研究生課程教學(xué)模式改革實踐

張強 邵思羽 牛天林 李大喜 楊新宇

[摘 要] 為適應(yīng)新時代國家經(jīng)濟社會的發(fā)展需要，研究生培養(yǎng)工作需要緊跟建設(shè)發(fā)展的步伐創(chuàng)新開展教學(xué)模式改革。以研究生課程“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論與應(yīng)用”為例，結(jié)合以往教學(xué)實踐經(jīng)驗和當(dāng)下信息化技術(shù)手段，采用線上線下混合式教學(xué)模式對課程教學(xué)進行改革探索，提出“綜合審視、合理混合，理實一體、突出創(chuàng)新”的課程教學(xué)模式改革思路，突出學(xué)生“學(xué)”為主體的教學(xué)理念，重點從方法手段、課程資源、創(chuàng)新培養(yǎng)和團隊協(xié)作等方面探索有益的方法和舉措，為課程內(nèi)涵質(zhì)量的提升奠定堅實的基礎(chǔ)。

[關(guān)鍵詞] 研究生培養(yǎng);教學(xué)改革;混合式教學(xué)

[基金項目] 2020年度空軍工程大學(xué)防空反導(dǎo)學(xué)院教育教學(xué)研究立項課題〔2020〕6號;2020年度陜西省自然科學(xué)基礎(chǔ)研究計劃“摻混聚甲氧基二甲醚改善軍用柴油機高原環(huán)境適應(yīng)性的燃燒機理研究”（2020JQ-475）

[作者簡介] 張 強（1973—），男，陜西漢中人，博士，空軍工程大學(xué)防空反導(dǎo)學(xué)院副教授，主要從事電力系統(tǒng)及其自動化、深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域研究;邵思羽（1991—），女，山東鄒城人，博士，空軍工程大學(xué)防空反導(dǎo)學(xué)院講師，主要從事機電系統(tǒng)智能故障診斷、深度學(xué)習(xí)應(yīng)用領(lǐng)域研究;牛天林（1982—），男，河南鄭州人，博士，空軍工程大學(xué)防空反導(dǎo)學(xué)院講師，主要從事能源與動力工程領(lǐng)域研究。

[中圖分類號] G643? ?[文獻標(biāo)識碼] A? ?[文章編號] 1674-9324（2021）51-0057-04? ? [收稿日期] 2021-05-16

一、新時代背景下對研究生課程建設(shè)提出了更高的要求

隨著2020年全國研究生教育工作會議的召開，研究生教育工作受到前所未有的重視，是新時代下我國在教育領(lǐng)域步入世界一流水平的核心追求，肩負著德才兼?zhèn)涞母邔哟稳瞬排囵B(yǎng)和創(chuàng)新創(chuàng)造的重要使命，是國家發(fā)展、社會進步的重要基石。如今，研究生體量、規(guī)模已經(jīng)發(fā)生了巨大的變化，國家新時代的發(fā)展也對研究生教育工作提出了更高的要求，既要追求學(xué)術(shù)卓越，也要面向國家利益和國家需求。根據(jù)新時代我國研究生教育的使命與任務(wù)，深入推進學(xué)科專業(yè)的調(diào)整，提升導(dǎo)師隊伍水平，完善人才培養(yǎng)體系，深化研究生培養(yǎng)模式的改革，其中關(guān)鍵的一項就是要以“研”突破，重視課程體系改革和課程水平提升[1]。

當(dāng)前研究生培養(yǎng)環(huán)節(jié)更偏重科研學(xué)術(shù)能力的培養(yǎng)，課程體系與質(zhì)量是培養(yǎng)環(huán)節(jié)中不足的一方面。在課程理念的先進性、課程及其內(nèi)容設(shè)置的科學(xué)性和規(guī)范性、課程之間的邏輯關(guān)系、課程教育教學(xué)方法的適用性、內(nèi)容的時效性、課堂內(nèi)容的知識性和飽滿性等多個方面仍有待提升。正因如此，為了提高教師教學(xué)效果及學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，有必要采用創(chuàng)新教育理念對研究生課程進行改革，為課程學(xué)習(xí)帶來新的活力[2]。工科類學(xué)科是以解決實際問題、服務(wù)社會發(fā)展、創(chuàng)新創(chuàng)造為導(dǎo)向而建設(shè)的，其固有屬性決定了其特殊性，既需要嚴(yán)謹(jǐn)完整的理論知識體系，又需要解決問題的實際效能。一方面，工科類課程要建設(shè)夯實理論基礎(chǔ)的“硬課內(nèi)容”，為研究生建立了解和深入認(rèn)知完整學(xué)科全貌的渠道;另一方面，課程建設(shè)仍要考慮研究生實踐能力的培養(yǎng)，理論指導(dǎo)實踐，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，要以能獨立發(fā)掘研究目標(biāo)作為課程學(xué)習(xí)成果的一個重要標(biāo)志[3]。

不同于普通高等教育，軍隊院校教育中的課程建設(shè)具有更為特殊的含義。新版《軍隊院校教育條例（試行）》的施行，進一步強調(diào)軍隊院校教育的建設(shè)目標(biāo)是培養(yǎng)德才兼?zhèn)涞母咚刭|(zhì)、專業(yè)化新型軍事人才。軍隊院校教育是培養(yǎng)軍事人才的基本途徑，與部隊訓(xùn)練實踐、軍事職業(yè)教育共同構(gòu)成三位一體的新型軍事人才培養(yǎng)體系。因此，軍隊院校的研究生課程建設(shè)更加多元，不僅需要滿足高等教育中對高層次人才創(chuàng)新創(chuàng)造能力的培養(yǎng)，還要緊緊圍繞軍隊院校教育發(fā)展目標(biāo)培養(yǎng)軍事人才。要培養(yǎng)掌握堅實的學(xué)科基礎(chǔ)理論和系統(tǒng)的專門知識，熟悉本學(xué)科的發(fā)展和前沿，具有從事科學(xué)研究及獨立擔(dān)負專門技術(shù)工作的能力，能夠解決科學(xué)技術(shù)難題，具有創(chuàng)新能力的高層次專業(yè)技術(shù)人才，并具備成長為高層次參謀、指揮管理人才的潛力，具有較強的事業(yè)心和獻身精神，積極為軍隊的現(xiàn)代化建設(shè)服務(wù)。

隨著大數(shù)據(jù)時代的到來、人工智能相關(guān)技術(shù)的高速發(fā)展及強大計算資源的可利用，新一代大型深層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型蓬勃發(fā)展，成功解決了機器視覺、自然語言處理等多個領(lǐng)域內(nèi)的關(guān)鍵問題。其中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論與算法是人工智能領(lǐng)域的奠基石，是各類先進智能化模型的基礎(chǔ)。要想了解人工智能的先進算法，首先需要掌握傳統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本概念及理論背景，建立完整的理論知識體系，為后續(xù)創(chuàng)新創(chuàng)造打牢基礎(chǔ)。同時，人工智能的高速發(fā)展又要求課程內(nèi)容與時俱進，緊跟科研學(xué)術(shù)與工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展步伐，以解決實際問題與服務(wù)社會為導(dǎo)向，不斷保持課程知識體系的持續(xù)更新。

“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論與應(yīng)用”作為一門專業(yè)課程，主要研究神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的算法理論及其仿真應(yīng)用，是開展科學(xué)研究的重要理論基礎(chǔ)。課程著重突出算法理論的系統(tǒng)性與綜合性，以及仿真實現(xiàn)的靈活性與多樣性。課程教學(xué)的總體目標(biāo)是全面、系統(tǒng)地掌握神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論與應(yīng)用的基本理論、方法和技術(shù)，了解當(dāng)前相關(guān)學(xué)科方向的典型應(yīng)用和研究前沿，具有利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論、技術(shù)、方法和工具，解決科學(xué)技術(shù)問題的能力，為創(chuàng)新創(chuàng)造工作打下堅實的理論和技術(shù)基礎(chǔ)。

二、課程改革探索：理念與思路

（一）教育教學(xué)目標(biāo)與課程改革理念

通過課程內(nèi)容的設(shè)置及實踐能力的培養(yǎng)，使研究生初步掌握開展學(xué)術(shù)研究的基本技能，培養(yǎng)學(xué)生開放學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)的意識與能力。在教學(xué)過程中貫徹“學(xué)為主體”的理念，利用現(xiàn)代化信息技術(shù)手段輔助課程教學(xué)，提升教師的教學(xué)效果與學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，全面提升課程教學(xué)質(zhì)量[4]。

瞄準(zhǔn)課程內(nèi)涵質(zhì)量提高目標(biāo)，結(jié)合教學(xué)團隊線上教學(xué)的實踐經(jīng)驗，在綜合審視線上線下教學(xué)模式優(yōu)勢、劣勢的基礎(chǔ)上，提出科學(xué)合理的線上線下混合式教學(xué)模式，并重點從教學(xué)內(nèi)容、方法手段、課程資源、創(chuàng)新培養(yǎng)和團隊協(xié)作等方面探索有益的方法和舉措，全面促進研究生的自主學(xué)習(xí)能力、協(xié)作溝通能力和創(chuàng)新能力的提升，更加貼近研究生課程教學(xué)和能力培養(yǎng)的直接需求，有效解決課程教學(xué)傳統(tǒng)瓶頸的問題，為課程內(nèi)涵的質(zhì)量提升奠定堅實的基礎(chǔ)[5]。

（二）線上線下混合教學(xué)模式探索

傳統(tǒng)的課程教學(xué)模式主要采用精講、研討、實驗和文獻課等形式，依托課堂環(huán)境組織實施教學(xué)，較好地傳授了知識與方法，但與“教為主導(dǎo)、學(xué)為主體”“拓展研究生的前沿視野，激發(fā)創(chuàng)新思維，培養(yǎng)科研能力”“加大課程信息化教學(xué)模式改革”等更高的要求還有一定的差距[6]。為了全面提高課程的教學(xué)質(zhì)量，經(jīng)過教學(xué)團隊的研究，提出了“綜合審視、合理混合，理實一體、突出創(chuàng)新”的線上線下混合式教學(xué)模式改革思路。

“綜合審視”——深刻反思課程屬性、目標(biāo)職能和傳統(tǒng)教學(xué)質(zhì)量等束縛問題，深刻理解信息化教學(xué)模式的優(yōu)勢，重點剖析線上線下教學(xué)的優(yōu)劣勢，將“要求—問題—方向”整合式分析作為課程教學(xué)模式改革的前提依據(jù);“合理混合”——科學(xué)合理地解決了課程線上線下混合式教學(xué)的內(nèi)容設(shè)置、課時比例、形式方法等關(guān)鍵問題;“理實一體”——基于課程理論與應(yīng)用雙重教學(xué)目標(biāo)的要求，通過科學(xué)實施課程線上線下混合式教學(xué)的理論與實踐環(huán)節(jié)，交互迭代，全面提高質(zhì)量效益;“突出創(chuàng)新”——在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)科技高速發(fā)展趨勢和研究生學(xué)術(shù)科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)的共同要求下，通過寬視野、新知識、高要求、細環(huán)節(jié)、重閉環(huán)等實際舉措，為綜合素質(zhì)能力的培養(yǎng)提供有力支撐。

三、課程教學(xué)模式改革的具體實踐

（一）積極開展線上線下混合式教學(xué)

原有課程教學(xué)主要依靠線下教學(xué)，受限于思維理念和計算機網(wǎng)絡(luò)條件，導(dǎo)致前沿知識更新緩慢，網(wǎng)絡(luò)資源利用率低。為了提升課程的教學(xué)質(zhì)量，優(yōu)化為線上線下混合式教學(xué)模式。在以線上教學(xué)為主體、線下教學(xué)為輔助的方式下，基于釘釘、“雨課堂”等在線教學(xué)平臺，加強課前、課中、課后全程質(zhì)量監(jiān)控。充分利用豐富的人工智能網(wǎng)絡(luò)視頻資源、Python例程和論壇、中英文文獻資料，發(fā)揮學(xué)生的主體作用，打破時空限制，提高課程的教學(xué)質(zhì)量。

精講課采用課前預(yù)習(xí)、課中教學(xué)和課后鞏固三個步驟實現(xiàn)線上線下混合式教學(xué)法。課前向?qū)W生發(fā)布教學(xué)資料和預(yù)習(xí)任務(wù)，注重學(xué)生的自學(xué)能力，并利用釘釘、“雨課堂”等在線教學(xué)平臺的預(yù)習(xí)答題等功能了解學(xué)生的自學(xué)效果;課中綜合運用線上線下答題、投票、情景表演等多種形式掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，獲取學(xué)習(xí)效果的反饋，加強教學(xué)互動;課后布置適合學(xué)生獨立思考的開放性探討性題目，發(fā)布教學(xué)視頻、課堂教學(xué)效果統(tǒng)計等幫助學(xué)生鞏固知識，并幫助教師了解學(xué)生的學(xué)習(xí)動態(tài)[7]。

仿真實驗課與研討課的混合教學(xué)包括教師示范、學(xué)生練習(xí)及焦點問題討論三個部分，各個環(huán)節(jié)綜合利用線下課堂教學(xué)環(huán)境與線上軟件平臺的優(yōu)勢，發(fā)揮課程教學(xué)與學(xué)生動手實踐的最大效能，提升課程的教學(xué)質(zhì)量。

（二）深入更新完善課程信息化教學(xué)資源

針對“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論與應(yīng)用”的課程性質(zhì)與特色，注重加強課程教學(xué)資源的建設(shè)，在已有資源的基礎(chǔ)上，充分利用互聯(lián)網(wǎng)多平臺共享資源，有針對性地為學(xué)生提供理論學(xué)習(xí)與實踐創(chuàng)新條件。

1.搭建線上課程平臺。利用釘釘平臺組建包括所有教師與學(xué)生的課程教學(xué)班級，用于在線教學(xué)的課程開展，方便教師與學(xué)生之間的溝通。通過釘釘平臺可以實現(xiàn)課程教學(xué)課件的上傳與存儲，方便學(xué)生下載進行課前預(yù)習(xí)與課后復(fù)習(xí)，在線錄制理論授課內(nèi)容并在課后發(fā)布，學(xué)生可以針對薄弱環(huán)節(jié)回看往期課程，同時通過線上平臺提交作業(yè)程序與論文報告等，教師進行批注與反饋，形成較為完整的教學(xué)閉環(huán)，提高教與學(xué)的效率。此外，在線平臺還可以隨時實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)資源分享，作為課程的參考資料，豐富課程教學(xué)內(nèi)容建設(shè)，開闊學(xué)生的視野。

2.充分利用多平臺共享資源加強課程建設(shè)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)科技發(fā)展迅速，在授課過程中針對實際應(yīng)用問題啟發(fā)性地引入先進神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型結(jié)構(gòu)理念，分享相應(yīng)科技論文與文摘，提高學(xué)生對學(xué)習(xí)的探究與興趣;針對程序編寫、調(diào)試與運行的相關(guān)內(nèi)容，在展示及研討環(huán)節(jié)總結(jié)、提煉、分享經(jīng)驗心得，引導(dǎo)學(xué)生在編程論壇問題庫中進行有效檢索與學(xué)習(xí);針對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)經(jīng)典理論與拓展知識，分享國內(nèi)外優(yōu)質(zhì)課程資源，以及相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域的課程資源，幫助學(xué)生構(gòu)建宏觀、全面的視角;針對實踐環(huán)節(jié)的落實，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)往往解決了大數(shù)據(jù)分析問題，分享和介紹了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用領(lǐng)域的常用數(shù)據(jù)集，包括圖像類數(shù)據(jù)集（CIFAR、MNIST等）、語音類數(shù)據(jù)集、機電類相關(guān)數(shù)據(jù)集等，在幫助學(xué)生拓寬視野的同時，為程序運行提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

（三）注重協(xié)作，加強教學(xué)團隊建設(shè)

“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論與應(yīng)用”課程具有基礎(chǔ)理論與實踐操作相結(jié)合的特點，不僅包含理論講授，而且有較大比例的實踐操作環(huán)節(jié)，因此需要對教學(xué)團隊建設(shè)進行相應(yīng)的規(guī)劃與設(shè)計，采用主講教師與輔導(dǎo)員相結(jié)合的模式，有效實現(xiàn)課程教學(xué)，提高教師教學(xué)與學(xué)生學(xué)習(xí)的效率，促進教學(xué)相長。

1.構(gòu)建教學(xué)團隊，明確主講與輔助教師的分工。主講教師具有豐富的教學(xué)經(jīng)驗與雄厚的理論知識積累，對于課程性質(zhì)地位、學(xué)情分析具有深刻見解，在課程內(nèi)容安排上實現(xiàn)了宏觀把控，主要對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的經(jīng)典基礎(chǔ)理論進行講授，為實踐環(huán)節(jié)打下良好的理論基礎(chǔ)。輔導(dǎo)員負責(zé)實驗操作的輔助幫帶、課后答疑等環(huán)節(jié)，幫助更多的學(xué)生及時解決問題，提高授課效率。輔導(dǎo)員通過觀察學(xué)生的課堂表現(xiàn)、課后作業(yè)問題反饋等方式，及時發(fā)現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)中存在的困惑與問題，并及時進行總結(jié)反思，找準(zhǔn)學(xué)生的興趣點，加強授課效果。

2.科研學(xué)術(shù)反哺教學(xué)，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。一是根據(jù)課程內(nèi)容安排，利用當(dāng)下先進的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、人工智能等相關(guān)科技理念，引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，與課程內(nèi)容相結(jié)合，采用問題導(dǎo)向式教學(xué)與實踐，提高學(xué)生的創(chuàng)新意識與動手能力;二是利用教學(xué)團隊的優(yōu)勢資源，發(fā)揮教師在相關(guān)研究領(lǐng)域積累的成果，在課程中融入科研學(xué)術(shù)論文閱讀方法、文獻綜述方法、科技論文寫作方法、科學(xué)研究技能等專題研討課，采用教師講授與學(xué)生研討等方式，在掌握課程知識的基礎(chǔ)上加強科學(xué)研究素養(yǎng);三是課程內(nèi)容涵蓋理論與應(yīng)用兩個方面，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用將緊緊圍繞科技發(fā)展前沿，緊貼學(xué)科專業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，及時更新課程教學(xué)內(nèi)容，與時俱進，保證課程內(nèi)容的時效性;四是加強對研究生自主學(xué)習(xí)能力和科學(xué)研究素養(yǎng)等創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)，實現(xiàn)課程學(xué)習(xí)與所學(xué)專業(yè)的良好對接。

四、結(jié)語

社會的發(fā)展需求對研究生教育工作提出了更高的要求，結(jié)合當(dāng)下大數(shù)據(jù)智能化時代的高速發(fā)展，研究生課程建設(shè)更需要進行及時的革新。以“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論與應(yīng)用”研究生課程為例，突出其兼顧理論性與實踐性的工科類課程屬性，結(jié)合當(dāng)下信息化技術(shù)手段，采用線上線下的混合式教學(xué)模式對課程教學(xué)進行改革探索，重點從方法手段、課程資源、創(chuàng)新培養(yǎng)和團隊協(xié)作等方面探索有益的舉措方法，全面促進研究生自主學(xué)習(xí)能力、協(xié)作溝通能力和創(chuàng)新能力的提升，更加貼近研究生課程教學(xué)和能力培養(yǎng)的直接需求，有效解決了課程教學(xué)的傳統(tǒng)瓶頸問題，為課程內(nèi)涵質(zhì)量提升奠定了堅實的基礎(chǔ)。

參考文獻

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