王晗，施佺

[摘 要] 為解決傳統(tǒng)講授式“模式識別”課堂教學方法在學生的創(chuàng)新思維能力訓練與培養(yǎng)方面效果欠佳的問題，利用翻轉(zhuǎn)課堂轉(zhuǎn)換課程學習中教師與學生的角色，通過項目教學結(jié)合小組協(xié)作學習的模式構(gòu)建學生成果導向的個性化、因材施教的協(xié)作式學習環(huán)境。經(jīng)過一個學期的教學改革實驗，根據(jù)實施效果與學生的問卷反饋結(jié)果，嘗試提出翻轉(zhuǎn)課堂模式下基于項目教學結(jié)合小組協(xié)作學習的教學活動設計、相關(guān)考核方法及跟進式成果培養(yǎng)的幾點體會與建議。

[關(guān)鍵詞] 創(chuàng)新思維能力;翻轉(zhuǎn)課堂;項目教學;小組協(xié)作學習

[基金項目] 2020年度南通大學教育教學研究項目“創(chuàng)新思維培養(yǎng)導向的研究性課程教學改革研究——‘模式識別為例”（2020B62）

[作者簡介] 王 晗（1979—），男，遼寧丹東人，博士，南通大學交通與土木工程學院副教授，主要從事面向智能交通領(lǐng)域的圖像處理、計算機視覺、模式識別研究;施 佺（1973—），男，江蘇南通人，博士，南通大學交通與土木工程學院教授，主要從事面向智能交通領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)分析、交通流預測研究。

[中圖分類號] G642? ?[文獻標識碼] A? ?[文章編號] 1674-9324（2021）46-0077-04? ? [收稿日期] 2021-06-04

一、引言

2019年國務院發(fā)布《交通強國建設綱要》明確提出：從2021年到本世紀中葉，分兩個階段推進交通強國建設。并制定了強化前沿關(guān)鍵科技研發(fā)、大力發(fā)展智慧交通、完善科技創(chuàng)新機制的創(chuàng)新科技智慧引領(lǐng)落實方式。人工智能是智慧交通領(lǐng)域的智腦，面向智慧交通領(lǐng)域的“模式識別”作為人工智能技術(shù)在交通領(lǐng)域的交叉應用課程，以人工智能的原理和方法認識、分析和解決實際交通問題，著重培養(yǎng)學生了解和掌握人工智能的基本理論、基本方法和創(chuàng)新思維，利用深度學習等方法對交通運輸系統(tǒng)中的實際問題進行建模、優(yōu)化、控制及解決方案設計，使學生基本具備以機器學習方法處理交通領(lǐng)域問題的能力。

然而，“模式識別”是一門融合多學科知識的綜合性課程，不僅需要高等數(shù)學、線性代數(shù)、概率論和優(yōu)化理論等數(shù)學基礎(chǔ)，還需要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法設計和程序語言等計算機知識。對于交通設備控制工程專業(yè)的本科生來說，傳統(tǒng)的教學內(nèi)容存在側(cè)重理論講解、公式推導;缺少工程案例、閉卷筆試為主的考核機制單一等問題。導致課程學習難度大，內(nèi)容枯燥乏味[1]。此外，傳統(tǒng)集體教學存在師生單向交流的現(xiàn)象，教師壟斷了整體課堂的信息源，學生處于十分被動的狀態(tài)。學生的主動性、創(chuàng)造性未能得到充分的發(fā)揮，學生之間不能完全實現(xiàn)優(yōu)勢互補，各盡所能，主動參與的積極性不高，與他人的合作較少，學生的創(chuàng)新性思維能力[2]、動手能力、團隊協(xié)作能力和表達能力等欠缺，這些缺點造成交通相關(guān)專業(yè)的本科生未來踏入社會后不能順利實現(xiàn)職業(yè)變動和勞動變換，難以適應千變?nèi)f化的勞動力市場需求，這些能力也正是21世紀大學生應該具備的關(guān)鍵能力。故作為核心課程的“模式識別”課程教學內(nèi)容建設與教學環(huán)境改革勢在必行。

綜上所述，為培養(yǎng)交通設備與控制工程專業(yè)學生的關(guān)鍵能力（創(chuàng)新思維、動手能力、團隊協(xié)作、語言表達），本文嘗試提出翻轉(zhuǎn)課堂模式下基于項目教學結(jié)合小組協(xié)作學習的教學活動設計與相關(guān)考核方法的幾點體會與建議。

二、翻轉(zhuǎn)課堂對學生創(chuàng)新思維培養(yǎng)的意義

（一）主動學習—發(fā)現(xiàn)問題

傳統(tǒng)的教師講授式課堂教學方法，雖然能夠在有限時間內(nèi)有效率地將需要講解的課程知識點按照重要程度進行有層次的重點講述。但卻忽略了受教的學生的接受效果。學生在整個的課堂學習中都處于被動的接受中。教師直接把問題及答案按照順序灌輸給學生。在這種教學模式中，學生對于教師直接拋給的問題難以產(chǎn)生濃厚興趣。

翻轉(zhuǎn)課堂教學模式下，學生是課堂的主體[3]，學生講授，教師修正、評價和總結(jié)。學生在講解相關(guān)知識之前，必須主動學習，理解、消化相關(guān)的知識點。而在主動的學習過程中，必然會發(fā)現(xiàn)那些自己不理解或者是理解不完全的問題。這種發(fā)現(xiàn)問題的過程對于學生的創(chuàng)新思維、學習興趣的培養(yǎng)非常重要。不同的學生學習過程中發(fā)現(xiàn)和遇到的問題不同，針對這些問題教師可以和學生進行有目標的交流。表1為傳統(tǒng)講授式課堂與翻轉(zhuǎn)課堂在培養(yǎng)學生“發(fā)現(xiàn)問題能力”上的差異。

（二）主動思考—分析問題

傳統(tǒng)的教師講授式課堂中，教師根據(jù)多年的授課經(jīng)驗和自己的理解，將需要講授的知識點和問題的分析過程提前整理好，按照這個過程逐層、遞進地向?qū)W生講解該知識點或者問題的分析過程。這樣學生可以跟著教師的思路由淺入深地對問題的分析過程進行理解和記憶。然而，很多的題目和知識點客觀存在不同的理解方式和分析思路。如果學生課堂中僅僅依靠教師的講授很容易束縛自己的思維方式，無法根據(jù)自己的理解和容易接受的方式去選擇不同的問題分析思路和方法。

翻轉(zhuǎn)課堂中，學生針對知識點和問題主動思考，在查閱大量的資料的基礎(chǔ)上，選擇和建立容易理解和接受的問題分析過程，從而實現(xiàn)因材施教。這樣，可以避免出現(xiàn)對教師解題思路不理解的情況下，死記硬背的現(xiàn)象。同時主動思考、培養(yǎng)符合個人思考方式的問題分析能力。表2為傳統(tǒng)講授式課堂與翻轉(zhuǎn)課堂在培養(yǎng)學生“分析問題能力”上的差異。

（三）主動實踐—解決問題

傳統(tǒng)的教師講授式課堂中，教師在提出問題、分析問題后，會直接給出針對該問題的答案或者解決方案。這樣的授課過程雖然簡單有效，傳達的信息量也較大，但無法做到因材施教。所有學生被動、統(tǒng)一地接受教師給出的答案或者解決方案。在某種程度上減少了學生在主動解決問題時所產(chǎn)生的創(chuàng)新思維的訓練機會。

翻轉(zhuǎn)課堂中，學生根據(jù)自己對問題的理解，主動查閱資料尋求解決問題的方案。每個學生的性格、思維方式、查閱文獻的結(jié)果不同，這樣相同的問題會產(chǎn)生出不同的解決方案，學生解決問題的過程就是自主創(chuàng)新活動的體現(xiàn)，客觀上實現(xiàn)了因材施教。而在尋求問題答案過程中遇到的困難、失敗也會培養(yǎng)學生的耐性、韌性和對科學的尊重與敬仰。如果認真設計的解決方案有了較好的實驗結(jié)果，那么這種喜悅、興奮與內(nèi)心的滿足感又會激勵學生繼續(xù)挑戰(zhàn)更難的問題，產(chǎn)生對科研的興趣。表3為傳統(tǒng)講授式課堂與翻轉(zhuǎn)課堂在培養(yǎng)學生“解決問題能力”上的差異。

綜上所述。傳統(tǒng)的講授式課堂教學活動主體是教師，教師通過認真?zhèn)湔n和合理的課堂教學活動設計可以在有限的時間內(nèi)給予學生最大的知識量傳授。然而，該方法的不足之處在于難以做到因材施教，在有限的時間內(nèi)對于每個學生傳授的知識與信息均是相同的。因此，難以針對每個學生的特點與接受能力，培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。

翻轉(zhuǎn)課堂的主體是學生，通過學生主動課前預習和課堂講授的過程，實現(xiàn)符合學生自身的性格、思維方式等特點的發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題能力的培養(yǎng)，體現(xiàn)每個學生能力的差異與培養(yǎng)過程的多樣性。

三、翻轉(zhuǎn)課堂模式下創(chuàng)新思維課程教學改革策略

（一）項目教學結(jié)合小組協(xié)作學習的教學活動設計

創(chuàng)新小組學習是目前世界上許多國家普遍采用的一種富有創(chuàng)意的教學理論與方略。由于其實效顯著，被人們譽為近十幾年最重要和最成功的教學改革。各國的小組合作學習在具體形式和名稱上不甚一致。如歐美國家稱之為“合作學習”，蘇聯(lián)稱之為“合作教育引”。綜合來看，小組合作學習是在班級授課制背景上的一種教學方式，即在承認課堂教學為基本教學組織形式的前提下，教師以學生學習小組為重要的教學組織手段，通過指導小組成員展開合作，發(fā)揮群體的積極功能，提高個體的學習動力和能力，達到完成特定的教學任務的目的。小組合作學習方式使得學生的主動性、創(chuàng)造性得以充分的發(fā)揮，學習者一方面可以學會怎樣尊重他人、尊重不同意見，另一方面在他人的激勵下，能學會怎樣克服困難，學會如何與人相處。可以培養(yǎng)學生的領(lǐng)導意識、社會技能和民主價值觀。因此，小組合作學習是培養(yǎng)本科生關(guān)鍵能力的一種有效方式。

“模式識別”是一門與工業(yè)生產(chǎn)、社會實際問題緊密結(jié)合的課程。因此，將社會實際問題作為小組課內(nèi)研究項目的題目，既讓理論知識和客觀實際問題有了相互連接的接口，又讓學生在利用理論知識解決實踐問題的過程中，增強了分析問題、解決問題的創(chuàng)新能力。同時，在項目的驅(qū)動下，小組成員可以根據(jù)自身的特點自然分工、各司其職。在此過程中，學生的溝通能力、團隊協(xié)作能力、語言表達能力均得到了鍛煉。因此，比起課本章節(jié)后的簡答、計算、公式推導等課后習題，面向?qū)W習小組的課內(nèi)項目實踐訓練的形式更加符合當前社會所需的人才能力培養(yǎng)需求。

（二）課程考核方法設計

課程考核采用平時成績+期末考核的方式能夠比較客觀地反映學生在整個學期的學習態(tài)度、學習能力和學習狀態(tài)。平時成績（30%）可以由課堂簽到、翻轉(zhuǎn)課堂的發(fā)表情況及其作業(yè)完成情況確定。而期末成績（70%）可以根據(jù)期末項目組的答辯和項目結(jié)題報告內(nèi)容確定。表4為期末成績（70%）評定標準

相較于傳統(tǒng)的閉卷筆試期末考試，基于期末項目組的答辯和項目結(jié)題報告的期末成績可以較為全面地反映學生在建立問題、分析問題、解決問題過程中資料查詢能力、邏輯推理能力、動手實踐能力、創(chuàng)新思維能力的表現(xiàn)程度。同時，學生的成績也會根據(jù)上述能力的表現(xiàn)程度不同自然的區(qū)分等級，使得教師評分變得容易。避免了傳統(tǒng)閉卷考試由學生記憶力決定課程評價的弊端，真正從學生的各方面能力培養(yǎng)效果客觀地對其學習效果進行評價。

（三）成果跟進式輔導

一個學期課程的結(jié)束，并不代表著學生能力培養(yǎng)的結(jié)束。教師可以在期末項目匯報答辯和項目結(jié)題報告中挑選出那些有價值的、能夠培育出成果的題目。在此基礎(chǔ)上利用寒暑假期進行跟進式個別輔導，對其創(chuàng)新點進行優(yōu)化和升級。通過課外跟進式的輔導，對那些創(chuàng)新思維活躍、動手能力較強、學習態(tài)度端正的學生進行因材施教，培育出系列的學術(shù)論文、國家發(fā)明專利、軟件著作權(quán)和學科競賽成績。這樣，對于很多學生是一種從表層被動學習到深度主動學習的轉(zhuǎn)變。對于學生的創(chuàng)新能力、科研精神的培養(yǎng)具有積極的作用。

四、結(jié)語

在“模式識別”課程的教學中教師根據(jù)教材內(nèi)容和學生的實際情況選擇合適的內(nèi)容實施創(chuàng)新小組合作學習方式，選擇有一定思考價值的問題，如條件、問題、思路、答案具有探索性和開放性，靠近學生思維的最近發(fā)展區(qū)，要求每位學生都必須完成一系列與學習目標相關(guān)的內(nèi)部知識加工任務，如理解、解釋、建立知識點之間的聯(lián)系、賦予含義、組織數(shù)據(jù)和評價所學知識的相關(guān)性，不僅可以使學生容易接受和掌握課堂知識，還可以引導他們將所學知識運用于生活實踐，更重要的是，在合作過程中，利用翻轉(zhuǎn)課堂的方式，讓創(chuàng)新小組的創(chuàng)新內(nèi)容在課堂上得以展示和表達。鍛煉了學生的溝通能力、表達能力、團隊協(xié)作能力及創(chuàng)新能力等關(guān)鍵能力。因此，將創(chuàng)新小組結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂方式應用于“模式識別”課程教學改革是行之有效的。

參考文獻

[1]高貴，周石琳，孫即祥，等.“模式識別”課程教學改革探索[J].電氣電子教學學報，2014，36（6）：35-36+55.

[2]藍鑫，任民，褚玥瑩，等.基于翻轉(zhuǎn)課堂的創(chuàng)新思維課程教學模式改革與實踐[J].教育觀察，2019，8（36）：46-47.

[3]劉彬.翻轉(zhuǎn)課堂模式下大學英語寫作創(chuàng)新思維能力培養(yǎng)研究[J].課程教育研究，2019（21）：105-106.

Reform of Pattern Recognition Course for Training Innovative Thinking Ability

WANG Han， SHI Quan

（School of Transportation and Civil Engineering， Nantong University， Nantong，

Jiangsu 226019， China）

Abstract： In order to improve the poor effect of the traditional teaching model of the course of Pattern Recognition in training students innovative thinking ability， this paper tries to build the student achievement-oriented， personalized， and collaborative learning environment by using flipped classroom to change the roles of teachers and students and through project-based teaching combined with the group collaborative learning model. After a semester of teaching reform experiment， and according to the implementation effect and the students questionnaire survey feedback， we put forward some experience and suggestions on the design of teaching activities， some assessment methods and the follow-up achievement cultivation based on project-based teaching combined with group collaborative learning in flipped classroom model.

Key words： innovative thinking ability; flipped classroom; project-based teaching; group collaborative learning