研究性教學模式在實驗教學方法改革中的應用

崔學榮， 曹愛請， 李　娟， 吳春雷

(中國石油大學(華東) 計算機與通信工程學院， 山東 青島　266580)

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研究性教學模式在實驗教學方法改革中的應用

崔學榮， 曹愛請， 李娟， 吳春雷

(中國石油大學(華東) 計算機與通信工程學院， 山東 青島266580)

論述了研究性教學模式在本科實驗教學方法改革中的具體實踐，主要是通過課內實驗、課外實驗、網絡平臺、考試方法等4個方面的綜合改革，以激發學生學習的主動性，培養學生的學習能力、創新能力、解決問題的能力和團隊協作能力，以及學生對未來社會的適應能力。

研究性教學； 實驗教學； 教學方法改革； 網絡教學

教育部《關于全面提高高等教育質量的若干意見》(高教30條)中明確提出:“創新教育教學方法，倡導啟發式、探究式、討論式、參與式教學”。2005年9月教育部以立項形式建立清華大學、北京大學、中國科技大學等15個研究性學習和創新能力的研究與示范工程，開始探索適合我國高校的研究性教學方法和模式，以促進創新型人才培養。

研究性教學是指在教學過程中要求學生在教師的指導下，在一定的教學情境中，通過以“自主、探究、合作”為特征的學習方式主動發現和解決問題，進行自主學習、深入的探究并進行小組合作交流，從而較好地培養學生獲取知識的能力的一種教學模式，該教學過程強調的是師生之間的互動與研討。研究性教學已經被國際一流大學證明是改善教學質量的有效途徑和方法，近幾年日益受到高校和教育管理部門的重視。

研究性教學在國內大學各層次教學中正逐步開始研究并進入實施[1-4]，在實踐教學中實施研究性教學改革也進行了一定的研究和嘗試[5-7]。開展研究性教學與學習是提高大學生創新能力、實現教學與科研相結合的必然選擇[8]，是探索以學生為中心、面向學生自主學習與科學研究的新的教學模式，有利于推進人才培養模式的進一步改革。實施研究性教學可以培養學生的學習能力、創新能力、解決問題的能力和團隊協作能力，以及學生對未來社會的適應能力。研究性教學已經成為歐美國家綜合性實踐類課程的主要教學方法[9]。

然而，目前研究性教學還存在一些問題[10-12]，本文將從實驗教學方法的改革入手，重點介紹將研究性教學模式應用在課內實驗、課外實驗，網絡平臺、考試方法4個方面。

1　課內實驗，學生參與

課內實驗改革的重點應是穿插“學生參與”、激發學生課下學習的“主動性”和增加課堂教學的“生動性”。課內實驗教學方法的改革，將循序漸進地探索增大學生參與講解實驗的時間，由原來教師講授實驗為主，轉變為教師講授、學生參與講授、演示或討論穿插進行的方式，內容以前沿性和熱點性的學術或工程案例為核心。組織學生討論和研究，不僅可以增強學生課外學習的主動性及課內教學的“生動性”，同時也增加了教師與學生交流的時間。

(1) 精品文章推薦。要求學生課下從CNKI、ISI Knowledge、Engineering Village等選擇一篇與課程相關的論文進行精讀，在課上講解。科研興趣濃厚的學生可以選擇理論深度較強的論文，科研興趣不強的學生可以選擇具體工程領域應用方面的論文。這樣，不同層次不同興趣的學生各得其所。同時，由于時間關系，如果每個學生都上臺講解可能時間不夠，可以采用首先組內講解，然后組內推選講解效果最好的學生進行班級講解，班級再選擇效果最好的學生進行課堂講解。因此最后課堂講解的應該是質量最高的文章。

(2) 典型應用案例演示。要求學生課下選擇一個與課程緊密相關的工程案例或者自己完成的復雜的實驗，在課堂演示并講解。同樣可以采用“組內初選—班內優選—課堂內精選”的方式進行。

(3) 非典型錯誤調試。調試錯誤是實驗所需的一種基本能力，在某種程度上講，其考查學生能力勝過做實驗本身。調試實驗錯誤能夠充分讓學生將所掌握的知識發揮出來，考查自己解決問題的能力以及學習知識的能力。因此，可以選擇一些學生在實驗過程中產生的一些非典型錯誤，讓學生在課上演示、講解。

(4) 科技競賽中的應用。科技競賽在大學生科技能力訓練中起著非常重要的作用，因此教師應積極引導。例如，在計算機學科中，ACM國際大學生程序設計競賽是全球性的科技比賽，其中數據結構和算法占有非常重要的地位，因此可以邀請參加ACM大賽獲獎的學生選擇部分題目結合數據結構與算法這門課的知識點，講解其在ACM大賽中解決問題的具體應用。

課內實驗學生參與的內容，具有“臺上一分鐘，臺下十年功”的作用，學生在準備課上講授、討論內容的同時，需要在課下主動地去準備、學習、探究大量的內容。課堂中，強調師生互動和學生主動參與，引導學生積極思考，自由討論，實現教與學互動，活躍課堂氣氛，以充分調動學生的積極性，提高課堂學習效率。通過這些案例也培養學生對課程的興趣。“興趣是第一動力”，學生有了興趣才會調動起學習的積極性，變被動為主動，尤其對于一些理論性較強的實驗課而言，學生的興趣尤為關鍵，這樣才能形成良性循環。

2　課外實驗，團隊模式

課外實驗改革的重點應是改革學習小組組織方式，促進課下的互助互學。僅靠課內實驗以及教師課內的講授，對學生掌握知識、靈活運用知識解決問題是遠遠不夠的，學生解決問題的能力更多的是在課下獲得的，因此，需要學生在課下能夠“互助互學”。學習小組是一種很好的組織方式，但是傳統的學習小組存在一定的“偷懶”現象，為此應改革學習小組組織、運行、考核機制，形成互助互學、科學評價、組間交流的新模式，真正促進學生課堂內外的“互助互學”。

(1) 小組的產生方法。首先，分組時要求組內學生能力要有層次，小組內部具有傳幫帶的團隊精神，小組間具有競爭意識。放手完全讓學生選擇小組成員，學生肯定會強強聯手，那么剩下能力較弱的學生會有自卑感或者干脆放棄，這樣肯定達不到想要的教學效果。因此需要有一定的規則：開課初期，根據學生先修相關課程的成績，每個班選定最高成績的幾個人作為小組組長，再選定成績最差的同樣多的人分配到小組中(成績最高的搭配成績最差的，以此類推)，剩下的組員自由組合，每組4～6人。

(2) 小組的運行機制。每個小組選擇1～2名動手能力強的學生作為實驗輔導志愿者。要求這些“小助教”必須在實驗前完成本次實驗任務，實驗課上如果同學有問題，要先幫助同學解決問題。當學生遇到難以解決的問題時，輔導教師再給予指導。通過幫助同學解決問題，避免了部分學生“懶于羞于”問老師的情況，解決的問題增加了幾倍，有效地提高了這部分學生的動手能力，同時也提高了其他學生的實驗效率。為了避免有人偷懶不學，同時也實現組內學生的督學，可以選定某次測試組內所有成員的平均分作為每個組員的成績。

(3) 小組的考核方法。考核方法是一個指揮棒，可以影響學生積極性的發揮，可以采用以下多種考核方式：給小組賦分(S)，然后小組內根據每個人的貢獻度(Pi,∑Pi=1)獲得相應的分數(S×Pi)；給小組賦分(S)，小組內每個人得分為S；將小組內所有人得分的平均值，作為本次測試每個人的最終得分。

3　網絡實驗平臺，資源共享

網絡實驗平臺改革的重點應是積累學生學習、研究的成果，豐富教學資源、促進課程的可持續發展。

3.1教師教學資源的共享

(1) 基本資源。基本資源指能反映實驗教學思想、實驗內容、實驗方法、實驗過程的核心資源，包括實驗介紹、實驗大綱、教案或演示文稿、重點難點指導、參考資料和重難點教學錄像等反映實驗教學活動必需的資源。

(2) 拓展資源。拓展資源指反映課程特點，應用于各實驗教學與學習環節，支持實驗教學和學習過程，較為成熟的多樣性、交互性輔助資源，例如案例庫、專題實驗講座庫、實驗素材資源庫，以及演示/虛擬/仿真實驗實訓(實習)系統、學習和交流工具及綜合應用多媒體技術建設的網絡實驗課程等。

3.2基于時間片的移動學習

根據艾賓浩斯記憶曲線，及時地將學生要復習的實驗內容零碎地推送到學生的手機上，讓學生在手機上利用短暫的時間片在規定的時間內完成相應題目，達到及時復習鞏固實驗內容、方法和原理的目的。

3.3學生成果的共享

鼓勵學生撰寫科技論文、完成實驗演示相關內容、申請軟件著作版權，并歷年累計，不斷豐富，可持續發展。

(1) 優秀實驗效果展示。采用個人申報、學生評選的方式，每次實驗將評選最優秀的5份實驗，作為樣板放到優秀實驗展示庫里，這樣既促進學生主動去優化實驗，也可以將其智慧延續到以后各級學生中。

(2) 撰寫科技論文。低年級學生對于發表論文有一種恐懼心理，可以摘錄一些應用型科技論文給學生學習，啟發、引導學生知道發表論文也并不是很難的事情，鼓勵學生對實驗進行總結、改進、提高，發表相關科技論文。

(3) 完成實驗演示。讓學生自己制作各類實驗效果演示文件，這樣可以使抽象的知識形象化，使學生自己以及觀看演示的學生更深刻地理解要掌握的知識，進而激發學生的學習興趣和主動性。

(4) 申請專利或軟件著作版權。要求學生在課程實踐環節獨立完成的實驗具有一定創新性，對能夠申報專利或軟件著作權的，給予平時成績加分的獎勵。

4　考試方法，過程性評價

在研究性教學過程中，課程考核應改變“一考定輸贏”的格局，使學生能夠在平時自覺地為自己加壓，認真對待每一個實驗模塊。較大比例的平時成績使學生在研究性教學中積極主動參與到小團隊的探討研究中，以便爭取更好的表現，課堂氣氛也將會更活躍。評價指標要由原來單一的知識技能測評轉向對學生在研究性教學過程中展現出的知識能力和態度等綜合素質的測評，應實現課堂教學、實踐教學、研究性教學三方面多維的過程化評價，通過實時度量、實時監控、實時反饋、實時預警、實時調控、實時指導實現學生培養目標的“最大化”。對學生的評價應包括書面實驗報告、實驗課題研討、小組討論、競賽、論文、專利、軟件版權等，以及貫穿課程始終的過程化綜合評價。

例如，“數據結構與算法實驗”這門課的評價方法：總成績=期末上機成績×60%+平時上機考試成績(3次)×15%+Max(上課研討×10%,軟件版權×10%)+上機作業×5%+(小組成績×4%+組長賦分×3%+組內互評×3%)+課程之星競賽(附加分)。其中，課程之星競賽利用實驗時間，進行2～3次的課程之星競賽活動。在最短的時間內能夠正確完成規定功能的程序編碼的前5名學生授予“數據結構之星”的榮譽稱號，平時成績加5分。

5　結語

研究性教學不僅要在理論教學中應用，在實踐教學中同樣也需要引入并加以推廣。在“課內實驗”中應強調“學生參與”，以激發學生課下學習的“主動性”和課堂教學的“生動性”；在“課外實驗”中應強調改革學習小組組織方式，促進課下的互助互學；在“網絡平臺”建設中應強調積累學生學習、研究的成果，豐富教學資源、促進實驗教學的可持續性發展；在“考試方法”中應強調過程性評價，促進學生平時成績的積累。在實驗教學中應用研究性教學模式，既能培養學生的學習興趣，又能培養學生分析解決問題的能力；既能使學生掌握系統、扎實的基礎知識，又能培養學生的實際操作能力，克服了接受性教學的缺陷。

References)

[1] 李福華.實行開放式研究性教學,培養研究生的實踐能力與創新能力[J].實驗技術與管理,2009,26(5):18-20,23.

[2] 吳瑞林,王建中.研究性教學與研究生創新能力培養[J].學位與研究生教育,2013(3):10-15.

[3] 王明彥.構建研究性實驗教學體系的思考與實踐[J].中國大學教學,2009(3):75-77.

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[5] 楊宏偉.強化實踐環節,促進研究性教學與素質教育相結合[J].實驗技術與管理,2007,24(1):14-16.

[6] 楊春玲,朱敏,張巖.數字電子技術基礎研究性教學方法的探索與實踐[J].中國大學教學,2014(2):58-60,74.

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[9] 趙洪.研究性教學與大學教學方法改革[J].高等教育研究,2006(2):71-75.

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[11] 徐雪松,陳榮元.地方本科院校研究性教學的問題與改革探索[J].中國電力教育,2013(31):45-46.

[12] 陳文軍.高校推進研究性教學面臨的問題及突破口[J].高等理科教育,2013(3):91-94.

Application of research-oriented teaching mode in reform of experimental teaching methods

Cui Xuerong, Cao Aiqing, Li Juan, Wu Chunlei

(College of Computer and Communication Engineering, China University of Petroleum (East China), Qingdao 26580, China)

This paper talks about the practice of research-oriented teaching model in the reform of undergraduate experimental teaching method, mainly through the following four aspects of the comprehensive reform: teaching experiments, extracurricular experiments, network platform and examination methods. The proposed research-oriented teaching methods in experiments may stimulate the students’ learning initiative, improve their learning ability, innovation ability, solving problem ability and the team cooperation ability, and then the students may adapt to the future society.

research-oriented teaching; experimental teaching; reform of teaching method; network teaching

DOI：10.16791/j.cnki.sjg.2016.01.046

2015- 06- 30修改日期：2015- 07- 29

教育部—西門子產學合作專業綜合改革項目(2014-6)；教育部文科大學計算機教學改革項目(2014-A117)；中國石油大學(華東)研究性課程教學改革項目(YK201415)

崔學榮(1979—)，男，山東萊陽，博士，副教授，主要從事研究性教學、過程化教學、無線定位技術等領域的研究．

E-mail：cuixuerong@163.com

G642.0

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1002-4956(2016)1- 0176- 03