基于建構主義的研究生專業課教學探討

邱實　石立華

摘要：當前，建構主義教育理論在各國蓬勃發展，對傳統教學模式造成了巨大沖擊。針對研究生專業課兼具理論性和應用性的特點，如何有效利用建構主義教育理論，同時結合傳統教學的優勢設計適合研究生專業課教學的教學模式，是當前研究生教育的一個重要課題。本文結合課程組近幾年《小波分析》課程的教學實踐，對如何有效地將建構主義引入課程教學做了探討和思考。

關鍵詞：建構主義；傳統教學；研究生專業課

中圖分類號：G643 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）35-0208-02

研究生專業課是培養學生創新性及獨立開展科學研究的重要渠道。近年來，高校研究生教育改革取得了顯著的進步，但是教學模式陳舊、教學方法單一等問題仍然存在[1]。西方最近發展的建構主義教學理念注重發掘學生的內在潛力，這是改善這一問題的一劑良藥。然而，這并不意味著可以拋棄傳統的“傳道、授業、解惑”的教學觀[2-6]，這時更需要將兩者有機地結合，各取所長。如何在保留傳統教學模式的基礎上將建構主義本土化，本文以研究生專業課《小波分析》為例，結合筆者近幾年粗淺的教學經驗，對教學設計進行了初步的探討。

一、知識講授與構建的劃分

《小波分析》為本校碩士研究生一年級下學期開設的一門專業課，是針對數字信號處理的深層次挖掘，理論抽象，應用性強，其前期課程為《信號與系統》、《數字信號處理》等專業基礎課程。往屆研究生通常反映本課程要求的數理理論基礎較高，學完之后仍是一頭霧水。

通過對課程本身和學生基礎的調查分析，本課程具有兩方面鮮明的特點：（1）《小波分析》課程理論性強，對于先期課程基礎有一定的要求，而學生往往基礎參差不齊，因此需要教師對基本理論進行講授。（2）本課程作為一門新興的信號處理手段，實踐性、應用性強，在多個領域信號處理中發揮著重要的作用，因此在教學中應該重視通過實踐和應用帶動學習興趣。在這一思路下，我們針對工科學生的知識結構，提出理論精講和研究討論相結合的教學模式。在理論精講方面，我們提出“分層次知識講授”的原則，采用問題牽引、關聯分析、核心算法講解的方式講授重要知識點，建立課程核心知識的基礎框架，以物理意義的理解為主、數學推導為輔，使學生能夠“跳出書本看知識”，從哲學的高度深刻理解隱藏在數學公式中的本質，讓每個學生都能有自己的理解和收獲。

精講的知識其實還不能建構為學生自己的本事，而通過研究討論則可以將知識吸收和升華。研究討論部分采用實測資料分析、應用綜述、重現科學發現過程的研討等方式引導學生展開思考、分析和表述觀點，教師適時針對有關問題進行歸納講解和延展介紹。此外，由于課程的實踐性強，一味地追求理論往往會使學生學過課程后針對實際問題無從下手，并且脫離了動手操作，也會造成學習積極性的不足。因此，在教學的整個過程中，帶領學生熟悉、利用先進的Matlab分析工具，在Matlab語言環境下開發課程案例，演示講解，增強教學效果，針對重要算法和典型應用設置作業練習，在課程中期布置論文任務，引導學生動手操作和開展自主研究，培養其發現問題、解決問題和撰寫專業論文的綜合能力。

二、分層次知識講授法

研究生的專業基礎差異較大，這就要求理論講授具有“自適應性”，也就是說，不同層次的學生能夠從講授中吸取適應自身情況的“養分”。我們將課程劃分為多個必不可少、相互聯系的知識點，知識點的設置通常是學生課下難以自學清楚的重點和難點，對每個知識點，我們都提供不同層次的理解方案。

1.最上一層，從最通俗、口語化的方式來告訴學生這是做什么的，使得哪怕沒有任何基礎的學生也能夠清楚知識點講的是什么，從而保證學生知識結構的總體連貫性。比如，講到抽象的多分辨分析理論，我們將其比喻為前線偵查員由遠及近偵查敵方火力的過程，這正好符合人類認識事物總是從模糊到清晰的一般規律；講到時頻域窗之間的制約時，我們又讓學生聯想“魚和熊掌不能兼得”的基本規律。

2.中間層次，通過教師的提煉，盡量利用圖示、物理意義闡述的方式講授問題解決的方法，讓學生接觸到的不是枯燥的公式，而是公式背后的思想，同時利用先進的Matlab分析工具，讓學生能夠在理解概念的基礎上應用一些封裝好的命令來解決實際問題，通過解決問題產生學習的滿足感。

3.最底一層，對于一些核心算法（如CWT計算、Mallat算法），在推導過程中能夠更加深刻的理解概念，這時我們會安排少量的公式推導和理論闡釋，但是前提是已經通過上面兩層的鋪墊，學生對知識有了宏觀把握。通過分層傳遞的設計，更加注重學生自身的體驗，能夠照顧到不同層次的學生，這一思路其實正與建構主義教學理念相合，也與我國傳統的“因材施教”理念有幾分類似。實踐證明，基礎薄弱的學生理解第一層次也不會存在問題，絕大多數學生都能夠達到第二層次的要求，少數拔尖學生在一些知識點上能夠理解到第三層次。由于講授知識的分層處理，不論理解到哪一層次，學生都能夠跟上教師的思路，不會“一步跟不上，步步跟不上”。

三、研究討論

在理解了重要知識點的基礎上，我們緊貼理論精講有針對性的開展研究討論。按照建構主義教學理念，學習過程是人們通過原有的知識經驗與外界環境進行交互活動以獲取、建構新知識的過程。通過研究討論，可以實現知識的活學活用，把書本知識建構為自身的能力。研討案例以最新、最有顛覆性的應用實例為牽引，注重選擇鮮活的“大事件”，把學生代入到事件背景中運用知識點解決問題，展現給學生一種學習預期，激發其學習興趣。比如2016—2017年美國物理學家觀測到“引力波”，并獲得諾貝爾物理學獎，成為一個十分熱門的話題。引力波特征的提取與信號處理和小波分析關系密切，因此課程組適時地將其引入課堂，在講授過信號時頻分析的多種方法后設置“引力波”的專題，讓學生從互聯網上搜索讀取引力波的數據，將學生身份設定為發現引力波信號的科學家，利用精講的知識點分析引力波的時頻特征，查找最新的引力波的論文，并將分析結果與其發表結果進行對比，極大地提高了學生的學習興趣，并取得了較好的效果。

四、小結

以上僅對課程教學方法展開了討論，另外在考核方式上也進行了改革，比如我們將最終成績按照比例劃分為課題表現、試卷考核和專題答辯三部分，更加突出了研究生解決問題的能力。

通過課程組幾年來的教學實踐表明，將建構主義理念引入研究生專業課教學，能夠更加有效的激發學生的學習興趣和學習潛能，掌握小波分析的基本理論和處理方法。一些學習基礎薄弱的學生通過課程學習，其自信心得到了提升，解決問題的能力甚至超過了原來基礎比較好的學生。通過多期班的問卷調查表明，在課程結束時，絕大多數學生都對授課效果感到滿意，達到了教學的預期效果。

參考文獻：

[1]李向東，王勝利.建構主義學習理論視閾中軍校研究生教育改革[J].南京政治學院學報，2014，30（6）：145-147.

[2]何克抗.對美國“建構主義教學：成功還是失敗”大辯論的述評[J].理論探討，2010，（10）：5-24.

[3]劉萬倫.建構主義教學思想及其在我國的本土化問題[J].比較教育研究，2005，（7）：7-11.

[4]郭建鵬.如何準確理解建構主義教學思想[J].教育學報，2005，1（6）：52-56.

[5]王珍.建構主義教學理論與傳統教學理論的對比分析[J].文教資料，2006，（36）：106-107.

[6]嚴志軍，程東，朱新河，于桂峰.基于建構主義的輪機工程專業課程教學模式探析[J].航海教育研究，2016，（1）：29-32.