“三三四”研究性教學(xué)模式在計(jì)算機(jī)核心課程中的探索與實(shí)踐

祁鑫+王有川+崔浩+張國(guó)平

摘要：本文針對(duì)當(dāng)前傳統(tǒng)教學(xué)方法存在的問題和困境，以研究型教學(xué)為契機(jī)，結(jié)合學(xué)校具體情況和課程特點(diǎn)，探索性地提出了基于“三三四”模式的研究性教學(xué)改革框架。通過思維導(dǎo)圖運(yùn)用、啟發(fā)式案例式教學(xué)、基于項(xiàng)目的“做中學(xué)”、多維考核評(píng)價(jià)體系等多種手段，全面提高課堂教學(xué)質(zhì)量，有效地解決傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的弊端。

關(guān)鍵詞：研究性教學(xué)；計(jì)算機(jī)核心課程；教學(xué)模式

中圖分類號(hào)：TP3-0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）09-0136-05

所謂研究性教學(xué)[1]，就是將課內(nèi)講授與課外實(shí)踐、教師引導(dǎo)與學(xué)生自學(xué)、教材與閱讀有機(jī)結(jié)合并達(dá)到完整、和諧、統(tǒng)一的教學(xué)[2]。研究性教學(xué)是被國(guó)際一流大學(xué)證明是改善大學(xué)本科教學(xué)質(zhì)量的有效途徑和方法，近幾年來日益受到我國(guó)教育管理部門和高校的重視?！秶?guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》中指出，教學(xué)改革的重心應(yīng)放在培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思維能力、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力和面向社會(huì)服務(wù)的能力上[3]。因此，在教學(xué)過程中，突出學(xué)生的主體地位，通過教學(xué)研究與實(shí)踐，積極創(chuàng)造一切有利條件，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力是本科教學(xué)改革的關(guān)鍵所在。

計(jì)算機(jī)核心課程主要包括《程序設(shè)計(jì)語言》、《軟件工程》、《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》、《操作系統(tǒng)》和《計(jì)算機(jī)組成原理》等，這些課程在計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí)體系和培養(yǎng)計(jì)劃中起到至關(guān)重要的作用。然而傳統(tǒng)的教學(xué)方法普遍存在著教學(xué)內(nèi)容陳舊，不能滿足業(yè)界需求；教學(xué)內(nèi)容抽象空泛，不能激發(fā)學(xué)生的求知欲；填鴨式教學(xué)方法，無法滿足能力培養(yǎng)的要求；實(shí)驗(yàn)過程與企業(yè)脫軌，培養(yǎng)的學(xué)生無法適應(yīng)市場(chǎng)需求等諸多問題。

在此背景下，本文轉(zhuǎn)變教育思想和教育觀念，結(jié)合我校具體情況和課程特點(diǎn)，探索性的提出了基于“三三四”模式的研究性教學(xué)改革框架，通過思維導(dǎo)圖運(yùn)用、啟發(fā)式案例式教學(xué)、基于項(xiàng)目的“做中學(xué)”、多維考核評(píng)價(jià)體系等多種手段，全面提高課堂教學(xué)質(zhì)量，有效地解決傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的弊端。

一、課程改革思路和框架

研究性教學(xué)課程改革設(shè)計(jì)思路為：基于“加強(qiáng)基礎(chǔ)，強(qiáng)化實(shí)踐，提高興趣，培養(yǎng)技能”的課程建設(shè)指導(dǎo)思想，以提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)創(chuàng)新人才為目標(biāo)，以研究性教學(xué)“三三四”模式為支撐點(diǎn)，以思維導(dǎo)圖助力課堂教學(xué)、問題討論式教學(xué)、基于項(xiàng)目的“做中學(xué)”、案例式教學(xué)和多維考核評(píng)價(jià)體系為著力點(diǎn)，全面探索與實(shí)踐計(jì)算機(jī)核心課程改革。課程改革框架見圖1（見下頁(yè)）。

其中研究性教學(xué)“三三四”模式是指：堅(jiān)持三項(xiàng)基本原則，即學(xué)為主體、教為主導(dǎo)、練為主線；倡導(dǎo)三種教學(xué)體驗(yàn)，即倡導(dǎo)教師的學(xué)習(xí)性教學(xué)、學(xué)生的研究性學(xué)習(xí)、師生的開放性交流；努力實(shí)現(xiàn)四個(gè)轉(zhuǎn)變，即以教師為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為中心，以教材內(nèi)容為主線轉(zhuǎn)變?yōu)橐园咐^程為主線，以課堂教授為主體轉(zhuǎn)變?yōu)榛陧?xiàng)目的“做中學(xué)”，以單一試卷考試轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗑S考核評(píng)價(jià)體系。

二、具體方法與實(shí)踐

（一）思維導(dǎo)圖助力，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)主體轉(zhuǎn)變

計(jì)算機(jī)核心課程內(nèi)容可以為學(xué)生帶來系統(tǒng)性思維、標(biāo)準(zhǔn)化思維和邏輯性思維的良好培養(yǎng)，但是由于它涉及到程序設(shè)計(jì)語言、數(shù)據(jù)庫(kù)、軟件開發(fā)方法與工具、系統(tǒng)平臺(tái)、標(biāo)準(zhǔn)、管理科學(xué)等多方面的內(nèi)容，知識(shí)點(diǎn)非常多，尤其是基本概念和原理特別多。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中經(jīng)常反應(yīng)存在知識(shí)混亂、上課聽完下課就忘、考試復(fù)習(xí)無從下手等問題。

思維導(dǎo)圖[4]（Mind Mapping）是英國(guó)“記憶之父”東尼·博贊在70年代創(chuàng)造的一種學(xué)習(xí)的方法。思維導(dǎo)圖遵循一套簡(jiǎn)單、基本、自然、易被大腦接受的規(guī)則，使用一些放射性的線條和圖形來模擬大腦思考問題時(shí)的邏輯性思維，并用不同的顏色和特殊符號(hào)、圖形來標(biāo)識(shí)對(duì)內(nèi)容的不同的關(guān)注程度。[5]由于這種獨(dú)特的、符合大腦處理信息規(guī)律的放射性樹狀結(jié)構(gòu)和知識(shí)分層的特點(diǎn)，思維導(dǎo)圖非常適合應(yīng)用于基本概念和原理多、知識(shí)點(diǎn)交叉多的計(jì)算機(jī)相關(guān)課程教學(xué)，使學(xué)生對(duì)課程體系結(jié)構(gòu)及其內(nèi)容之間的相互聯(lián)系產(chǎn)生更為清晰明了的認(rèn)識(shí)。因此課程組在不同的階段都運(yùn)用了思維導(dǎo)圖來促進(jìn)教學(xué)效果。[6]

1.教師用思維導(dǎo)圖做課堂引導(dǎo)。課堂教學(xué)內(nèi)容引導(dǎo)思維導(dǎo)圖的具體做法是：提煉本節(jié)要講授內(nèi)容的重點(diǎn)、難點(diǎn)等關(guān)鍵詞，然后模擬大腦思考問題的邏輯性思維，以提問題的方式將這些關(guān)鍵詞按順序?qū)懺诤诎迳?，這里的順序就用發(fā)散性的線條代表，在課堂講授中逐步添加顯示；然后添加各關(guān)鍵詞之間的聯(lián)系及相關(guān)外擴(kuò)內(nèi)容，各知識(shí)內(nèi)容的重點(diǎn)難點(diǎn)處以醒目顏色及線條標(biāo)識(shí)；最后，課前思維導(dǎo)圖就形成了。這個(gè)思維導(dǎo)圖在整節(jié)課的教學(xué)過程中一直呈現(xiàn)在黑板上，整堂課以此為綱領(lǐng)，教師沿著這個(gè)思維導(dǎo)圖的順序逐步講述，這樣本節(jié)的內(nèi)容就能被順理成章、順暢連貫地傳授，而且各部分之間的聯(lián)系與知識(shí)要點(diǎn)都體現(xiàn)出來了，省去了學(xué)生課堂上自己組織前后關(guān)系、提煉重點(diǎn)的過程，使學(xué)生更為關(guān)注知識(shí)本身。

2.學(xué)生用思維導(dǎo)圖做隨堂筆記和復(fù)習(xí)總結(jié)。在學(xué)生運(yùn)用思維導(dǎo)圖的方面，我們學(xué)習(xí)口號(hào)是：“預(yù)習(xí)復(fù)習(xí)思維導(dǎo)圖，變一章為一張紙，不再害怕復(fù)習(xí)考試；微型筆記思維導(dǎo)圖，一邊聽講一邊手繪，速記課堂重點(diǎn)難點(diǎn)”。（1）課前預(yù)習(xí)思維導(dǎo)圖。要求學(xué)生在課前，通過預(yù)習(xí)教材，快速閱讀每一小節(jié)內(nèi)容，圈選出該節(jié)的關(guān)鍵詞，畫出思維導(dǎo)圖，在圖上做好相關(guān)的標(biāo)記，例如在各分支上用色筆標(biāo)注上“已明白”、“有疑惑”、“完全不明白”，讓短時(shí)間內(nèi)的預(yù)習(xí)能達(dá)到預(yù)期效果。（2）隨堂記錄導(dǎo)圖筆記。計(jì)算機(jī)課程普遍概念多、原理多，課堂教授知識(shí)量大，學(xué)生用傳統(tǒng)的線性方法記筆記，既跟不上講課節(jié)奏，又不利于課后復(fù)習(xí)。運(yùn)用微型導(dǎo)圖記筆記的好處，記錄有目的的關(guān)鍵詞，通過刪字節(jié)、圈重點(diǎn)、調(diào)位置的方法隨意補(bǔ)充分支，隨處都可以記錄，具有較強(qiáng)的靈活性和跳躍性。（3）課后復(fù)習(xí)思維導(dǎo)圖。知識(shí)的學(xué)習(xí)要特別強(qiáng)調(diào)課后復(fù)習(xí)的重要性。在每章結(jié)束的時(shí)候，要求學(xué)生參考上課筆記，回顧課堂內(nèi)容，總結(jié)規(guī)律、方法，進(jìn)行錯(cuò)誤反思，最后歸納、總結(jié)畫復(fù)習(xí)思維導(dǎo)圖，把一章內(nèi)容總結(jié)到一張紙上。事實(shí)證明，課后復(fù)習(xí)時(shí)使用這種精煉的思維導(dǎo)圖可以節(jié)省學(xué)生80%以上的時(shí)間，而且重點(diǎn)突出，脈絡(luò)清楚，左右大腦同時(shí)啟用，事半功倍。圖2（見下頁(yè)）為《軟件工程》課程知識(shí)結(jié)構(gòu)思維導(dǎo)圖。

（二）采用小組機(jī)制，實(shí)現(xiàn)學(xué)生之間的互助互學(xué)

僅靠教師課內(nèi)的講授，對(duì)學(xué)生掌握知識(shí)、靈活運(yùn)用知識(shí)解決問題是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，學(xué)生解決問題的能力更多的是在課下獲得的。因此，需要學(xué)生在課下能夠“互助互學(xué)”，學(xué)習(xí)小組是一種很好的組織方式，為此項(xiàng)目采用小組機(jī)制，形成互助互學(xué)、科學(xué)評(píng)價(jià)、組間交流的新模式，真正促進(jìn)學(xué)生課堂內(nèi)外小組內(nèi)的“互助互學(xué)”。

（三）案例式教學(xué)為主線，帶動(dòng)知識(shí)點(diǎn)的融會(huì)貫通

課程教學(xué)過程中改變之前以教材知識(shí)點(diǎn)為中心、以項(xiàng)目案例為主線貫穿整個(gè)教學(xué)過程。例如，《軟件工程》一課中確定了具有典型代表意義、難易適中的“學(xué)生選課系統(tǒng)”和“網(wǎng)上購(gòu)物系統(tǒng)”作為講授案例，將知識(shí)點(diǎn)和案例實(shí)施過程對(duì)應(yīng)，每個(gè)主題章節(jié)分別介紹兩個(gè)經(jīng)典案例在各階段基本概念、活動(dòng)與任務(wù)的指導(dǎo)原則、涉及的主要方法與工具，有助于學(xué)以致用、理論與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合。

同時(shí)根據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案和校企合作培養(yǎng)指導(dǎo)思想對(duì)項(xiàng)目案例進(jìn)行了整體規(guī)劃，建立了相關(guān)課程案例庫(kù)。項(xiàng)目案例庫(kù)以企業(yè)開發(fā)的真實(shí)項(xiàng)目為基礎(chǔ)進(jìn)行研究、選擇、裁剪、編輯，項(xiàng)目?jī)?nèi)容按照實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的需要搭建，由項(xiàng)目類別、項(xiàng)目名稱、項(xiàng)目?jī)?nèi)容、項(xiàng)目目標(biāo)、項(xiàng)目要求組成，并提供需要參考或使用的軟件資源、參考資料和文檔規(guī)范。

（四）問題討論式課堂，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)興趣

計(jì)算機(jī)類課程內(nèi)容的特點(diǎn)是理論性比較強(qiáng)，學(xué)生上課接受效果不佳，上課主動(dòng)性差。該教學(xué)方法首先以問題引入，學(xué)生依靠自我學(xué)習(xí)尋找問題答案，然后進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)討論環(huán)節(jié)，教師在討論中起到主持、引導(dǎo)和點(diǎn)評(píng)的作用，并注重“情境性原則”和“動(dòng)機(jī)激勵(lì)原則”在這個(gè)環(huán)節(jié)的應(yīng)用。所謂“情境性原則”指在課堂討論環(huán)節(jié)弱化教師作為“知識(shí)權(quán)威”的角色，營(yíng)造師生平等的氛圍，創(chuàng)造一個(gè)支持、參與、合作、共享和寬容的平臺(tái)。所謂“動(dòng)機(jī)激勵(lì)原則”指用多種方法激勵(lì)學(xué)生參與討論，對(duì)所有學(xué)生保持積極的期望，以帶動(dòng)學(xué)生進(jìn)入情境。實(shí)踐證明這種教學(xué)方法可以有效地提高學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性，改善課堂教學(xué)效果以及對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握程度。

（五）基于項(xiàng)目的“做中學(xué)”，理論與實(shí)際相結(jié)合

計(jì)算機(jī)核心課程理論不同于經(jīng)典學(xué)科理論，它是計(jì)算機(jī)大師們?cè)诠こ虒?shí)踐中總結(jié)、提煉而成的。在沒有工程實(shí)踐環(huán)境的課堂上直接講授，不易達(dá)成學(xué)生的共鳴而變成空洞的說教。因此，計(jì)算機(jī)實(shí)踐能力的培養(yǎng)必須要打破課程界限，在基于項(xiàng)目的“做中學(xué)”使學(xué)生更容易掌握工程理論，提升工程實(shí)踐能力，從而解決“工程理論來源于實(shí)踐，在實(shí)踐中還原”的教學(xué)課題。為此，我們?cè)O(shè)計(jì)了與課堂教學(xué)同步的實(shí)踐課堂，實(shí)施以“項(xiàng)目開發(fā)過程為主線、以實(shí)際項(xiàng)目為情景、以項(xiàng)目案例為示范、以學(xué)習(xí)平臺(tái)為支撐、以協(xié)作學(xué)習(xí)為主導(dǎo)、以過程管理為保障”的“基于項(xiàng)目的做中學(xué)”模式，培養(yǎng)計(jì)算機(jī)人才的核心實(shí)踐能力。

（六）多維度考核評(píng)價(jià)體系，注重過程與能力評(píng)價(jià)

在課程教學(xué)過程中，整個(gè)教學(xué)和實(shí)踐活動(dòng)以項(xiàng)目為中心，在考核時(shí)，打破傳統(tǒng)的老師對(duì)成績(jī)的評(píng)價(jià)體系，在筆試為基礎(chǔ)上以項(xiàng)目開發(fā)實(shí)踐過程評(píng)價(jià)、項(xiàng)目實(shí)踐結(jié)果評(píng)價(jià)、學(xué)生能力評(píng)價(jià)為中心，增加學(xué)生對(duì)教學(xué)過程的參與程度，注重學(xué)生學(xué)習(xí)過程的整體評(píng)價(jià)。

1.項(xiàng)目開發(fā)實(shí)踐過程評(píng)價(jià)。課程的授課過程與項(xiàng)目實(shí)踐流程同步，理論授課內(nèi)容以面向?qū)嵺`指導(dǎo)為目標(biāo)，知識(shí)點(diǎn)同步對(duì)應(yīng)實(shí)踐過程中的實(shí)踐活動(dòng)。學(xué)生分成5—7人的小組，選擇一個(gè)中小型的軟件項(xiàng)目，完成項(xiàng)目開發(fā)的全部實(shí)踐任務(wù)。采用理論授課和階段討論課相結(jié)合的授課方法，為調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，需要對(duì)每個(gè)項(xiàng)目小組工作進(jìn)行階段評(píng)價(jià)，以便于掌握項(xiàng)目進(jìn)度和項(xiàng)目開發(fā)過程中遇到的問題，共性的問題在集中授課時(shí)解決，個(gè)性問題在討論課中解決，從而培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力。

2.項(xiàng)目實(shí)踐結(jié)果評(píng)價(jià)。在項(xiàng)目開發(fā)的不同階段都需要學(xué)生提交不同工作產(chǎn)品，以《軟件工程》為例，包括項(xiàng)目管理計(jì)劃、系統(tǒng)需求文檔、系統(tǒng)設(shè)計(jì)文檔、系統(tǒng)開發(fā)文檔、系統(tǒng)測(cè)試文檔、系統(tǒng)開發(fā)結(jié)果等多方面的工作產(chǎn)品。在教學(xué)過程中將以標(biāo)準(zhǔn)軟件工程開發(fā)文檔為模板、以企業(yè)工作流程中的管理要求為目標(biāo)，對(duì)學(xué)生小組提交的工作產(chǎn)品進(jìn)行評(píng)價(jià)，給出每個(gè)小組的實(shí)踐成績(jī)。

3.學(xué)生能力評(píng)價(jià)。對(duì)于學(xué)生個(gè)人能力從理論知識(shí)的掌握和應(yīng)用兩方面進(jìn)行評(píng)價(jià)，理論知識(shí)的掌握程度很難從單一的考卷中得以體現(xiàn)，所以，課程結(jié)束后讓每個(gè)學(xué)生結(jié)合理論內(nèi)容和實(shí)踐體會(huì)，總結(jié)課程理論知識(shí)在實(shí)踐過程中應(yīng)用心得，形成較為規(guī)范的課程結(jié)課報(bào)告。撰寫結(jié)課報(bào)告不僅幫助學(xué)生梳理知識(shí)結(jié)構(gòu)，也幫助學(xué)生總結(jié)實(shí)踐得失，也可以從中評(píng)價(jià)出學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力和協(xié)作能力，給出學(xué)生的個(gè)人成績(jī)。

4.課程評(píng)價(jià)的具體方法。學(xué)生成績(jī)分為理論部分成績(jī)和實(shí)踐部分成績(jī)兩部分，理論部分成績(jī)占50%，以結(jié)課報(bào)告和結(jié)課答辯形式考查學(xué)生的理論知識(shí)的掌握和應(yīng)用程度。實(shí)踐部分的成績(jī)占50%，而實(shí)踐成績(jī)又分為小組成績(jī)50%和個(gè)人成績(jī)50%；小組成績(jī)按照項(xiàng)目完成的綜合效果從多方面給予評(píng)判、打分，包括項(xiàng)目總體完成情況、項(xiàng)目文檔的水平與齊全程度和項(xiàng)目測(cè)試過程及測(cè)試結(jié)論三部分，小組互評(píng)分為組內(nèi)互評(píng)和組長(zhǎng)賦分。

實(shí)踐成績(jī)=小組實(shí)踐成績(jī)×50%+個(gè)人實(shí)踐成績(jī)×50%

小組成績(jī)=文檔×25%+測(cè)試與質(zhì)量×25%+項(xiàng)目完成度分×50%

個(gè)人實(shí)踐成績(jī)=小組成績(jī)×50%+組長(zhǎng)賦分×25%+組內(nèi)互評(píng)×25%

個(gè)人課程成績(jī)=實(shí)踐成績(jī)×50%+理論成績(jī)×50%。

三、取得的成果

研究性教學(xué)模式自2014年啟動(dòng)至今，以一門課為試點(diǎn)拓展到計(jì)算機(jī)多門核心課程，應(yīng)用于計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程、計(jì)算機(jī)應(yīng)用和信息與計(jì)算科學(xué)四個(gè)專業(yè)的多個(gè)年級(jí)，取得了較好的效果。

從課堂教學(xué)效果問卷調(diào)查中可以看出，在課程教學(xué)過程中實(shí)施的研究性教學(xué)方法中，講授環(huán)節(jié)、思維導(dǎo)圖環(huán)節(jié)、案例分析環(huán)節(jié)、師生交流環(huán)節(jié)、分組展示環(huán)節(jié)、問題討論環(huán)節(jié)分別受到了不同學(xué)生的青睞，其中思維導(dǎo)圖環(huán)節(jié)最受學(xué)生歡迎，將知識(shí)可視化轉(zhuǎn)變?yōu)樗季S可視化，有效地提高了學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)興趣和課堂學(xué)習(xí)效率。另外分組展示環(huán)節(jié)選票過半，案例分析環(huán)節(jié)、師生交流環(huán)節(jié)和問題討論環(huán)節(jié)的喜愛程度也超過了三分之一，這些數(shù)據(jù)充分表明學(xué)生對(duì)改善傳統(tǒng)教學(xué)方法、不斷創(chuàng)新教學(xué)方法和手段的渴望，并對(duì)教學(xué)效果予以肯定。

四、結(jié)論

基于“三三四”模式的研究性教學(xué)改革在很大程度上改變了傳統(tǒng)的教學(xué)模式，更新了教學(xué)理念，探索出一條適應(yīng)適合計(jì)算機(jī)類課程特色的課程改革之路，在很大程度上提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，使課程教學(xué)和建設(shè)水平得到了全面的提升，無疑對(duì)同類高校具有一定的示范性和較高的推廣價(jià)值。

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Exploration and Practice of "334" Research Teaching Mode in Computer Core Curriculum

QI Xin1，2，WANG You-chuan1，CUI Hao1，2，ZHANG Guo-ping2

（1.College of Basic Science，Shengli College，China University of Petroleum （Hua Dong），Dongying，Shandong 257061，China；

2.College of Computer & Communication Engineering，China University of Petroleum （Hua Dong），Dongying，Shandong 257061，China）

Abstract：Aiming at the existing problems in the traditional method of teaching and difficulties，taking the research oriented teaching as an opportunity，combines with the specific circumstances of the school and characteristics of the course，put forward based on the "334" model of teaching reform framework. Through the application of mind map，heuristic case teaching，based on the project of "learning by doing"，multidimensional evaluation system and other means to improve the quality of classroom teaching，effectively solve the disadvantages of the traditional teaching mode.

Key words：research teaching；computer core curriculum；teaching mode