自主学习教学模式在研究生课程中的应用
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当前,研究生课程教学存在着一些问题,如课程教学与科研能力培养脱节;过度强调知识结构的完整性而忽略前沿理论、技术的研究;没有给研究生提供更多的思考和创新的机会。这不利于调动学生的学习主动性、培养学生的科研能力和创新能力。要解决这些问题,需要从教学内容、教学方法和辅助教学手段等方面进行研究和探索。自主学习教学模式立足于“教”与“学”的关系,运用教学理论研究和探讨培养学生的自主学习能力。本文力求通过总结自主学习教学模式在研究生“软测量与虚拟仪器原理”课程教学的应用,探索提高研究生科研和创新能力的新途径。
自主学习的基本思想
“自主学习”源于20世纪60年代,以学生为中心的教学观点的确立,使教学研究重点从研究“教师如何教”转移到“学生如何学”。自主学习是相对于被动学习而言的学习,是由学习者的态度、能力和学习策略等因素综合而成的一种主导学习的内在机制,是一种“自我导向、自我激励、自我监控”的学习。自主学习能力是学习者在学习活动中表现出来的一种综合能力,具备这种能力的人具有强烈的求知欲,能够合理地安排自己的学习活动,具有刻苦钻研精神,并且能够对自己的学习效果进行科学的评价。
自主学习教学模式在研究生课程中的实践
如何让研究生积极参加教学活动,自主学习,进而提高他们的科研和创新能力呢?下面以“软测量与虚拟仪器原理”课程为例,介绍自主学习教学模式在研究生课程中的应用。
1.明确教学目标
从知识角度分析,“软测量与虚拟仪器原理”课程的教学目标是掌握软测量理论和方法,掌握虚拟仪器理论和设计方法,熟练使用Labview软件,基于Labview软件实现青霉素发酵产物浓度的软测量。从能力角度分析,该课程通过培养研究生的自主学习能力、团队协作能力和实践操作能力,进而提高科研和创新能力。
2.考核方式
根据研究生完成的作业情况给予成绩,满分为100分。作业一是阅读三篇有关软测量技术的论文,精讲其中一篇,分值10分;作业二是上机学习Labview软件的基本应用,分值10分;作业三是基于Labview软件设计信号发生器,分值15分;作业四是基于Labview软件设计示波器,分值15分;作业五是基于Labview软件实现青霉素发酵产物浓度的软测量,分值20分;作业六是基于Labview软件实现某一软测量方法,分值30分。
3.任务驱动式教学方法
在软测量理论和方法教学过程中,教师通过45分钟讲授这部分的基本内容,引导研究生对内容发生兴趣,然后设计一个阅读论文的任务并要求研究生精讲其中的一篇。在研究生精讲他人的论文过程中,教师和其他研究生随时可以提问,要求每位研究生至少提一个问题。阅读和精讲他人论文能够促使研究生自主学习,逐步培养科学研究的思维,学会提炼和总结科学问题;回答他人的问题能够促使研究生深入思考,拓宽思维。
在虚拟仪器理论和设计方法教学过程中,教师通过90分钟的时间讲授这部分的主要内容,使研究生建立虚拟仪器理论的框架,熟悉常规设计方法。如果要更加深入理解和掌握这部分内容,还需要深入学习下面的教学内容。
在Labview软件的使用教学过程中,安排研究生进入实验室上机自学,这些实验既包含硬件部分又包含软件部分。根据这部分内容,设计了三个任务,分别是Labview软件的基本应用、设计信号发生器和示波器。第一个任务属于基本内容,使研究生较快熟悉此软件;第二、三个任务属于实战环节,能够促进研究生掌握本软件的使用方法。三个任务比较具体,研究生学习过程中目标集中,任务的结果明确,完成任务后能够激发其成就感。将六名研究生分成三个小组,通过协作的方式完成第二、三个任务。这样能够起到互相监督和促进的作用,还能培养他们的团队协作能力及实践操作能力。
在基于Labview软件实现青霉素发酵产物浓度的软测量的教学过程中,教师讲授45分钟的青霉素发酵产物浓度的软测量理论,重点讲授软测量方法如何在Labview软件中实现。研究生根据自身掌握的基本理论,基于Labview软件,设计青霉素发酵产物浓度的软测量器。涉及的软测量方法主要包括青霉素发酵过程机理建模方法和黑箱建模,机理建模方法主要应用青霉素发酵过程动力学原理,黑箱建模方法主要包括BP神经网络和支持向量机。研究生通过完成此项任务,掌握了软测量与虚拟仪器理论的结合,培养了科研能力。
最后一个任务是基于Labview软件实现某一软测量方法,该任务没有过多的限定条件,给了研究生更多的思考和创造的空间,发挥了学习能动性,培养了创新能力。
实施自主学习教学模式的体会
1.要处理好教师与研究生的关系
教师的主导作用与研究生的主体地位是相互统一的,教师要做到从课堂讲授、灌输转变为组织、引导;研究生要认识到知识不能靠教师灌输,要主动构建。根据教学内容不同,二者的作用或地位有多种表现形式。在强调研究生是学习的主体时,需要注重教师在教学中的主导作用。教师的主导作用主要体现在引导研究生建立科学研究的思维,学会主动获取知识和信息,能够提出问题、分析问题和解决问题。研究生进入学习和研究状态后,对教师的主导地位也会提出更高的要求。研究生的主体作用主要体现在主动确定学习目标,不断激励自己完成任务,能够评价学习结果,在学习过程中自觉培养科研与创新能力。
2.精心设计教学任务
“任务驱动”教学法是指在教学过程中,以完成一个个具体的任务为线索,把教学内容巧妙地设计在每个任务之中,让学生自己提出问题,经过思考和教师的引导,自己解决问题。在完成任务的同时,培养学生的创新意识、创新能力和自主学习能力,引导学生学会发现问题、思考问题和解决问题。
在教学过程中,“任务”设计非常重要,直接影响教学效果。第一,“任务”设计要有明确的目标,要求教师在总体目标的框架上,把总目标细分成一个个的小目标,把每一个小目标对应的学习模块细化为一个个容易掌握的“任务”,通过这些小“任务”来体现总的学习目标。第二,选择合适的内容作为“任务”。所谓合适是指内容难易程度适中,研究生能够自学掌握;内容具有阶段性,适合划分为一个个“任务”。第三,“任务”设计要符合研究生的实际情况。不同的研究生,其接受知识的能力不同,教师进行“任务”设计时,要从实际出发,充分考虑研究生现有的专业背景、知识结构和兴趣等特点,做到因材施教。第四,“任务”设计要注意分散重点、难点。充分考虑“任务”的大小、知识点的含量、前后联系等诸多因素。
3.有利于培养研究生的科研和创新能力
自主学习的教学模式是研究生在教师创设的条件中,通过自学、作报告、讨论交流来构建新知识,变“教师讲明”为“研究生自悟”,知识主要由研究生探索和领会。这将激发研究生学习的兴趣,调动研究生的积极性和主动性,使研究生的自学能力、创新性思维和科研创新能力得到培养和提高。
经过教学实验发现,在培养研究生的科研和创新能力方面,此课程具有优势。在理论方法教学过程中,采用教师教授和研究生自主学习以及相互讨论的模式,研究生能够较快地完成学习任务。在实践教学过程中,采用研究生自主学习、实践操作、相互协作的模式,研究生能够很快地掌握设备操作能力,将理论知识较快地应用于实际,提高了研究生的动手能力。因此,通过该模式教学,有利于提高研究生科研和创新能力,也有利于提高教师的综合素质。
(作者单位:北京工业大学电子信息与控制工程学院)
[责任编辑:张 雯]
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