专业硕士研究生创新型教学的研究与实践

2020-03-03 20:35:12 来源：范文大全收藏下载本文

研究生创新型学习的教学研究与实践

陈国庆，吉逸，曹玖新

(东南大学计算机科学与工程学院、软件学院，江苏南京，210096)

摘要：在建设创新型国家和培养创新型人才的前提下，如何进行专业创新型学习的教学，培养学生的创新性思维，无论是从教学模式还是课程形式，都已经成为深化高等教育改革的主要方向之一。本文针对软件工程专业硕士研究生的培养，结合软件工程“项目实训”课程，探索创新型学习的教学模式，在创新型学习的课程设计、教学方法和教学过程以及考核标准等方面进行了有效的研究和实践。

关键字：创新型学习，教学改革，研究生教学，软件工程，课程设计 Abstract: The development of creative talents is eential to the foundation of a highly innovative nation and its future.Such a miion could only be poible through the reform and innovation of higher education.In this context, one major direction for higher eduction reform is to investigate effective ways to design and implement innovative teaching methodologies, and how to instill creative thinking into our students, regardle of teaching model and course structure.Targeting the training and development of master\'s students in software engineering, this paper explores innovative teaching methodology for creative learning in conjunction with project based a

\"capstone design project\".This manuscript further reports effective research and practice results in developing curriculum innovation, instructional methods, as well as teaching and aement metrics.一、引言

创新教育是新时期高等教育在人才培养中面临的重要课题。基于创新能力培养的“创新型学习的教学”已经成为发达国家一流大学推崇的教学改革模式。在我国很多高校已经开始了创新型教学模式的探讨与尝试，如大学生研究计划和创新活动等。创新型学习的教学在本科生中开展得较多，但在研究生层次开展得较少。研究生作为未来知识经济时代的中坚力量和人才资源，其创新能力不仅关系到高等院校的知识创新水平，也关系到国家未来的整体创新能力，必须把加强研究生的创新能力培养放在重要的地位。

目前我国研究生的创新能力仍然处于较低水平，主要体现在研究生的创新意识不强，缺乏怀疑和质疑精神，不善于发现问题。针对这一情况，我们在软件工程全日制专业硕士研究生的培养过程中，结合软件工程项目实训课程，进行了创新型学习的教学探索和实践活动，取得了良好的效果。

二、创新型学习的教学目标

专业硕士学位研究生的培养目标是针对特定行业，培养高层次专门人才，以满足社会对高层次、应用型、创新性人才的迫切需求。全日制专业硕士研究生绝大多数是应届本科毕业生考取的，缺乏实际工作经验，需要在研究生阶段强化实践训练、培养创新能力。根据软件专业硕士研究生的特点，开设了工程项目实训课程，以工程应用前沿为项目对象，以“研究和创新”作为目标，进行一种工程科学研究与创新性方案能力以及企业化项目管理并重的创新型学习的教学研究和教学实践。

创新型学习的教学目标：

1、让学生在课程学习阶段就有机会参与研究工作，接触应用科技前沿，拓展探索未知的视野。

2、建立一种基于研究探索的学习模式，使学生在学习过程中拥有一个发现世界、探索

世界的宽松环境，提供研究问题的时间和空间，激发学生的创新欲望；

3、科学研究素养与工程训练并重，通过课程学习和实践，培养学生的创新能力、终身学习能力、团队能力和系统掌控能力。

课程对学生的要求是：了解科技前沿、学习创新方法，关心一个方向、探讨一些案例，选择一个课题、实现一个系统（或算法），撰写一篇论文、（可能的情况下）申请一次专利。通过学习提高研究、创新能力和工程实践能力。培养具有工程科学研究与创新性能力的创新人才。

三、创新型学习的课程设计

创新型学习的课程是一种在教学中引入研究成份和前沿成果，将教学内容以待研究问题的形式呈现在学生面前，从而激发学生进行创造性的学习过程。教师需要事先设想一些可扩展的、有一定深度的项目课题，并预先设计各个课题的创新思路与具体的技术路线，做到心中有数。如人脸特征识别的图像识别的选题，预先设定好以圆差异算子确定眼睛纵坐标再以混合投影函数确定两眼横坐标，因为传统的投影函数容易受到光照干扰的影响，所以再加之图像到HSV色彩空间上的投影，分解后可得到V分量上的图像，对得到的图像进行邻域处理中的中值滤波处理，再对得到的图像进行形态学上的腐蚀与膨胀，就可以有效地增强眼睛鼻子等主要器官的显示效果。

创新型学习的课程要引导学生主动探究问题实质，通过运用分析、比较、综合等认知方法，得到结论和获取真知，并在学习的过程中积累知识，培养能力。具体到项目课题的技术方案以及算法等问题上，要引导学生在俯瞰研究领域的进展，了解领域研究热点，明确研究现状与常用方法的同时，通过对于现状中的问题以及常用方法的优缺点的分析、比较、论证的过程中，找出解决这些问题的思路与方法。

问题发现能力、联想与想象能力以及转换思维方式能力是学校教育中培养学生创新思维的重要组成部分。因此，教师在关注学科前沿的基础上，更需要了解学生的认知结构，寻找恰当的契合点，提出问题，展开教学。提高学生的科学素养，培养他们的科学精神与继续学习的能力。

四、创新型学习的教学方法

研究生创新能力的培养在研一阶段就要创造机会让学生参与研究工作，尽早进入研究领域，了解学科发展动向，接触科技前沿，形成探索未知视野，使学生的学习与研究自觉自发地融合到创新的全过程中。

进行创新性学习，既需要学生们能够自发、努力地参与，也需要在学习的过程中营造出一个激励学生们主动参与的氛围，鼓励学生们成为批判性和创造性的思考者。创新型学习的教学要求教师深入研究教学对象，根据研究内容和研究条件灵活采用多种方法和策略，以达到了启发学生的梦想与激情，激起学生创新的动力的效果。在教学实践中，结合项目实训的课程特点，采用的方法如下：

1、开设多个讲座，如成功学、创新理论、系统工程师、六顶思考帽等，激发学生的学习动机和兴趣，唤起学生的激情与梦想，了解创新的理论与方法。

2、采用自学、辅导式的在教学方法，通过教师辅导、点拨等方法，解决学生在项目研究中遇到的困难，从而培养学生学习的独立性和主动性；教学的过程中辅之以学生演讲加批判性讨论，营造一个怀疑与评论的氛围，鼓励学生们进行非常规性的假设，培养思维，锻炼能力。

3、采用范例研讨，对于一些原理性和规律性较强的知识，教师提出和当前主题密切相关的真实事件或范例作为切入点，采用合作学习或讨论研究等方法，互相学习，提高能力。

4、以模拟公司的管理方式对学生的实训项目进行管理。聘请学生总经理，赋予学生总

经理绩效考核，活动召集与管理等权利。结合项目中角色扮演、情景模拟、教师点评，使同学们在模拟的项目环境中，真实再现公司项目管理的所有环节，体验企业项目管理的全过程，把学习过的内容运用在实际项目开发过程中，培养学生的实践能力和项目管理能力，提高学生的团结协作的团队能力。

五、创新型学习的教学过程

结合软件工程项目实训课程的特点，创新型学习的教学过程分为自主调研、项目选题、开题、开发、结题等几个阶段。

1、阅读、思考、讨论，开拓学生视野与思维的深度和广度，确定研究课题，

在进行创新型学习之初，要求学生在指定的范围内根据自己的兴趣自由选择一个领域，并进行调研，对该领域的研究热点、前沿、进展等内容，写一篇调研后的认识总结，然后根据调研总结后进行分组，有些学生在调研后改变了自己的兴趣目标。教师按照各组不同方向分别给出大量的技术资料让学生阅读，并鼓励学生自己查找相关资料、主动进行相关学习，要求在阅读、研讨的基础上进行选题。

通过介绍涉及领域以及选题研究的前沿、讲解一些研究热点以及应用状况、应用前景，把学生的思维引导到研究前沿，从而造成一种微妙、温馨、令人产生创新冲动的氛围，鼓励学生运用已有的知识和技能去想象、推测、讨论，并且课后去跟踪查阅新知识，启发学生的创新思维，培养学生的兴趣，让学生自己对于选题产生创新的冲动。

坚持强化“发现学习法”，让学生自己去发现本领域的热点、前沿的研究现状等等。在认知活动开展的过程中锻炼了学生查阅资料，自己学习，思考问题，提出问题，研究问题，解决问题的能力。并采用启发式和讨论式的组织学生选题，以发现学习法展开认知活动。要求学生对于自己的选题必须进行大量的信息、知识、智慧的积淀，能够明确地说明选题以及具体思路与方法；在发现、提出问题的基础上确定研究思路，以批判性研讨以及怀疑性思维作为引发条件，激活创新的思路，进行创造性思维的活动；

在选题确定并准备开题时，让学生进行口头表述，由教师以及同学们共同进行质疑，促进学生将储备的知识、探索的过程、思考的结果、创新的思路等优化地匹配起来，促使学生们迸发出创新的思想火花并确立明确的创新思路。

学生经过一个多月的阅读、思考、讨论等过程，确定了自己的课题，达到了开拓学生视野与思维的深度和广度的预定目标。

2、强化开题训练，在开题的过程中让学生体会到创新的欣喜与骄傲

科学研究是从问题开始的。在确立了选题、明确了研究思路后，就进入了“开题”阶段。开题的过程就是发现、选择和确定自己研究内容以及技术方案的过程。开题的质量，决定了研究的目标、方向和内容，并在一定程度上规定了课题研究所采用的方法与途径。

在学生对于研究领域有所了解，解决方案比较明确时，则进一步要求学生重点分析一些比较成熟的解决方案的优劣之处，尝试是否找出其他能够弥补不足之处的方法；对于每一位学生的具体方案与思路进行针对性的指导，协助一起寻找创新的方法；教师在此过程中开设了TRIZ理论、专利与创新、系统与系统工程师等专题讲座，让学生们知道小的改进也是一种贡献与进步。以前述人脸特征识别的选题为例，经过了几次方案讨论：

① 第一次进行整体方案的梳理；确立了积分投影进行人脸识别的方案。

② 第二次在批判地讨论第一次方案的基础上，找出可能存在问题，将方案修改为以圆

差异算子确定眼睛纵坐标再以混合投影函数确定两眼横坐标。

③ 第三次讨论针对第二次方案，进一步找出可能存在问题和解决方法；将方案修改为

以圆差异算子确定眼睛纵坐标再以混合投影函数确定两眼横坐标，并再辅之以肤色识别，以有效的增强眼睛鼻子等主要器官的显示效果。

④ 第四次在前三次开题的基础上，进一步进行理论分析、比较与验证（如算法的时空

复杂度等），进一步优化解决方案，最终确立自己的技术创新方案，并提交最终版的开题报告。

开题的过程前后经过三个月，穿插学生们的开题交流、质疑讨论、思路整理、创新思路确定等数次反复，要求学生反复寻找自己研究思路中的优点与不足，寻找自己方案中存在问题的弥补方法，最终达到否定自我、技术创新的结果。

3、通过项目开发，对学生进行解决实际问题的训练，体会企业化氛围。

创新型学习的教学结合工程硕士的培养方案，课程的目标设定是研究与工程训练并重，管理按照企业化要求进行；从研究的角度要求学生提交开题、中期、结题报告，最终成果物为小论文与开发文档（可能的情况下提交专利申请书）；在管理上基本上按照企业化要求进行管理，亦即按照模拟公司的模式进行。

项目开发要求按照软件工程的要求从需求分析、概要设计、详细设计、编码、测试等步骤进行。每个学生都需要提交每周工作进展报告；项目组内的学生轮流负责召集、主持每周项目组内工作会议，并要求提交会议记录等规范性文档。通过每周的工作报告、会议主持与记录，让学生体会企业化氛围。

美国MIT的办学理念之一就是Learning by Doing。“做”实际上就是解决实际问题，在解决实际问题中，可以学到分析问题、解决问题的能力；学到与人交流、沟通以及团结协作能力；通过项目开发，验证自己的方案，进行解决实际问题的训练以及继续学习的技能和动机的训练，培养学生的综合能力和职业素养。

4、每周的学习研讨与项目进展会议，提高学生思辨、表达、团队等综合能力，启发学生的创新思维思路

创新型学习课程按照教学计划，每周都组织全班规模的开放性Seminar、专题研讨会、项目组内部交流等，最少安排一个学生进行主题讲演。报告人以ppt的形式介绍自己的学习结果，既总结了自己的学习收获、锻炼总结概括和表达能力，又可以交流学习心得、扩展大家的知识面。讨论不仅成为帮助学生吸收和深化知识的重要形式，而且成为激发学生学习兴趣、训练学生提出和解决问题能力的有效途径，成为体现创新型课程教学特点的重要环节之一。

在研讨过程中，教师一般只是作为引导者，其作用主要是启发、诱导学生一起思考、分析、解决问题，激发学生学习的兴趣，提高学生的注意力。在交流研讨时发现学生的交流发言中概念性以及思路上的问题时进行具体讲解，也会有意识地提出一些似是而非的问题让同学们进行广泛讨论。尽可能结合各领域的选题实例来开阔学生的思路，起到举一反三的作用，营造出学术上自由讨论的氛围，激发创新思想的火花进发，促进选题解决的新方案不断涌现。

当学生得出“错误结论”或者方案有问题时，教师要用积极的评价态度，鼓励和保护他们敢于思考的热情，在肯定结论中合理可取部分的基础上，与学生一起讨论错误结论形成的原因，启发学生积极进行反思。同时，鼓励学生要坚持自己的结论，不能轻易放弃没有证伪的结论。

创新型学习的教学注重团队协调。采用小组项目讨论会议、工作报告的形式，使学生之间的交流更加频繁，使他们学会如何与他人打交道、如何合作、如何解决矛盾、如何共享经验和教训等等，提高了学生的团队协调能力，培养了团队精神。

5、开题、中期、结题报告以及撰写校庆研究生报告会论文，撰写技术文档，让学生学会总结与整理研究成果，理解工程科学研究与创新性方案能力的全过程。

六、创新型学习的课程考核

创新型学习的教学最终目标是培养具有工程科学研究与创新性能力的创新人才，因此传统的一张考卷式的评价方法和纯粹以成绩作为评价标准的方法显然无法适应。创新型学习的教学应该采用更加开放式的评价、考核方法，主要表现为形式的丰富性、过程的实践性和结果的创新性。评价的标准不再单纯地依赖成绩，将更加注重学生的参与度以及考核过程中是否表现出创新思维和创新能力。

创新型学习的教学除了考核对知识的掌握，还应该考核学生思维、方法、创新精神和综合素质，特别是人文方面的素质等；关注的内容除了正确的结论外，还需要关注对问题的理解与分析、方法的运用、过程的参与合作和沟通、资源与社会问题的考虑程度等等方面。对于一些问题，甚至可以本身没有正确或固定答案，主要考察学生学习过程，是否具备了一定的工程科学研究与创新性方案能力和自我学习能力。

创新型学习的教学采用结果与过程并重的考核方式。创新型学习的课程包括了很多教学要素．每一教学要素在学时数量安排及成绩评定中，要占有相应的合理的比重；并对每一教学要素的内涵有一定的要求。着重抓住开题、项目开发、结题报告、学术论文、技术交底书以及每周工作报告与会议记录、讲演、活动出勤与平时表现等主要环节。课程各教学要素的考核见表一。

表一创新型学习的课程考核

七、结束语

经过一个多学期的创新型学习的课程教学实践，基本达到了课程预期的目标和效果，并取得了一些成绩。参加创新型学习的29位同学在企业的实习招聘中，普遍获得了企业的好评；在校庆研究生报告会的论文投稿的比例达到100%；在课程结束（实训项目结题）时，共申报发明专利22项，目前国家知识产权局专利局已经受理20项。

创新型学习的教学模式是培养人才创新能力和创新精神的有效教学模式，这种教学模式的实施，需要学校、教师和学生三者之间互相促进，不断探索才能最终取得成功。其中，教师与学生的积极性是关键，并最终通过学生素质的提高而提高学校的办学的整体水平以及学生的培养质量。

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