貝葉斯網教學中的TBL模式探索

胡曉輝+蔡堯+周冰倩

摘 要：分析TBL（Team Based Learning）教學模式和貝葉斯網課程內容，闡述在TBL教學模式下，如何將理論課程的學習與面向鐵路信息技術的應用相結合，說明TBL教學模式在貝葉斯網教學中的具體設計。

關鍵詞：TBL；貝葉斯網教學；鐵路信息技術；案例

文章編號：1672-5913（2017）05-0125-04

中圖分類號：G642

0 引 言

貝葉斯網（Bayesian networks）的研究起源于人工智能領域，是一種將概率統計應用于復雜領域、進行不確定推理和數據分析的工具[1]。貝葉斯網是以概率論和信息論為基礎，理論性和實踐性較強，內容比較抽象。傳統的授課方法是以“教師講，學生聽”為主，學生接受知識主要依靠課堂上教師的灌輸，對理論知識的理解不深刻，不能很好地利用理論知識去解決實際問題。這種教學模式培養的學生缺乏主動學習的精神，團隊協作能力差，不能滿足社會對人才的需求。

貝葉斯網在鐵路信息技術方面有著重大應用，因此開展對貝葉斯網課程教學的研究有重要意義。

貝葉斯網教學過程中采用基于團隊學習 （Team-Based Learning，TBL）的模式。教師在這種教學模式中起到引導作用，學生是整個教學的中心，以團隊的形式學習基本的理論知識；每一部分的課程結束后，教師會根據課程特點精選與鐵路技術相關的案例進行講解，然后根據案例設計任務，要求學生協作完成。教學過程中采取先簡單后復雜、層層遞進的模式，從最初的基本原理到最后的實際應用，針對學生的不同階段設計不同程度的教學任務，使學生在充分掌握貝葉斯網基礎理論同時能夠學以致用，從而培養分析問題和解決問題的能力。

1 TBL教學法

TBL是以團隊為基礎的學習，是美國Oklahoma 大學教授Larry Michaelsen于20世紀70年代所提出的一種引導式教學方法[2]，能夠有效地培養學生主動學習和團隊協作的精神，提高學生的實踐能力。

1.1 TBL教學法的一般過程

首先將學生分成若干個學習團隊，團隊成員之間要相互學習、相互合作，為了完成團隊任務而貢獻自己的力量。教師根據課程特點將教學內容和關鍵知識點以提綱的形式提供給學生，要求學生在課外以個人或者團隊的形式對提綱上的內容進行預習。為了提高預習的效率，教師要提供預習所需要的參考文獻、音頻、視頻、網站等信息。教師在課堂上主要對個人和團隊的預習成果進行評測，根據評測的結果對預習情況進行整體的評估和反饋，學生以團隊的形式對測試中出現的疑難點進行討論并及時申訴，教師對申訴結果進行引導和評判[3]。為了提高學生的實踐能力，加深對理論知識的理解，激發學習興趣，降低學習難度，在進行應用性練習時教師可根據授課內容精選與鐵路信息技術相關的案例在課堂上進行重點講解和剖析，同時設計與所講案例相關的任務交給學生，學生以團隊的形式自主完成。教師在課堂上通過測試考核學生對案例的掌握程度和任務的完成情況。

1.2 TBL教學法的特點

（1）強調學習的主動性。教師根據課程內容給學生布置任務，學生要想完成任務，就必須主動查閱資料，遇到困難時能積極求助，遇到不確定的問題時團隊之間能夠積極討論。通過這些方法和策略，學生不僅完成任務，還增強了自己主動學習的能力。

（2）強調團隊合作。課程任務根據每個人的能力和素質進行合理的分工，彼此之間信息與資源共享，相互合作共同完成任務。團隊與團隊之間存在競爭關系，有利于提高學生的競爭意識。為了提高本團隊的綜合成績，每個人都必須主動為團隊貢獻自己的力量，從而提高整個團隊的競爭力。

（3）強調實踐能力。每一部分課程結束后，教師都會根據學生所掌握的知識精講案例并安排相應的實踐任務，學生在理解掌握教師所講的案例后能夠以團隊協作的形式完成實踐任務，不僅強化了學生的理論知識，提高其實踐操作能力，而且能讓學生充分體驗到理論知識在實際項目中的應用。

2 TBL教學法對教師的要求

在TBL教學法中，學生處于主體地位，教師處于引導地位，所有的教學活動都圍繞著學生進行。教師在教學活動中應該充分了解課程特點，掌握學生的基本情況，對學生的問題進行及時反饋，從而使學生能夠充分掌握該門課程，提高教學質量。

2.1 合理安排預習任務和實踐任務

教師在備課時要仔細地查閱資料，充分了解貝葉斯網領域一些前沿的技術。一方面由于貝葉斯網知識面寬，一些知識理解難度大，因此教師應針對性地提供給學生預習材料和預習提綱，避免預習任務難度太大超過學生的能力，使得學生產生畏難情緒，降低主動學習的興趣；另一方面貝葉斯網的應用領域十分廣泛，為了培養具有高素質的鐵路信息化人才，案例和實踐任務的選擇應以貝葉斯網在鐵路信息技術方面的應用為主，難度要適中，要貼合實際，重點培養學生運用理論知識分析和解決實際問題的能力。

2.2 合理分配團隊成員

在TBL教學模式實施過程中，學生學習主要是以團隊的形式進行的，合理地分配團隊成員十分重要。在教學班級中按照性格、成績、年齡、性別進行分組，盡量排除不利于團隊穩定的因素，如同學之間關系不和諧的盡量不要分到一組，同一個宿舍的不要分在一個小組，避免形成小團體，影響團隊成員之間的交流和學習。分組一旦完成則不會改變，從而培養成員之間的合作精神。在教學過程中要保持團隊成員之間良好的學習氛圍，每一個團隊成員為了完成任務必須做到相互信任、相互幫助、資源共享，共同完成教師安排的學習任務。

2.3 教學反饋要及時

教師通過個人測試和團隊測試來檢驗學生對知識的掌握程度，對于在測試中出現的共性問題，教師通常不直接告訴學生正確的答案，而是引導他們尋找解決問題的途徑，比如提出一些相關性的問題，要求他們再次閱讀和思考，提供一些相似問題的解決方法。對于團隊中的不同意見，教師要及時聽取并組織討論。教師要對課堂上出現的問題及早總結，對一些不易理解的知識點進行詳細講解。教師還要根據學生經常出現的一些問題再次設計類似的題目，要求學生獨立完成，從而強化對知識點的理解。endprint

3 TBL教學模式在貝葉斯網教學中的具體設計

3.1 教學準備

（1）貝葉斯網是計算機專業的一個前沿學科，也是一個綜合性的交叉學科，教學目的是使學生初步了解貝葉斯網的基本原理，學習和掌握基本技術，以便拓寬知識面，為進一步學習和應用奠定基礎。貝葉斯網的教學分為4個部分：貝葉斯網基礎、貝葉斯網學習、貝葉斯網推理和貝葉斯網應用[4]。教師按照課程教學的基本內容和基本要求為學生安排預習提綱，并設計具體的個人測試題目、團隊測試題目以及相應的評分標準。

（2）根據授課內容精選案例，同時設計實踐性任務。案例的設計要以學生對知識的掌握為基礎，在進行貝葉斯網基礎學習時，案例的設計要簡單易懂，可以選擇基于貝葉斯網的鐵路應急決策方法為案例進行講解，通過該案例的講解讓學生對概率論的基礎知識、貝葉斯網的概念、貝葉斯網的構造有比較清楚的了解；在貝葉斯網推理課程教學時，以基于貝葉斯網的鐵路工程項目風險評估為案例進行講解，通過該案例的學習讓學生掌握利用聯合分布的分解來簡化推理；在貝葉斯網教學中，以列車自動門故障診斷模型為案例進行講解，讓學生掌握貝葉斯網的參數學習和結構學習；最后在貝葉斯網應用部分，以基于貝葉斯網的鐵路工程項目質量控制為案例，綜合各章節所學到的知識進行講解。

（3）合理分組，教師根據上學期的綜合考評成績以及班干部對學生的性格、愛好的反饋信息創建團隊，團隊成員一旦確定則不變動。團隊選出一名成員作為負責人，團隊成員必須信任和支持負責人，團隊負責人在安排團隊學習的任務和時間前必須和隊員之間開會討論。

（4）在開始課堂教學之間的一周，由教師將下節課的授課內容以提綱的形式發給每位學生，同時提供參考資料，要求學生自學和團隊成員之間討論學習。告知每名學生要進行個人測試和團隊測試，測試結果將作為貝葉斯網課程成績的一部分。

3.2 教學流程

（1）個人測試。題型為理論知識的考核和實際應用的測試。一方面考查學生預習后對知識的掌握程度，另一方面考查教師在講解完案例后，學生對案例的理解程度。理論知識的考核題型為單項選擇題，考核內容為教師所提供的預習內容和關鍵知識點，題目的數量為10～15道，在課堂開始后的20分鐘內完成，每個學生都必須參與，測評期間禁止交流，禁止查閱資料。教師課堂閱卷評分，根據測試結果進行反饋，對大部分學生容易犯錯的問題進行記錄，同時進行詳細講解。實際應用的測試根據案例的具體情況進行測試。

（2）團隊測試。題型為單項選擇題，共15～20題。主要考查學生對知識的綜合理解能力，問題的設計要有一定的難度，允許學生查閱資料，團隊成員之間可以進行溝通和交流。團隊成員進行集體討論后給出答案，以刮刮卡的形式獲得即時的反饋，即所有的答案都被覆蓋，正確的答案會有一個標志。如果刮涂后不是正確的答案，學生需要重新進行思考和討論，直到獲得正確的答案，刮開一次獲得正確答案得滿分，刮開的次數越多，分值越低。最后由團隊負責人統計每道題的得分，并將結果進行匯總后提交給老師。對有爭議的題目可進行申訴、討論、教師反饋并裁決正確答案[5]。

（3）申訴。學生如果對教師所提供的答案有不同的想法和意見可以進行申訴。首先學生根據問題收集資料，然后針對問題中的疑難點在團隊成員之間或者團隊之間進行討論，最后根據討論的結果由團隊負責人向教師進行匯報。為了鼓勵學生對教學中的難點知識進行深入思考，申訴的過程和結果可以作為團隊的一個加分項。教師會根據團隊申訴的結果進行重點引導評價。

（4）反饋總結。為了驗證經過課堂測試后學生對知識的掌握情況，教師會根據個人測試、團隊測試以及申訴的結果對學生的情況進行綜合分析，對測評中經常出錯的問題進行重點講解。

（5）實踐性練習。針對貝葉斯網在鐵路信息技術方面的應用比較復雜這一特點，為了降低學生的負擔激發起其學習的主動性和濃厚興趣， 教師將案例—任務驅動教學法引入在進行貝葉斯網的實踐性教學中，首先由教師根據學生對知識的掌握情況，依據不同的教學內容和教學目標設計經典的案例，按照案例設計相應的任務由學生自主完成。在進行任務設計時要注意任務必須符合難度適中、貼合案例、真實性和目標性4個特點[6]。

我們以貝葉斯網學習這一部分為例進行說明。

案例：列車自動門故障診斷模型。

自動門系統作為列車的重要組成部分，對列車的安全性有著重要影響。在該案例中教師應簡要講解課題的研究背景和意義，分析列車門故障診斷技術的研究現狀，使得學生能夠對列車自動門故障診斷技術有初步的理解。重點講解如何通過故障參數學習構建貝葉斯網絡，從而構建基于知識管理的智能診斷系統；在教師講解完這個案例后，在課堂上對學生進行個人測試，確保每個學生都能對所講授的案例有深刻的理解。

任務練習：列控系統故障診斷模型。

教師在設計任務時一定要確保與所講授的案例相貼合，難度適中。團隊負責人根據每個成員的特點將任務進行分工，確保每個成員都要參與到任務中去，最終選擇一名成員進行匯報，其他團隊可以根據匯報的內容進行提問，教師對各團隊的匯報成果不直接評判對錯，而是進行推理和引導，激發學生深入理解，從而按照要求完成實踐任務。

4 結 語

貝葉斯網絡教學分為理論教學和實際應用，由于貝葉斯網的理論知識比較抽象，學生在進行實際運用時必須充分理解基本的理論知識。采用TBL模式對貝葉斯網進行教學，教師在整個教學中起到引導作用，學生根據教師所提供的教學提綱和關鍵知識點進行預習，學生有充分的時間對知識進行理解，提高自主學習能力；在課堂上對預習成果進行測試，一方面可以考查學生對知識的理解和掌握能力，另一方面可以督促學生進行預習；學生以團隊的形式進行學習，團隊成員之間相互學習、相互幫助、資源共享，可以有效提高團隊協作能力；通過實踐性練習，學生不僅鞏固了理論知識，還提高了實踐操作能力。

參考文獻：

[1] 張連文. 貝葉斯網引論[M]. 北京：科學出版社， 2006.

[2] Michaelsen L K， Sweet M. Fundamental principles and practices of team-based learning[J]. Team-Based Learning for Health Professions Education， 2012（7）： 9-31.

[3] 劉暢， 郭曉奎， 趙蔚. TBL教學模式在醫學教育中的設計和應用[J]. 科教文匯， 2015（10）： 61-64.

[4] 李海成. 一種基于規則庫的貝葉斯網絡開發器的設計與實現[J]. 陜西科技大學學報（自然科學版）， 2005， 23（2）： 93-96.

[5] 徐金梅， 劉桂娟， 陳井芳， 等. TBL模式在“急重癥護理”教學中的應用效果及體會[J]. 中國高等醫學教育， 2014（6）： 66-68.

[6] 韓智， 張振虹， 李興娟. 基于CDIO理念的軟件工程課程教學改革[J]. 計算機教育， 2010（11）： 56-59.

（編輯：郭田珍）endprint