研討式教學(xué)法在研究生交通大數(shù)據(jù)分析課程的探索與實(shí)踐

涂輝招　李浩　陳豐

摘要：研討式課堂教學(xué)是以研討為主、學(xué)生為中心的教學(xué)方法。以研究生交通大數(shù)據(jù)分析課程為例，融合研討式教學(xué)精髓設(shè)計了研討式教學(xué)的步驟，闡述了該方法的理念及具體內(nèi)容，有效促進(jìn)了學(xué)生對知識的理解，提升了學(xué)生的科研能力，最后概要性建議了研討式教學(xué)的保障體系。

關(guān)鍵詞：研討式教學(xué)；交通大數(shù)據(jù)；主動學(xué)習(xí)

中圖分類號：G643 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）06-0148-03

一、引言

實(shí)現(xiàn)“兩個一百年”奮斗目標(biāo)和中華民族偉大復(fù)興“中國夢”，教育的重要地位特別是基礎(chǔ)教育的基礎(chǔ)性、先導(dǎo)性地位，尤為突出。作為高層次人才培養(yǎng)的主要渠道和載體，研究生教育對于未來社會發(fā)展起著重要的作用[1]。教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法作為影響研究生能力發(fā)展的基本前提，是提升研究生全面發(fā)展能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[2]。而關(guān)鍵環(huán)節(jié)的保障取決于如何培養(yǎng)造就高素質(zhì)專業(yè)化的教師隊(duì)伍。

研討式教學(xué)法源于早期的德國大學(xué)，現(xiàn)已成為西方發(fā)達(dá)國家高校中的一種主要教學(xué)方法[3]。研討式教學(xué)是一種在教師的指導(dǎo)下，遴選主要研討專題，學(xué)生選擇搭配，先由學(xué)生進(jìn)行簡短報告，教師、學(xué)生共同參與討論的教學(xué)形式[4]。對于研討課的教學(xué)方式，一些高校也進(jìn)行了積極探索并摸索出了一些創(chuàng)新性的教學(xué)方式。比較典型的大致可以分為圓桌研討式、小組報告式和師生角色互換式三種類型[5]。圓桌研討式適合于小規(guī)模的授課，有利于發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性、課堂參與度和研究探索能力。小組報告式能夠鍛煉學(xué)生的分工合作和人際溝通能力，但要求學(xué)生能力高、團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神強(qiáng)。師生角色互換式鍛煉了學(xué)生知識探索、組織策劃和口頭表達(dá)等能力，但對學(xué)生的時間概念要求高，同時避免一些學(xué)術(shù)講授質(zhì)量不高的現(xiàn)象。

大數(shù)據(jù)是復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)科學(xué)、人類動力學(xué)蓬勃發(fā)展的基礎(chǔ)，也為交通工程提供了嶄新的建模途徑[6]。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，大量寶貴交通數(shù)據(jù)得以保存與分析。大數(shù)據(jù)分析與挖掘技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到交通工程研究，特別是交通需求預(yù)測、交通狀態(tài)估算與預(yù)測、交通出行行為分析、智能交通管理等方向的應(yīng)用[7]。傳統(tǒng)的、以講授基礎(chǔ)理論交通工程知識為主的教學(xué)方法，難以讓研究生在短時間內(nèi)真正掌握大數(shù)據(jù)分析與挖掘技術(shù)。研究[8]表明研討式教學(xué)法在醫(yī)學(xué)學(xué)生中得到了普遍的歡迎，教學(xué)效果比傳統(tǒng)的講授式教學(xué)也得到了進(jìn)一步提升。本文結(jié)合同濟(jì)大學(xué)研究生精品課程建設(shè)的教學(xué)探索與實(shí)踐，對研討式教學(xué)法在研究生交通大數(shù)據(jù)分析課程進(jìn)行探討與總結(jié)。

二、研討式教學(xué)設(shè)計

研討式是以目標(biāo)為導(dǎo)向、以解決問題為中心的教學(xué)方式，通過由教師創(chuàng)設(shè)問題情境及交通數(shù)據(jù)，然后師生共同查找文獻(xiàn)資料，研究、討論、實(shí)踐、探索、匯報，提出解決問題辦法的方式，使學(xué)生掌握知識和技能[9]。研討式教學(xué)要求以“導(dǎo)”為主，即教導(dǎo)、引導(dǎo)、指導(dǎo)、誘導(dǎo)等，而不是傳統(tǒng)的講授，這就需要充分發(fā)揮教師在教學(xué)過程中的主導(dǎo)作用，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)形式和教學(xué)意識上做好充分的準(zhǔn)備，同時要激發(fā)學(xué)生從被動思維向積極主動思維轉(zhuǎn)變，學(xué)會主動、自覺地獲取知識，運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識解決實(shí)際問題，進(jìn)而提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和能力。

面向交通大數(shù)據(jù)分析的研討式教學(xué)主要步驟可分為：（1）設(shè)置貼近日常交通問題的情境及準(zhǔn)備相應(yīng)的交通數(shù)據(jù)。（2）提出有思考價值的問題，特別是問題的答案不能是簡單的“是”與“否”或“對”與“錯”。這就要求教師有全面、深刻、獨(dú)到的見解，同時需要了解學(xué)生原有專業(yè)知識基礎(chǔ)和能力水平。對于同一情境，可分為多個小組同時準(zhǔn)備。（3）學(xué)生利用相關(guān)的教學(xué)工具報告自己的觀點(diǎn)或研究進(jìn)展，鼓勵學(xué)生以多媒體課件形式展示自己的觀念，并在規(guī)定的時間內(nèi)完成匯報。教學(xué)工具一般包括黑板、網(wǎng)絡(luò)、多媒體課件等。（4）針對報告內(nèi)容，課程參與者（教師、學(xué)生等）向報告人提問，可針對報告提出自己的不同觀點(diǎn)，或要求報告人對某些內(nèi)容進(jìn)行解釋或表達(dá)看法。對課堂中出現(xiàn)的有關(guān)學(xué)術(shù)問題的爭論一般不作“是”或“否”的絕對評價，以免影響學(xué)生在課堂上自由地進(jìn)行學(xué)術(shù)思維和交流。（5）教師進(jìn)行專題評點(diǎn)，簡短地對討論分組小結(jié)，并對比分析每個小組的優(yōu)缺點(diǎn)，最后對情境問題進(jìn)行總結(jié)，給出分析類似交通問題的技巧與注意事項(xiàng)。

三、案例分析

交通運(yùn)輸行業(yè)大數(shù)據(jù)來源主要在三個方面：基于互聯(lián)網(wǎng)的公眾出行服務(wù)數(shù)據(jù)；基于行業(yè)運(yùn)營企業(yè)生產(chǎn)監(jiān)管數(shù)據(jù)；基于物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)的終端設(shè)備傳感器采集數(shù)據(jù)，包括車輛相關(guān)動態(tài)數(shù)據(jù)。為提供全面的交通信息服務(wù)，需要處理分析這些類型多樣的大量數(shù)據(jù)?！督煌〝?shù)據(jù)處理分析技巧與應(yīng)用》是同濟(jì)大學(xué)面向交通運(yùn)輸工程學(xué)院碩士或博士研究生的選修課。通過教學(xué)使學(xué)生了解交通大數(shù)據(jù)背景、掌握處理分析交通數(shù)據(jù)的基本技能、了解學(xué)術(shù)論文寫作的基本結(jié)構(gòu)、熟悉面向?qū)W術(shù)論文寫作的數(shù)據(jù)處理和圖表制作基本技巧。教學(xué)內(nèi)容包括MATLAB數(shù)值分析、數(shù)理統(tǒng)計基礎(chǔ)知識、數(shù)據(jù)缺失處理技術(shù)、數(shù)據(jù)修補(bǔ)技術(shù)、數(shù)據(jù)異常處理技術(shù)等方面。將課程的這幾個方面作為一個整體，建立教學(xué)計劃、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、課件制作的討論制度，形成教學(xué)內(nèi)容互相支撐、教學(xué)形式基本一致但各具特色的研討式教學(xué)方法體系。課程的亮點(diǎn)是將加強(qiáng)教學(xué)過程的階段考查（以課外作業(yè)為主），重點(diǎn)加強(qiáng)綜合性較強(qiáng)的研究型、開放型習(xí)題，充分利用課外作業(yè)鞏固課堂知識并拓展課外知識，從而提高學(xué)生的綜合能力。每個方面教學(xué)安排1個以上案例或作業(yè)，從而使學(xué)生加深對數(shù)據(jù)處理分析技術(shù)與應(yīng)用的理解，培養(yǎng)學(xué)生的研究與應(yīng)用能力。作業(yè)情況占成績的50%、學(xué)生參與度占成績的25%、學(xué)生表達(dá)能力占成績的25%。由于本課程內(nèi)容多、涉及面廣的特點(diǎn)，教學(xué)模式以課堂教學(xué)為主，充分利用信息化環(huán)境和教學(xué)手段，提高有限時段內(nèi)的教學(xué)效率和教學(xué)效果。結(jié)合案例教學(xué)的手段，通過開放性議題和專業(yè)性問題設(shè)計作業(yè)，鼓勵課后分組討論，以此來拓展教學(xué)的廣度和深度，鼓勵學(xué)生獨(dú)立思考、主動學(xué)習(xí)的習(xí)慣。在教學(xué)方法上以互動教學(xué)為主，同時，與課外講座結(jié)合，引進(jìn)國內(nèi)外一流的專家學(xué)者作為實(shí)踐教學(xué)的手段，保證學(xué)生能獲得最系統(tǒng)、最新的知識和方法。

1.設(shè)置6個案例，基本上平均2周完成1個案例，以保證整個課程的全程緊張度。第1個案例為辛普森悖論（課后練習(xí)時間約為2小時），不同的數(shù)據(jù)處理方法得到不同的結(jié)論，甚至是相反的結(jié)論，以此來促使學(xué)生思考什么是正確的數(shù)據(jù)處理技術(shù)。第2個案例為MATLAB練習(xí)集（課后練習(xí)時間約為36個小時），讓學(xué)生掌握一門數(shù)據(jù)處理分析基本工具。第3個案例為數(shù)據(jù)缺失集（課后練習(xí)時間約為6小時）。這個集合中包括若干數(shù)據(jù)缺失項(xiàng)，學(xué)生通過一定的數(shù)據(jù)處理技術(shù)，找出缺失的數(shù)據(jù)，并利用一定數(shù)據(jù)修補(bǔ)技術(shù)來填補(bǔ)缺失的數(shù)據(jù)。第4個案例為異常數(shù)據(jù)集（課后練習(xí)時間約為8小時）。這個集合包括若干數(shù)據(jù)異常項(xiàng)。學(xué)生通過一定的數(shù)據(jù)異常處理技術(shù)，找出異常的數(shù)據(jù)，并利用一定異常數(shù)據(jù)處理技術(shù)來填補(bǔ)異常的數(shù)據(jù)。第5個案例為綜合練習(xí)（課后練習(xí)時間約為24小時）。在課程結(jié)束前6周布置該案例，不分組匯報，而是每個學(xué)生都單獨(dú)匯報（每人約3—5分鐘，加上1—2分鐘提問）。

2.案例設(shè)置原則。盡量做到連續(xù)5年的數(shù)據(jù)集不雷同，避免學(xué)生抄襲往屆學(xué)生成果。同時，案例需要提出一些開放性的問題，答案不具備唯一性，避免同屆學(xué)生的抄襲，同時便于學(xué)生互相討論。例如，基于視頻采集的交通數(shù)據(jù)中包括了每輛車的車速，可提出一些交通流理論流密速的基本圖分析，但不限制用何種時間顆粒度來將微觀單個車輛參數(shù)轉(zhuǎn)化成宏觀交通流參數(shù)。這樣就避免了答案的唯一性，其中的時間顆粒度問題可供學(xué)生之間討論。

3.每個案例都需要進(jìn)行匯報討論。建議小班化教學(xué)，盡量做到每個學(xué)生在一個學(xué)期中都能單獨(dú)講2次，鍛煉學(xué)生的多媒體制作能力、口頭表達(dá)能力，同時引導(dǎo)學(xué)生注意提綱結(jié)構(gòu)框架、突出思想方法、給出觀點(diǎn)結(jié)論等。在課件制作上，既著眼內(nèi)容上的簡明扼要，又注意形式上的美觀大方，為課堂交流打好基礎(chǔ)。該部分是對研究生的學(xué)術(shù)水平以及作風(fēng)、禮儀、形象、現(xiàn)場駕馭能力等總體水平的檢閱，這也為研究生后續(xù)學(xué)位論文答辯打下了基礎(chǔ)。

4.師生活動討論。每次案例討論，鼓勵引導(dǎo)學(xué)生提出問題。由于每個學(xué)生都在完成一些共同的開放性問題，因此學(xué)生能提出一些與案例相關(guān)的問題。另外，部分在完成案例時遇到的問題，也可能在其他組的成果中得到了體現(xiàn)。教師在這個環(huán)節(jié)上，注意時間的掌控、及時引導(dǎo)、啟發(fā)、點(diǎn)撥學(xué)生提問，以免出現(xiàn)冷場或偏題、跑題等現(xiàn)象，使研討不斷深入。

5.歸納總結(jié)。教師需要對每個案例的報告進(jìn)行梳理和綜合點(diǎn)評后，進(jìn)行歸納總結(jié)，給予制度化的反饋意見，明確提出進(jìn)一步的修改完善建議，引導(dǎo)學(xué)生自主獨(dú)立思考習(xí)慣，培養(yǎng)自主創(chuàng)新的科研能力和寫作水平。

四、討論與總結(jié)

研究生的課程教學(xué)對研究生知識的掌握、能力的提升和科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)具有重要作用，而適宜的教學(xué)方法是提高研究生人才質(zhì)量、培養(yǎng)創(chuàng)新精神和科研能力的根本。研討式教學(xué)法改變了傳統(tǒng)講授式以教師為中心、以傳授知識為主要形式的教學(xué)模式，確定了學(xué)生在教學(xué)中的主體性地位，有利于發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性。教師在研討式教學(xué)法的整個過程中起到了決定性的作用，需要從三個層面來建立保障體系：第一層面是合理的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段。需要教師在充分掌握知識點(diǎn)的基礎(chǔ)上，合理安排教學(xué)內(nèi)容，同時不拘于傳統(tǒng)的教學(xué)手段，不斷創(chuàng)新教學(xué)方法。第二層面是解放教師。需要從體制機(jī)制上把教師從事務(wù)性工作中解放出來，使教師能把更多的心思放在教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的創(chuàng)新中，同時也需要從財政上來解放教師，提高教師待遇，使教師能安心在教學(xué)科研崗位上。第三層面是榮譽(yù)感和使命感。除了通過改善辦學(xué)條件、關(guān)心教師生活、提高教師待遇等手段，也可以為新進(jìn)教師或退休教師舉辦入職或退休儀式等，培養(yǎng)造就高素質(zhì)專業(yè)化教師隊(duì)伍，使教師富有強(qiáng)烈的使命感和榮譽(yù)感。

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