艾明晶

（北京航空航天大學(xué) 計(jì)算機(jī)學(xué)院，北京 100191）

0 引 言

近幾年來(lái)，在國(guó)家優(yōu)先發(fā)展教育事業(yè)的戰(zhàn)略部署下，越來(lái)越多的高等學(xué)校對(duì)教學(xué)愈來(lái)愈重視，加大教學(xué)投入并把教學(xué)作為教師考核的首要內(nèi)容，教育改革正在逐步深化，大學(xué)教學(xué)質(zhì)量得到顯著提高，但是由于地域差異和教育資源的不平衡，進(jìn)入大學(xué)的學(xué)生基礎(chǔ)參差不齊，傳統(tǒng)的大班化教學(xué)難以滿足學(xué)生的個(gè)性化需求，往往造成基礎(chǔ)差的學(xué)生跟不上、基礎(chǔ)好的學(xué)生吃不飽的情況。

面對(duì)不同基礎(chǔ)、不同教育背景的學(xué)生，怎樣才能做到“促進(jìn)每個(gè)學(xué)生主動(dòng)地、生動(dòng)活潑地發(fā)展，尊重教育規(guī)律和學(xué)生身心發(fā)展規(guī)律，為每個(gè)學(xué)生提供適合的教育”[1]？一個(gè)行之有效的方法是開展分級(jí)教學(xué)，根據(jù)學(xué)生的基礎(chǔ)將學(xué)生分為提高班和普通班。不同基礎(chǔ)班的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式都有所不同，因材施教，許多高校的多門課程都采用分級(jí)教學(xué)，以實(shí)現(xiàn)學(xué)生的個(gè)性化培養(yǎng)。將大多數(shù)學(xué)生編入普通班，通過(guò)理論教學(xué)，系統(tǒng)地夯實(shí)學(xué)生的基礎(chǔ)理論知識(shí)，并傳授給學(xué)生一定的思維方法；通過(guò)課后作業(yè)和實(shí)踐教學(xué)，深化學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，使其掌握必需的技能和解決問(wèn)題的方法。一小部分基礎(chǔ)好、自學(xué)能力強(qiáng)的學(xué)生，則編入提高班。針對(duì)這部分學(xué)生，相對(duì)于普通班，除了教學(xué)內(nèi)容更深、更廣，教學(xué)進(jìn)度更快以外，還需采取何種教學(xué)方法更能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力和創(chuàng)造性思維，是需要重點(diǎn)探討的問(wèn)題。

1 研討式教學(xué)模式的內(nèi)涵與意義

提高班的班額小，學(xué)生基礎(chǔ)好，求知欲強(qiáng)，善于思考，適于采取研討式教學(xué)模式這種先進(jìn)的教學(xué)方法。

1.1 研討式教學(xué)模式的起源與內(nèi)涵

研討式教學(xué)模式起源于18世紀(jì)的德國(guó)，最早由18世紀(jì)德國(guó)教育家弗蘭克提出[2]，德文稱為Seminar（中文常音譯為席明納或習(xí)明納），其特點(diǎn)是在教師指導(dǎo)下，由學(xué)生組成研究團(tuán)隊(duì)，定期集中討論，共同關(guān)注該領(lǐng)域的最新進(jìn)展[3]。后來(lái)該方法被逐漸推廣到美國(guó)、英國(guó)、加拿大、澳大利亞等西方國(guó)家的大學(xué)教育教學(xué)中，并得到普遍推崇和廣泛應(yīng)用。

1911年，蔡元培先生開始在中國(guó)的大學(xué)課堂教學(xué)中嘗試使用研討式教學(xué)方法。在20世紀(jì)50年代，蘇聯(lián)把西方國(guó)家研討課教學(xué)法傳到中國(guó)的大學(xué)。逐漸地，我國(guó)越來(lái)越多的大學(xué)意識(shí)到研討式教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立研究和創(chuàng)新思維方面的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，開始嘗試與深化研討式教學(xué)[4-6]，這對(duì)提升本科和研究生階段的教學(xué)質(zhì)量起到一定的積極作用。

國(guó)內(nèi)眾多學(xué)者從不同的角度對(duì)研討式教學(xué)模式的內(nèi)涵進(jìn)行了詮釋，但一個(gè)比較一致的看法是研討式教學(xué)是指在大學(xué)或研究生院里教師和學(xué)生為研究某一問(wèn)題，在教師的指導(dǎo)下、以學(xué)生為主采用的小組共同討論和研究的交互式教學(xué)方式，真正達(dá)到學(xué)有所獲、日學(xué)日進(jìn)、教學(xué)相長(zhǎng)的教育目的[7]。

1.2 開展研討式教學(xué)的重要意義

研討式教學(xué)模式的一個(gè)顯著特征是以學(xué)生為主體，圍繞一個(gè)或幾個(gè)問(wèn)題開展研究和討論。研討式教學(xué)是一種以解決問(wèn)題為中心，由教師設(shè)立問(wèn)題情境，師生共同探索問(wèn)題，通過(guò)問(wèn)題研究和問(wèn)題探討兩個(gè)階段，讓學(xué)生掌握知識(shí)的教學(xué)模式[3]。這種以問(wèn)題為載體的探究式教學(xué)，能夠使學(xué)生在設(shè)問(wèn)和釋問(wèn)的過(guò)程中萌生自主學(xué)習(xí)的動(dòng)機(jī)和欲望，進(jìn)而逐漸養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣[8]。

與傳統(tǒng)教學(xué)“以教師為中心”的教學(xué)模式不同，研討式教學(xué)是以學(xué)生為中心，教師主要起引導(dǎo)的作用，課堂成為學(xué)生和教師進(jìn)行問(wèn)題探究、互動(dòng)的場(chǎng)所。這可以從根本上解決“填鴨式”教學(xué)所造成的弊端，如課堂教學(xué)中普遍存在的“三低”問(wèn)題：到課率低、抬頭率低、點(diǎn)頭率低[9]。學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣被充分激發(fā)，學(xué)習(xí)主動(dòng)性被充分調(diào)動(dòng)起來(lái)。通過(guò)自學(xué)、探究和討論，學(xué)生不僅能收獲知識(shí)，更重要的是提升能力，其成效將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)的教學(xué)效果。因此，越來(lái)越多的高校在不同的課程中，紛紛加大研討式教學(xué)模式的比重。

2 研討式教學(xué)模式在大學(xué)計(jì)算機(jī)課程中的應(yīng)用

大學(xué)計(jì)算機(jī)是一門面向大學(xué)一年級(jí)非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的大類平臺(tái)課程。入學(xué)時(shí)學(xué)生的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)參差不齊，可以采取分級(jí)教學(xué)，根據(jù)學(xué)生基礎(chǔ)，將學(xué)生分為普通班和提高班，因材施教。提高班的班額一般控制在40人之內(nèi)，這些學(xué)生已經(jīng)具備一定的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)，計(jì)算機(jī)操作能力比較熟練，學(xué)習(xí)能力強(qiáng)，思維活躍，特別適宜開展研討式教學(xué)。

2.1 研討式教學(xué)模式設(shè)計(jì)

研討式教學(xué)模式包括5個(gè)步驟：指導(dǎo)選題→學(xué)習(xí)研究→分組討論→大班交流→完善提高，具體涉及課前學(xué)習(xí)、課中研討、課后完善3個(gè)環(huán)節(jié)，研討式教學(xué)模式設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 研討式教學(xué)模式設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)教學(xué)模式是以教師為主體，教師講解，學(xué)生聽課，師生交流比較少，學(xué)生之間交流更少。研討式教學(xué)模式創(chuàng)建了一種新型師生關(guān)系，學(xué)生成為教學(xué)活動(dòng)的主體，不僅能大大增進(jìn)學(xué)生與學(xué)生之間的交流與思維碰撞，還能顯著增加教師與學(xué)生之間的交流。

2.2 大學(xué)計(jì)算機(jī)研討課選題設(shè)計(jì)

大學(xué)計(jì)算機(jī)課程體系包括計(jì)算思維與計(jì)算機(jī)模型、問(wèn)題抽象與建模、程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法設(shè)計(jì)與優(yōu)化、科學(xué)計(jì)算與數(shù)據(jù)處理、工程思維與領(lǐng)域前沿6章內(nèi)容。課程以計(jì)算思維為主線，按照“思想→問(wèn)題→模型→數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)→算法→程序→優(yōu)化→數(shù)據(jù)處理→工程”的順序，循序漸進(jìn)、抽絲剝繭地講解利用計(jì)算思維進(jìn)行問(wèn)題求解的方法和過(guò)程。

由于課程總學(xué)時(shí)有限，研討課所占學(xué)時(shí)不宜過(guò)多，其中問(wèn)題抽象與建模、程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法設(shè)計(jì)與優(yōu)化這3章是課程的重要章節(jié)，除了必要的理論講解之外，還必須通過(guò)大量的實(shí)踐幫助學(xué)生深化理解知識(shí)，掌握方法和技能，因此在完成必要的課堂教學(xué)之外，可以安排3次研討課，通過(guò)某個(gè)實(shí)際項(xiàng)目的研究，使學(xué)生最終能夠綜合應(yīng)用這3章的知識(shí)解決一個(gè)實(shí)際問(wèn)題。

選題設(shè)計(jì)是非常關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，題目的選取既要考慮教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，又要兼顧學(xué)生的能力和水平，同時(shí)也要將課程培養(yǎng)學(xué)生的素質(zhì)目標(biāo)考慮在內(nèi)[10]。以第2章—第4章的選題設(shè)計(jì)為例，需要結(jié)合重要知識(shí)點(diǎn)和經(jīng)典問(wèn)題設(shè)計(jì)多道研討題目，既有必做題，又有若干道選做題，學(xué)生可以任意選擇其中的一道題完成。每道題留給學(xué)生一定的想象空間和自主設(shè)計(jì)空間，以便于學(xué)生發(fā)散思維、自由發(fā)揮。研討題選題見表1。

通過(guò)第2章的研討課，學(xué)生主要掌握針對(duì)某個(gè)實(shí)際問(wèn)題如何進(jìn)行問(wèn)題分析，抽象出數(shù)學(xué)問(wèn)題并建立合適的數(shù)學(xué)模型。通過(guò)第3章的研討課，學(xué)生主要掌握針對(duì)某個(gè)具體問(wèn)題如何用字符串、棧或隊(duì)列來(lái)描述具有相同性質(zhì)的一組數(shù)據(jù)，進(jìn)而如何編程實(shí)現(xiàn)求解該問(wèn)題。為了保證知識(shí)的延續(xù)性和融會(huì)貫通，第4章的研討題特意設(shè)置為與第2章相同。對(duì)于廉價(jià)航班問(wèn)題或貨車運(yùn)輸問(wèn)題，在第2章已建立數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，學(xué)生再分別采用枚舉算法、動(dòng)態(tài)規(guī)劃和貪心算法求解問(wèn)題并分別編程實(shí)現(xiàn)，從中分析比較不同算法的優(yōu)劣和運(yùn)行效率。

3 大學(xué)計(jì)算機(jī)研討式教學(xué)模式實(shí)施過(guò)程和效果

北京航空航天大學(xué)在兩屆學(xué)生的大學(xué)計(jì)算機(jī)課程提高班中實(shí)施研討式教學(xué)模式，在課堂研討中圍繞某個(gè)案例或項(xiàng)目，通過(guò)專題研討、分組思辨、互相點(diǎn)評(píng)、講解演示等方法，以開展協(xié)作式解決問(wèn)題的方式促進(jìn)學(xué)生理解計(jì)算思維、掌握建模方法以及培養(yǎng)程序設(shè)計(jì)能力。以第4章算法設(shè)計(jì)與優(yōu)化研討課為例，研討式教學(xué)模式的實(shí)施過(guò)程如下。

表1 大學(xué)計(jì)算機(jī)研討課選題設(shè)計(jì)

3.1 教師指導(dǎo)學(xué)生選題

教師在研討課的前一周，公布研討課選題，明確學(xué)生課前準(zhǔn)備工作、課堂討論交流內(nèi)容以及課后完善研討題解決方案的具體要求。學(xué)生根據(jù)各自的興趣愛好和知識(shí)水平，選擇相應(yīng)的選做題。

3.2 學(xué)生課前預(yù)習(xí)和研究

這一環(huán)節(jié)是學(xué)生進(jìn)行知識(shí)拓展和延伸的過(guò)程，同時(shí)也是開展獨(dú)立研究和探索的過(guò)程。學(xué)生對(duì)問(wèn)題進(jìn)行深入探究，找到問(wèn)題之間的聯(lián)系，剖解問(wèn)題的復(fù)雜性，運(yùn)用知識(shí)形成問(wèn)題的解決方案[8]。

教師提供課件、視頻等學(xué)習(xí)資料，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行拓展學(xué)習(xí)。學(xué)生課前通過(guò)學(xué)習(xí)教材、課件和相關(guān)課程資料等，深入理解課程基本知識(shí)；通過(guò)網(wǎng)絡(luò)查閱相關(guān)資料，拓寬知識(shí)面，鍛煉自主獲取新知識(shí)和新方法的能力；通過(guò)對(duì)問(wèn)題的探索和研究，有效提升自身的研究能力。

3.3 課堂分組研討

這一環(huán)節(jié)是整個(gè)教學(xué)過(guò)程的重頭戲，學(xué)生是教學(xué)的主體。第1節(jié)課，3～4名學(xué)生組成1個(gè)小組進(jìn)行討論。每人介紹自己的算法思想、編程的關(guān)鍵語(yǔ)句、算法的運(yùn)行效率，展示程序運(yùn)行結(jié)果；圍繞課堂討論要點(diǎn)提出自己的觀點(diǎn)，展開討論；針對(duì)疑難問(wèn)題，進(jìn)行協(xié)同研究和探索。教師的角色則從“傳道、授業(yè)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤敖饣蟆?。教師是教學(xué)資源的開發(fā)者、教學(xué)的幫助者，是知識(shí)的組織者、引導(dǎo)者和促進(jìn)者[11]。教師要注意把控研討過(guò)程，引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑、探究并適時(shí)解答學(xué)生提出的疑難問(wèn)題。對(duì)于學(xué)生通過(guò)思考能夠回答的問(wèn)題，則給予學(xué)生必要的提示和啟發(fā)，鼓勵(lì)學(xué)生積極思考，自行探究問(wèn)題的答案。

3.4 大班交流

第2節(jié)課，大班交流總結(jié)。在小組充分討論的基礎(chǔ)上，在全班分享討論的結(jié)果、結(jié)論以及在這一過(guò)程中的爭(zhēng)論和思考，或者提出更深入的問(wèn)題[8]。首先，由每個(gè)小組的組長(zhǎng)總結(jié)本組完成情況，組長(zhǎng)或其他學(xué)生介紹優(yōu)秀解決方案，展示程序；然后，由教師點(diǎn)評(píng)學(xué)生的方案并講解本次討論課的重點(diǎn)和難點(diǎn)，展示程序運(yùn)行結(jié)果。通過(guò)這一環(huán)節(jié)，學(xué)生既可以分享各組同學(xué)的奇思妙想，又可以更清晰地了解教師所指出的重點(diǎn)和難點(diǎn)，起到畫龍點(diǎn)睛、知識(shí)內(nèi)化的作用。

3.5 課后總結(jié)和完善

教師通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，幫助學(xué)生及時(shí)解決遺留問(wèn)題，歸納、總結(jié)學(xué)生方案中的問(wèn)題。學(xué)生在課后回顧課堂研討內(nèi)容，借鑒同學(xué)的思路和教師的啟發(fā)，進(jìn)一步完善程序和方案，再提交作業(yè)，從而保證研討課的實(shí)際效果。

第2章至第4章是課程的主要內(nèi)容，能體現(xiàn)運(yùn)用計(jì)算思維進(jìn)行問(wèn)題求解的過(guò)程：科學(xué)問(wèn)題的描述方法——抽象和建模，模型形式化數(shù)據(jù)描述——數(shù)據(jù)及其結(jié)構(gòu)，模型計(jì)算機(jī)描述——算法，算法的實(shí)現(xiàn)——程序設(shè)計(jì)思想。每章1次研討課，3次研討課，學(xué)生都非常認(rèn)真，課前做了大量的準(zhǔn)備工作。課上教師、助教加以引導(dǎo)和啟發(fā)，各小組學(xué)生踴躍發(fā)言、討論熱烈，實(shí)現(xiàn)方法各異，充分展示學(xué)生的活躍思維和聰明才智。

研討式教學(xué)模式能激發(fā)學(xué)生的想象力和創(chuàng)新意識(shí)，鍛煉學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、思辨能力和研究能力，拓寬學(xué)生的思路，達(dá)到因材施教的個(gè)性化培養(yǎng)。學(xué)生通過(guò)研討能大大開闊眼界，增長(zhǎng)知識(shí)，提升能力，教學(xué)效果良好。

4 結(jié) 語(yǔ)

筆者在大學(xué)計(jì)算機(jī)課程中采取分級(jí)教學(xué)，并在提高班教學(xué)中實(shí)踐研討式教學(xué)模式，注重學(xué)生在知識(shí)理解基礎(chǔ)上的思維訓(xùn)練，通過(guò)實(shí)際問(wèn)題的求解，引導(dǎo)學(xué)生思考問(wèn)題、模型、算法、程序的轉(zhuǎn)換和構(gòu)造。在研討選題設(shè)置上，第2章和第4章兩次研討課的題目具有知識(shí)延續(xù)性，涵蓋問(wèn)題抽象與建模、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法、程序設(shè)計(jì)等主要知識(shí)點(diǎn)，有利于加深學(xué)生對(duì)運(yùn)用計(jì)算思維進(jìn)行問(wèn)題求解全過(guò)程的理解。

實(shí)踐證明，與傳統(tǒng)教學(xué)模式相比，研討式教學(xué)模式在培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、知識(shí)歸納和整理能力，激發(fā)學(xué)生的發(fā)散性思維和創(chuàng)新意識(shí)，鍛煉團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和研究能力方面，具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。為了順應(yīng)高等教育教學(xué)質(zhì)量改革和創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的時(shí)代要求，廣大教師應(yīng)以為國(guó)家和社會(huì)培養(yǎng)更多的創(chuàng)新型、實(shí)用型和復(fù)合型人才為己任，努力鉆研業(yè)務(wù)，拓寬知識(shí)面，提高專業(yè)水平，深入研究教育藝術(shù)，不斷提升教育水平，在教學(xué)中注重學(xué)思結(jié)合，積極探索和實(shí)踐研討式教學(xué)模式，以幫助學(xué)生逐漸養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)、獨(dú)立思考、主動(dòng)探索、勇于創(chuàng)新的能力和素養(yǎng)。