研討式教學在“計算智能”研究生課程中的教學探索

劉志宏 王祥科 王菖

摘要研討式教學一改傳統“滿堂灌”的教學模式，以學生為中心，鼓勵探索、交流、批判和創新，注重綜合素質和創新能力的培養，更加適應國家新時代研究生教育改革發展的要求。雖然研討式教學目前在國內也取得了一定成效，但是在具體實際過程中，往往面臨研討不起來的應用窘境。結合計算智能研究生課程理論和實踐并重的特點，探索研討式教學在計算智能課程中的具體教學實施方案，為研討式教學的推廣實施提供參考。

關鍵詞 研討式教學 計算智能 研究生課程 教學實施

中圖分類號：G424文獻標識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.19.043

Teaching Exploration of Discussion Teaching in the Graduate Course of Computational Intelligence

LIU Zhihong， WANG Xiangke， WANG Chang

（College of Intelligence Science and Technology， National University of Defense Technology， Changsha， Hunan 410073）

AbstractThe seminar-style teaching changes the traditional teaching mode of "full classroom teaching"， centering on students， encouraging exploration， communication， criticism and innovation， focusing on the cultivation of comprehensive quality and innovative ability， and more adapting to the requirements of the reform and development of postgraduate education in the new era of the country. Although seminar-style teaching has also achieved certain results in China， in the actual process， it often faces the application dilemma that cannot be discussed. Combining the characteristics of equal emphasis on theory and practice of computational intelligence graduate courses， explore the specific teaching implementation plan of seminar-based teaching in computational intelligence courses， and provide references for the promotion and implementation of seminar-based teaching.

Keywordsseminar-style teaching； computational intelligence； graduate course； teaching implementation

0引言

隨著我國社會經濟及科學技術的快速發展，人才培養和教育也進入了新的歷史階段?！白⒅貙W用相長、知行合一，著力培養學生的創新精神和實踐能力”是習近平總書記關于教育的重要論述。研究生教育肩負國家高層次、高素質人才培養的重要使命，強調學生的創新精神和實踐能力培養。傳統的教學模式往往是教師“滿堂灌”、學生“滿堂記”，以教材為本，以考試為標，會扼殺了學生的學習興趣和創造性思維的培養。研討式教學變傳統的“以教師為中心”為“以學生為中心”開展教學，更加注重知識探索、知識應用和知識創新等綜合能力的培養，從而更加適應國家新時代研究生教育改革發展意見中關于提高教育質量、堅持創新引領的基本要求。計算智能研究生課程是我校開設的研究生智能類專業選修課程，是一門理論與實踐并重的課程。本文將闡述研討式教學的應用現狀，分析研討式教學的內涵，并結合計算智能課程的特點，探索研討式教學的實施方式，為研討式教學的推廣實施提供參考。

1計算智能概述

計算智能課程是我校為計算機、控制、自動化、航空等相關專業碩士研究生開設的一門研究生智能類專業選修課程。課程主要講授神經網絡、模糊系統與進化計算等相關理論的基本原理、模型和算法，探討他們的共性、特點及應用范圍等內容，具有一定的理論深度，同時也是一門實用性很強的課程。計算智能是受生物智能啟發的，由計算技術為支撐的問題求解方法集合，是人工智能、大數據技術等新一輪科技革命戰略性技術的結合體現，它不僅在開設了相關專業高校的研究生課程中得到了普遍推廣，同時也得到了眾多科研工作者的青睞。新的模型和算法在不斷的出現，既有問題的解決思路也在持續的優化?！癆nnual Conference on Neural Information Processing Systems”“IEEE Trans. on Evolutionary Computation”等國際頂級會議和期刊均不乏計算智能相關理論的報道。因此，學習本門課程不僅能讓學生掌握計算智能的相關理論，同時能夠培養學生運用計算智能方法解決實際應用問題以及前沿創新的能力。

2研討式教學應用現狀

研討式教學最早源自18世紀的德國，由教育家弗蘭克（A. H. Francke）提出，并于1737年引入到大學教育中，由古典語教授海涅（G.G.Heyne）在德國哥廷根大學創建了語言學的“研討會”。[1]隨后，德國著名教育家及語言學家洪堡（W. Humboldt）將哥廷根大學的“研討會”教學理念帶入到柏林大學，并在享譽為“近代史學之父”的史學家蘭克（L. Randke）創建了史學“研討會”課程后，研討式教學逐漸在德國得以普遍應用，并推廣到了美國、英國等西方國家，直接和間接地培養了大批接受過研討式教學這一新型教學模式教育的學者。[2]

美國最早于19世紀70年代由在柏林大學學習的歷史學家亞當斯（H.Adams）引入到美國哈佛大學。[3]在20世紀中期之前，研討式教學尚未在美國高校中普及，這種新型的教學方式在部分高校中得到應用，例如約翰斯霍普金斯大學的歷史和社會科學專業應用。到20世紀中期之后，美國哈佛大學于1959年率先開設了低年級本科生的新生研討課，開始進行為期三年的研討式教學的教學實驗。自此，研討式教學對人才培養的出色效果得以顯現。此后，研討式教學收到了學生和教育家的青睞和熱捧，并引起了美國各高校的效仿。據美國大學教育委員會針對研究型大學的調查結果顯示，在2009年，開設了新生研討課的高校占比達到了87.34%。[4]

國內自1999年頒布《中共中央國務院關于深化教育改革全面推進素質教育決定》以來，研討式教學是教育改革的熱點，國內各高校在研討式教學方法和模式上進行積極探索和研究。湖南師范大學郭漢民于1999年提出了著名的研討式教學五步法：[5]第一步，由教師首先進行教學示范，并將學生分為若干組，做好任務分工和選題；第二步，學生針對分工要求和選題進行資料搜集、探索研究；第三步，各小組進行討論交流，可推薦幾名同學在班上集中分享；第四步，由學生登臺講課，師生共同聽課并評議；第五步，對課程進行總結。此外，還有許多學者在五步法的基礎上提出了不同的教學實施方案，比如海軍航空工程學院孟凡磊提出的六步式研討教學模式，[6]沈陽師范大學徐嬌玲提出的基于問題導向型的研討式教學方法。[7]在研討式教學應用方面，湖南師范大學歷史系于1997年起率先開展了研討式教學改革，隨后中國科學技術大學從1999年起作為教改試點嘗試開設研討式教學課程，[8]此外，北京大學、清華大學、浙江大學等高校也紛紛開展了研討式教學課程。雖然目前研討式教學在國內也取得了一定成效，但是在具體實際過程中，研討式教學往往面臨研討不起來的應用窘境問題，主要表現為學生“不愿發言”“不會發言”和“不敢發言”。[9]對此，受傳統灌輸式教學模式的影響，國內研討式教學的普及推廣還需進一步強化。

3研討式教學的特點

研討式教學是以“研討會”的形式開展，德語為“Seminar”，中文譯名為“席明納”?！杜＝蚋唠A英漢雙解詞典》將其解釋為“由一組學生和教師針對專題展開討論和研究的大學課堂”。與傳統的教學方法不同，研討式教學是追求以學生為中心的教學模式。在這種教學模式下，教師不再是“滿堂灌”“一言堂”，而是引導學生針對選題或者某個專題展開研究，學生充分發揮主觀能動性，分組進行資料搜集、討論分析，最后提出解決思路或者方案。

3.1秉承以學生為中心的教學思想

現階段高校課程大多采用以教師授課為主體的教學方式，教師在課堂上直接講授課程知識，學生被動地接受知識的灌輸。雖然部分教師在講授過程中會引入相關案例和問題來引導學生啟發式思考，但是基本上還是教師講授為主。這種填鴨式的教學方式企圖將知識、經驗和思想生搬硬套的傳授給學生，但是效果往往有所差距，學生難以將所學知識融會貫通。此外，基礎較好的學生能較快地接收教師課堂講授的知識，也因此容易造成該部分學生時間浪費；反之，基礎較差的學生較難在教師講授的過程中吸收知識，容易使該部分學生無法進入狀態，一旦沒跟上節奏，課堂的后續部分將不知所云。相比之下，研討式教學秉承以學生為中心的教學思想，學生自主選題，根據自身基礎及知識結構制定研究計劃，主動與教師及小組成員溝通討論、合作研究。通過有針對性的資料搜集及調研，逐漸明晰所研究領域的重難點問題、待優化問題和瓶頸問題等，讓學生自主探索及融會貫通相關知識，以達到更好的學習效果。

3.2以培養學生綜合能力為目標

傳統單向講授式的教學模式，學生主要是“聽、記、背、考”，學生課前不要求預習，平時也不需主動探索研究，到臨考試前才開始“臨時抱佛腳”的現象普遍存在，這種教學模式不利于內涵式高素質人才培養。研討式教學改變傳統單方面講授、形式單一的教學模式，鼓勵探索、交流、批判和創新，是以學生綜合能力的培養為目標的。首先，學生根據選題自由探索研究，需結合自身知識結構自主找到研究的突破口，進一步進行分析和探索，形成解決方案，在此過程中，有利于培養學生發現問題和解決問題的應用實踐能力。其次，研討式教學強調師生之間、學生之間的互動交流，學生在課堂發言中學會組織語言，在有限時間內，高效地表達出自己的觀點和思路，有利于鍛煉學生的溝通表達能力。再次，研討式教學提倡獨立思考、各抒己見，學生踴躍發表自己的獨特見解，在思想的碰撞中迸發出研究性和創新性的想法，有利于培養學生的創新性思維。

3.3對教師及學生的課前準備具有更高的要求

研討式教學在課堂中的交互性很強，為達到預期的研討效果，對教師及學生的課前準備均有更高的要求。對教師而言，教師需根據學生的知識結構背景進行選題或者討論專題設置，所涉及范圍要與學生專業基礎有所交聯，同時還需盡量選擇前沿性強、公眾關注度高的題材，從而提高學生對研討內容的興趣。此外，雖然研討式教學是以學生為中心，但是教師仍然承擔著知識引導、課堂組織、研討評議等重要職能，以“課程指揮官”的角色將知識和方法傳遞給學生，這無疑對教師的知識儲備和教學能力提出了更高的要求，教師要通曉學生相關學科的常識與基礎，要具備較高的歸納總結能力。

對學生而言，學生不再是滿堂課被動地接受知識，而是主動的去探索和學習，是課程的主角。在課前，學生需要對將要研討內容的相關素材進行搜索和分析，對問題進行思考。在此基礎上，學生才能夠在課堂上與教師和學生進行深度交流，研討課堂才能營造出良好的學習氛圍，避免“不愿發言”“不會發言”和“不敢發言”等問題。學生各抒己見，提出疑問、發表自己的見解，使得學生能獨立思考、相互學習，從人本主義的角度發現和獲取知識。

4研討式教學實施探索

筆者從2017年開始執教國防科技大學智能科學學院開設的計算智能課程。課程為研究生課程，共有36個學時。歷年選課學生的專業背景涉及計算機、控制、自動化、儀器、航天等多個工科專業。本著為國家和軍隊培養高素質人才的角度出發，本課程在深入理論探索的同時，強調動手實踐能力的培養，要求學生完成半開放式選題的課程設計。下文將介紹采用研討式教學方法進行計算智能理論課和實踐課教學的實施方案探索。

4.1專題劃分與人員分組

在開課前，教師需根據教學大綱將課程內容劃分為若干專題。以本校開設的計算智能課程教學大綱為例，主要有三大塊內容：神經網絡、進化計算和模糊系統。因此，課程相應劃分為三個專題：神經網絡專題、進化計算專題和模糊系統專題。每個專題再劃分為若干個子專題，以神經網絡專題為例，可劃分為：生物原理及模型構建、后向傳播算法設計及應用、徑向基網絡算法及應用，Hopfield網絡算法及應用等子專題。每個子專題需為學生準備課前資料，例如書籍、學術論文、講義等。此外，教師需根據選課人員數量及專業情況劃分為若干小組，小組數量不宜超過6個組，各組設一名組長。每兩到三組獨立負責若干個子專題，即組內成員相互合作，組間相互獨立。各組根據所負責的子專題進行資料閱讀和分析總結。課堂上，各組先獨立在組內進行研討交流，然后教師組織各相同子專題小組進行交叉研討交流。

4.2課程安排

課程總體進度安排如圖1所示。首先教師負責開課前的準備工作，要通曉相關文獻資料，把握學科發展前沿，對專題及子專題設置和小組劃分進行統籌規劃。第一次課是課程非常關鍵的一次課，因為很多學生并未接收過研討式課程教育，對課程組織形式和要求并不了解，而第一次課將課程將為學生詳細介紹課程情況，并完成好研討小組組建及分工，為后續課程的開展打下基礎。后續的課程將圍繞神經網絡、進化計算和模糊系統三大專題展開研討學習。由于本門課程強調工程實踐能力培養，將會安排3次的實踐課，同樣也是以小組為單位，采用半開放式選題完成課程設計及實現工作：學生需運用計算智能方法解決現實問題，要求進行動手編程實現，形成可展示成果。在倒數第二次課中，學生匯報本小組的課程設計完成情況，由師生進行提問和評議。在倒數第一次課中，由教師負責主講，對課程知識脈絡和關鍵點進行總結，并針對學術研討匯報過程中的整體問題進行總結。

4.3課程成績評定方式

課程成績報告包括三大部分：平時研討成績、課程設計匯報成績和學術報告成績。在平時課程中，授課教師或者組長會組織和引導學生參與討論、提問，或者辯論。每名學生均有發言的機會，教師根據學生發言的次數，回答問題的質量進行打分，建議平時研討成績占總成績的10%。課程設計匯報成績主要匯報課程設計的完成情況，包括研究意義、技術路線、技術成果等，這部分成績占總成績的40%。課程設計匯報以小組為單位，每名成員適當分工，均需上臺匯報一部分，建議每人匯報時間為5分鐘。匯報完畢后，還需回答聽眾的提問，回答問題環節控制在3分鐘以內。學術報告成績主要依據小組共同撰寫的學術報告，建議占總成績的50%，撰寫要求應與學術論文一致，包括摘要、引言、主體內容、實驗、結論及參考文獻。學術報告內容需圍繞本小組的課程設計，字數需大于5000字。

5結語

研討式教學以人本主義為理念，秉承以學生為中心的教學思想，注重學生綜合能力素質的培養，是研究生教育的理想教學模式。在教學過程中，教師一改以往“滿堂灌”的教學方式，以“課程指揮官”的角色完成知識和方法的傳遞。學生也不再采用“滿堂記”的學習方式，而是作為課程主角，進行自由探索、研討交流及成果總結，從而完成知識的獲取及能力的提升。雖然研討式教學逐漸得到了國內高校的重視，但是普遍面臨研討不起來的應用窘境。對此，本文以計算智能研究生課程為例，對研討式教學實施方案進行了探索，介紹了專題劃分與人員分組、課程安排和成績評定等具體環節，為進一步強化研討式教學的推廣實施提供借鑒。

課題：2020年國防科技大學教育教學研究課題“計算智能思政”（編號：U2020103，2020）

參考文獻

[1]Paulsen F.German Education Past and Present[M].New York： General Books LLC，2010.

[2]楊建華，井天軍，溫渤嬰.德國高等院校研討式教學模式及其啟示[J].中國電力教育，2013（25）：20-21.

[3]宋妍.美國大學研討式教學方法：內涵，特點及啟示[J].教師教育論壇，2017，000（007）：86-89.

[4]梁晶.美國研究型大學新生研討課評介[J].揚州大學學報（高教研究版），2013，17（1）：25-29.

[5]郭漢民.探索研討式教學的若干思考[J].湖南師范大學社會科學學報，1999（2）：109-112.

[6]孟凡磊，劉濤，崔偉成等.理工科專業課“六步式”研討教學模式[J].高等理科教育，2015，000（003）：85-89.

[7]徐嬌玲.基于問題導向型的“研討式”教學模式的認知與構建——以“日本文學史”課程為例[J].科教導刊，2019，000（030）：25-26.

[8]李蓓.本科Seminar課程教學的綜合分析[J].研究生教育研究，2003（04）：35-39.

[9]周可，陳棋.透視研究生課程研討式教學“遇冷”現象——基于12名碩士研究生訪談的梳理分析[J].高等教育研究學報，2020，43（3）： 40-45.