基于建構(gòu)主義的研究生專業(yè)課教學(xué)探討

邱實(shí)　石立華

摘要：當(dāng)前，建構(gòu)主義教育理論在各國蓬勃發(fā)展，對傳統(tǒng)教學(xué)模式造成了巨大沖擊。針對研究生專業(yè)課兼具理論性和應(yīng)用性的特點(diǎn)，如何有效利用建構(gòu)主義教育理論，同時(shí)結(jié)合傳統(tǒng)教學(xué)的優(yōu)勢設(shè)計(jì)適合研究生專業(yè)課教學(xué)的教學(xué)模式，是當(dāng)前研究生教育的一個(gè)重要課題。本文結(jié)合課程組近幾年《小波分析》課程的教學(xué)實(shí)踐，對如何有效地將建構(gòu)主義引入課程教學(xué)做了探討和思考。

關(guān)鍵詞：建構(gòu)主義；傳統(tǒng)教學(xué)；研究生專業(yè)課

中圖分類號：G643 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）35-0208-02

研究生專業(yè)課是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新性及獨(dú)立開展科學(xué)研究的重要渠道。近年來，高校研究生教育改革取得了顯著的進(jìn)步，但是教學(xué)模式陳舊、教學(xué)方法單一等問題仍然存在[1]。西方最近發(fā)展的建構(gòu)主義教學(xué)理念注重發(fā)掘?qū)W生的內(nèi)在潛力，這是改善這一問題的一劑良藥。然而，這并不意味著可以拋棄傳統(tǒng)的“傳道、授業(yè)、解惑”的教學(xué)觀[2-6]，這時(shí)更需要將兩者有機(jī)地結(jié)合，各取所長。如何在保留傳統(tǒng)教學(xué)模式的基礎(chǔ)上將建構(gòu)主義本土化，本文以研究生專業(yè)課《小波分析》為例，結(jié)合筆者近幾年粗淺的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對教學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行了初步的探討。

一、知識講授與構(gòu)建的劃分

《小波分析》為本校碩士研究生一年級下學(xué)期開設(shè)的一門專業(yè)課，是針對數(shù)字信號處理的深層次挖掘，理論抽象，應(yīng)用性強(qiáng)，其前期課程為《信號與系統(tǒng)》、《數(shù)字信號處理》等專業(yè)基礎(chǔ)課程。往屆研究生通常反映本課程要求的數(shù)理理論基礎(chǔ)較高，學(xué)完之后仍是一頭霧水。

通過對課程本身和學(xué)生基礎(chǔ)的調(diào)查分析，本課程具有兩方面鮮明的特點(diǎn)：（1）《小波分析》課程理論性強(qiáng)，對于先期課程基礎(chǔ)有一定的要求，而學(xué)生往往基礎(chǔ)參差不齊，因此需要教師對基本理論進(jìn)行講授。（2）本課程作為一門新興的信號處理手段，實(shí)踐性、應(yīng)用性強(qiáng)，在多個(gè)領(lǐng)域信號處理中發(fā)揮著重要的作用，因此在教學(xué)中應(yīng)該重視通過實(shí)踐和應(yīng)用帶動(dòng)學(xué)習(xí)興趣。在這一思路下，我們針對工科學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)，提出理論精講和研究討論相結(jié)合的教學(xué)模式。在理論精講方面，我們提出“分層次知識講授”的原則，采用問題牽引、關(guān)聯(lián)分析、核心算法講解的方式講授重要知識點(diǎn)，建立課程核心知識的基礎(chǔ)框架，以物理意義的理解為主、數(shù)學(xué)推導(dǎo)為輔，使學(xué)生能夠“跳出書本看知識”，從哲學(xué)的高度深刻理解隱藏在數(shù)學(xué)公式中的本質(zhì)，讓每個(gè)學(xué)生都能有自己的理解和收獲。

精講的知識其實(shí)還不能建構(gòu)為學(xué)生自己的本事，而通過研究討論則可以將知識吸收和升華。研究討論部分采用實(shí)測資料分析、應(yīng)用綜述、重現(xiàn)科學(xué)發(fā)現(xiàn)過程的研討等方式引導(dǎo)學(xué)生展開思考、分析和表述觀點(diǎn)，教師適時(shí)針對有關(guān)問題進(jìn)行歸納講解和延展介紹。此外，由于課程的實(shí)踐性強(qiáng)，一味地追求理論往往會使學(xué)生學(xué)過課程后針對實(shí)際問題無從下手，并且脫離了動(dòng)手操作，也會造成學(xué)習(xí)積極性的不足。因此，在教學(xué)的整個(gè)過程中，帶領(lǐng)學(xué)生熟悉、利用先進(jìn)的Matlab分析工具，在Matlab語言環(huán)境下開發(fā)課程案例，演示講解，增強(qiáng)教學(xué)效果，針對重要算法和典型應(yīng)用設(shè)置作業(yè)練習(xí)，在課程中期布置論文任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手操作和開展自主研究，培養(yǎng)其發(fā)現(xiàn)問題、解決問題和撰寫專業(yè)論文的綜合能力。

二、分層次知識講授法

研究生的專業(yè)基礎(chǔ)差異較大，這就要求理論講授具有“自適應(yīng)性”，也就是說，不同層次的學(xué)生能夠從講授中吸取適應(yīng)自身情況的“養(yǎng)分”。我們將課程劃分為多個(gè)必不可少、相互聯(lián)系的知識點(diǎn)，知識點(diǎn)的設(shè)置通常是學(xué)生課下難以自學(xué)清楚的重點(diǎn)和難點(diǎn)，對每個(gè)知識點(diǎn)，我們都提供不同層次的理解方案。

1.最上一層，從最通俗、口語化的方式來告訴學(xué)生這是做什么的，使得哪怕沒有任何基礎(chǔ)的學(xué)生也能夠清楚知識點(diǎn)講的是什么，從而保證學(xué)生知識結(jié)構(gòu)的總體連貫性。比如，講到抽象的多分辨分析理論，我們將其比喻為前線偵查員由遠(yuǎn)及近偵查敵方火力的過程，這正好符合人類認(rèn)識事物總是從模糊到清晰的一般規(guī)律；講到時(shí)頻域窗之間的制約時(shí)，我們又讓學(xué)生聯(lián)想“魚和熊掌不能兼得”的基本規(guī)律。

2.中間層次，通過教師的提煉，盡量利用圖示、物理意義闡述的方式講授問題解決的方法，讓學(xué)生接觸到的不是枯燥的公式，而是公式背后的思想，同時(shí)利用先進(jìn)的Matlab分析工具，讓學(xué)生能夠在理解概念的基礎(chǔ)上應(yīng)用一些封裝好的命令來解決實(shí)際問題，通過解決問題產(chǎn)生學(xué)習(xí)的滿足感。

3.最底一層，對于一些核心算法（如CWT計(jì)算、Mallat算法），在推導(dǎo)過程中能夠更加深刻的理解概念，這時(shí)我們會安排少量的公式推導(dǎo)和理論闡釋，但是前提是已經(jīng)通過上面兩層的鋪墊，學(xué)生對知識有了宏觀把握。通過分層傳遞的設(shè)計(jì)，更加注重學(xué)生自身的體驗(yàn)，能夠照顧到不同層次的學(xué)生，這一思路其實(shí)正與建構(gòu)主義教學(xué)理念相合，也與我國傳統(tǒng)的“因材施教”理念有幾分類似。實(shí)踐證明，基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生理解第一層次也不會存在問題，絕大多數(shù)學(xué)生都能夠達(dá)到第二層次的要求，少數(shù)拔尖學(xué)生在一些知識點(diǎn)上能夠理解到第三層次。由于講授知識的分層處理，不論理解到哪一層次，學(xué)生都能夠跟上教師的思路，不會“一步跟不上，步步跟不上”。

三、研究討論

在理解了重要知識點(diǎn)的基礎(chǔ)上，我們緊貼理論精講有針對性的開展研究討論。按照建構(gòu)主義教學(xué)理念，學(xué)習(xí)過程是人們通過原有的知識經(jīng)驗(yàn)與外界環(huán)境進(jìn)行交互活動(dòng)以獲取、建構(gòu)新知識的過程。通過研究討論，可以實(shí)現(xiàn)知識的活學(xué)活用，把書本知識建構(gòu)為自身的能力。研討案例以最新、最有顛覆性的應(yīng)用實(shí)例為牽引，注重選擇鮮活的“大事件”，把學(xué)生代入到事件背景中運(yùn)用知識點(diǎn)解決問題，展現(xiàn)給學(xué)生一種學(xué)習(xí)預(yù)期，激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣。比如2016—2017年美國物理學(xué)家觀測到“引力波”，并獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，成為一個(gè)十分熱門的話題。引力波特征的提取與信號處理和小波分析關(guān)系密切，因此課程組適時(shí)地將其引入課堂，在講授過信號時(shí)頻分析的多種方法后設(shè)置“引力波”的專題，讓學(xué)生從互聯(lián)網(wǎng)上搜索讀取引力波的數(shù)據(jù)，將學(xué)生身份設(shè)定為發(fā)現(xiàn)引力波信號的科學(xué)家，利用精講的知識點(diǎn)分析引力波的時(shí)頻特征，查找最新的引力波的論文，并將分析結(jié)果與其發(fā)表結(jié)果進(jìn)行對比，極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并取得了較好的效果。

四、小結(jié)

以上僅對課程教學(xué)方法展開了討論，另外在考核方式上也進(jìn)行了改革，比如我們將最終成績按照比例劃分為課題表現(xiàn)、試卷考核和專題答辯三部分，更加突出了研究生解決問題的能力。

通過課程組幾年來的教學(xué)實(shí)踐表明，將建構(gòu)主義理念引入研究生專業(yè)課教學(xué)，能夠更加有效的激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)潛能，掌握小波分析的基本理論和處理方法。一些學(xué)習(xí)基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生通過課程學(xué)習(xí)，其自信心得到了提升，解決問題的能力甚至超過了原來基礎(chǔ)比較好的學(xué)生。通過多期班的問卷調(diào)查表明，在課程結(jié)束時(shí)，絕大多數(shù)學(xué)生都對授課效果感到滿意，達(dá)到了教學(xué)的預(yù)期效果。

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