利用翻转课堂教学提升研究生的科研创新能力

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  [摘 要] 研究生是创新型国家建设的重要科研力量,因此研究生课堂教学应以培养研究生科研创新意识和提升研究生科研创新能力为主旨。利用翻转课堂改革传统的研究生课堂教学模式,课前学生通过视频讲座、听播客、电子书等资料完成自主学习,课中学生能够更专注于主动的基于项目的学习,从而获得更深层次的理解,课后通过新形式作业加深和巩固学习内容。翻转课堂模式是大教育运动的一部分,将其运用于研究生课堂教学,能更好地提高研究生的自主学习能力,激发研究生的发散思维,提升研究生的科研创新能力。
  [关键词] 翻转课堂;研究生课堂教学;科研创新能力
  [课题项目] 2019年度中南民族大学研究项目“中南民族大学本科教学质量工程”(JYX19098)
  [作者简介] 冯 涛(1981—),男,四川广元人,博士,中南民族大学药学院教授,主要从事天然药物化学研究。
  [中图分类号] G434    [文献标识码] A   [文章编号] 1674-9324(2021)40-0169-04    [收稿日期] 2021-03-12
   一、概述
   翻转课堂(Flipped Classroom,FC)不同于传统的课堂教学模式,它将传统的“先教后学”转变为“先学后教”,学生在课前通过视频讲座、听播客、电子书等资料完成自主学习,使得在课堂内宝贵时间里学生能够更专注于主动的基于项目的学习,从而获得更深层次的理解[1]。翻转课堂模式是大教育运动的一部分,能够更大程度上促使教师在教学中更加注重学生的自学能力和创新观念的培养,更好地提高学生的自主学习能力,激发学生的发散思维,提升学生的科研创新能力。
   研究生教育作为高层次人才培养的重点和核心,是培养具有创新型科学研究能力人才的主要途径,其培养质量的高低直接关系着每个国家在世界中智力位置的高低。其中,课程教学是研究生教育的重要组成部分,加强研究生课程的系统性和前沿性,将创新创业能力培养融入课程体系是《学位与研究生教育发展“十三五”规划》提出的要求与任务。利用基于问题和基于项目的翻转课堂教学模式,加强研究生课程建设,有利于提高课程质量,促进研究生的学习主动性和学习效率,从而使研究生通过课程学习,提升其科研创新能力与实践能力[2]。本文主要探讨如何利用翻转课堂教学模式运用于研究生的课堂教学,提升研究生的科研创新能力。
   二、如何利用翻转课堂教学提升研究生的科研创新能力
   (一)利用多方资源进行课前自主学习
   翻转课堂颠倒了传统的教学步骤,让学生课前进行自主学习。因此,在课前有效理解和学习知识对学生来说非常重要。研究生课前自主学习的过程不能等于传统的预习或简单的观看教学视频,而是需要利用多样的渠道和资源学习,辅以更加复杂、细致的综合性课前自主学习任务单,才能激发其学习自主性,培养其科研创新能力。
   1.充分利用“微视频”及相关资源提升研究生的自主学习性。作为学生翻转学习的组织者、引导者,教师必须进一步改革微视频设计,引发学生学习的深度参与。微视频的内容应当目标集中、主旨明确、简短精练,要成为名副其实的“浓缩的精华”。好的视频资料富有层次性、启发性,通过这样的视频资料学生能够自主探究、自主建构知识框架,形成相应的思想和学习方法。同时,对于研究生而言,还需要充分利用网络资源及文献资料,扩展其知识广度和深度,达到提升其科研创新能力的目的。
   2.利用行之有效的任务单设计激发研究生的自主学习性,提升科研创新能力。微视频及其相关资源为学生课前深度学习提供了一个有效的载体,那么,如何让学生在借助微视频等相关资料学习的同时,激发其学习自主性,这就需要通过更加复杂、细致的综合性课前自主学习任务单来实现。任务单能改变微视频讲解“独角戏”的现状,充分释放研究生的探究性学习潜质,从而实现研究生课前的深度学习,从而提升其科研创新能力。
   任务单中加入学习指南,包括:教学目标、学习方法、课堂活动预告。首先让学生明确本次课程的教学目标,通过自主学习后学生需要熟悉、理解、掌握及应用的知识点分别是什么,哪些知识需要进一步深入学习和扩展。通过学习方法和课堂活动预告,学生可以提前准备资料,完善自主学习内容。任务单中需要明确自主学习任务,通过学习任务实现学生学习行为的程序化,在此基础上逐步让学生学习从被动型向半自主性过渡,最终实现自主性学习。任务单中加入创新挑战部分,通过小课题设计为提升研究生的科研创新能力提供助力[3]。
   任务单结构设计需要常规化并具有一定的新颖性。通过设置“用时”栏,学生有意识地记录完成每一任务的用时,提高学生的时间把控能力,帮助学生把握和调整学习节奏;设置“疑问”栏,引导学生在学习过程中发现问题、讨论问题甚至解决问题,刻意培养学生的“问题”意识,利用对“问题”的好奇心提高学习的兴趣和注意力,同时使问题更有针对性,而不是到学习的最后才笼统地记录学习疑问;通过评分设置提升效能感,评分设置舍弃常见的由教师负责的、整体性的评分,改为为每个任务分区进行独立评分,评分人是学生本人。这种设置期待能使学生在过程中就关注学习效果,创造犹如游戏过关般的“边完成任务边收获金币”的学习过程性体验,提升学习的效能[4]。
   (二)充分利用研究性课堂
   研究生课程的課堂教学应当以思维能力、科研能力和创新能力的训练和培养为重点,因此,在翻转课堂教学的“四步教学法”中要尽可能加强课堂活动的设计,把研究生课堂真正变为“研究性课堂”,培养学生的科研创新能力。
   1.通过课堂测验(quiz)检验自学效果。在课堂教学开始之前,首先通过课堂测验检验学生自主学习成效。检测的难度与自主学习任务单和教学视频相当。通过课堂检测,既可以让学生体验学习成就感,又可以查漏补缺,还可以帮助学生巩固已有的学习成果。课堂测验是评价课前自主学习效果的标尺,是提高学生学习主动性和学习效率的重要途径[5]。    课堂测验的方式需要灵活多样,以增加学生的学习积极性。(1)自测法。自测是让学生在有效时间内对课前学习效果进行自我检查的方式。对于研究生而言,自我管理自我约束非常重要。通过自测,能让学生巩固和完善已学知识,明白学习效果,对自身的学习能力和学习方法提出进一步的要求,为其再学习创造动力。(2)同伴互测法。与同伴教学类似,同伴互测是用于检验学习者及其同伴对于课前学习掌握程度的一种测验方式。学生利用几分钟的时间形成和组织自己对课堂测验的答案,然后通过相互的讨论合作达成共识。成对的交流分享激起思想的碰撞,能够加深对于问题的理解,有利于提高研究生的思维创新能力;相互的讨论合作,也有助于加强研究生的合同协作能力。(3)小组检查法。以小组为单位进行课堂测验,可以起到取长补短的作用。学生的个人学习效果经由团队的合作来体现,组内的学生能力强弱互补,团队的力量体现在学习能力强的人会带动基础薄弱的学生一同进步,从而提高团队合作能力。
   2.通过进阶作业提高研究生的创新思维能力。课堂教学中的进阶作业是教师引导学生深入思考、挖掘学生潜能的一种学习方式。对于研究生而言,书本上的基本知识点已经不能满足其学习要求,设计高于书本知识、与实际科研相关的、与研究前沿结合的进阶作业就很有必要了。进阶作业有助于研究生的学习深度拓展,提高分析并解决比较复杂的问题的能力,提高其独立思考创新思维的能力。
   对于进阶作业的设计要注意利用“最近发展区理论”,即其难度要超越最近发展水平而达到学生的潜在发展水平。(1)来源于书本且高于书本。知识是科研创新能力的基础和前提条件,是科研创新能力的根本。进阶作业是紧跟课前学习而来的,所以其设计要紧扣书本知识。但是对于多数研究生而言,书本的知识通过课前学习就能基本掌握。因此,设计高于书本的进阶作业才能更好的激发学生学习动力,锻炼其创新思维能力。(2)与科研相结合且紧跟学术前沿。研究生的课程教学除了要使学生掌握本门学科的基础理论和专业知识外,还需要学生对本学科研究领域的相关知识也有了一定的了解,形成合理、完善的知识体系,为下一阶段完成学位论文奠定良好的基础。同时,研究要有所创新,就必须了解和把握学科前沿,并始终保持对学术前沿信息、动态与趋势的敏感性。因此,进阶作业的设计需要与科研相结合并紧跟学术前沿,才能调动学生的学习主动性,提高其科研创新能力。
   3.通过合作探究提高研究生的科研创新能力。合作探究教学环节旨在让学生对学习中有难度或有其他探究价值的内容,开展合作探究活动。通过同学之间的信息分享与思想碰撞,从而形成有发现、有拓展、有深度的学习。
   合作探究可以采用两人互助、多人小组协同、走组合作、整班合作等方式。其中多人小组协同是采用最多的方式,所以又将合作探究称为小组探究。合作探究的题目可以是前面自主学习时存留下来的难题,可以是学习进度匹配的科研相关学术问题,也可以是教师针对目前热点研究所处的课题。合作探究学习:(1)围绕探究主题自我扩充相关领域知识,获取这些知识就需要进行足够的文献调研。科研工作者在科学研究过程中,从选题立项、试验、撰写研究报告、研究成果鉴定到申报奖项,每一个环节都离不开文献调研。对于研究生来说,查找文献资料是进行研究性学习的第一步,这一步进行得好坏直接关系到以后一系列的研究活动,是研究生从事科学研究的最重要环节。因此,通过课堂教学介入文献调研及阅读,对于培养其自主学习能力、分析问题能力和科研創新能力非常重要。(2)以小组为单位进行课堂合作探究。合作探究环节根据不同课题,安排不同分组,实行组长负责制。组员之间必须有明确的和实质性分工,其中每位学生必须有一定的工作量。学生的个人能力经由团队的合作来体现,组内的学生能力强弱互补,团队的力量体现在学习能力强的学生会带动基础薄弱的学生一同进步。在课堂上进行合作探究,需要对已收集的资料进行交流并通过小组合作形成小组的成果。积极有效的学术交流与团队协作对于创新能力的培养和提高起着十分重要的作用。通过课堂交流与合作, 相互学习、取长补短, 必能提高研究生自身的学术水平和创新能力。当然,合作探究并不是指只能合作,当遇到有争议的课题时,也要鼓励学生通过辩论来解决问题。通过辩论,能够提高研究生分析问题、理性思考、逻辑推理、随机应变及语言表达等能力。“真理越辩越明”,课堂辩论是一种能较快提高研究生科研创新能力的教学形式。(3)合作探究的结果总结。合作探究完成后,各小组需要将探讨的结果与课前学习过的知识点进行联系总结,最终形成总结报告,用于结果展示。
   4.通过结果展示提高研究生的创新思维能力。科研不能闭门造车,在不断学习他人的同时需要将自己的成果展示出来,从而达到相互交流、共同进步的目的。而在课堂学习阶段与结果展示环节,可以培养研究生的讨论、分析和解决问题的能力,增强其沟通交流能力,促进其科研思维的形成提取其科研创新能力。
   结果展示最常用的方式为PPT报告,报告时要求学生将论文内容体现在PPT上,并向台下的同学和教师讲述。本环节主要培养学生总结归纳和表达的能力。首先,PPT制作,这有利于培养学生的总结归纳能力。PPT制作技能是研究生必备的技能之一,将伴随着研究生的大部分阶段,包括作业汇报、工作汇报、论文答辩,甚至是找工作、工作中项目介绍等都会涉及PPT制作。其次,通过汇报可以锻炼学生的表达能力。任何工作不但需要做好,还需要能准确的表达出来,良好的表达沟通能力是研究生需要必备的能力之一。通过课堂汇报可以使学生在讲台上从心理层面到能力层面均得到锻炼。此外,在PPT汇报后,所有同学和教师都可对讲解的内容提出质疑,需要相关同学进行答疑解惑,这样有利于培养学生的沟通和思辨能力。
   (三)重视课后巩固提升
   在翻转课堂中,课后巩固阶段与课前和课中一样重要。教师以布置作业的形式让学生进行知识强化和拓展延伸,同时教师还需要对作业进行评价和反馈。反馈的目的不是告诉学生标准答案是什么,而是引导学生发现存在的问题,帮助他们完成知识的建构和迁移。所以,研究生作业形式需要打破传统的束缚,不能停留在以机械练习为主的浅层学习层次,而要以高阶思维发展为目标,作业的类型可以突破书面作业形式,采取项目训练、小组汇报、实验研究等形式,为学生提供尽可能多的机会去探索世界。学生在完成作业的过程中实现有意义的知识建构和关联,应用批判性思维、创造性思维等高阶思维能力去实现知识的迁移,并解决复杂的问题。    三、結语
   培养和提升研究生的科研创新能力需要从课堂教学开始,翻转课堂教学模式不仅有助于提升课堂教学的教学效益,而且能够满足高等学校对研究生人才培养和能力发展的要求。本文探讨了翻转课堂教学如何从课前、课中及课后三个层面全方位的提高研究生的科研创新能力,具有一定的普适性,为提高研究生课程教学质量提供了一些参考。
  参考文献
  [1]张金磊.“翻转课堂”教学模式的关键因素探析[J].中国远程教育,2013(10):59-64.
  [2]吴江,张会文,任建兴,等.提升研究生培养质量的专题研讨方式探索与实践[J].中国电力教育,2014(30):13-14+38.
  [3]王红,苏乐,王焕景.面向《科学》翻转课堂的学习任务单设计[J].数字教育,2017,3(1):80-84.
  [4]吴敏灵.“自主学习任务单”:有效翻转课堂的第一把金钥匙——以中职数学“子集和真子集”为例[J].教育科学(全文版),2018:52-53.
  [5]冯莉,黄恒,任政亮,等.实施雨课堂智慧教学的四步法探究[J].教育教学论坛,2020(8):329-330.
  Abstract: Postgraduates is an important scientific research force in the construction of an innovative country. Therefore, the main purpose of classroom teaching for postgraduates is to cultivate their consciousness of scientific research and innovation and enhance their ability of scientific research and innovation. By using flipped classroom to reform the traditional graduate classroom teaching model, students can complete self-learning through watching video lectures, podcasts, e-books and other materials before class. In class, students can focus more on active project-based learning, so as to obtain a deeper understanding, and then deepen and consolidate the learning content through new forms of homework after class. Flipped classroom model is a part of the great education movement, and its application in graduate classroom teaching can better improve graduate students’ autonomous learning ability, stimulate their divergent thinking, and enhance students’ scientific research and innovation ability.
  Key words: flipped classroom; graduate classroom teaching; scientific research and innovation ability
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