn)的，如閱讀文獻(xiàn)和提出問題就可以交替進(jìn)行。

2.3 點(diǎn)評(píng)階段

在該階段中，教師要對(duì)學(xué)生的報(bào)告組織專人評(píng)閱和答辯，根據(jù)預(yù)定評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)和學(xué)生的工作量給出學(xué)生最終分?jǐn)?shù)，具體步驟如下：

1）書面報(bào)告。學(xué)生按照預(yù)定問題，撰寫解決問題的書面報(bào)告，并準(zhǔn)備報(bào)告陳述。

2）書面報(bào)告評(píng)審。組織相關(guān)教師組成評(píng)閱組，并根據(jù)報(bào)告質(zhì)量和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)給出書面報(bào)告分?jǐn)?shù)。

3）口頭匯報(bào)。學(xué)生對(duì)于報(bào)告內(nèi)容進(jìn)行口頭陳述，并回答其他組同學(xué)和教師提出的問題，教師按照預(yù)定評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)給出口頭陳述的分?jǐn)?shù)。

4）教師點(diǎn)評(píng)。教師對(duì)報(bào)告中的問題凝練后給出點(diǎn)評(píng)，并根據(jù)項(xiàng)目組成員的貢獻(xiàn)給出學(xué)生最終分?jǐn)?shù)。

3 結(jié)語

通過對(duì)專題研究型教學(xué)模式的內(nèi)容和特點(diǎn)展開研究，同時(shí)，2011-2012年連續(xù)兩年將專題研究型教學(xué)模式應(yīng)用到“智能優(yōu)化計(jì)算”課程，在實(shí)踐過程中，兩年的學(xué)生教學(xué)評(píng)價(jià)均獲得100%的滿意度，同時(shí)獲得了學(xué)校教學(xué)督導(dǎo)的肯定。學(xué)生也普遍反映教學(xué)內(nèi)容豐富，學(xué)習(xí)主動(dòng)性增強(qiáng)，不僅掌握了智能優(yōu)化算法的理論，也進(jìn)一步了解了算法的應(yīng)用前景，提高了他們的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)了創(chuàng)新能力，對(duì)于他們的綜合素質(zhì)提高有一定的促進(jìn)作用。

（編輯：趙廓）