理念導(dǎo)向的教學(xué)模式探 索與實(shí)踐
——以交通運(yùn)輸類《智能交通系

李 燁 （中南大學(xué) 交通運(yùn)輸工程學(xué)院，湖南 長沙410075）

教育部在新時(shí)代全國高等學(xué)校本科教育工作會(huì)議上強(qiáng)調(diào)，要深入學(xué)習(xí)貫徹習(xí)近平新時(shí)代中國特色社會(huì)主義思想和黨的十九大精神，堅(jiān)持“以本為本”，推進(jìn)“四個(gè)回歸”。本科教學(xué)是本科教育體系中的核心環(huán)節(jié)，是夯實(shí)本科教育的重中之重[1-2]。

近些年來，本科教學(xué)一直在求變求新。隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)+、深度學(xué)習(xí)、區(qū)塊鏈等新興技術(shù)的涌現(xiàn)，全球經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生著巨大變革，這種變革也對高等院校人才培養(yǎng)體系產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。對于很多學(xué)科來說，傳統(tǒng)的知識體系正在面臨重塑，與之相對應(yīng)的傳統(tǒng)本科教學(xué)模式也呈現(xiàn)出諸多弊端[3-4]。如何面對這一變革帶來的挑戰(zhàn)與機(jī)遇，探索合適的教學(xué)模式，成為高校教師應(yīng)該考慮的重要問題。鑒于此，本文積極探索本科教學(xué)新模式，以傳統(tǒng)交通運(yùn)輸類教學(xué)為例，提出以理念為導(dǎo)向、而非傳統(tǒng)知識記憶為主要手段的教學(xué)模式，并基于中南大學(xué)《智能交通系統(tǒng)》課程開展實(shí)踐，旨在積極響應(yīng)本科教學(xué)模式的改進(jìn)與優(yōu)化。

1 交通運(yùn)輸類本科教學(xué)現(xiàn)狀及問題

傳統(tǒng)交通運(yùn)輸類本科教學(xué)體系中，存在課程內(nèi)容較為陳舊、教學(xué)手段單一等現(xiàn)狀問題。交通運(yùn)輸學(xué)科具有較為悠久的發(fā)展歷史，其課程體系一般都結(jié)合傳統(tǒng)運(yùn)輸行業(yè)背景進(jìn)行設(shè)計(jì)。例如，道路交通運(yùn)輸方向會(huì)開設(shè)《交通規(guī)劃》、《道路勘測設(shè)計(jì)》、《交通設(shè)計(jì)》、《交通工程》等專業(yè)課程，鐵路交通運(yùn)輸方向則會(huì)開設(shè)《運(yùn)籌學(xué)》、 《鐵路行車組織》、《鐵路站場及樞紐》等核心課程。傳統(tǒng)交通運(yùn)輸類本科教學(xué)體系具有兩個(gè)顯著特點(diǎn)，一是教學(xué)課程與交通運(yùn)輸行業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐結(jié)合較為緊密，二是課程設(shè)計(jì)上具有較為嚴(yán)密的邏輯性和循序漸進(jìn)性。由于交通運(yùn)輸學(xué)科具有典型的工科特征，其與運(yùn)輸行業(yè)的結(jié)合自然較為緊密，培養(yǎng)的眾多本科生畢業(yè)后也會(huì)直接投身于交通運(yùn)輸行業(yè)的工作中。

由于交通運(yùn)輸類的學(xué)科和行業(yè)特點(diǎn)，傳統(tǒng)本科教學(xué)體系的設(shè)計(jì)所受限制較多，同時(shí)課程知識體系相對較為陳舊，存在大量需要學(xué)生進(jìn)行記憶的內(nèi)容，教學(xué)效果考核的形式大多為單一的閉卷考試。學(xué)生同時(shí)在學(xué)習(xí)多門同類專業(yè)課程中需要花費(fèi)大量的時(shí)間和精力進(jìn)行強(qiáng)行記憶，導(dǎo)致考試結(jié)束后學(xué)生會(huì)迅速忘卻知識內(nèi)容，使得教學(xué)過程收效甚微。此外，受課程內(nèi)容限制，傳統(tǒng)運(yùn)輸類本科專業(yè)課程教學(xué)課件也多為文字加圖片宣貫的形式，教師教學(xué)過程多為老師講、學(xué)生聽為主，課堂教學(xué)效果也非常有限。

另一方面，人工智能、大數(shù)據(jù)、深度學(xué)習(xí)等新興技術(shù)也在重塑傳統(tǒng)交通運(yùn)輸行業(yè)。例如，區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展使得多式聯(lián)運(yùn)過程中信息的交互與共享更為便捷可靠，基于大數(shù)據(jù)的交通實(shí)時(shí)預(yù)測與分析也在改變著日常的城市道路運(yùn)輸過程，無人駕駛技術(shù)的日益發(fā)展也為未來交通運(yùn)輸方式帶來革新。在這種大背景下，本科生對學(xué)習(xí)該類新興知識的渴望要遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的課程。因此，傳統(tǒng)的交通運(yùn)輸學(xué)科課程內(nèi)容急需更新與改進(jìn)，教學(xué)方式也需要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，以知識點(diǎn)記憶為主要內(nèi)容的模式需要進(jìn)行變革。

2 理念導(dǎo)向的本科教學(xué)模式探究

美國當(dāng)代著名教育心理學(xué)家奧蘇泊爾曾提出學(xué)習(xí)的認(rèn)知結(jié)構(gòu)同化理論[5]。該理論表明，學(xué)習(xí)的本質(zhì)是一個(gè)同化過程，即學(xué)習(xí)者將新的知識與自身已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)進(jìn)行聯(lián)結(jié)，建立實(shí)質(zhì)性的聯(lián)系。當(dāng)新的知識與學(xué)習(xí)者自身認(rèn)知結(jié)構(gòu)的契合程度越高時(shí)，學(xué)習(xí)的效果也就越好。因此，強(qiáng)行記憶與自身知識體系中無關(guān)的內(nèi)容，雖可能取得短時(shí)記憶效果，但卻非常容易遺忘，且無法深度掌握與靈活運(yùn)用。

基于認(rèn)知結(jié)構(gòu)同化理論，教育心理學(xué)家提出了“先行組織者技術(shù)”，該技術(shù)通過提前向?qū)W習(xí)者宣貫一種情景或概念，讓學(xué)習(xí)者提前建立或更新自身的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，然后通過建立該認(rèn)知結(jié)構(gòu)與新知識之間的有效聯(lián)結(jié)，從而強(qiáng)化學(xué)習(xí)的過程，改善學(xué)習(xí)的效果。鑒于此，本文嘗試基于認(rèn)知結(jié)構(gòu)同化理論構(gòu)建一種以理念為導(dǎo)向的教學(xué)模式。理念導(dǎo)向，指的是在教學(xué)過程中，不要照本宣科地灌輸各類知識內(nèi)容，而是注重在課程內(nèi)容中梳理出幾個(gè)關(guān)鍵的理念，以課程理念為主要脈絡(luò)，將各類知識歸納整理，并與相應(yīng)的理念進(jìn)行有機(jī)鏈接。在教學(xué)過程中，不過于強(qiáng)調(diào)知識點(diǎn)的記憶，而是注重理念的引導(dǎo)。課程理念就如同一根繩子，各種知識點(diǎn)就如同一顆顆珠子。如果教學(xué)過程中只注重知識點(diǎn)的介紹，如同將一把珠子直接拋給學(xué)生，學(xué)生很難同時(shí)接住所有的知識點(diǎn)，更別說掌握知識靈活運(yùn)用了。通過理念導(dǎo)向，如同每次先將一根繩子交給學(xué)生，然后教會(huì)他們?nèi)绾斡眠@個(gè)繩子將一顆顆珠子串起來，這樣繁多的知識點(diǎn)就不會(huì)零散，學(xué)生更容易掌握和接受。更重要的是，這根理念之繩在學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中已有基礎(chǔ)，學(xué)生利用理念進(jìn)行新知識學(xué)習(xí)的過程完全滿足認(rèn)知同化理論的條件，在不斷地學(xué)習(xí)的過程中還會(huì)不斷強(qiáng)化相應(yīng)的理念，從而形成一種良性的循環(huán)機(jī)制。

理念導(dǎo)向教學(xué)模式的目的在于，在課程教學(xué)中先培養(yǎng)學(xué)生的關(guān)鍵理念，以理念為基礎(chǔ)進(jìn)行新知識的同化認(rèn)知，這樣能夠促進(jìn)學(xué)生的理解與掌握，又不過分強(qiáng)調(diào)知識點(diǎn)的死記硬背，從而改善教學(xué)效果。這種教學(xué)模式尤其適合當(dāng)前各類新興技術(shù)的學(xué)習(xí)。人工智能、大數(shù)據(jù)、深度學(xué)習(xí)、區(qū)塊鏈等新興技術(shù)已經(jīng)無法靠課堂知識點(diǎn)記憶為主要學(xué)習(xí)方法，更多的是需要掌握基本理念與基礎(chǔ)知識，通過課后的實(shí)際操作與練習(xí)從而真正理解掌握并學(xué)以致用。傳統(tǒng)的知識點(diǎn)記憶無法真正深入了解新興技術(shù)的內(nèi)涵實(shí)質(zhì)，必須要依靠新的教學(xué)模式來進(jìn)行教授，而理念導(dǎo)向的教學(xué)模式顯然更加切合這些新技術(shù)的教學(xué)要求。

3 理念導(dǎo)向的本科教學(xué)模式實(shí)踐

本文提出以理念導(dǎo)向的教學(xué)模式，面向中南大學(xué)交通運(yùn)輸大類的2016 級運(yùn)輸專業(yè)本科生與2017 級物流專業(yè)本科生，通過《智能交通系統(tǒng)》專業(yè)課程開展教學(xué)實(shí)踐。其中，2016 級運(yùn)輸專業(yè)本科生為180 人，采用大班教學(xué)，2017 級物流專業(yè)本科生為26 人，采用小班教學(xué)，分別基于交通運(yùn)輸大類中的運(yùn)輸和物流兩個(gè)專業(yè)的學(xué)生，對應(yīng)大班教學(xué)和小班教學(xué)兩種不同方式，采用理念導(dǎo)向的教學(xué)模式，對教學(xué)課件、課堂教學(xué)、考試內(nèi)容三塊核心部分進(jìn)行變革與探索。

3.1 教學(xué)課件

傳統(tǒng)的《智能交通系統(tǒng)》教學(xué)課件主要介紹智能交通系統(tǒng)的組成部分，各類智能交通系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、管理的流程與方法等，多為知識性的內(nèi)容。課件的組織順序一般為智能交通系統(tǒng)概述、智能交通系統(tǒng)主要組成結(jié)構(gòu)、各組成結(jié)構(gòu)的詳細(xì)介紹、智能交通系統(tǒng)需求分析、智能交通系統(tǒng)評價(jià)方法、智能交通系統(tǒng)實(shí)施案例分析等組成部分。傳統(tǒng)的課件雖然從“系統(tǒng)概述—系統(tǒng)組成—各組成介紹—需求分析—評價(jià)方法—案例分析”的邏輯進(jìn)行了介紹，但這種課件的形式編排使得每一章節(jié)的內(nèi)容對于學(xué)生來說都是新的知識，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中缺乏基本的認(rèn)知理念，容易造成一個(gè)章節(jié)的知識點(diǎn)沒有理解，就阻礙了后續(xù)章節(jié)知識的學(xué)習(xí)過程。

基于理念導(dǎo)向，將傳統(tǒng)的《智能交通系統(tǒng)》教學(xué)課件進(jìn)行重新編排，開篇首先介紹智能交通系統(tǒng)的基本概念，緊接著給出當(dāng)前最新智能交通技術(shù)的介紹，從課程一開始就吸引學(xué)生的興趣；其次，以智能交通系統(tǒng)的作用分為提高交通效率、改善交通安全、減少交通能耗與排放三大目標(biāo)為基本理念，將課程內(nèi)容分類整理，歸屬為這三大理念的下屬范疇，便于學(xué)生理解。當(dāng)學(xué)生掌握了三大目標(biāo)后，逐一介紹各類智能交通技術(shù)如何圍繞實(shí)現(xiàn)三大目標(biāo)發(fā)揮作用。強(qiáng)化基本理念與三大目標(biāo)，弱化各類交通技術(shù)中的連接性，這樣可以讓學(xué)生有選擇的研究自己關(guān)注并感興趣的智能交通技術(shù)；最后，補(bǔ)充最新的智能交通系統(tǒng)研究方法，包括數(shù)據(jù)獲取與分析、模型構(gòu)建、算法求解三個(gè)基本理念的內(nèi)容，讓學(xué)生在掌握智能交通系統(tǒng)三大基本目標(biāo)的基礎(chǔ)上，能夠進(jìn)一步掌握三大基本技術(shù)方法，學(xué)理念、重操作、輕記背。

3.2 課堂教學(xué)

傳統(tǒng)的《智能交通系統(tǒng)》課堂教學(xué)主要以教師講授PPT、學(xué)生聽講記憶的模式為主，缺乏教學(xué)互動(dòng)與實(shí)際操作。以理念導(dǎo)向的教學(xué)模式中，采用理念宣貫的模式，配合以問題引導(dǎo)的模式，讓學(xué)生在課堂問題中，不斷加深對課程理念的理解。例如，通過課堂教學(xué)中設(shè)計(jì)的城市超大網(wǎng)絡(luò)能否采用單一中心進(jìn)行控制優(yōu)化的問題，讓學(xué)生切實(shí)理解分布式控制的基本理念及其重要性；通過對“單點(diǎn)無信號控制交叉口—單點(diǎn)信號控制交叉口—自適應(yīng)信號控制交叉口—干線協(xié)調(diào)信號控制交叉口—區(qū)域協(xié)調(diào)信號控制交叉口”的脈絡(luò)梳理，讓學(xué)生理解掌握信號控制交叉口的具體方式受 不同交通環(huán)境與交通需求影響的基本理念。通過該類課堂教學(xué)，學(xué)生能夠更加容易掌握《智能交通系統(tǒng)》課程中的基本理念與知識，同時(shí)會(huì)自發(fā)地去探索這些理念背后的深層次內(nèi)容。

3.3 考試內(nèi)容

傳統(tǒng)的《智能交通系統(tǒng)》考試主要以閉卷形式為主，學(xué)生多在考前一周突擊背誦以達(dá)到獲取高分的目的。在新的教學(xué)模式中，考試的形式改為開卷形式，考試內(nèi)容無法在課件中直接獲取，但源于課件與課堂講授的基本理念?？荚囶}目多為啟發(fā)性、發(fā)散性問題，例如面向未來無人駕駛環(huán)境，請簡述交通系統(tǒng)從“人—車—路—環(huán)境”向“控制中心—車—路—環(huán)境”的變革。該類考試題目能夠非常清晰地判斷學(xué)生是否掌握了基本的課程理念與知識，而非通過考前突擊掌握。

基于理念導(dǎo)向的教學(xué)模式，無論是大班教學(xué)的2016 級運(yùn)輸專業(yè)同學(xué)，還是小班教學(xué)的2017 級物流專業(yè)同學(xué)，都取得較好的學(xué)習(xí)效果。其中，2016 級180 名運(yùn)輸專業(yè)同學(xué)中熟悉掌握智能交通系統(tǒng)各類基本理念與知識的（考試分?jǐn)?shù)在80 分以上） 占到了67.8%，2017 級26 名物流專業(yè)同學(xué)中熟悉掌握智能交通系統(tǒng)各類基本理念與知識的占到了88.5%。從考試結(jié)果來看，絕大部分同學(xué)在課堂上能夠理解并掌握智能交通系統(tǒng)的核心理念。同時(shí)，在課后的其他競賽活動(dòng)中，學(xué)生的表現(xiàn)反應(yīng)出對課堂理念的舉一反三，驗(yàn)證了理念導(dǎo)向教學(xué)模式的積極作用。

4 結(jié)束語

針對傳統(tǒng)交通運(yùn)輸類本科教學(xué)存在的問題，即傳統(tǒng)課程知識體系較為陳舊，教學(xué)模式單一等，提出采用理念導(dǎo)向的教學(xué)模式，即在課程教學(xué)中先培養(yǎng)學(xué)生的關(guān)鍵理念，以理念為基礎(chǔ)進(jìn)行新知識的同化認(rèn)知，促進(jìn)學(xué)生的理解與掌握，不過分強(qiáng)調(diào)知識點(diǎn)的死記硬背，從而改善教學(xué)效果。通過對中南大學(xué)2016 級運(yùn)輸專業(yè)和2017 級物流專業(yè)本科生《智能交通系統(tǒng)》課程進(jìn)行實(shí)踐探索，結(jié)果表明了理念導(dǎo)向教學(xué)模式的積極作用。本文的研究為本科生教學(xué)模式改革提供了重要參考價(jià)值。