研究型課程的教學(xué)方法研究與實(shí)踐

李力 方子帆 周海峰

摘 要 針對(duì)我校研究生課程教學(xué)本科化問(wèn)題，提出研究生課程建設(shè)應(yīng)注重研究生能力培養(yǎng)，將科研方法融入教學(xué)過(guò)程中，建立研究型課程教學(xué)模式，指導(dǎo)學(xué)生通過(guò)課程掌握研究性學(xué)習(xí)方法。文章探討了研究型課程的建設(shè)目標(biāo)、建設(shè)原則和實(shí)施方法，并應(yīng)用于機(jī)械工程專業(yè)的“機(jī)械故障診斷”課程，結(jié)果表明：研究型課程模式實(shí)現(xiàn)了在教學(xué)思想、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)過(guò)程等方面的綜合創(chuàng)新，為研究生課程教學(xué)改革提供了一種有效方法。

關(guān)鍵詞 研究型課程 研究生 課程建設(shè) 教學(xué)方法 科研能力

中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2019.03.055

Abstract In view of the inclination of graduate course towards undergraduate course in our university， it is proposed that the framework of postgraduate courses should focus on cultivation of graduate students' research ability， integration of scientific research methods into teaching process， and establishment of a research-based teaching model， so as to guide students to master research-based learning methods through the curriculum. This article discusses the objectives， principles and implementation methods of the research-based curriculum， and applies it to the course of Mechanical Fault Diagnosis in mechanical engineering. Results show that the research-based curriculum model is a comprehensive innovation in the teaching framework， content and process， and provides an effective teaching pedagogy for the reform of the postgraduate curriculum.

Keywords research-based curriculum； postgraduate student； course framework； teaching pedagogy； research ability

課程教學(xué)是研究生培養(yǎng)的必要環(huán)節(jié)之一，不同于本科生課程，研究生課程在教學(xué)過(guò)程中必須融入“研究”的元素，對(duì)學(xué)生進(jìn)行更高層次的素質(zhì)和能力訓(xùn)練。文獻(xiàn)[1]認(rèn)為研究生教學(xué)過(guò)程應(yīng)使科研活動(dòng)十分恰當(dāng)?shù)爻蔀橐环N教學(xué)模式，讓科研活動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N學(xué)習(xí)模式。然而，課程教學(xué)與科研活動(dòng)分離是目前研究生教育中普遍存在的問(wèn)題，亟待解決。[2]為此，教育部發(fā)布了《加強(qiáng)研究生課程建設(shè)的意見(jiàn)》（教研[2014]5號(hào)），[3]鼓勵(lì)增加方法類課程，探討研討類、案例類和實(shí)踐類等多種教學(xué)模式，提高研究生課程教學(xué)在研究生培養(yǎng)過(guò)程中的重要作用。

為貫徹教育部文件精神，各高校開(kāi)展了大量探索和實(shí)踐。[4]三峽大學(xué)自2015年開(kāi)始加強(qiáng)研究生課程建設(shè)和教學(xué)模式改革，并以教育部研究生課程建設(shè)試點(diǎn)項(xiàng)目（電氣工程學(xué)科）為牽引，探索適合不同學(xué)科專業(yè)特點(diǎn)、靈活多樣的課程教學(xué)方法，著力培養(yǎng)研究生的知識(shí)獲取能力、獨(dú)立研究能力和解決實(shí)際問(wèn)題能力，取得了良好效果。[5，6]本文擬以三峽大學(xué)研究型課程建設(shè)為例，探討研究型課程的建設(shè)目標(biāo)、建設(shè)原則和實(shí)施方法，并通過(guò)實(shí)例分析研究生課程教學(xué)方法的改革，為推動(dòng)研究型課程建設(shè)提供借鑒。

1研究型課程的建設(shè)方案

研究型課程是指以激發(fā)研究生批判性思維、創(chuàng)新意識(shí)為主要目標(biāo)，由高水平教授團(tuán)隊(duì)作為任課教師參與指導(dǎo)，以學(xué)科領(lǐng)域最新研究和前沿知識(shí)為內(nèi)容，以探究式的教學(xué)方式為主導(dǎo)，適合于師生互動(dòng)，使學(xué)生有更大的思維空間的課程。通過(guò)加強(qiáng)研究型課程建設(shè)，進(jìn)一步深化課程教學(xué)模式改革，以價(jià)值塑造和能力培養(yǎng)為核心，將學(xué)習(xí)、研究和實(shí)踐有機(jī)結(jié)合，使學(xué)生在自主發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的過(guò)程中，將知識(shí)內(nèi)化為創(chuàng)新能力和科學(xué)素養(yǎng)，促進(jìn)研究生的全面發(fā)展。

1.1 建設(shè)目標(biāo)

（1）從研究生方面，目標(biāo)是轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式，培養(yǎng)研究生提出問(wèn)題和解決問(wèn)題的科研能力。（2）從任課教師方面，目標(biāo)是轉(zhuǎn)變教學(xué)方式，從單純的知識(shí)傳遞者變?yōu)閷W(xué)生學(xué)習(xí)的促進(jìn)者、組織者和指導(dǎo)者。

1.2 建設(shè)原則

（1）實(shí)踐性原則。研究性課程內(nèi)容要堅(jiān)持從科學(xué)研究與實(shí)踐中來(lái)，引導(dǎo)學(xué)生從科學(xué)前沿、工程需求、社會(huì)發(fā)展中選擇問(wèn)題進(jìn)行研究。（2）研究性原則。研究性課程教學(xué)要盡可模擬科學(xué)研究的過(guò)程，注重訓(xùn)練研究生基本的研究能力，并不斷地增強(qiáng)研究生的研究創(chuàng)造能力。（3）創(chuàng)新性原則。通過(guò)教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)（選題、立項(xiàng)、實(shí)踐與結(jié)題等），培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維，在教學(xué)過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維方法和正確解決問(wèn)題能力。

1.3 實(shí)施方法

研究型課程建設(shè)是研究生培養(yǎng)過(guò)程中的一項(xiàng)探索性工作，需要構(gòu)建“以學(xué)生為中心、以教師為主導(dǎo)”的新型教學(xué)模式。教學(xué)內(nèi)容應(yīng)體現(xiàn)本學(xué)科最新的研究進(jìn)展和研究成果，教學(xué)過(guò)程應(yīng)傳授規(guī)范的研究思路與方法，課堂應(yīng)建立師生有效互動(dòng)、共同探討的研究性學(xué)習(xí)氛圍。因此，研究型課程教學(xué)應(yīng)注重設(shè)計(jì)好四個(gè)方面的教學(xué)活動(dòng)，即選題、立項(xiàng)、實(shí)踐和結(jié)題，并將其與課程內(nèi)容有機(jī)融合。

（1）選題，為研究做準(zhǔn)備。選題在開(kāi)課1-2周內(nèi)，教師可以提供一些涵蓋學(xué)科主要研究方向、熱點(diǎn)問(wèn)題作為專題供學(xué)生參考選擇，通過(guò)課堂講授、名師講座、專業(yè)網(wǎng)站等多種教學(xué)形式，指導(dǎo)學(xué)生熟悉開(kāi)展研究性學(xué)習(xí)的技能。學(xué)生可根據(jù)興趣自主選擇和確定研究課題，涉及知識(shí)面較寬的課題也可以采用課題組形式，在研究過(guò)程中，課題組成員分工合作，各展所長(zhǎng)，協(xié)作互補(bǔ)。

（2）立項(xiàng)，為研究做規(guī)劃。學(xué)生選題后，需要充分了解和收集資料，形成課題論證依據(jù)，包括對(duì)課題意義、研究方法、技術(shù)路線和預(yù)期成果等進(jìn)行分析和規(guī)劃。教師可根據(jù)學(xué)生能力和客觀條件，指導(dǎo)學(xué)生制訂合理可行的研究計(jì)劃。立項(xiàng)在課程進(jìn)程的1/4時(shí)間內(nèi)完成，并提交課題立項(xiàng)報(bào)告。

（3）實(shí)踐，為研究做訓(xùn)練。學(xué)生按照立項(xiàng)方案，自主開(kāi)展研究活動(dòng)，包括論文研讀與理論研究，實(shí)驗(yàn)與數(shù)據(jù)分析，調(diào)查與整理資料等。實(shí)踐是研究型課程教學(xué)的主要學(xué)習(xí)活動(dòng)，至少占課程進(jìn)程的1/2時(shí)間，與此同時(shí)教學(xué)過(guò)程需要注意兼顧課上與課下、學(xué)習(xí)與指導(dǎo)、研究與探索等多方面關(guān)系，并為學(xué)生留足一定量的課余時(shí)間。

（4）結(jié)題，為研究做總結(jié)。學(xué)生將研究成果進(jìn)行歸納整理、總結(jié)提煉，形成結(jié)題報(bào)告，可以是論文或研究報(bào)告等。報(bào)告要真實(shí)反映研究活動(dòng)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、成果形成、失敗原因等過(guò)程。結(jié)題采用各課題組答辯和交流、研究成果展示、教師評(píng)價(jià)和同學(xué)的質(zhì)詢等方式。通過(guò)結(jié)題后，學(xué)生獲得課程考核成績(jī)。

2教學(xué)應(yīng)用情況

“機(jī)械故障診斷”是機(jī)械工程專業(yè)碩士研究生開(kāi)設(shè)的一門專業(yè)選修課，涉及振動(dòng)檢測(cè)、油液檢測(cè)、無(wú)損檢測(cè)、溫度檢測(cè)等不同領(lǐng)域的故障診斷理論、前沿技術(shù)和案例。采用傳統(tǒng)講授的方法，因內(nèi)容太多，學(xué)生很難全面掌握。自2016年開(kāi)始，課程進(jìn)行改革，推行研究型課程教學(xué)模式，改革思路：一是課程內(nèi)容從傳授型的章節(jié)式改為基于研究型的專題式；二是將科研方法融入教學(xué)，通過(guò)設(shè)計(jì)不同專題，指導(dǎo)學(xué)生結(jié)合自己興趣選擇其中一種診斷技術(shù)專題，按照選題、立項(xiàng)、實(shí)踐和結(jié)題的研究性學(xué)習(xí)方法，在知識(shí)獲取的同時(shí)掌握開(kāi)展科學(xué)研究的方法，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)能力和研究能力提升。

2.1 課程內(nèi)容改革

“機(jī)械故障診斷”32學(xué)時(shí)（h），改革前后的教學(xué)體系見(jiàn)表1所示。傳統(tǒng)教學(xué)模式是通過(guò)章節(jié)式安排內(nèi)容，注重以理論知識(shí)的邏輯性為主線展開(kāi)，例如第2章和第3章的理論部分安排了較多課時(shí)。研究型教學(xué)模式的教學(xué)內(nèi)容采用專題形式，突出理論知識(shí)點(diǎn)與工程實(shí)例相結(jié)合，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)與研究活動(dòng)設(shè)計(jì)。

2.2 教學(xué)應(yīng)用效果

按照課程內(nèi)容體系方案開(kāi)展教學(xué)應(yīng)用與實(shí)踐，以2017年秋季學(xué)期開(kāi)課為例，選課碩士生12人（含學(xué)術(shù)型和專業(yè)型），課程安排是8周32h，每周4h。教學(xué)進(jìn)度基本為每周1個(gè)專題，第1周教師公布一些課題供學(xué)生選擇參考，同時(shí)介紹研究型教學(xué)、學(xué)習(xí)方法、以及考核要求等。下面以專題4“機(jī)械故障的振動(dòng)診斷技術(shù)”為例，對(duì)研究型課題的設(shè)計(jì)、教學(xué)、實(shí)踐等應(yīng)用情況進(jìn)行介紹。

振動(dòng)診斷技術(shù)是以機(jī)械振動(dòng)信號(hào)作為信息源，在機(jī)械運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)振動(dòng)信號(hào)特征參數(shù)的變化診斷機(jī)械的運(yùn)行狀態(tài)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，基于振動(dòng)監(jiān)測(cè)可以診斷出運(yùn)行中機(jī)械故障的60%，因此，振動(dòng)診斷技術(shù)是一種機(jī)械工程領(lǐng)域常用的故障診斷技術(shù)，可參考的論文、文獻(xiàn)和資料比較多。教學(xué)應(yīng)用過(guò)程：首先按照研究型課程設(shè)計(jì)，課程內(nèi)容改為專題式（見(jiàn)表1所示），理論知識(shí)重點(diǎn)講授常用的基于時(shí)域和頻域診斷方法，增加大案例教學(xué)——滾動(dòng)軸承故障的振動(dòng)診斷實(shí)例，為學(xué)生開(kāi)展研究性學(xué)習(xí)提供指導(dǎo)。其次合理設(shè)計(jì)課題，一是選擇常用機(jī)械零部件，如轉(zhuǎn)軸、齒輪、軸承等為診斷對(duì)象；二是提供一些診斷方法，如時(shí)域診斷法、頻域診斷法、統(tǒng)計(jì)分析法、小波分析法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等，由學(xué)生自主選擇，但可以不限于此。由于學(xué)生已具備相關(guān)知識(shí)，如機(jī)械結(jié)構(gòu)、振動(dòng)原理、信號(hào)處理等，教師只需引導(dǎo)學(xué)生按“選題-立項(xiàng)-實(shí)踐-結(jié)題”開(kāi)展研究性學(xué)習(xí)。然后學(xué)生通過(guò)研究性學(xué)習(xí)，解決①故障振動(dòng)機(jī)理（已有基礎(chǔ)+擴(kuò)展學(xué)習(xí)），②診斷方法原理（課程學(xué)習(xí)+擴(kuò)展學(xué)習(xí)），③故障信號(hào)特征提?。ㄕn程學(xué)習(xí)+研究性學(xué)習(xí)），④機(jī)械故障診斷（課程學(xué)習(xí)+研究性學(xué)習(xí)）等相關(guān)問(wèn)題。

教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生對(duì)研究性學(xué)習(xí)興趣濃厚，選題積極，其中選擇基于振動(dòng)技術(shù)的故障診斷方法開(kāi)展研究的有6位同學(xué)，但基本都是選擇獨(dú)立開(kāi)展，反映出學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)比較薄弱。立項(xiàng)階段大部分同學(xué)課題立項(xiàng)報(bào)告有思路、有內(nèi)容、有計(jì)劃；實(shí)踐階段學(xué)生學(xué)習(xí)能力和研究能力則表現(xiàn)出各不相同，與學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度有很大關(guān)系。例如振動(dòng)信號(hào)獲取有二種方式，一是教師提供，較簡(jiǎn)單和直接；二是到實(shí)驗(yàn)室采集，較麻煩具有挑戰(zhàn)，雖然只有2人選擇，但學(xué)生到實(shí)驗(yàn)室采集機(jī)械信號(hào)，現(xiàn)場(chǎng)可以觀察隨機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)軸承信號(hào)波形變化，學(xué)生能力得到了鍛煉。再如信號(hào)特征提取，需要編程解決，編程方法需要學(xué)生自主學(xué)習(xí)，有些同學(xué)表現(xiàn)出很吃力。在實(shí)踐階段，由于不同選題涉及不同知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生提出很多問(wèn)題，這些為教師課堂上開(kāi)展以問(wèn)題導(dǎo)向教學(xué)提供了很好素材。結(jié)題階段學(xué)生撰寫報(bào)告，成果展示與交流，同學(xué)質(zhì)疑和教師評(píng)價(jià)等，評(píng)價(jià)采用自評(píng)（學(xué)生）和考核（教師）相結(jié)合，評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和分?jǐn)?shù)占比見(jiàn)表2所示。由于結(jié)題與課程成績(jī)掛鉤，學(xué)生都比較認(rèn)真。

通過(guò)研究型課程教學(xué)應(yīng)用，使學(xué)生熟悉了開(kāi)展科研工作的一般步驟，閱讀文獻(xiàn)的方法以及撰寫報(bào)告的規(guī)范。學(xué)生反映雖然花費(fèi)時(shí)間和精力比其他課程多，但確實(shí)學(xué)到了真功夫，對(duì)后面開(kāi)展課題研究很有幫助，大部分學(xué)生自我感覺(jué)學(xué)習(xí)能力和研究能力都有了較大提高。

3結(jié)論

本文探討研究型課程教學(xué)模式，提出研究型課程建設(shè)目標(biāo)、建設(shè)原則和實(shí)施方法，以機(jī)械工程專業(yè)碩士研究生“機(jī)械故障診斷”課程為例，開(kāi)展研究型課程教學(xué)改革與實(shí)踐，取得了效果。

（1）在研究生教育中推行研究型課程教學(xué)，將科研方法融入教學(xué)過(guò)程中，是在教學(xué)思想、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)過(guò)程等方面的綜合創(chuàng)新，對(duì)研究生課程建設(shè)具有重要意義。

（2）研究型課程構(gòu)建“以學(xué)生為中心、以教師為主導(dǎo)” 的教學(xué)模式，有利于研究生能力培養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)生基于課程運(yùn)用知識(shí)研究問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

（3）研究型教學(xué)模式應(yīng)用于教學(xué)，可以將課程知識(shí)與工程課題建立聯(lián)系，有效地訓(xùn)練學(xué)生按科學(xué)研究規(guī)范開(kāi)展研究，進(jìn)而提升學(xué)生的研究能力和創(chuàng)新能力。

（4）開(kāi)展研究型課程教學(xué)，需要教師轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，投入更多精力組織教學(xué)；同時(shí)，需要學(xué)生適應(yīng)主動(dòng)學(xué)習(xí)挑戰(zhàn)，投入更多時(shí)間學(xué)習(xí)實(shí)踐。

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