计算机专业研究型课程教学模式与创新能力培养的探索-精品文档

计算机专业研究型课程教学模式与创新能力培养的探索

传统教学模式以知识传授为核心,重点关注教师讲什么。随着近代教学改革的不断推进,人们渐渐把关注点从教师转移到学生,关注学生应该学什么及学生究竟能学到什么。如果教师只关注知识本身,其教学过程便不可避免地存在着灌输的痕迹,学生也会因处于被动接受的状态而缺乏学习兴趣,用完成任务的心态去应付课程学习。

人类学习的原始动力来自对未知的好奇。人们为了找到答案而自发地进行探索,在取得阶段性成功后,成就感会激发人们进一步深入研究的兴趣。在这个过程中,对现状的批判性思维是创新的重要因素。而研究型课程教学正是围绕“探索”和“批判”这两个关键因素培养学生的能力。

研究型课程教学关注的不仅仅是知识的传授,更重要的是能力的培养,是培养学生主动获取知识、并综合已有知识去创造新知识的能力。本文结合作者在计算机专业课程建设中的实践,从教学模式、实施方法到过程管理等方面对研究型课程教学进行探讨。

笔者是“数据结构”、“数值分析”和“软件工程”三门课程的主讲教师,在此以这三门课程为例,探索研究型课程教学的三种教学模式:启发式教学、引导式教学、探索式教学,并讨论研

究型课程教学过程管理方法及对高素质人才培养的意义。 1科学研究的一般方法

开展科学研究,一般有下列5个基本步骤:

(1) 发现问题――从生产、生活中发现具体问题,总结抽象出一类具有相同特征的问题,定义研究目标。

(2) 寻求方案――收集已有的知识和现成的解决问题的方法,试图应用于待解决的问题,观察解决效果。

(3) 发现不足――以批判的眼光分析现有的各种解决方法,发现其中的缺陷,针对其不足提出自己的创新见解。 (4) 设计实现――将自己的新思路加以设计、实现,大胆假设,小心求证,从理论上证明其效果。

(5) 验证效果――通过设计合理的测试,用实际数据验证自己见解的正确性与理论证明的一系列特征。

研究型课程教学的主要目的,就是要在实施的过程中训练学生进行上述科学研究的能力。

2研究型课程教学模式的设计与实施

研究型课程教学对应不同层次的课程,应有不同侧重的内容选择与实施方法。根据研究型课程教学中教师的不同角色,可将教学模式分为启发式教学、引导式教学和探索式教学等,并重点应用于学生学习的不同阶段。 2.1启发式教学

对于面向低年级学生的基础课程,由于学生对专业领域知识

和思维方法的理解还很有限,教师需要以知识点和基本方法的传授为主,但是传授的方式方法可以是启发式的,选择带有探索性质的话题,引导学生通过一种类似于研究的过程获得对知识的理解。

以“数据结构”中“堆”这个概念的介绍为例。 (1) 发现问题:教师可以先从操作系统对任务的处理这个实际案例出发,引出对“优先队列”的需求。

(2) 寻求方案:带领学生用已经掌握的知识试图解决优先队列问题,例如用简单的数组、链表实现一个优先队列,再用有序的数组、链表去实现等。

(3) 发现不足:引导学生分析这些方法的复杂度,思考它们各自的优缺点,给学生充分的想像空间,去设计自己觉得更好的数据结构;在学生充分发表自己见解的基础上,介绍书上“堆”的概念和实现方法,同时,始终提醒学生存疑,即以批判性的思维方式去思考书上的方法是否真的如所说的那么好?

(4) 设计实现与验证:给学生布置研究型课题,让他们自己去做实验,比较各种不同的实现优先队列的方法,分析在什么情况下什么样的解决方案最好,哪些方法在哪些指标上占优等。 教师并不需要在课堂上讲得太多,学生也会对“堆”这个概念有充分深入的理解。 2.2引导式教学

高年级学生已经有了一定的基础知识,在学习更高层次的专

业课程时,研究型教学的重点就不再是知识点本身的传授,而是在课堂讲解的基础上,引导学生应用科学研究方法理解和掌握一些知识模块。

以“数值分析”中求解方程组的迭代法的介绍为例。 (1) 发现问题:教师从大型稀疏方程组求解的精度控制问题出发,引出对“迭代法”的需求。

(2) 寻求方案:带领学生回顾前面学过的单个非线性方程求解的迭代法,引导学生考虑用相似的思路去研究方程组的问题。 (3) 大胆假设:引导学生自己推广导出研究方向以及可能会得到的结论,例如收敛性、误差控制等方面可能有跟单个非线性方程求解的迭代法很相似的结论。

(4) 小心求证:教师带领学生共同证明猜想,并且通过布置相应的实验题目,让学生自己动手验证结论。

在整个研究过程中,教师只扮演一个引路人的角色,在关键点给学生肯定或者否定的回答,引导学生通过正确的道路自己发现知识,而不是完全被动地等待教师灌输知识。这样的学习过程能让学生获得成就感和继续研究的信心,激发他们进一步钻研的兴趣。

2.3探索式教学

为高年级学生开设的前沿性课程,特别是发展迅速、知识点更新很快的课程,更容易展开研究型教学。此时学生已经具备了较好的专业基础,并具备了初步的专业资料查找和分析能力。在