“導學—反饋—提升”閉環(huán)教學模式在研究生課堂教學中的應用

劉蕾 徐繼寧 胡敦利 張曉平

[摘 要] 研究生課堂教學是開展科學研究的前期教育，也是傳遞并激活學生創(chuàng)新思維的一種方式。按照科學研究貫穿課程學習的原則，立足于“控制科學與工程”學科，以理論類課程為改革對象，以學生為中心，以培養(yǎng)學生科研能力為依歸，課堂教學以拓寬學生知識面、加強其基礎理論和適應能力的培養(yǎng)為目標，形成“導學—反饋—提升”閉環(huán)教學模式，探索研究開放的教學理念、科學的教學方法、先進的教學手段、前沿的教學內(nèi)容培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。

[關(guān)鍵詞] 研究生;課堂教學;科研能力;閉環(huán)教學模式

[基金項目] 北方工業(yè)大學教育教學改革項目（108051360019XN141/026）資助

[作者簡介] 劉 蕾（1984—），女，河北人，博士，北方工業(yè)大學電氣與控制工程學院副教授，主要從事奇異系統(tǒng)魯棒控制、故障診斷與容錯控制研究;徐繼寧（1970—），女，陜西人，博士，北方工業(yè)大學電氣與控制工程學院副教授，主要從事自動控制、智能系統(tǒng)檢測與分析研究;胡敦利（1967—），女，山西人，碩士，北方工業(yè)大學電氣與控制工程學院副教授，主要從事自動控制系統(tǒng)、現(xiàn)場總線技術(shù)研究;張曉平（1991—），女，山西人，博士，北方工業(yè)大學電氣與控制工程學院講師，主要從事自動控制、機器人、智能系統(tǒng)研究。

[中圖分類號] G643 ? ?[文獻標識碼] A ? ?[文章編號] 1674-9324（2020）29-0258-04 ? ?[收稿日期] 2019-10-10

一、引言

目前我國的碩士研究生培養(yǎng)一般分為兩個階段，即理論學習階段和學位論文研究階段。課題的研究階段目的和任務比較明確，而理論學習階段在研究生培養(yǎng)過程中的作用似乎并不明確，課堂的主要教學形式仍然以灌輸式為主，這種模式的培養(yǎng)下，研究生普遍存在自主學習能力不強，學習動力不足，知識結(jié)構(gòu)不明確，發(fā)現(xiàn)問題解決問題能力不足，直接導致的后果就是研究創(chuàng)新能力較低，科研進展緩慢等問題。針對這種狀況，很多教育專家和教師都致力于改善這種狀況，面向科研能力提升方面對研究生教學進行改革，取得了一些成效。以下就本項目相關(guān)內(nèi)容作簡要回顧。

高校研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才和持續(xù)科研創(chuàng)新的現(xiàn)實需要，更是國家社會經(jīng)濟發(fā)展的必然要求，教師在研究生創(chuàng)新與協(xié)作意識培養(yǎng)中起主導作用[1]。課堂教學是研究生階段開展科研活動的第一步，構(gòu)建高效的研究生教育課程體系是提升研究生科研能力的重要平臺，王鵬等（2018）介紹了普通高校的研究生教育課程體系現(xiàn)狀并剖析了存在的問題，提出了改革研究生教育課程體系的思路與措施，堅持因人而異的辦學方向，革新教學模式，提升課堂教學質(zhì)量。[2]鄭軍，等（2019）提出了基于“CIPP”模式的研究生拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)策略研究，分別選取政府政策、教育資金、基礎設施、人才投入、產(chǎn)學研協(xié)同、教學協(xié)同、創(chuàng)新氛圍、科研成果八個指標對研究生創(chuàng)新能力評價體系進行評估，為提升研究生創(chuàng)新能力以及培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才提供可行建議。[3]宋妍（2018），謝麗萍（2018），范海延等（2019），茍小其等（2018）分別對研究生教育理念、培養(yǎng)目標與模式進行了深入研究，強調(diào)了課堂教學在培養(yǎng)研究生科研能力方面的重要作用。[4-7]

那么如何將科研能力的培養(yǎng)貫穿研究生課堂呢？李舜銘等（2019）、朱順釵等（2018）以啟發(fā)學生創(chuàng)新為核心，以研究生的啟發(fā)教育為切入點，深入討論了啟發(fā)性教育在研究生教育中的優(yōu)勢，以及啟發(fā)教育在我國研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)中的優(yōu)勢，證明了啟發(fā)教育對研究生創(chuàng)新能力的提升有重要影響。[8，9]研究生的創(chuàng)新思維能力培養(yǎng)是一個循序漸進的過程，需要在平時的教學過程中不斷滲透、潛移默化[ 10 ]。在信息豐富時代，我國研究生課程要樹立“互聯(lián)網(wǎng)+課程”深度融合的理念，研究生課程需要新的設計思路：課程目標凸顯創(chuàng)新能力，課程設置強調(diào)意義建構(gòu)，課程實施關(guān)注學習情境，打造泛在學習資源共享平臺、建立多路徑師生學習共同體以及推行MOOC課程的認可機制[ 11 ]?！胺D(zhuǎn)課堂”[ 12-14 ]通過調(diào)整學習環(huán)境來適應更多的主動學習活動，翻轉(zhuǎn)課堂的“課前學習—課中探索—課后反饋”的教學過程，實現(xiàn)了學生在主動完成知識建構(gòu)的同時，有效培養(yǎng)了學生自主學習能力、探究能力和問題解決能力，對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)也有潛在的優(yōu)勢。學習循環(huán)圈[ 15 ]、網(wǎng)絡分析法[ 16 ]、案例教學法[ 17 ]從課程任務分配、研習探究、公開交流和反思提高等環(huán)節(jié)細劃了教師和學生的分工、組織形式和實施策略，該模式有利于研究生的合作學習、解決問題及創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。課堂教學不僅是學生獲得知識和技能的陣地，更是學生自主學習能力和思維模式培養(yǎng)的重要平臺[ 18 ]，上述教學模式都是基于“教學—反饋”，重在“反饋”的形式來組織教學，構(gòu)建研究生課堂教學共同體[ 19 ]，從而實現(xiàn)以學生為中心，提高自主學習、提升科研能力。魏子秋（2018），羅駿等（2018），李艷茹等（2019），陳閣軍（2018）及楊旻玥等（2018）分別以具體課程為例介紹了如何在研究生課堂中貫穿科研能力培養(yǎng)的舉措，從研究生的培養(yǎng)目標出發(fā)，以學位課教學為切入點，在教學內(nèi)容、教學模式及教學考核等環(huán)節(jié)進行了一系列的改革。[ 20-24 ]

本項目所針對的是控制科學與工程專業(yè)的研究生，近年來，國內(nèi)外的控制教育，從形式到內(nèi)容都發(fā)生了可喜的變化[ 25 ]，控制學科（或自動化學科）是一門多學科交叉的新興技術(shù)學科，涉及的領(lǐng)域和基礎廣、需要學習的內(nèi)容多，控制科學教育在培養(yǎng)工程技術(shù)人才方面發(fā)揮了重要作用，也為培養(yǎng)科技人才做出了突出貢獻，在21世紀，控制科學本身和教育事業(yè)面臨新的機遇和挑戰(zhàn)，需要教師們努力探索新的教學模式以適應新的環(huán)境。

二、研究生課堂狀況分析

研究生課堂教學是開展科學研究的前期教育，也是傳遞并激活學生創(chuàng)新思維的一種方式。將研究生科研能力培養(yǎng)融入課堂教學是高等學校研究生教學質(zhì)量與教學改革工程建設的重要內(nèi)容之一，也是現(xiàn)代高等教育理論體系和課程結(jié)構(gòu)強調(diào)的重點之一，無論是在鞏固理論教學成果，還是在培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和開拓精神方面都具有不可替代的重要作用。

本人所在的學科為“控制科學與工程”，控制科學也稱為自動化科學，是以控制論為理論基礎，并與系統(tǒng)論、信息論密切相關(guān)的一門技術(shù)科學，屬于應用基礎科學的范疇?？刂瓶茖W具有廣泛的對象、嚴密的理論、可行的方法和普適的特性，為控制工程和應用、自動化技術(shù)以及各類自動化系統(tǒng)的分析設計提供了理論基礎。控制科學與教育學交叉的理論與技術(shù)研究成果日新月異，控制科學思想為“因材施教”教學方式提出了新的分析方法，是值得探索的理論與應用課題。在技術(shù)層面上，自主式學習、交互式學習與社區(qū)式學習模型與分析方法是值得關(guān)注的研究內(nèi)容?？刂普摰木柙谏鐣?、在文化，整個教學任務相當于一項控制任務，可尋求一種針對系統(tǒng)原有結(jié)構(gòu)進行反饋，使得整個閉環(huán)系統(tǒng)更加有效。

在2018—2019年，通過問卷調(diào)查和學生座談會采集學生對課堂教學從內(nèi)容到形式的需求及建議，初步了解學生對課堂教學的哪些方面有著迫切需求，參與調(diào)查問卷的學生為“計算機控制系統(tǒng)”課程的選課學生，參與座談會的學生為2017級控制科學與工程專業(yè)學生，其中包括學術(shù)碩士生和專業(yè)碩士生，調(diào)查統(tǒng)計按照“閉環(huán)控制系統(tǒng)”結(jié)構(gòu)，被控對象為學生，如表1所示。

通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，多數(shù)研究生認為研究生階段的主要任務是深入研究自己的課題，而課堂學習起輔助作用，可以提高自己的理論水平、開拓視野。事實上，按照研究生培養(yǎng)方案，掌握本學科堅實的基礎理論和系統(tǒng)的專門知識是前提條件，具有獨立從事科學研究或擔負專門技術(shù)工作的能力是最終的目標，同時還要比較熟練地閱讀本專業(yè)的外文資料等。要想達到上述目標，僅僅依靠導師布置一個課題去完成是不夠的，而且強調(diào)的都是“本專業(yè)”，而不是“本課題”。所以修讀一些本專業(yè)的課程是非常必要的，而在課堂教學中融入一些能力提升方法也是非常重要的。

因此，本項目立足于“控制科學與工程”學科，研究“導學—反饋—提升”閉環(huán)教學模式在研究生課堂教學中的應用，即如何在課堂教學中提升研究生科研能力，具有一定的理論意義和應用價值。

三、閉環(huán)教學模式

“導學—反饋—提升”閉環(huán)教學模式總體框如圖1所示。

教學方法包括四個方面：（1）針對理論分析，要注重思維方式的培養(yǎng)，教師首先演示如何分析問題的思路，再針對具體理論問題讓學生自己解決，教師評價。（2）可通過實驗教學，仿真，組隊共同解決實際問題來提高理論聯(lián)系實際的能力，可以多增加實驗和實習環(huán)節(jié)。（3）做專題報告，在備課時多融入前沿技術(shù)和最新技術(shù)，采取互動交流、自主學習。（4）針對課堂教學中的某個技術(shù)或控制方法，讓學生自行檢索文獻（或由教師指定）并閱讀總結(jié)。學術(shù)報告主要包括：文獻綜述報告、課題研究報告。

四、“計算機控制系統(tǒng)”課程實踐

下面以“計算機控制系統(tǒng)”課程為例，介紹閉環(huán)教學模式的應用。由于理論知識的教學是當前各類學校最為重視和最為繁重的教學內(nèi)容，也是保證教學質(zhì)量，進行創(chuàng)新教育的基礎，因此本課程的難點在于以下幾點。

1.如何激發(fā)學習理論課程的學習興趣，以及用所學的理論知識和自己的研究課題相結(jié)合，撰寫高水平學術(shù)論文、完成精彩的學術(shù)報告等能力的培養(yǎng)。

2.研究生教育不僅要關(guān)注專業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展動態(tài)，也要跟緊技術(shù)變革催生的新需求，教學理念要與教學內(nèi)容同步更新，整個閉環(huán)教學模式是一個動態(tài)過程，需要不斷調(diào)整更新。

（1）導學（前瞻籌劃、理論學習、任務分配）：每次根據(jù)課程內(nèi)容，安排15分鐘左右的小講座。例如在講信號轉(zhuǎn)換的理論知識時，安排了“從‘狗眼看人低的‘狗眼長在哪里說起——控制論與生活：生活中的通信原理”，通過一句俗語闡釋了“通信是決定控制策略成敗的瓶頸”重要概念，微妙與復雜的高級信息被恰當釋義、編碼、傳輸、解碼與理解的水平，決定了控制系統(tǒng)能夠企及的智能化水平;信息被接收端解釋的意義與信息發(fā)出端原始釋義的偏差決定了控制策略的成敗和效率。緊接著介紹計算機控制系統(tǒng)的信號變換，講述A/D和D/A轉(zhuǎn)換器的工作原理，讓學生有更直觀的認識。理論知識講授完成后，就是任務分配，根據(jù)不同的課程內(nèi)容布置不同的任務，這堂理論課后的任務就是隨堂測驗，考試題與課程理論知識相關(guān)。如果是計算機控制系統(tǒng)的控制器設計，那么任務就是實驗。

（2）反饋（組織考核、公開交流、反思探討）：隨堂測驗是一種最為直接檢測學生學習狀況的方式，當然對于研究生而言，考試不再是主要手段，可通過學術(shù)報告、交流研討等，本課程的考核內(nèi)容如下：

其中課堂表現(xiàn)為4次理論課程的隨堂測驗成績，3次實驗分別為：計算機控制系統(tǒng)的PID控制器設計、直接控制器設計以及達林算法的實踐;學術(shù)報告為檢索一篇與計算機控制系統(tǒng)相關(guān)的學術(shù)論文并進行講解，成績測評包括PPT、講述、提問三個方面。學術(shù)報告提綱為：

·引言（Introduction）部分提煉，發(fā)展史及代表文獻

·研究對象、研究目標

·用到的原理及相關(guān)定義

·主要結(jié)論，核心創(chuàng)新點

·仿真或?qū)嵗炞C

·你從中學到了什么

學生普遍認為，這個環(huán)節(jié)收獲最大，不僅了解到最新的研究進展，而且對自己的科研能力培養(yǎng)也有幫助。

（3）提升（形成想法、研習探究、能力提高）：作為課堂教學中“教”的主體，教師需要在了解學生需求的基礎上設計優(yōu)化教學內(nèi)容、教學模式、考核方式等，不僅為學生高效率的學習服務，更重要的是為提升學生的自主學習能力和培養(yǎng)批判性思維方式服務。通過合理優(yōu)化課堂教學內(nèi)容，形成持續(xù)改進教學方法的機制。課程改革始終應朝著培養(yǎng)學生可持續(xù)學習能力的方向推進，以課程教育推動創(chuàng)新能力培養(yǎng)，更好地引導研究生具備適應社會發(fā)展，做到引導學生有效建立科學研究的高階思維方式。

五、結(jié)語

本文討論了“導學—反饋—提升”閉環(huán)教學模式，培養(yǎng)學生的發(fā)現(xiàn)問題、獨立思考、解決問題的能力，即利用自身知識儲備挖掘有用信息的內(nèi)在聯(lián)系，找到解決問題的新思路。達成這一目標需要課堂教育和科研實踐的有機配合，是知識轉(zhuǎn)化為能力的動態(tài)過程。除此之外，完善學生的知識結(jié)構(gòu)、培養(yǎng)其科研能力，在課堂教育環(huán)節(jié)對研究生課程的內(nèi)容設置提出了更高的要求。

參考文獻

[1]常啟兵，王霞.新工科背景下的研究生創(chuàng)新與協(xié)作意識教育[J].教育教學論壇，2019（31）：107-109.

[2]王鵬，張寶華.面向科研能力提升的研究生教育課程改革[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2018，299（19）：25-26，42.

[3]鄭軍，陳景婷.基于CIPP模式的研究生拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)策略研究[J].揚州大學學報（高教研究版），2019，23（1）：91-97.

[4]宋妍.基于一流大學建設的拔尖研究生科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)[J].黑龍江教育（高教研究與評估），2018，1257（9）：68-69.

[5]謝麗萍.研究生科研能力培養(yǎng)過程中的量變與質(zhì)變[J].教育現(xiàn)代化，2018，5（44）：1-2，5.

[6]范海延，崔娜，于洋，等.基于科研素質(zhì)的研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式的探索與實踐[J].課程教育研究，2019（6）：221.

[7]茍小蕓，屈藝，母得志.淺談醫(yī)學學術(shù)型碩士研究生科研能力培養(yǎng)[J].教育教學論壇，2018，391（49）：54-56.

[8]李舜酩，辛玉.研究生科研創(chuàng)新能力的啟發(fā)教育[J].創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)教育，2019，10（1）：124-127.

[9]朱順釵.孔子“啟發(fā)式教學”藝術(shù)在高校研究生課堂中的實踐價值[J].科教文匯，2018，431（8）：27-28.

[10]王國建.在課堂教學中培養(yǎng)碩士研究生創(chuàng)新意識和能力的實踐和探索[J].課程教育研究，2013（27）：37-38.

[11]汪雅霜，汪霞，付玉媛.“互聯(lián)網(wǎng)+”時代研究生課程的發(fā)展趨勢與改革策略[J].研究生教育研究，2018，46（4）：28-34.

[12]都韶婷，方治國，劉惠君，等.“翻轉(zhuǎn)課堂”理念在研究生課程中的教學設計[J].課程教育研究，2015（15）：146-147.

[13]張艷，劉亞.大數(shù)據(jù)時代翻轉(zhuǎn)課堂給研究生教學的啟示[J].教育現(xiàn)代化，2017，4（50）：37-39.

[14]謝玉紅.適應新常態(tài)，翻轉(zhuǎn)研究生文獻檢索課堂[J].課程教育研究，2015（22）：222-223.

[15]汪金花，韓秀麗，李鳴鐸，李孟倩.學習循環(huán)圈模式在研究生課堂教學中研究與應用[J].教育教學論壇，2019（4）：182-183.

[16]李樹祥，楊慶，張永澤.基于網(wǎng)絡分析法的研究生課堂教學知識傳遞特點分析[J].藥學教育，2018，34（5）：28-33.

[17]石增敏，戴雷，劉文俊，等.專業(yè)學位研究生課堂教學案例教學法的應用與思考[J].教育教學論壇，2018，39（48）：117-118.

[18]金燕，楊馬英.從學生需求出發(fā)提升工科碩士研究生課堂教學質(zhì)量[J].教育教學論壇，2018（37）：145-148.

[19]李軍靠，王聰.地方高校研究生課堂教學存在的問題及應對[J].新課程研究（中旬刊），2018，35（12）：128-130.

[20]魏子秋.應用型+研究型新思維研究生混合課堂教學模式改革——以供應鏈管理教學為例[J].物流工程與管理，2018，40（11）：127-131.

[21]羅駿，周小丁，楊杰.研究生助教在小班化課堂教學及過程控制中的作用研究[J].教育觀察，2018，7（21）：102-104，132.

[22]李艷茹，崔新明，李爽，等.基于研究生科研及創(chuàng)新能力培養(yǎng)的生物電鏡技術(shù)教學改革[J].基礎醫(yī)學教育，2019，21（1）：51-53.

[23]陳閣，毛睿，王熙，等.翻轉(zhuǎn)課堂在研究生計算機軟件課程中應用的實證研究——以“MATLAB及其在地理學中的應用”課程為例[J].北京郵電大學學報（社會科學版），2018，20（4）：107-114.

[24]楊旻玥，葉斌，張凌琳，等.指導性文獻閱讀與匯報在研究生科研能力培養(yǎng)中的應用[J].中國衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)，2018，15（22）：114-116.

[25]控制科學學科發(fā)展戰(zhàn)略.北京：科學出版社，2015.