研究型課程的教學方法研究與實踐

李力 方子帆 周海峰

摘 要 針對我校研究生課程教學本科化問題，提出研究生課程建設應注重研究生能力培養，將科研方法融入教學過程中，建立研究型課程教學模式，指導學生通過課程掌握研究性學習方法。文章探討了研究型課程的建設目標、建設原則和實施方法，并應用于機械工程專業的“機械故障診斷”課程，結果表明：研究型課程模式實現了在教學思想、教學內容、教學過程等方面的綜合創新，為研究生課程教學改革提供了一種有效方法。

關鍵詞 研究型課程 研究生 課程建設 教學方法 科研能力

中圖分類號：G424 文獻標識碼：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

課程教學是研究生培養的必要環節之一，不同于本科生課程，研究生課程在教學過程中必須融入“研究”的元素，對學生進行更高層次的素質和能力訓練。文獻[1]認為研究生教學過程應使科研活動十分恰當地成為一種教學模式，讓科研活動轉變為一種學習模式。然而，課程教學與科研活動分離是目前研究生教育中普遍存在的問題，亟待解決。[2]為此，教育部發布了《加強研究生課程建設的意見》（教研[2014]5號），[3]鼓勵增加方法類課程，探討研討類、案例類和實踐類等多種教學模式，提高研究生課程教學在研究生培養過程中的重要作用。

為貫徹教育部文件精神，各高校開展了大量探索和實踐。[4]三峽大學自2015年開始加強研究生課程建設和教學模式改革，并以教育部研究生課程建設試點項目（電氣工程學科）為牽引，探索適合不同學科專業特點、靈活多樣的課程教學方法，著力培養研究生的知識獲取能力、獨立研究能力和解決實際問題能力，取得了良好效果。[5，6]本文擬以三峽大學研究型課程建設為例，探討研究型課程的建設目標、建設原則和實施方法，并通過實例分析研究生課程教學方法的改革，為推動研究型課程建設提供借鑒。

1研究型課程的建設方案

研究型課程是指以激發研究生批判性思維、創新意識為主要目標，由高水平教授團隊作為任課教師參與指導，以學科領域最新研究和前沿知識為內容，以探究式的教學方式為主導，適合于師生互動，使學生有更大的思維空間的課程。通過加強研究型課程建設，進一步深化課程教學模式改革，以價值塑造和能力培養為核心，將學習、研究和實踐有機結合，使學生在自主發現問題、分析問題和解決問題的過程中，將知識內化為創新能力和科學素養，促進研究生的全面發展。

1.1 建設目標

（1）從研究生方面，目標是轉變學習方式，培養研究生提出問題和解決問題的科研能力。（2）從任課教師方面，目標是轉變教學方式，從單純的知識傳遞者變為學生學習的促進者、組織者和指導者。

1.2 建設原則

（1）實踐性原則。研究性課程內容要堅持從科學研究與實踐中來，引導學生從科學前沿、工程需求、社會發展中選擇問題進行研究。（2）研究性原則。研究性課程教學要盡可模擬科學研究的過程，注重訓練研究生基本的研究能力，并不斷地增強研究生的研究創造能力。（3）創新性原則。通過教學過程設計（選題、立項、實踐與結題等），培養學生創新思維，在教學過程中培養學生科學思維方法和正確解決問題能力。

1.3 實施方法

研究型課程建設是研究生培養過程中的一項探索性工作，需要構建“以學生為中心、以教師為主導”的新型教學模式。教學內容應體現本學科最新的研究進展和研究成果，教學過程應傳授規范的研究思路與方法，課堂應建立師生有效互動、共同探討的研究性學習氛圍。因此，研究型課程教學應注重設計好四個方面的教學活動，即選題、立項、實踐和結題，并將其與課程內容有機融合。

（1）選題，為研究做準備。選題在開課1-2周內，教師可以提供一些涵蓋學科主要研究方向、熱點問題作為專題供學生參考選擇，通過課堂講授、名師講座、專業網站等多種教學形式，指導學生熟悉開展研究性學習的技能。學生可根據興趣自主選擇和確定研究課題，涉及知識面較寬的課題也可以采用課題組形式，在研究過程中，課題組成員分工合作，各展所長，協作互補。

（2）立項，為研究做規劃。學生選題后，需要充分了解和收集資料，形成課題論證依據，包括對課題意義、研究方法、技術路線和預期成果等進行分析和規劃。教師可根據學生能力和客觀條件，指導學生制訂合理可行的研究計劃。立項在課程進程的1/4時間內完成，并提交課題立項報告。

（3）實踐，為研究做訓練。學生按照立項方案，自主開展研究活動，包括論文研讀與理論研究，實驗與數據分析，調查與整理資料等。實踐是研究型課程教學的主要學習活動，至少占課程進程的1/2時間，與此同時教學過程需要注意兼顧課上與課下、學習與指導、研究與探索等多方面關系，并為學生留足一定量的課余時間。

（4）結題，為研究做總結。學生將研究成果進行歸納整理、總結提煉，形成結題報告，可以是論文或研究報告等。報告要真實反映研究活動、實驗數據、成果形成、失敗原因等過程。結題采用各課題組答辯和交流、研究成果展示、教師評價和同學的質詢等方式。通過結題后，學生獲得課程考核成績。

2教學應用情況

“機械故障診斷”是機械工程專業碩士研究生開設的一門專業選修課，涉及振動檢測、油液檢測、無損檢測、溫度檢測等不同領域的故障診斷理論、前沿技術和案例。采用傳統講授的方法，因內容太多，學生很難全面掌握。自2016年開始，課程進行改革，推行研究型課程教學模式，改革思路：一是課程內容從傳授型的章節式改為基于研究型的專題式；二是將科研方法融入教學，通過設計不同專題，指導學生結合自己興趣選擇其中一種診斷技術專題，按照選題、立項、實踐和結題的研究性學習方法，在知識獲取的同時掌握開展科學研究的方法，促進學生學習能力和研究能力提升。

2.1 課程內容改革

“機械故障診斷”32學時（h），改革前后的教學體系見表1所示。傳統教學模式是通過章節式安排內容，注重以理論知識的邏輯性為主線展開，例如第2章和第3章的理論部分安排了較多課時。研究型教學模式的教學內容采用專題形式，突出理論知識點與工程實例相結合，增加學生的學習與研究活動設計。

2.2 教學應用效果

按照課程內容體系方案開展教學應用與實踐，以2017年秋季學期開課為例，選課碩士生12人（含學術型和專業型），課程安排是8周32h，每周4h。教學進度基本為每周1個專題，第1周教師公布一些課題供學生選擇參考，同時介紹研究型教學、學習方法、以及考核要求等。下面以專題4“機械故障的振動診斷技術”為例，對研究型課題的設計、教學、實踐等應用情況進行介紹。

振動診斷技術是以機械振動信號作為信息源，在機械運行過程中，通過振動信號特征參數的變化診斷機械的運行狀態。據統計，基于振動監測可以診斷出運行中機械故障的60%，因此，振動診斷技術是一種機械工程領域常用的故障診斷技術，可參考的論文、文獻和資料比較多。教學應用過程：首先按照研究型課程設計，課程內容改為專題式（見表1所示），理論知識重點講授常用的基于時域和頻域診斷方法，增加大案例教學——滾動軸承故障的振動診斷實例，為學生開展研究性學習提供指導。其次合理設計課題，一是選擇常用機械零部件，如轉軸、齒輪、軸承等為診斷對象；二是提供一些診斷方法，如時域診斷法、頻域診斷法、統計分析法、小波分析法和神經網絡法等，由學生自主選擇，但可以不限于此。由于學生已具備相關知識，如機械結構、振動原理、信號處理等，教師只需引導學生按“選題-立項-實踐-結題”開展研究性學習。然后學生通過研究性學習，解決①故障振動機理（已有基礎+擴展學習），②診斷方法原理（課程學習+擴展學習），③故障信號特征提取（課程學習+研究性學習），④機械故障診斷（課程學習+研究性學習）等相關問題。

教學過程中，學生對研究性學習興趣濃厚，選題積極，其中選擇基于振動技術的故障診斷方法開展研究的有6位同學，但基本都是選擇獨立開展，反映出學生的團隊合作意識比較薄弱。立項階段大部分同學課題立項報告有思路、有內容、有計劃；實踐階段學生學習能力和研究能力則表現出各不相同，與學生學習態度有很大關系。例如振動信號獲取有二種方式，一是教師提供，較簡單和直接；二是到實驗室采集，較麻煩具有挑戰，雖然只有2人選擇，但學生到實驗室采集機械信號，現場可以觀察隨機械運轉軸承信號波形變化，學生能力得到了鍛煉。再如信號特征提取，需要編程解決，編程方法需要學生自主學習，有些同學表現出很吃力。在實踐階段，由于不同選題涉及不同知識點，學生提出很多問題，這些為教師課堂上開展以問題導向教學提供了很好素材。結題階段學生撰寫報告，成果展示與交流，同學質疑和教師評價等，評價采用自評（學生）和考核（教師）相結合，評價指標體系和分數占比見表2所示。由于結題與課程成績掛鉤，學生都比較認真。

通過研究型課程教學應用，使學生熟悉了開展科研工作的一般步驟，閱讀文獻的方法以及撰寫報告的規范。學生反映雖然花費時間和精力比其他課程多，但確實學到了真功夫，對后面開展課題研究很有幫助，大部分學生自我感覺學習能力和研究能力都有了較大提高。

3結論

本文探討研究型課程教學模式，提出研究型課程建設目標、建設原則和實施方法，以機械工程專業碩士研究生“機械故障診斷”課程為例，開展研究型課程教學改革與實踐，取得了效果。

（1）在研究生教育中推行研究型課程教學，將科研方法融入教學過程中，是在教學思想、教學內容、教學過程等方面的綜合創新，對研究生課程建設具有重要意義。

（2）研究型課程構建“以學生為中心、以教師為主導” 的教學模式，有利于研究生能力培養，促進學生基于課程運用知識研究問題和解決問題的能力。

（3）研究型教學模式應用于教學，可以將課程知識與工程課題建立聯系，有效地訓練學生按科學研究規范開展研究，進而提升學生的研究能力和創新能力。

（4）開展研究型課程教學，需要教師轉變教學觀念，投入更多精力組織教學；同時，需要學生適應主動學習挑戰，投入更多時間學習實踐。

參考文獻

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