“三三四”研究性教学模式在计算机核心课程中的探索与实践
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摘要：本文针对当前传统教学方法存在的问题和困境，以研究型教学为契机，结合学校具体情况和课程特点，探索性地提出了基于“三三四”模式的研究性教学改革框架。通过思维导图运用、启发式案例式教学、基于项目的“做中学”、多维考核评价体系等多种手段，全面提高课堂教学质量，有效地解决传统教学模式存在的弊端。
中图分类号：TP3-0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）09-0136-05
所谓研究性教学[1]，就是将课内讲授与课外实践、教师引导与学生自学、教材与阅读有机结合并达到完整、和谐、统一的教学[2]。研究性教学是被国际一流大学证明是改善大学本科教学质量的有效途径和方法，近几年来日益受到我国教育管理部门和高校的重视。《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010―2020年）》中指出，教学改革的重心应放在培养学生独立思维能力、创新创业能力和面向社会服务的能力上[3]。因此，在教学过程中，突出学生的主体地位，通过教学研究与实践，积极创造一切有利条件，培养学生的实践动手能力和创新能力是本科教学改革的关键所在。
计算机核心课程主要包括《程序设计语言》、《软件工程》、《数据结构》、《操作系统》和《计算机组成原理》等，这些课程在计算机专业知识体系和培养计划中起到至关重要的作用。然而传统的教学方法普遍存在着教学内容陈旧，不能满足业界需求；教学内容抽象空泛，不能激发学生的求知欲；填鸭式教学方法，无法满足能力培养的要求；实验过程与企业脱轨，培养的学生无法适应市场需求等诸多问题。
在此背景下，本文转变教育思想和教育观念，结合我校具体情况和课程特点，探索性的提出了基于“三三四”模式的研究性教学改革框架，通过思维导图运用、启发式案例式教学、基于项目的“做中学”、多维考核评价体系等多种手段，全面提高课堂教学质量，有效地解决传统教学模式存在的弊端。
一、课程改革思路和框架
研究性教学课程改革设计思路为：基于“加强基础，强化实践，提高兴趣，培养技能”的课程建设指导思想，以提高教学质量，培养创新人才为目标，以研究性教学“三三四”模式为支撑点，以思维导图助力课堂教学、问题讨论式教学、基于项目的“做中学”、案例式教学和多维考核评价体系为着力点，全面探索与实践计算机核心课程改革。课程改革框架见图1（见下页）。
其中研究性教学“三三四”模式是指：坚持三项基本原则，即学为主体、教为主导、练为主线；倡导三种教学体验，即倡导教师的学习性教学、学生的研究性学习、师生的开放流；努力实现四个转变，即以教师为中心转变为以学生为中心，以教材内容为主线转变为以案例过程为主线，以课堂教授为主体转变为基于项目的“做中学”，以单一试卷考试转变为多维考核评价体系。
二、具体方法与实践
（一）思维导图助力，实现学习主体转变
计算机核心课程内容可以为学生带来系统性思维、标准化思维和逻辑性思维的良好培养，但是由于它涉及到程序设计语言、数据库、软件开发方法与工具、系统平台、标准、管理科学等多方面的内容，知识点非常多，尤其是基本概念和原理特别多。学生在学习过程中经常反应存在知识混乱、上课听完下课就忘、考试复习无从下手等问题。
思维导图[4]（Mind Mapping）是英国“记忆之父”东尼・博赞在70年代创造的一种学习的方法。思维导图遵循一套简单、基本、自然、易被大脑接受的规则，使用一些放射性的线l和图形来模拟大脑思考问题时的逻辑性思维，并用不同的颜色和特殊符号、图形来标识对内容的不同的关注程度。[5]由于这种独特的、符合大脑处理信息规律的放射性树状结构和知识分层的特点，思维导图非常适合应用于基本概念和原理多、知识点交叉多的计算机相关课程教学，使学生对课程体系结构及其内容之间的相互联系产生更为清晰明了的认识。因此课程组在不同的阶段都运用了思维导图来促进教学效果。[6]
1.教师用思维导图做课堂引导。课堂教学内容引导思维导图的具体做法是：提炼本节要讲授内容的重点、难点等关键词，然后模拟大脑思考问题的逻辑性思维，以提问题的方式将这些关键词按顺序写在黑板上，这里的顺序就用发散性的线条代表，在课堂讲授中逐步添加显示；然后添加各关键词之间的联系及相关外扩内容，各知识内容的重点难点处以醒目颜色及线条标识；最后，课前思维导图就形成了。这个思维导图在整节课的教学过程中一直呈现在黑板上，整堂课以此为纲领，教师沿着这个思维导图的顺序逐步讲述，这样本节的内容就能被顺理成章、顺畅连贯地传授，而且各部分之间的联系与知识要点都体现出来了，省去了学生课堂上自己组织前后关系、提炼重点的过程，使学生更为关注知识本身。
2.学生用思维导图做随堂笔记和复结。在学生运用思维导图的方面，我们学习口号是：“预习复习思维导图，变一章为一张纸，不再害怕复习考试；微型笔记思维导图，一边听讲一边手绘，速记课堂重点难点”。（1）课前预习思维导图。要求学生在课前，通过预习教材，快速阅读每一小节内容，圈选出该节的关键词，画出思维导图，在图上做好相关的标记，例如在各分支上用色笔标注上“已明白”、“有疑惑”、“完全不明白”，让短时间内的预习能达到预期效果。（2）随堂记录导图笔记。计算机课程普遍概念多、原理多，课堂教授知识量大，学生用传统的线性方法记笔记，既跟不上讲课节奏，又不利于课后复习。运用微型导图记笔记的好处，记录有目的的关键词，通过删字节、圈重点、调位置的方法随意补充分支，随处都可以记录，具有较强的灵活性和跳跃性。（3）课后复习思维导图。知识的学习要特别强调课后复习的重要性。在每章结束的时候，要求学生参考上课笔记，回顾课堂内容，总结规律、方法，进行错误反思，最后归纳、总结画复习思维导图，把一章内容总结到一张纸上。事实证明，课后复习时使用这种精炼的思维导图可以节省学生80%以上的时间，而且重点突出，脉络清楚，左右大脑同时启用，事半功倍。图2（见下页）为《软件工程》课程知识结构思维导图。
（二）采用小组机制，实现学生之间的互助互学
仅靠教师课内的讲授，对学生掌握知识、灵活运用知识解决问题是远远不够的，学生解决问题的能力更多的是在课下获得的。因此，需要学生在课下能够“互助互学”，学习小组是一种很好的组织方式，为此项目采用小组机制，形成互助互学、科学评价、组间交流的新模式，真正促进学生课堂内外小组内的“互助互学”。
（三）案例式教学为主线，带动知识点的融会贯通
课程教学过程中改变之前以教材知识点为中心、以项目案例为主线贯穿整个教学过程。例如，《软件工程》一课中确定了具有典型代表意义、难易适中的“学生选课系统”和“网上购物系统”作为讲授案例，将知识点和案例实施过程对应，每个主题章节分别介绍两个经典案例在各阶段基本概念、活动与任务的指导原则、涉及的主要方法与工具，有助于学以致用、理论与实践的有机结合。
同时根据专业人才培养方案和校企合作培养指导思想对项目案例进行了整体规划，建立了相关课程案例库。项目案例库以企业开发的真实项目为基础进行研究、选择、裁剪、编辑，项目内容按照实践教学环节的需要搭建，由项目类别、项目名称、项目内容、项目目标、项目要求组成，并提供需要参考或使用的软件资源、参考资料和文档规范。
（四）问题讨论式课堂，激发学生自主学习兴趣
计算机类课程内容的特点是理论性比较强，学生上课接受效果不佳，上课主动性差。该教学方法首先以问题引入，学生依靠自我学习寻找问题答案，然后进入现场讨论环节，教师在讨论中起到主持、引导和点评的作用，并注重“情境性原则”和“动机激励原则”在这个环节的应用。所谓“情境性原则”指在课堂讨论环节弱化教师作为“知识权威”的角色，营造师生平等的氛围，创造一个支持、参与、合作、共享和宽容的平台。所谓“动机激励原则”指用多种方法激励学生参与讨论，对所有学生保持积极的期望，以带动学生进入情境。实践证明这种教学方法可以有效地提高学生学习主动性，改善n堂教学效果以及对知识点的理解和掌握程度。
（五）基于项目的“做中学”，理论与实际相结合
计算机核心课程理论不同于经典学科理论，它是计算机大师们在工程实践中总结、提炼而成的。在没有工程实践环境的课堂上直接讲授，不易达成学生的共鸣而变成空洞的说教。因此，计算机实践能力的培养必须要打破课程界限，在基于项目的“做中学”使学生更容易掌握工程理论，提升工程实践能力，从而解决“工程理论来源于实践，在实践中还原”的教学课题。为此，我们设计了与课堂教学同步的实践课堂，实施以“项目开发过程为主线、以实际项目为情景、以项目案例为示范、以学习平台为支撑、以协作学习为主导、以过程管理为保障”的“基于项目的做中学”模式，培养计算机人才的核心实践能力。
（六）多维度考核评价体系，注重过程与能力评价
在课程教学过程中，整个教学和实践活动以项目为中心，在考核时，打破传统的老师对成绩的评价体系，在笔试为基础上以项目开发实践过程评价、项目实践结果评价、学生能力评价为中心，增加学生对教学过程的参与程度，注重学生学习过程的整体评价。
1.项目开发实践过程评价。课程的授课过程与项目实践流程同步，理论授课内容以面向实践指导为目标，知识点同步对应实践过程中的实践活动。学生分成5―7人的小组，选择一个中小型的软件项目，完成项目开发的全部实践任务。采用理论授课和阶段讨论课相结合的授课方法，为调动学生学习的积极性和主动性，需要对每个项目小组工作进行阶段评价，以便于掌握项目进度和项目开发过程中遇到的问题，共性的问题在集中授课时解决，个性问题在讨论课中解决，从而培养学生的实践能力。
2.项目实践结果评价。在项目开发的不同阶段都需要学生提交不同工作产品，以《软件工程》为例，包括项目管理计划、系统需求文档、系统设计文档、系统开发文档、系统测试文档、系统开发结果等多方面的工作产品。在教学过程中将以标准软件工程开发文档为模板、以企业工作流程中的管理要求为目标，对学生小组提交的工作产品进行评价，给出每个小组的实践成绩。
3.学生能力评价。对于学生个人能力从理论知识的掌握和应用两方面进行评价，理论知识的掌握程度很难从单一的考卷中得以体现，所以，课程结束后让每个学生结合理论内容和实践体会，总结课程理论知识在实践过程中应用心得，形成较为规范的课程结课报告。撰写结课报告不仅帮助学生梳理知识结构，也帮助学生总结实践得失，也可以从中评价出学生的学习能力、实践能力和协作能力，给出学生的个人成绩。
4.课程评价的具体方法。学生成绩分为理论部分成绩和实践部分成绩两部分，理论部分成绩占50%，以结课报告和结课答辩形式考查学生的理论知识的掌握和应用程度。实践部分的成绩占50%，而实践成绩又分为小组成绩50%和个人成绩50%；小组成绩按照项目完成的综合效果从多方面给予评判、打分，包括项目总体完成情况、项目文档的水平与齐全程度和项目测试过程及测试结论三部分，小组互评分为组内互评和组长赋分。
实践成绩=小组实践成绩×50%+个人实践成绩×50%
小组成绩=文档×25%+测试与质量×25%+项目完成度分×50%
个人实践成绩=小组成绩×50%+组长赋分×25%+组内互评×25%
个人课程成绩=实践成绩×50%+理论成绩×50%。
三、取得的成果
研究性教学模式自2014年启动至今，以一门课为试点拓展到计算机多门核心课程，应用于计算机科学与技术、软件工程、计算机应用和信息与计算科学四个专业的多个年级，取得了较好的效果。
从课堂教学效果问卷调查中可以看出，在课程教学过程中实施的研究性教学方法中，讲授环节、思维导图环节、案例分析环节、师生交流环节、分组展示环节、问题讨论环节分别受到了不同学生的青睐，其中思维导图环节最受学生欢迎，将知识可视化转变为思维可视化，有效地提高了学生主动学习兴趣和课堂学习效率。另外分组展示环节选票过半，案例分析环节、师生交流环节和问题讨论环节的喜爱程度也超过了三分之一，这些数据充分表明学生对改善传统教学方法、不断创新教学方法和手段的渴望，并对教学效果予以肯定。
四、结论
基于“三三四”模式的研究性教学改革在很大程度上改变了传统的教学模式，更新了教学理念，探索出一条适应适合计算机类课程特色的课程改革之路，在很大程度上提高了学生的学习主动性，使课程教学和建设水平得到了全面的提升，无疑对同类高校具有一定的示范性和较高的推广价值。
参考文献：
[1]顾沛.把握研究性教学推进课堂教学方法改革[J].中国高等教育，2009，（7）：31-32.
[2]刘智运.论高校研究性教学与研究性学习的关系[J].中大学教学，2006，（2）：24-27.
[3]国家中长期教育改革和发展规划纲要工作小组办公室.国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010―2020年）[N].人民日报，2010-03-01（5）.
[4]东尼・博赞[英].思维导图大脑使用说明书[M].北京：外语教学与研究出版社，2005.
[5]廖秀慧，周艳清.思维导图在我国教育领域的应用研究综述[J].剑南文学：经典阅读，2012，（3）：258-259.
[6]王玲.运用思维导图提高软件工程课程的教学效果[J].高教论坛，2013，3（3）：73-75.
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