基于建构主义的研究生专业课教学探讨

邱实　石立华

摘要：当前，建构主义教育理论在各国蓬勃发展，对传统教学模式造成了巨大冲击。针对研究生专业课兼具理论性和应用性的特点，如何有效利用建构主义教育理论，同时结合传统教学的优势设计适合研究生专业课教学的教学模式，是当前研究生教育的一个重要课题。本文结合课程组近几年《小波分析》课程的教学实践，对如何有效地将建构主义引入课程教学做了探讨和思考。

关键词：建构主义；传统教学；研究生专业课

中图分类号：G643 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）35-0208-02

研究生专业课是培养学生创新性及独立开展科学研究的重要渠道。近年来，高校研究生教育改革取得了显著的进步，但是教学模式陈旧、教学方法单一等问题仍然存在[1]。西方最近发展的建构主义教学理念注重发掘学生的内在潜力，这是改善这一问题的一剂良药。然而，这并不意味着可以抛弃传统的“传道、授业、解惑”的教学观[2-6]，这时更需要将两者有机地结合，各取所长。如何在保留传统教学模式的基础上将建构主义本土化，本文以研究生专业课《小波分析》为例，结合笔者近几年粗浅的教学经验，对教学设计进行了初步的探讨。

一、知识讲授与构建的划分

《小波分析》为本校硕士研究生一年级下学期开设的一门专业课，是针对数字信号处理的深层次挖掘，理论抽象，应用性强，其前期课程为《信号与系统》、《数字信号处理》等专业基础课程。往届研究生通常反映本课程要求的数理理论基础较高，学完之后仍是一头雾水。

通过对课程本身和学生基础的调查分析，本课程具有两方面鲜明的特点：（1）《小波分析》课程理论性强，对于先期课程基础有一定的要求，而学生往往基础参差不齐，因此需要教師对基本理论进行讲授。（2）本课程作为一门新兴的信号处理手段，实践性、应用性强，在多个领域信号处理中发挥着重要的作用，因此在教学中应该重视通过实践和应用带动学习兴趣。在这一思路下，我们针对工科学生的知识结构，提出理论精讲和研究讨论相结合的教学模式。在理论精讲方面，我们提出“分层次知识讲授”的原则，采用问题牵引、关联分析、核心算法讲解的方式讲授重要知识点，建立课程核心知识的基础框架，以物理意义的理解为主、数学推导为辅，使学生能够“跳出书本看知识”，从哲学的高度深刻理解隐藏在数学公式中的本质，让每个学生都能有自己的理解和收获。

精讲的知识其实还不能建构为学生自己的本事，而通过研究讨论则可以将知识吸收和升华。研究讨论部分采用实测资料分析、应用综述、重现科学发现过程的研讨等方式引导学生展开思考、分析和表述观点，教师适时针对有关问题进行归纳讲解和延展介绍。此外，由于课程的实践性强，一味地追求理论往往会使学生学过课程后针对实际问题无从下手，并且脱离了动手操作，也会造成学习积极性的不足。因此，在教学的整个过程中，带领学生熟悉、利用先进的Matlab分析工具，在Matlab语言环境下开发课程案例，演示讲解，增强教学效果，针对重要算法和典型应用设置作业练习，在课程中期布置论文任务，引导学生动手操作和开展自主研究，培养其发现问题、解决问题和撰写专业论文的综合能力。

二、分层次知识讲授法

研究生的专业基础差异较大，这就要求理论讲授具有“自适应性”，也就是说，不同层次的学生能够从讲授中吸取适应自身情况的“养分”。我们将课程划分为多个必不可少、相互联系的知识点，知识点的设置通常是学生课下难以自学清楚的重点和难点，对每个知识点，我们都提供不同层次的理解方案。

1.最上一层，从最通俗、口语化的方式来告诉学生这是做什么的，使得哪怕没有任何基础的学生也能够清楚知识点讲的是什么，从而保证学生知识结构的总体连贯性。比如，讲到抽象的多分辨分析理论，我们将其比喻为前线侦查员由远及近侦查敌方火力的过程，这正好符合人类认识事物总是从模糊到清晰的一般规律；讲到时频域窗之间的制约时，我们又让学生联想“鱼和熊掌不能兼得”的基本规律。

2.中间层次，通过教师的提炼，尽量利用图示、物理意义阐述的方式讲授问题解决的方法，让学生接触到的不是枯燥的公式，而是公式背后的思想，同时利用先进的Matlab分析工具，让学生能够在理解概念的基础上应用一些封装好的命令来解决实际问题，通过解决问题产生学习的满足感。

3.最底一层，对于一些核心算法（如CWT计算、Mallat算法），在推导过程中能够更加深刻的理解概念，这时我们会安排少量的公式推导和理论阐释，但是前提是已经通过上面两层的铺垫，学生对知识有了宏观把握。通过分层传递的设计，更加注重学生自身的体验，能够照顾到不同层次的学生，这一思路其实正与建构主义教学理念相合，也与我国传统的“因材施教”理念有几分类似。实践证明，基础薄弱的学生理解第一层次也不会存在问题，绝大多数学生都能够达到第二层次的要求，少数拔尖学生在一些知识点上能够理解到第三层次。由于讲授知识的分层处理，不论理解到哪一层次，学生都能够跟上教师的思路，不会“一步跟不上，步步跟不上”。

三、研究讨论

在理解了重要知识点的基础上，我们紧贴理论精讲有针对性的开展研究讨论。按照建构主义教学理念，学习过程是人们通过原有的知识经验与外界环境进行交互活动以获取、建构新知识的过程。通过研究讨论，可以实现知识的活学活用，把书本知识建构为自身的能力。研讨案例以最新、最有颠覆性的应用实例为牵引，注重选择鲜活的“大事件”，把学生代入到事件背景中运用知识点解决问题，展现给学生一种学习预期，激发其学习兴趣。比如2016—2017年美国物理学家观测到“引力波”，并获得诺贝尔物理学奖，成为一个十分热门的话题。引力波特征的提取与信号处理和小波分析关系密切，因此课程组适时地将其引入课堂，在讲授过信号时频分析的多种方法后设置“引力波”的专题，让学生从互联网上搜索读取引力波的数据，将学生身份设定为发现引力波信号的科学家，利用精讲的知识点分析引力波的时频特征，查找最新的引力波的论文，并将分析结果与其发表结果进行对比，极大地提高了学生的学习兴趣，并取得了较好的效果。

四、小结

以上仅对课程教学方法展开了讨论，另外在考核方式上也进行了改革，比如我们将最终成绩按照比例划分为课题表现、试卷考核和专题答辩三部分，更加突出了研究生解决问题的能力。

通过课程组几年来的教学实践表明，将建构主义理念引入研究生专业课教学，能够更加有效的激发学生的学习兴趣和学习潜能，掌握小波分析的基本理论和处理方法。一些学习基础薄弱的学生通过课程学习，其自信心得到了提升，解决问题的能力甚至超过了原来基础比较好的学生。通过多期班的问卷调查表明，在课程结束时，绝大多数学生都对授课效果感到满意，达到了教学的预期效果。

参考文献：

[1]李向东，王胜利.建构主义学习理论视阈中军校研究生教育改革[J].南京政治学院学报，2014，30（6）：145-147.

[2]何克抗.对美国“建构主义教学：成功还是失败”大辩论的述评[J].理论探讨，2010，（10）：5-24.

[3]刘万伦.建构主义教学思想及其在我国的本土化问题[J].比较教育研究，2005，（7）：7-11.

[4]郭建鹏.如何准确理解建构主义教学思想[J].教育学报，2005，1（6）：52-56.

[5]王珍.建构主义教学理论与传统教学理论的对比分析[J].文教资料，2006，（36）：106-107.

[6]严志军，程东，朱新河，于桂峰.基于建构主义的轮机工程专业课程教学模式探析[J].航海教育研究，2016，（1）：29-32.