关于理科类课程研究性教学模式的若干探索

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  摘要:通过分析研究性教学在国内外发展的近况,结合目前高校理科类现行教学模式的情况,提出了一种以问题为向导的研究型教学模式。通过改变现行课堂教学模式,加强实验课程环节,辅以新的“能力”考核方式,从而达到教学改革的目标:培养有责任感和团队合作精神的高级应用型创新人才。
  关键词:教学改革;创新教学;研究性教学;创新型人才培养
  作者简介:张丽(1979-),女,土家族,湖南长沙人,长沙理工大学数学与计算科学学院,副教授;周伟军(1977-),男,湖南隆回人,长沙理工大学数学与计算科学学院,副教授。(湖南 长沙 410004)
  基金项目:本文系湖南省教育厅普通高校教学改革研究立项基金项目“‘数值数学’系列课程研究性教学的探索与实践”(项目编号:湘教通[2012]401号No.140)的研究成果。
  中图分类号:G647     文献标识码:A     文章编号:1007-0079(2014)14-0063-02
  随着科学技术的飞速发展,社会对人才素质提出了更高的要求,对高级创新人才的需求也不断增加。为了迎接新世纪的挑战,各高等院校都在积极探讨高级应用型创新人才的培养目标和培养模式。传统教学模式的种种弊端说明高级应用型创新人才的培养必须以教学模式的改革与创新为前提,为此研究性教学模式应运而生,成为高等教育顺应社会对应用型创新人才需求的必然选择。
  一、研究性教学模式的发展历程和现状
  研究性教学是教师以培养学生的研究意识、研究能力和创新能力为目标,从学科领域、课程内容或现实生活中选择和确定专题进行研究,通过教学过程的研究性(教学与研究的有机结合)引导学生进行研究性学习(学习与研究的有机结合)的教学。
  20世纪80年代以来,伴随着时代特征的转变、教育改革呼声的高涨和教育理论的发展,研究性教学得到了更好的发展与完善。美国、德国等发达国家纷纷出台各种举措加快教育改革的步伐,并都把教学方法改革作为重要的切入口,倡导研究性教学。①以研究性教学在高校教育中的发展为例,在美国研究型大学的本科教学体系中,已经实现了教学和科研的融合,主要做法:一是提供更多的科研和实践机会,二是增设讨论课,三是开设跨学科课程,四是创设了科研学分制,五是提供信息化课程教学。在德国,注重学生自学与正式讲课相结合,学生小组的项目定向学习法(project-oriented learning)取得了较好的成果。在丹麦,项目教学(project work)是教育部规定的大学和职业学院的重要教学方法。在瑞典,新的教学方法如问题学习法(problem-based learning)被来自不同专业背景的学生用来解决较为复杂的问题。在挪威,大班授课与小班讨论和辅导相结合,问题学习法被用于社会科学、医学等许多“交互式”课程的教学,以鼓励学生在解决问题的过程中获得自己的经验。[1-3]在我国实施研究性教学方面,清华大学起步最早,从1995年开始实施主要面向本科生的“大学生研究训练计划”(SRT),在全校范围内营造有利于培养学生创新思维和创新能力的大环境或气氛,强调将实践与研究融入教学过程,独立设置各类实践环节,鼓励设置项目训练型、讨论型课程,将大学生研究训练计划等课外科技实践活动列入培养方案。倡导探究式自主学习方式,开设“新生研讨课”(Freshman Seminar),从而在课内课外形成学习与研究并进的氛围。随着浙江大学、中国科技大学、北京大学的先后加入,进入21世纪后,我国出现了以培养创新人才为目标的创新教育理念。[4]一方面,在创新教育理念指导下的教学必然是研究性教学,另一方面研究性教学也成为实现创新教育的重要途径。而2001年与2005年我国教育部颁布的两个文件使得研究性教学倍受重视。教育部(教高[2001]4号文件)《关于加强高等学校本科教学工作提高教学质量的若干意见》“提倡教授上讲台”,就是要把教授的科研体现在教学过程之中,使研究成果及时进入教学内容,使教学过程具有探究性。“提倡实验教学与科研课题相结合,创造条件使学生较早地参与科学研究和创新活动”。教育部(教高[2005]1号文件)《关于进一步加强高等学校本科教学工作的若干意见》中明确指出要“积极推进研究性教学,提高大学生的创新能力”。这是本科教育文件中首次明确使用了“研究性教学”一语,标志着以研究性教学为突破口,推动并优化我国本科教育改革成为了国家要求。由此,在国家的要求和鼓励下,围绕大学研究性教学的理论研究和实践探索纷纷展开。
  在我国高校,尽管与研究性教学性质相类似的教学改革早已进行了多年,但真正冠以“研究性教学”(或“研究型教学”)之名的教学改革活动才刚刚起步。随着扩招后生源质量一定程度的下降,师资力量的紧缺,图书资料、实验设备等教学资源的匮乏,教学思想和教学方法的落后,大学教学在培养学生科研素质和提高创新能力方面面临更大的问题。
  二、理科类现行教学方式之现状分析与思考
  传统意义上,理科主要是指数学和自然科学等基础学科,即通常所说的“数、理、化、天、地、生”六大学科,这称之为基础理科。现代高等教育有时也把由这些学科衍生出来的技术科学和边缘交叉学科,如力学、信息与电子科学等学科归为理科,也可称为应用理科。理科知识在人类知识体系中最具本源性和基础性,是其他学科知识的源头活水,能为其他学科提供丰富的思想源泉、科学方法和研究手段。因此理科学习具有很大的相似性,如渐进特征、逻辑特征、技能特征和自学特征。但是中国国内理科类课程的传统教学,多年来一直重理论轻实践、重知识轻能力。以数学教学为例,对现有状况做简单分析。
  1.教学思路的转变
  既要重视知识的传授,更要加强数学思维的训练。讲授法至今仍是大学数学教学中最常用的教学方法。从单纯的知识传授转变成融知识、能力、素质于一体,引导学生参与发现研究的全过程,从而找到科学的思想方法。相对于具体的数学知识的学习而言,思维的训练无疑更加重要。有效的思维方法能让学生在数学发现的过程中培养发现问题的意识,为研究性学习打下基础。
  2.教学身份的转变
  既要重视教师的“研究性的教授”,更要加强学生的“研究性的学习”。在传统的数学教学中,学生是被动的接受者。研究性教学的重点不仅在于教师的“教”的改变,对学生的要求也要提高。学生不仅要系统地掌握数学知识,更要学会如何在学习中主动思考,提出并解决问题。因此在研究性教学中,教师应努力成为研究性的教师,而学生也应该成为研究性的学习者。
  3.教学眼光的转变
  既要重视本课程知识的教授,更要将相关知识融会贯通。我国高校专业教师的教学活动一般注重单一的知识领域,导致课程之间、专业之间、学科之间的相互联系、综合衔接较少,致使学生无法将总体知识融会贯通、学以致用,从而碎裂了“研究”的基础。
  4.考核标准的改变
  既要重视对本课程知识的考核,更要重视对学生能力的考核。考试是对教学质量和学习水平的有效评估,合理地进行考核是必要的。但迄今为止,课程的闭卷考试仍是唯一的考核形式,这对学生的研究性学习无疑是一个巨大的障碍。如何设立有效的考核机制,提高学生的学习热情,无疑也是研究性教学改革任务之一。
  三、改变理科类现行教学方式的措施
  教育部和财政部(教高[2007]1号文件)《关于实施“高等学校本科教学教学质量与教学改革工程”的意见》中明确指出,教学改革的核心内容是“以倡导启发式教学和研究性学习为核心,探索教学理念、培养模式和管理机制的全方位创新”,“推进高等学校在教学内容、课程体系、实践环节等方面进行人才培养模式的综合改革”,通过“开展大学生竞赛活动,重点资助在全国具有较大影响和广泛参与面的大学生竞赛活动,激发大学生的兴趣和潜能,培养大学生的团队协作意识和创新精神”。以数学类的课程“最优化方法”为例具体阐述,对改变理科类现行教学方式的措施进行了探讨。
  1.课堂教学模式的探索与改革
  研究型教学主要是高水平、研究型大学所特有的一种教学模式,同时也是一种崭新的教学理念。其需要全新的教学内容以及全新的教学方式及方法。全新的教学内容是指打破原有各门课程原有的内在(实际上是传统、片面的)科学逻辑体系,借助研究型教学新的方式方法,按知识点重构教学内容。一般来说,研究型教学模式的基本过程如下:采用创设科学/工程情景→提出问题→分析问题→解决问题→内化知识→形成能力。教学方法有三种基本形式:基于问题的探究式、基于案例的讨论式和基于项目的参与式。以数值数学学科中的“最优化方法”教学为例进行具体说明。以往一般按照教材章节进行教学,内容固定,材料单一,教学效果得不到保障。如果以数学应用为线索组织课程内容,问题的选取简明易懂,具有深刻内涵和专业特色,就能够很好地引起学生探索的兴趣,使学生在探索中接受科学研究的训练,在训练中锻炼创造性的能力。同时,教师应以数学学习为目标实施课堂教学。“最优化方法”课程一般开设在三、四年级,对于数学经典概念、常用方法均有所接触,例如牛顿迭代法、插值与拟合等,但这些知识点仍是孤立的。如何将知识点构建成网络,并在实际中加以应用,在应用中进一步理解、掌握和提升,是教师教学中的一个难题。
  2.实验教学模式的探索与改革
  课程教学是以问题的提出和方法的选择为首要任务,而问题的解决则要借助于各类数学软件(MATLAB、C、VB、JAVA等)编程来实现。实验教学是本课程研究型教学改革必不可缺的一个重要环节,其主要目的在于培养学生的实践能力和科学计算能力。将课堂所学的每一个算法理论应用到实例中,这是一个消化吸收课堂讲授的过程。同时,学生还可以在数值实验的实施过程中发现新的问题,提出自己的解决方案。例如算法的复杂性、收敛速度、运算量等相关问题,仅靠课堂教学和理论推导很难讲明白。而在数值实验过程中,学生不仅要学会如何针对具体问题选择合适的算法,还要学会正确分析计算结果的可靠性。另外,还要学会提高计算效率的思想和方法,并发展这些算法。学生在实际计算过程中,可以通过绘图或者数据处理等方式进行数据分析,从而加深对课堂讲授的理解和应用。在最优化理论的科学研究中,理论与实验相结合一直被认为是最有效的研究方式,而学生也能在参与的过程中初步感到科研活动的乐趣和无穷动力。
  3.教学考核模式的探索与改革
  传统的教学考核方式就是闭卷考试。但是如何设计考题使得知识面专而深,既能考查基础知识,又能考查解决问题的能力,是改革的一大核心内容。同时,因为研究型教学改革使得传统教学的目标发生改变,所以数值实验也应纳入考核的范畴。但是值得注意的是,数值实验环节一直存在着很大的顽症——实验题目有限和学生之间互相抄袭。如何利用有限的题目,既能考核学生的真实能力,又能避免出现抄袭,数值实验考核标准的改革势在必行。比如将学生分组做不同的题目,或者相同的题目,不同的小组采用不同的方法求解,然后对实验结果进行分析,如精度、CPU耗时,误差等,最终形成有针对性的实验数据分析报告。
  4.数学建模竞赛模式的探索与改革
  数学建模竞赛是学科应用于实际最好的桥梁。目前有影响力的全国性竞赛有“中国电机工程学会杯”全国大学生电工数学建模竞赛和“高教社杯”全国大学生数学建模竞赛。在实验教学环节,采用团队合作的机制,基本模拟了竞赛的体制,因此当真正面对竞争时,学生们不会感觉陌生,在压力下更能激发潜力和团队优势。对于学生而言,不仅是能力的提升,更是一种检验。
  从实际出发的以问题为向导的研究型教学,在数学类课程教学中,通过改变现行课堂教学模式,加强实验课程环节,辅以新的“能力”考核方式,能够极大地提高学生的学习兴趣和实际应用能力。这样不仅可以培养学生的创新意识和创新能力,关键是培养了学生掌握研究方法的能力。采用数模竞赛形式,进一步培养了学生的合作意识和能力,使得他们得以关注现实,形成责任感。
  通过上面对数学类课程的分析可以发现,理科类教学如果能与实际问题挂钩,或者以科研课题为向导,在教学各个环节实现相对应的改革,则能在很大程度上改变学生“盲学无用”的现状,也能对学生的能力培养产生较为积极的影响。因此,不仅要加强理科类基础课程的建设与改革,更应在强调基础的同时重视应用性课程的建设;注重理工结合,构建合理的课程体系;通过加强实验性教学环节和引入竞赛(如“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛、全国大学生力学竞赛、全国大学生结构设计大赛等),检验学生掌握知识的程度。
  四、结语
  理科作为基础学科,支撑着其他学科的发展。特别是现代科技的进步,要求各学科领域相互交叉、渗透,理科更是不可缺少的一部分。借助于研究性教学手段在理科类课程各个环节中的应用,真正让学生们将知识融会贯通,将各项能力得以大幅提升。但是这里面涉及到如何构建理科发展的平台,如何促进理工之间的合作,如何推进理科与其他学科的协调发展,如何完善促进理科发展的政策、制度与环境等诸多问题,都亟需在中国高等理科教育深化改革中进一步去思考和探索。
  
  注释:
  ①摘自全国教育科学规划十五课题(国家一般课题)“大学研究性教学研究”(课题编号:BIA050025),主持人为湖南大学教育科学研究院姚利民。
  
  参考文献:
  [1]徐颖.国外研究性大学教学与科研互动经验及借鉴[J].技术经济与管理研究,2011,(6):52-57.
  [2]贺国庆,王保星,朱文富.外国高等教育史[M].北京:人民教育出版社,2003.
  [3]刘赞英,王岚,朱静然,等.国外大学研究性教学经验及其启示[J].河北科技大学学报(社科版),2007,(1):68-75.
  [4]赵韩强,赵树凯,余沛明.浅谈研究型大学的研究型教学模式[J].高等理科教育,20O7.(3):101-104.
  (责任编辑:王意琴)
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