研究生个性化培育教学模式GIFPM 及其实证研究

姚 莉 刘 伟 刘 芳

研究生的课程教学是培养研究生创新能力的重要环节[1]，面对目前我国研究生尤其是博士研究生长期存在的创新能力特别是原创性不足的问题[2]，迫切需要研究生课程的教学模式能适应国家对创新性人才的需求，有效提高研究生的创新意识和创新能力。近年来，研究型教学模式已在高等院校获得广泛关注，不同类型的研究型教学模式，如基于案例的研究型教学、基于问题的研究型教学、基于项目的研究型教学等已逐步引入到研究生教学中，并促使研究生的课程教学发生了重大变革[3-4]。

然而，上述探索仍不足以从根本上解决我国当前研究生课程教学中存在的两个突出问题：其一是课程教学内容的前沿性不足；其二是由于课程教学内容与研究生的研究方向联系不够密切，致使研究生教学中学生学习的自主性不足。 这两个方面的问题严重影响了研究生对课程教学的兴趣和参与度，进而影响了课程教学本身的探究深度以及对学生创新能力的培育。 我们近年来对研究生课程教学的调研也印证了这两个问题：虽然引入了多种研究性教学模式，但这些教学模式并没有明确的手段指导如何保持研究生课程本身的学术前沿性；另一方面，一些研究型教学模式在激发学生的自主探究兴趣方面效果十分有限。

保持研究生课程的学术前沿性是当前研究生教学改革的首要目标，也是培养学生创新能力的基础。在长期的教学实践中我们发现仅依靠教师很难保证课程的学术前沿性，只有充分发挥学生对前沿学术问题的研究兴趣，使研究生主动探索前沿问题，才能提高整体教学过程的学术水平。其次，加强研究生个性化培养是当前国内外研究生教育整体变革的大趋势，也是我国培养高层次、高质量创新型学术人才的重要途径。尽管研究生个性化培养方案被强调了很多年，但却很少有人提及研究生课程教学中如何实现个性化培养，似乎课程教学是面向很多人的无差别的专业教育。从建构主义理论的视角来看，研究生课程教学完全可以实现个性化培育，并且面向个性化培育的教学模式将可能大大激发学生的研究兴趣，提高自主探索的力度，获得较高的教学质量。

基于此，我们提出并实施了“研究生个性化培育教学模式（graduate individually fostering pedagogical model，GIFPM）”。GIFPM 不同于传统的“基于项目的研究型教学模式”，而是针对研究生课程的特点，以创新为目标，基于建构主义理论，围绕个性化的前沿学术选题，开展围绕基本概念群的探究性学习，通过“教-学”互动的自我知识建构过程实现知识发现和知识创新。

一、研究生个性化培育教学模式GIFPM

教学模式（pedagogical model）的概念，最早由B.Joyce 和M. Weil 引入教学领域，是指为实现某种教学目标而建立在经验和理论之间的一种较为稳定的逻辑框架，是在一定教学理论指导和某种教学环境支持下，进行教与学活动的程序[5]。 我国教育界一般从设计与组织教学的角度来定义教学模式，即“教学模式是在一定教学思想指导下建立起来的完成所提出教学任务的比较稳固的教学程序及其实施方法的策略体系”[6]。 因此，研究一种教学模式需要确定六个基本要素：教学目标、教学理论、教学环境、操作程序、教学策略和教学评价[7]。

我们在五年前就已经开始调研并着手研究生课程的教学改革[8]。 三年前我们开始改进基于项目的研究型教学模式，并在“知识建模与知识管理”和“智能协作信息系统”两门IT 类研究生课程教学中进行试验。为了保证新教学模式的科学性，我们深入研究了建构主义理论，重新确立了教学目标，并基于教、学互动的建构主义思想重新设计了教学模式的操作程序，归纳了所需的教学环境（包括支撑教学的信息资源），研究了新的教学策略，形成一种新的教学模式框架，我们将其命名为“研究生个性化培育教学模式GIFPM”。

1.基于建构主义理论的教学设计

GIFPM 的理论基础是认知建构主义（constructivism）理论（即发现式学习）。 建构主义教学理论是当代教学理论中应用最广泛的一种教学理论。 其基本思想是在教学过程中学生是学习的主体，教师是教学过程的组织者、指导者和促进者。学习是学习者主动地建构知识的过程，在这个过程中，学习者以自己原有的知识和经验为基础，通过个体与环境的交互，建构对事物的独特理解。学习的过程是一个教师与学生以及学生与学生之间交流和合作的互动过程。

建构主义的教学设计原则包括：①以学生为中心，围绕学生的问题组织教学活动；②动机场景（motivating scenario）对知识意义建构的作用；③群体交流与合作学习对知识意义建构的作用；④学习环境的设计；⑤利用各种媒体资源支持学习过程；⑥通过知识意义建构过程完成教学目标[7，9]。 目前国际教育界以建构主义理论为指导思想，所形成的教学模式主要包括：①基于项目的学习（project based learning）；②基于问题的学习（problem based learning）；③基于案例的学习（case based learning）；④探究性学习（inquiry learning）等[7]。

GIFPM 的教学目标包括：①针对学生兴趣和研究方向，培养学生直接进入学科前沿，发现有价值的研究课题的能力；②系统地培养学生分析问题与解决问题，独立从事科研工作的能力；③提升学生围绕科学问题自主学习的能力；④促进学科交叉和发散性思维，启迪创新。

为了实现上述教学目标，GIFPM 的核心教学策略是将课程领域的学科前沿与学生的兴趣、研究方向相结合，由学生、导师和任课教师联合实现项目选题。 其操作过程为任课教师向学生提供本课程国内外重要学术刊物和顶级国际会议的列表，学生根据自己的兴趣和知识结构进行调研，查找出相关的文献，与任课教师讨论，挑选与课程相关的文献进行阅读分析（一般为1～2 篇），然后确定自己的选题，并将选题与导师讨论获得导师的认可。 在提出问题的过程中，许多学生可能会沿用所阅读论文中的问题，或在与导师讨论的过程中构建与国家、部门在研项目相关的选题，并基于选题撰写开题报告。学生的开题报告需在课堂答辩，若通过即可开展研究，不通过则需要分析原因，和导师继续讨论，直至选题通过。此后，围绕选题的研究过程正是学习者为解决问题而主动地建构认知结构的过程，因此，有利于培养研究生主动探索和发现知识，以及对所学知识意义的主动建构的态度和能力，使学习者能够充分展现自身的思维过程和情感体验过程。

有了一个与课程、兴趣、研究方向相关的科学问题，就相当于创设了真实问题的情境，学生在探究解决科学问题的过程中，就可以在自己原有的知识结构和经验的基础上，自主地建构知识的意义。这就是建构主义理论中的抛锚式教学，它包括创设情境、确定问题、自主学习、协作学习、效果评价等基本程序。使学生能够在一个完整、真实的问题情境中，产生学习的需要，并通过学习共同体成员之间的互动、交流实现协作学习，在任课教师的辅助下，通过学习者主动探索、亲身体验，完成对知识的意义建构过程。 选择有价值的科学问题才能使学习者的知识意义建构达到较高的学术水平，为进一步的知识创新奠定基础。

2.教学操作程序

GIFPM 的教学操作程序包括如下教学活动序列。

（1）课程综述：教师为学生选题提供宏观架构和信息资源，并概述课程内容的基本概念群。

（2）调研选题：学生、导师和任课教师通过互动、交流和研讨，逐步确定研究生项目作业的个性化选题。

（3）基础知识点的讲解：教师围绕课程的基本概念群为学生提供基本知识结构，支持学生认知结构的初步构建。

（4）学生开题报告：通过师生学习共同体的互动和合作学习，实现开题报告的研讨。

（5）围绕选题的知识点讲解：教师针对学生的个性化选题和开题报告，有针对性地补充相关的核心知识点，支持学生的个性化研究。

（6）学生研究进展研讨：通过师生学习共同体的互动和合作学习，教师倾听学生的研究体验和遇到的困难，指导或协助分析解决问题的方法。

（7）针对出现问题的强化讲解与研讨：教师辅助学生求精知识意义的构建，并为学生的新知识发现或知识创新提供支持。

（8）学生成果展示与研讨：通过师生学习共同体的互动和合作学习，完善知识意义构建过程。

（9）撰写研究报告：形成研究成果，进行教学评估。

上述教学活动可分解表示为教师、学生和导师分别主导的教与学的互动行为，如图1 所示。图中实线单向箭头表示全部课程教学活动的组织顺序；虚线单向箭头表示导师课下指导学生的介入活动；实线虚尾箭头表示教师的课堂讲授内容的组织顺序；虚线虚尾箭头表示学生的知识建构顺序。

图1 GIFPM 的教学操作程序

教学操作程序与传统的教学操作程序存在很大不同。 传统教学方法一般将整体知识体系分割成不同部分，如教材中的章节，然后聚焦到每一知识点逐一讲解。这种传统的教授方式有利于学习知识点，但却不利于探究式学习[9]，大多数学生难以从部分到整体建构知识，从而影响学生建构新概念或产生解决问题的创新思路，进而影响学生的创新能力提升。GIFPM 是围绕解决学生问题的基本概念群来组织教学活动。整体知识体系的概念群对学生而言，最初是宏观的、粗略的、模糊的，随着教学过程的进行和研究的深入，整体概念群逐渐细致、清晰和正确。 课程伊始，教师从知识整体论述课程知识的作用、价值和应用前景，并使用大量成功案例启迪学生从整体理解和探究问题；在学生准备开题报告过程中，教师讲授解决问题所必需的基础知识点，使学生拥有解决问题的基本思路；根据学生选题的不同，教师在理解学生问题基础上需要补充部分知识点，引导解决不同问题的学生建构其个性化的新知识；学生通过学习经典文献、教材、在线教学资源等自主学习解决问题时，不免会出现各种问题，教师针对出现的问题在研讨的基础上进一步强化知识点的学习和理解。 在整个教学过程中，教师起着引导作用，鼓励学生调研、思考、分析和比较，创造性地建构知识和求解问题。

GIFPM 所需的教学环境包括：①课程标准和有关教学活动组织的教学大纲（syllabus）；②经典文献库，包括该课程领域引用度最高的经典文献和经典学术专著、教材；③面向个性化选题的选题库和项目研究成果库；④面向个性化选题的开放教学资源库，包括多元化教学案例，与教学内容相关的音频、视频、文档等在线教学资源；⑤面向个性化选题的组件式实验平台。 教学环境随着每年度的教与学活动进程不断积累和进化。

3.GIFPM 的主要特点

GIFPM 的主要特点体现在如下几个方面：

（1）项目作业的个性化选题与研究。学生的个性化选题使课程教学与其学位论文研究密切结合，学习者在教师和导师共同指导下，通过课程实践完成从选题、研究计划、研究进展，到成果展示、研究报告的系统科研训练；同时，学生的个性化选题还促进了课程领域和学生研究领域的学科交叉。

（2）渐进式的知识体系建构程序。以建构主义理论为指导，围绕解决学生问题的基本概念群来组织教学活动，不仅实现了教学内容的个性化和研究为本的自主学习，而且为学生的前沿研究提供了更大的概念创新和方法创新空间。

（3）多学科交叉的课堂项目研讨。由于学习者来自不同的专业和方向，有着不同的知识结构和经验，GIFPM 方法的课堂研讨环节为学习者提供了合作学习平台，能够有效拓宽学生的视野，体现研究的前沿性和多学科性，并有助于启迪发散性思维和批判性思维。

（4）建立科学的考核方式和考核标准，使知识创新成为研究生课程考核的要素之一。

二、GIFPM 的案例实证研究与实施成效

研究生个性化培育教学模式GIFPM 在“知识建模与知识管理”和“智能协作信息系统”课程应用了三年，其中，“知识建模与知识管理”课程学生是单独选题，“智能协作信息系统” 课程可单独选题也可合作选题。在这三年的教学实践中，并不强调学生一定要按照最新的教学模式选题。我们的实验表明：新的教学模式GIFPM 对于信息系统领域的硕士、博士研究生具有明显优势。 参选课程的学生中有大约十名学生在课程结束后发表学术论文；有八名学生的选题与国家或军队的重大研究项目相关；有三名同时选修“知识建模与知识管理”和“智能协作信息系统”课程的硕士生，提前半年完成硕士学位论文的研究工作。

以下以“知识建模与知识管理”课程为例，说明GIFPM 的教学内容组织、实施过程和效果。

在“课程综述”环节，主要引入数据、信息、知识、本体、知识模型、知识管理等核心概念；概要介绍知识建模方法、语言、环境与工具、评估准则等；通过NASA Ontologies 在航天工程中的应用、北约JC3IEDM在军事指挥和控制信息交换中的应用、COMMA 在企业知识管理中的应用等大型成功案例说明知识建模和知识管理的价值与应用前景。 “课程综述”环节主要支持学生的调研和选题。

学生的项目选题是实现本体建模，但所建知识模型用于仿真、飞行器设计、信息集成、辅助决策、自动目标识别、自然语言理解等哪一应用场景，则需要学生根据自己的兴趣、研究方向，通过调研分析近5年的最新文献，以及和导师讨论确定。

在“基础知识点”环节，讲解基本的知识建模原理和本体开发方法学，并以一阶逻辑语言、“TOVE方法”和“企业知识建模”为例，使学生理解原理和方法学。该环节使学生至少学会解决问题的一个方法，能够进行初步的方案设计，以支持开题报告。

开题报告的研讨，同学们不仅提出了大量的问题，同时也相互交换了学习的经验。在这一环节教师逐渐理解了学生的选题和研究意图，围绕学生的问题进一步补充相关的知识点，以支持学生完成各自的研究。

在“围绕选题的知识点讲解”环节，每年根据学生选题的不同，补充不同的教学内容，如其他的本体建模方法、知识建模语言（如描述逻辑、OWL 等）、protégé 本体建模工具、过程知识建模（如Web Services、PSL 等）、不精确知识建模、本体学习（包括数据挖掘、机器学习等）、本体融合、基于本体的数据集成等等。 该环节支持学生个性化地求解问题。

在学生研究进展的研讨中，学生的报告会暴露出知识建模中出现的问题和错误，同时，学生也会进一步提出可能遇到的新问题。

在“针对出现问题的强化讲解”环节，学生建模中出现的错误一般集中在知识的形式化表示、一致性验证、完备性验证三个方面。通过典型问题的分析和讨论，可有效强化学生的知识建模能力。

课程结束前的成果展示与研讨，进一步促进学生的经验交流，同时，也会出现一些新问题，教师进一步地引导、分析和讨论，使学生能力得到更大地提升。 研讨之后，学生进一步修改研究报告，会使最终呈交的研究报告质量更好。

“知识建模与知识管理”课程共36 学时，上述教学内容的实施过程如图2 所示。

图2 “知识建模与知识管理”的教学内容实施过程

在教学实施效果方面，近三年来，学生的选题大多数都与研究方向密切相关（部分学生选题基于个人兴趣），较好地激发了学生的研究兴趣和探究的自主性，这些学生通过个性化自主学习深刻理解了知识建模技术在自身研究方向的应用，其中，部分学生获得了创新性研究成果，或解决了国家或军队在研项目中的关键问题。特别值得关注的是，导师参与选题的项目通常完成得比较好，一方面导师的指导使学生进行知识建模的动机场景和研究目标比较明确，有利于研究的深入；另一方面，导师对选题的肯定增强了学生研究的信心。在三年的教学中，人数最多时17 人，最少时6 人，实验表明小班教学优于大班教学，人数太多时，讨论不够充分，影响教学效果。

另外，由于学生选题的前沿性，一些新的前沿技术不断被引入到课程教学中，如过程本体建模、模糊本体建模、本体学习、本体融合、基于本体的数据集成等，促进了教学内容的更新。 使用GIFPM 教学模式的研究生课程“知识建模与知识管理”，被校教学督导组评为“A+”和“优秀”，并作为“管理科学与工程”一级学科的优质课程，入选国防科技大学“十二五”重点建设项目“研究生一流课程体系建设”。目前GIFPM 教学模式受到学生好评，开始在国防科技大学信息系统与管理学院的部分信息技术类研究生课程中进行推广实验。

三、结束语

本课题研究的新型教学模式GIFPM 强化了研究生课程以学生为中心的教学理念，提供了明确、可操作的教学活动组织程序，为维护研究生课程的前沿性、探究性、实践性和自主性打下了良好基础。 其最大的创新性在于两个方面：其一是任课教师、学生和导师三方参与的个性化选题，有效保证了研究问题的前沿性；其二是围绕整体概念群和学生的知识建构过程组织授课内容，摒弃了传统教学模式中知识体系的条块分割。因此，GIFPM 能 够 更 为有效地保持研究生课程的学术前沿性， 更大程度上激发学生的自主探究兴趣,使得课堂教学成为探索和交流新思想、新技术的平台，任课教师、学生及其导师之间形成新的学习共同体，从而有利于更好地培养研究生的创新能力。

不仅如此，我们的课程教学实践表明：研究生个性化培育教学模式GIFPM 使学生在研究生课程学习阶段就开始从事与其研究方向和研究兴趣相关的探究式学习活动，课程与学术研究密切联系，促使学生较早明确研究方向，有效地提高了研究生培养质量，缩短了研究生培养期限。

[1] 董泽芳. 博士生创新能力的提高与培养模式的改革[J]. 高等教育研究，2009（5）：51.

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