研究生課程教學模式改革實踐

張強 邵思羽 牛天林 李大喜 楊新宇

[摘 要] 為適應新時代國家經濟社會的發展需要，研究生培養工作需要緊跟建設發展的步伐創新開展教學模式改革。以研究生課程“神經網絡理論與應用”為例，結合以往教學實踐經驗和當下信息化技術手段，采用線上線下混合式教學模式對課程教學進行改革探索，提出“綜合審視、合理混合，理實一體、突出創新”的課程教學模式改革思路，突出學生“學”為主體的教學理念，重點從方法手段、課程資源、創新培養和團隊協作等方面探索有益的方法和舉措，為課程內涵質量的提升奠定堅實的基礎。

[關鍵詞] 研究生培養;教學改革;混合式教學

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

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

[中圖分類號] G643? ?[文獻標識碼] 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域步入世界一流水平的核心追求，肩負著德才兼備的高層次人才培養和創新創造的重要使命，是國家發展、社會進步的重要基石。如今，研究生體量、規模已經發生了巨大的變化，國家新時代的發展也對研究生教育工作提出了更高的要求，既要追求學術卓越，也要面向國家利益和國家需求。根據新時代我國研究生教育的使命與任務，深入推進學科專業的調整，提升導師隊伍水平，完善人才培養體系，深化研究生培養模式的改革，其中關鍵的一項就是要以“研”突破，重視課程體系改革和課程水平提升[1]。

當前研究生培養環節更偏重科研學術能力的培養，課程體系與質量是培養環節中不足的一方面。在課程理念的先進性、課程及其內容設置的科學性和規范性、課程之間的邏輯關系、課程教育教學方法的適用性、內容的時效性、課堂內容的知識性和飽滿性等多個方面仍有待提升。正因如此，為了提高教師教學效果及學生的學習效率，有必要采用創新教育理念對研究生課程進行改革，為課程學習帶來新的活力[2]。工科類學科是以解決實際問題、服務社會發展、創新創造為導向而建設的，其固有屬性決定了其特殊性，既需要嚴謹完整的理論知識體系，又需要解決問題的實際效能。一方面，工科類課程要建設夯實理論基礎的“硬課內容”，為研究生建立了解和深入認知完整學科全貌的渠道;另一方面，課程建設仍要考慮研究生實踐能力的培養，理論指導實踐，培養學生發現問題、分析問題和解決問題的能力，要以能獨立發掘研究目標作為課程學習成果的一個重要標志[3]。

不同于普通高等教育，軍隊院校教育中的課程建設具有更為特殊的含義。新版《軍隊院校教育條例（試行）》的施行，進一步強調軍隊院校教育的建設目標是培養德才兼備的高素質、專業化新型軍事人才。軍隊院校教育是培養軍事人才的基本途徑，與部隊訓練實踐、軍事職業教育共同構成三位一體的新型軍事人才培養體系。因此，軍隊院校的研究生課程建設更加多元，不僅需要滿足高等教育中對高層次人才創新創造能力的培養，還要緊緊圍繞軍隊院校教育發展目標培養軍事人才。要培養掌握堅實的學科基礎理論和系統的專門知識，熟悉本學科的發展和前沿，具有從事科學研究及獨立擔負專門技術工作的能力，能夠解決科學技術難題，具有創新能力的高層次專業技術人才，并具備成長為高層次參謀、指揮管理人才的潛力，具有較強的事業心和獻身精神，積極為軍隊的現代化建設服務。

隨著大數據時代的到來、人工智能相關技術的高速發展及強大計算資源的可利用，新一代大型深層神經網絡模型蓬勃發展，成功解決了機器視覺、自然語言處理等多個領域內的關鍵問題。其中，神經網絡理論與算法是人工智能領域的奠基石，是各類先進智能化模型的基礎。要想了解人工智能的先進算法，首先需要掌握傳統神經網絡的基本概念及理論背景，建立完整的理論知識體系，為后續創新創造打牢基礎。同時，人工智能的高速發展又要求課程內容與時俱進，緊跟科研學術與工業生產的發展步伐，以解決實際問題與服務社會為導向，不斷保持課程知識體系的持續更新。

“神經網絡理論與應用”作為一門專業課程，主要研究神經網絡的算法理論及其仿真應用，是開展科學研究的重要理論基礎。課程著重突出算法理論的系統性與綜合性，以及仿真實現的靈活性與多樣性。課程教學的總體目標是全面、系統地掌握神經網絡理論與應用的基本理論、方法和技術，了解當前相關學科方向的典型應用和研究前沿，具有利用神經網絡理論、技術、方法和工具，解決科學技術問題的能力，為創新創造工作打下堅實的理論和技術基礎。

二、課程改革探索：理念與思路

（一）教育教學目標與課程改革理念

通過課程內容的設置及實踐能力的培養，使研究生初步掌握開展學術研究的基本技能，培養學生開放學習、自主學習的意識與能力。在教學過程中貫徹“學為主體”的理念，利用現代化信息技術手段輔助課程教學，提升教師的教學效果與學生的學習效率，全面提升課程教學質量[4]。

瞄準課程內涵質量提高目標，結合教學團隊線上教學的實踐經驗，在綜合審視線上線下教學模式優勢、劣勢的基礎上，提出科學合理的線上線下混合式教學模式，并重點從教學內容、方法手段、課程資源、創新培養和團隊協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習能力、協作溝通能力和創新能力的提升，更加貼近研究生課程教學和能力培養的直接需求，有效解決課程教學傳統瓶頸的問題，為課程內涵的質量提升奠定堅實的基礎[5]。

（二）線上線下混合教學模式探索

傳統的課程教學模式主要采用精講、研討、實驗和文獻課等形式，依托課堂環境組織實施教學，較好地傳授了知識與方法，但與“教為主導、學為主體”“拓展研究生的前沿視野，激發創新思維，培養科研能力”“加大課程信息化教學模式改革”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質量，經過教學團隊的研究，提出了“綜合審視、合理混合，理實一體、突出創新”的線上線下混合式教學模式改革思路。

“綜合審視”——深刻反思課程屬性、目標職能和傳統教學質量等束縛問題，深刻理解信息化教學模式的優勢，重點剖析線上線下教學的優劣勢，將“要求—問題—方向”整合式分析作為課程教學模式改革的前提依據;“合理混合”——科學合理地解決了課程線上線下混合式教學的內容設置、課時比例、形式方法等關鍵問題;“理實一體”——基于課程理論與應用雙重教學目標的要求，通過科學實施課程線上線下混合式教學的理論與實踐環節，交互迭代，全面提高質量效益;“突出創新”——在神經網絡科技高速發展趨勢和研究生學術科研創新能力培養的共同要求下，通過寬視野、新知識、高要求、細環節、重閉環等實際舉措，為綜合素質能力的培養提供有力支撐。

三、課程教學模式改革的具體實踐

（一）積極開展線上線下混合式教學

原有課程教學主要依靠線下教學，受限于思維理念和計算機網絡條件，導致前沿知識更新緩慢，網絡資源利用率低。為了提升課程的教學質量，優化為線上線下混合式教學模式。在以線上教學為主體、線下教學為輔助的方式下，基于釘釘、“雨課堂”等在線教學平臺，加強課前、課中、課后全程質量監控。充分利用豐富的人工智能網絡視頻資源、Python例程和論壇、中英文文獻資料，發揮學生的主體作用，打破時空限制，提高課程的教學質量。

精講課采用課前預習、課中教學和課后鞏固三個步驟實現線上線下混合式教學法。課前向學生發布教學資料和預習任務，注重學生的自學能力，并利用釘釘、“雨課堂”等在線教學平臺的預習答題等功能了解學生的自學效果;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生的學習狀態，獲取學習效果的反饋，加強教學互動;課后布置適合學生獨立思考的開放性探討性題目，發布教學視頻、課堂教學效果統計等幫助學生鞏固知識，并幫助教師了解學生的學習動態[7]。

仿真實驗課與研討課的混合教學包括教師示范、學生練習及焦點問題討論三個部分，各個環節綜合利用線下課堂教學環境與線上軟件平臺的優勢，發揮課程教學與學生動手實踐的最大效能，提升課程的教學質量。

（二）深入更新完善課程信息化教學資源

針對“神經網絡理論與應用”的課程性質與特色，注重加強課程教學資源的建設，在已有資源的基礎上，充分利用互聯網多平臺共享資源，有針對性地為學生提供理論學習與實踐創新條件。

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生的課程教學班級，用于在線教學的課程開展，方便教師與學生之間的溝通。通過釘釘平臺可以實現課程教學課件的上傳與存儲，方便學生下載進行課前預習與課后復習，在線錄制理論授課內容并在課后發布，學生可以針對薄弱環節回看往期課程，同時通過線上平臺提交作業程序與論文報告等，教師進行批注與反饋，形成較為完整的教學閉環，提高教與學的效率。此外，在線平臺還可以隨時實現優質資源分享，作為課程的參考資料，豐富課程教學內容建設，開闊學生的視野。

2.充分利用多平臺共享資源加強課程建設。神經網絡相關科技發展迅速，在授課過程中針對實際應用問題啟發性地引入先進神經網絡模型結構理念，分享相應科技論文與文摘，提高學生對學習的探究與興趣;針對程序編寫、調試與運行的相關內容，在展示及研討環節總結、提煉、分享經驗心得，引導學生在編程論壇問題庫中進行有效檢索與學習;針對神經網絡經典理論與拓展知識，分享國內外優質課程資源，以及相關學科領域的課程資源，幫助學生構建宏觀、全面的視角;針對實踐環節的落實，神經網絡往往解決了大數據分析問題，分享和介紹了神經網絡應用領域的常用數據集，包括圖像類數據集（CIFAR、MNIST等）、語音類數據集、機電類相關數據集等，在幫助學生拓寬視野的同時，為程序運行提供了數據基礎。

（三）注重協作，加強教學團隊建設

“神經網絡理論與應用”課程具有基礎理論與實踐操作相結合的特點，不僅包含理論講授，而且有較大比例的實踐操作環節，因此需要對教學團隊建設進行相應的規劃與設計，采用主講教師與輔導員相結合的模式，有效實現課程教學，提高教師教學與學生學習的效率，促進教學相長。

1.構建教學團隊，明確主講與輔助教師的分工。主講教師具有豐富的教學經驗與雄厚的理論知識積累，對于課程性質地位、學情分析具有深刻見解，在課程內容安排上實現了宏觀把控，主要對神經網絡相關的經典基礎理論進行講授，為實踐環節打下良好的理論基礎。輔導員負責實驗操作的輔助幫帶、課后答疑等環節，幫助更多的學生及時解決問題，提高授課效率。輔導員通過觀察學生的課堂表現、課后作業問題反饋等方式，及時發現學生在學習中存在的困惑與問題，并及時進行總結反思，找準學生的興趣點，加強授課效果。

2.科研學術反哺教學，提高學生的科學素養。一是根據課程內容安排，利用當下先進的神經網絡、人工智能等相關科技理念，引發學生的學習興趣，與課程內容相結合，采用問題導向式教學與實踐，提高學生的創新意識與動手能力;二是利用教學團隊的優勢資源，發揮教師在相關研究領域積累的成果，在課程中融入科研學術論文閱讀方法、文獻綜述方法、科技論文寫作方法、科學研究技能等專題研討課，采用教師講授與學生研討等方式，在掌握課程知識的基礎上加強科學研究素養;三是課程內容涵蓋理論與應用兩個方面，神經網絡應用將緊緊圍繞科技發展前沿，緊貼學科專業應用領域，及時更新課程教學內容，與時俱進，保證課程內容的時效性;四是加強對研究生自主學習能力和科學研究素養等創新實踐能力的培養，實現課程學習與所學專業的良好對接。

四、結語

社會的發展需求對研究生教育工作提出了更高的要求，結合當下大數據智能化時代的高速發展，研究生課程建設更需要進行及時的革新。以“神經網絡理論與應用”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，結合當下信息化技術手段，采用線上線下的混合式教學模式對課程教學進行改革探索，重點從方法手段、課程資源、創新培養和團隊協作等方面探索有益的舉措方法，全面促進研究生自主學習能力、協作溝通能力和創新能力的提升，更加貼近研究生課程教學和能力培養的直接需求，有效解決了課程教學的傳統瓶頸問題，為課程內涵質量提升奠定了堅實的基礎。

參考文獻

[1]楊衛.對研究生教育的幾點認識[J].學位與研究生教育，2020（9）：1-3.

[2]楊斌.以“研”突破迸發創新活力加速研究生教育改革發展[J].學位與研究生教育，2020（9）：3-6.

[3]周文輝.加強研究生教育研究助力研究生教育高質量發展[J].學位與研究生教育，2020（9）：8-9.

[4]周定平，楊文禮.公安院校線上與線下教學同質等效面臨的挑戰及其對策[J].公安教育，2020（5）：60-63.

[5]李俊剛.面向法學課程線上線下混合式教學實踐——以西方法律思想史為例[J].黑龍江教育（高教研究與評估），2020（5）：6-8.

[6]李琛，劉兵，陳春晟，等.線上線下融合教學模式應用[J].包裝工程，2019（12）：25-29.

[7]楊宇翔，黃繼業，吳占雄.線上線下混合教學模式實施方案設計[J].課程教育研究，2015（5）：3-4.

3564501908258