研究型学习与学生创新能力培养

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  摘要:研究型学习是近年来教育教学中大力推崇的一种现代化教学模式。结合计算机科学与技术专业的特点,在教师指导下,学生根据各自的兴趣、爱好和条件,选择不同研究课题,独立自主地开展研究,注重培养创新精神和创造能力,取得了明显的教学效果。
  关键词:研究型学习;任务驱动;案例教学
  作者简介:雷治军(1960-),男,河南洛阳人,洛阳师范学院信息技术学院,教授;王燕玲(1976-),女,山西晋城人,洛阳师范学院信息技术学院,讲师。(河南?洛阳?471022)
  基金项目:本文系洛阳师范学院教改基金(项目编号:2011-31)、河南省教育厅“十一五”教育科学规划项目(项目编号:2006-JKGHAG-264)
  的研究成果之一。
  中图分类号:G642?????文献标识码:A?????文章编号:1007-0079(2012)22-0029-02
  一、传统教学与研究型学习
  传统教学过于重视结论性知识的获得,过于注重学科知识的系统性。在这种传统理念的教学模式下,教师按照事先设计好的问题和结论组织教学或讨论,提问或讨论的问题一般都有确定的、标准的答案。学生的学习活动基本是领会记忆;教师重在帮助他们理解、巩固和熟练运用知识,教学成为知识的搬运,学生的头脑中不断地被塞进一个个的结论。这种传统教学方式往往是“被动灌输”,缺乏高水平的思维活动,不能有效地激发学生的探索热情,不利于培养学生分析解决问题和创造性思维的能力。
  所谓研究型学习,指的是学生在教师指导下,根据各自的兴趣、爱好和条件选择不同的研究课题,独立自主地开展研究,从中培养创新精神和创造能力的一种学习方式。从1999年以来,研究型学习已经初步形成了自己特有的理论和实践模式。高等教育特别是地方高校如何实现人才培养目标的战略转移,如何实现从学历教育到能力培养的战略转移,在教育观念和教学过程中,如何提高学生的学习能力、就业能力和创业能力,是当前和今后一段时期面临的重大研究课题。高等教育的各专业学科普遍向着多方向、交叉性、综合性方向发展,开展“研究性学习和各学科课程教学整合”的研究是我国面向21世纪高等教育教学改革的全新课题,对于实现高校应用型、创新型人才培养目标的战略转移,使高等教育朝着自主的、有特色的课程教学方向发展都具有十分重大的理论价值和应用价值。
  二、研究型学习流程
  研究型学习的教学模式是教师精心创设情境,启发引导学生充分参与、主动探究和谐统一的过程式、情境化的教学。通常包括三个阶段:研究手段和方法的学习,学会运用各种手段来获得自己所需要的信息;学习如何选择有价值和有意义的课题,即学会发现问题、寻找问题;提高思辨能力和创造能力,学会独立、科学地思考问题,并能通过课题研究成功地得出结论。
  其主要特点是:以发展探究思维为目标,以学科的基本结构为内容,以再发现为学习方法。激发学生对学科本身的兴趣,在教师指导下,通过学生的探索和学习,通过自己的实践活动,发现规律,掌握基本的科学方法,提高能力。因此在教师引导下学生进行研究性学习的教学模式如图1所示。
  1.提出问题
  教师根据教学目标,本着创造性、实用性、新颖性的原则,寻找与教学内容密切相关的、可以激发学生兴趣的材料,创设特定的情境,向学生提出要研究的领域,引导学生发现并提出需要探究的问题。(必须引导学生选择自己感兴趣的主题,这样要求教师对每个学生充分了解,了解他的以前经历、现在的思考、以后想从事的行业,从而采用与本门课程和学生感兴趣的行业相关的问题。)
  2.探索研讨
  针对问题提出解决问题的初步计划。通过在网络上建立相关的课程信息资源库,运用相关链接、E-mail、BBS课程论坛、ICQ实时答疑等手段引导学生将收集、整理得到的有关资料结合亲身实践,通过分析、综合归纳,从而得出初步的结论。(教师可以在网络上建立相关的课程信息资源库,也可以要求学生检索相应的专题网站,从而收集、整理相关资料,得到自己的结论。)
  3.总结提高
  在网络教学中,教师的主要职能应从传授知识转变为对学生学习的指导、信息素养的培养和对学生学习过程的监控。在这阶段,教师要引导学生对初步结论开展相互交流、补充和完善,从而总结出较为严谨、正确的专题报告。
  研究型学习突破了原有课程教学内容的封闭性,具有多方面、多层次的教育价值。因此,研究性学习的评价方法应有别于传统的教学评价:在评价方法上采取形成性评价和终结性评价相结合、自我评价和他人评价相结合,坚持全程化、综合性、弹性化的评价。在评价对象和指标上着重评价教师的教学目标和学习环境设计、教学方法的选择、教学活动的组织、现代化教育技术的运用等;对学生的评价应重在评价学生参与科研的程度,考查学生分析问题的能力、思考问题的能力、搜集与积累资料的能力、综合运用各科知识解决问题的能力、电子作品表达能力及人际交往能力和合作精神。在评价结论上应重视定性描述与定量统计的结合。
  根据计算机科学与技术专业课程类型不同,我们采用和发展了各种适合的研究型学习教学模式。
  三、案例教学与任务驱动模式的应用与实践
  1.计算机科学与技术专业传统教学现状
  传统的计算机科学与技术专业教学中,大部分高校多采用传统的讲授法和系统的学习相结合,同时增加一些上机实践操作巩固和熟悉课堂上所讲的一些知识点。教师在教学时常常按自己的思维习惯传授知识,教师把学生当听众,学生把知识存储当成学习目标,而忽视了更富有教育意义的对学生“思维活动”的培养,受传统教学的影响,教学内容仍然是理论与实践相脱节,使课堂教学显得空洞、呆板,缺乏学习兴趣,束缚了学生的思维发展且不能考核出学生的实际操作水平、综合分析能力及创新能力。
  2.“案例教学+任务驱动”教学模式的应用实践
  所谓案例教学法,是从案例出发,以案例为主线,围绕案例中提出的问题进行分析,组织学生找出解决问题的方法,导出程序设计中相关概念及相应的知识点,并进行归纳总结,由感性认识上升到理性认识,取得良好的教学效果。它起源于美国哈佛大学,后流传于欧美和其他国家,应用于管理学科教育。在著名的MBA教学过程中,案例教学法是一个独特而且十分有效的教学方法。任务驱动教学法是一种以学生主动学习与教师加以引导相结合的教学方法,让学生在完成任务的过程中形成分析问题、解决问题的能力以及独立探索的学习精神和与人合作的团队精神。   在教学实践中认真分析了计算机科学与技术专业课程的特点,采用的“案例+任务驱动”教学法就是在理论教学中采用案例教学法,在实验课上采用任务驱动的教学法。这种教学方法特别适用于计算机科学与技术专业课程,此方法把枯燥的理论知识融入在具体的案例中,同时也激发了学生的兴趣。
  (1)课堂上的“案例”教学。案例教学要求老师要准备好合适的案例。如在数据结构这门课中,要引入栈——后进先出的线性表,而传统教学法则是先讲解其定义、表示和实现,然后举例教学。基础普遍较差的学生一看到算法描述代码自然就会产生一种畏惧情绪,失去学习兴趣。而采用案例教学法,事先创设情景案例,提出问题:
  如将一个十进制数N转换为八进制:
  例如:(1348)10=(2504)8,其运算过程如下:
  N N div 8 ??N mod 8
  1348 168 ??4
  168 21 ??0
  21 2 ??5
  2 0 ??2
  以学生已有的计算机知识(c++中的数组实现)为基础展开,使学生都动了起来。提出问题:“这种实现的特点是什么?”引导学生回答“先输入的数据后输出”,从而提出编程有很多这样需要先输入的数据后输出的结构,因此定义一种专门的数据结构:后进先出的线性表——栈。然后,把栈的定义、表示和实现融入到其中,学生很自然就接受了这一新的知识。
  (2)实验课上的“任务驱动”教学法。任务驱动教学法是指教师将教学内容设计成各种具体的任务,力求以任务作为驱动,让学生在完成具体的任务中掌握教学内容,达到教学目标,培养学生分析和解决问题的能力。从笔者的实践看,实验课的“任务驱动”教学法的教学过程一般有三个阶段。
  1)结合学生特点精心设计任务,并简单阐述完成任务的方法,作一些启发性的提示,使学生知道如何入手,调动学生的兴趣。在数据结构课程中的线性链表学习任务时,针对学生的不同程度设计了三个不同层次的学习任务。
  (初级)任务一:定义顺序栈,完成栈的基本操作——空栈、入栈、出栈、取栈顶元素。
  培养目标:体会到栈的特点及其基本操作。
  (中级)任务二:实现十进制数与八进制数的转换、十进制数与十六进制数的转换和任意进制之间的转换。
  培养目标:实现任务一的基本目标之外,加深对栈结构和队列结构的理解,逐步培养解决实际问题的编程能力。
  (高级)任务三:实现Hanoi 塔的问题。
  问题描述:汉诺塔(Hanoi)。传说在创世纪时,在一个叫Brahma 的寺庙里有三个柱子,其中一柱上有64个盘子从小到大依次叠放,僧侣的工作是将这64 个盘子从一根柱子移到另一个柱子上。移动时的规则:每次只能移动一个盘子;只能小盘子在大盘子上面;可以使用任一柱子。当工作做完之后就标志着世界末日到来。
  培养目标:实现任务一的基本目标之外,加深对栈结构的理解,培养解决实际问题的编程能力。
  2)以学生完成任务为主,让学生自主或合作完成任务,使他们在完成任务的过程中自主学习,团结协作。
  3)查看每个学生的实验报告,在点评中列举作业的优点与不足,附在实验报告之后,并进行展示,让全班同学共同欣赏,共同评价,使学生有一个自我认识的提高过程。
  4)实验结果评价,按照学生能力依其完成程度进行评价,给出综合分数。
  实践证明,“案例教学+任务驱动”教学模式非常适用于计算机科学与技术课程,不仅带来了良好的教学效果,而且在教与学的过程中以完成一个个具体的任务为线索,把教学内容巧妙地隐含在每个任务之中,让学生自己提出问题,并经过思考和老师的点拨,自己解决问题。在完成任务的同时逐步培养学生分析和解决实际问题的能力。
  四、强化实践性教学环节
  在保持计算机科学与技术专业课程体系完整性的前提下,针对计算机科学与技术课程充实原有的实验内容,提高实验难度要求,分层次设立独立的实践课程,强化设计性和综合性实验。根据实践课的难度和教学目标,我们将实践性教学环节划分为五个层次(验证性实验、设计性实验、综合性实验、课程设计、毕业设计等),逐步建立了一套理论与实践紧密结合、以能力培养为核心、综合技能训练为辅助的实践课程体系,如表1所示。
  表1?实践教学体系
  实践层次 实践课程
  毕业设计 毕业设计与实习
  课程设计
  (工程项目训练) 高级语言程序设计
  课程设计 数据结构
  课程设计 …… 软件工程
  课程设计
  软件开发过程实践
  设计性综
  合性实验 计算机组成
  原理实验 汇编语言程序设计 单片机开发及应用 操作系统 多媒体技术 …… Web系统开发
  设计性实验
  (理论基础训练) 数据结构与算法设计 软件基础实习
  验证性实验
  (基本技能训练) 高级语言程序设计 程序设计方法与实践
  新教学计划课程设置的一个突出特点就是加强了实践环节,培养学生动手能力和解决实际问题能力,实验课开出率达到95%以上,增加综合性实验设计内容,综合性设计性实验课程的开出率达到83%以上。
  五、总结
  通过开展研究性学习这一现代教学理念实施,促进了我院教师教育观念的转变。教师的主要职能应从传授知识转变为对学生学习的指导、信息素养的培养和对学生学习过程的监控。在教学实践中,更多地采用多媒体辅助教学、案例教学、任务驱动等新的教学方法;以任务驱动激发学生的学习热情,提高学生的学习兴趣。教学效果明显提高,学生对教师教学效果的平均满意度从过去的89.4%提高到93.6%。
  在计算机科学与技术专业2005级~2011级“高级语言程序设计”、“数据库系统”、“数据结构”、“多媒体技术”、“Web系统开发”等多门课程增加设计性综合性实验,同时对专业基础课增加课程设计。在教师的指导下,学生通过网络平台,进行研究型学习实践,分析解决问题的能力、编程能力明显提高。2005级~2011级在一年级下学期以后分别增加了高级语言程序设计、数据库技术、数据结构等课程的课程设计,累计完成实验报告2800多份;2005年下半年以来,连续开设“Web开发技术”、“Java程序设计”等课程,介绍流行的ASP.Net软件开发技术,学生在网上创建个人主页和博客,积极参与论坛交流,发布个人作品,在互联网上影响广泛。
  通过参加成都华威、北软软件实习基地的项目实训,增强了学生的团队合作精神与交流能力,增强了学生的团队合作精神与交流能力,也增强了学生的就业能力和职业生存能力。我院学生参加大学生科技文化节、ACM/ICPI大赛获得十金多银的骄人成绩。
  参考文献:
  [1]卢德馨.关于研究型教学的进一步探讨[J].中国高等教育,2004,(21):
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  [2]教育部高等教育计算机科学与技术教学指导委员会.高等学校计算机科学与技术专业发展战略研究报告暨专业规范(试行)[M].北京:高等教育出版社,2006.
  [3]余明艳.任务驱动法在计算机课程教学中的运用[J].江西教育科研,
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  [4]郑志湖.“课题式管理”研究性学习评价的研究与实践[J].新课程研究,2010,(10):37-39.
  (责任编辑:王祝萍)
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