研讨式教学法在研究生交通大数据分析课程的探索与实践

摘要：研讨式课堂教学是以研讨为主、学生为中心的教学方法。以研究生交通大数据分析课程为例，融合研讨式教学精髓设计了研讨式教学的步骤，阐述了该方法的理念及具体内容，有效促进了学生对知识的理解，提升了学生的科研能力，最后概要性建议了研讨式教学的保障体系。

关键词：研讨式教学；交通大数据；主动学习

中图分类号：G643 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）06-0148-03

一、引言

实现“两个一百年”奋斗目标和中华民族伟大复兴“中国梦”，教育的重要地位特别是基础教育的基础性、先导性地位，尤为突出。作为高层次人才培养的主要渠道和载体，研究生教育对于未来社会发展起着重要的作用[1]。教学内容与教学方法作为影响研究生能力发展的基本前提，是提升研究生全面发展能力的关键环节[2]。而关键环节的保障取决于如何培养造就高素质专业化的教师队伍。

研讨式教学法源于早期的德国大学，现已成为西方发达国家高校中的一种主要教学方法[3]。研讨式教学是一种在教师的指导下，遴选主要研讨专题，学生选择搭配，先由学生进行简短报告，教师、学生共同参与讨论的教学形式[4]。对于研讨课的教学方式，一些高校也进行了积极探索并摸索出了一些创新性的教学方式。比较典型的大致可以分为圆桌研讨式、小组报告式和师生角色互换式三种类型[5]。圆桌研讨式适合于小规模的授课，有利于发挥学生的主观能动性、课堂参与度和研究探索能力。小组报告式能够锻炼学生的分工合作和人际沟通能力，但要求学生能力高、团队协作精神强。师生角色互换式锻炼了学生知识探索、组织策划和口头表达等能力，但对学生的时间概念要求高，同时避免一些学术讲授质量不高的现象。

大数据是复杂网络科学、人类动力学蓬勃发展的基础，也为交通工程提供了崭新的建模途径[6]。随着科学技术的进步与发展，大量宝贵交通数据得以保存与分析。大数据分析与挖掘技术已经被广泛应用到交通工程研究，特别是交通需求预测、交通状态估算与预测、交通出行行为分析、智能交通管理等方向的应用[7]。传统的、以讲授基础理论交通工程知识为主的教学方法，难以让研究生在短时间内真正掌握大数据分析与挖掘技术。研究[8]表明研讨式教学法在医学学生中得到了普遍的欢迎，教学效果比传统的讲授式教学也得到了进一步提升。本文结合同济大学研究生精品课程建设的教学探索与实践，对研讨式教学法在研究生交通大数据分析课程进行探讨与总结。

二、研讨式教学设计

研讨式是以目标为导向、以解决问题为中心的教学方式，通过由教师创设问题情境及交通数据，然后师生共同查找文献资料，研究、讨论、实践、探索、汇报，提出解决问题办法的方式，使学生掌握知识和技能[9]。研讨式教学要求以“导”为主，即教导、引导、指导、诱导等，而不是传统的讲授，这就需要充分发挥教师在教学过程中的主导作用，在教学内容、教学形式和教学意识上做好充分的准备，同时要激发学生从被动思维向积极主动思维转变，学会主动、自觉地获取知识，运用所学专业知识解决实际问题，进而提高学生的综合素质和能力。

面向交通大数据分析的研讨式教学主要步骤可分为：（1）设置贴近日常交通问题的情境及准备相应的交通数据。（2）提出有思考价值的问题，特别是问题的答案不能是简单的“是”与“否”或“对”与“错”。这就要求教师有全面、深刻、独到的见解，同时需要了解学生原有专业知识基础和能力水平。对于同一情境，可分为多个小组同时准备。（3）学生利用相关的教学工具报告自己的观点或研究进展，鼓励学生以多媒体课件形式展示自己的观念，并在规定的时间内完成汇报。教学工具一般包括黑板、网络、多媒w课件等。（4）针对报告内容，课程参与者（教师、学生等）向报告人提问，可针对报告提出自己的不同观点，或要求报告人对某些内容进行解释或表达看法。对课堂中出现的有关学术问题的争论一般不作“是”或“否”的绝对评价，以免影响学生在课堂上自由地进行学术思维和交流。（5）教师进行专题评点，简短地对讨论分组小结，并对比分析每个小组的优缺点，最后对情境问题进行总结，给出分析类似交通问题的技巧与注意事项。

三、案例分析

交通运输行业大数据来源主要在三个方面：基于互联网的公众出行服务数据；基于行业运营企业生产监管数据；基于物联网、车联网的终端设备传感器采集数据，包括车辆相关动态数据。为提供全面的交通信息服务，需要处理分析这些类型多样的大量数据。《交通数据处理分析技巧与应用》是同济大学面向交通运输工程学院硕士或博士研究生的选修课。通过教学使学生了解交通大数据背景、掌握处理分析交通数据的基本技能、了解学术论文写作的基本结构、熟悉面向学术论文写作的数据处理和图表制作基本技巧。教学内容包括MATLAB数值分析、数理统计基础知识、数据缺失处理技术、数据修补技术、数据异常处理技术等方面。将课程的这几个方面作为一个整体，建立教学计划、教学内容、教学方法、课件制作的讨论制度，形成教学内容互相支撑、教学形式基本一致但各具特色的研讨式教学方法体系。课程的亮点是将加强教学过程的阶段考查（以课外作业为主），重点加强综合性较强的研究型、开放型习题，充分利用课外作业巩固课堂知识并拓展课外知识，从而提高学生的综合能力。每个方面教学安排1个以上案例或作业，从而使学生加深对数据处理分析技术与应用的理解，培养学生的研究与应用能力。作业情况占成绩的50%、学生参与度占成绩的25%、学生表达能力占成绩的25%。由于本课程内容多、涉及面广的特点，教学模式以课堂教学为主，充分利用信息化环境和教学手段，提高有限时段内的教学效率和教学效果。结合案例教学的手段，通过开放性议题和专业性问题设计作业，鼓励课后分组讨论，以此来拓展教学的广度和深度，鼓励学生独立思考、主动学习的习惯。在教学方法上以互动教学为主，同时，与课外讲座结合，引进国内外一流的专家学者作为实践教学的手段，保证学生能获得最系统、最新的知识和方法。

1.设置6个案例，基本上平均2周完成1个案例，以保证整个课程的全程紧张度。第1个案例为辛普森悖论（课后练习时间约为2小时），不同的数据处理方法得到不同的结论，甚至是相反的结论，以此来促使学生思考什么是正确的数据处理技术。第2个案例为MATLAB练习集（课后练习时间约为36个小时），让学生掌握一门数据处理分析基本工具。第3个案例为数据缺失集（课后练习时间约为6小时）。这个集合中包括若干数据缺失项，学生通过一定的数据处理技术，找出缺失的数据，并利用一定数据修补技术来填补缺失的数据。第4个案例为异常数据集（课后练习时间约为8小时）。这个集合包括若干数据异常项。学生通过一定的数据异常处理技术，找出异常的数据，并利用一定异常数据处理技术来填补异常的数据。第5个案例为综合练习（课后练习时间约为24小时）。在课程结束前6周布置该案例，不分组汇报，而是每个学生都单独汇报（每人约3―5分钟，加上1―2分钟提问）。

2.案例设置原则。尽量做到连续5年的数据集不雷同，避免学生抄袭往届学生成果。同时，案例需要提出一些开放性的问题，答案不具备唯一性，避免同届学生的抄袭，同时便于学生互相讨论。例如，基于视频采集的交通数据中包括了每辆车的车速，可提出一些交通流理论流密速的基本图分析，但不限制用何种时间颗粒度来将微观单个车辆参数转化成宏观交通流参数。这样就避免了答案的唯一性，其中的时间颗粒度问题可供学生之间讨论。

3.每个案例都需要进行汇报讨论。建议小班化教学，尽量做到每个学生在一个学期中都能单独讲2次，锻炼学生的多媒体制作能力、口头表达能力，同时引导学生注意提纲结构框架、突出思想方法、给出观点结论等。在课件制作上，既着眼内容上的简明扼要，又注意形式上的美观大方，为课堂交流打好基础。该部分是对研究生的学术水平以及作风、礼仪、形象、现场驾驭能力等总体水平的检阅，这也为研究生后续学位论文答辩打下了基础。

4.师生活动讨论。每次案例讨论，鼓励引导学生提出题。由于每个学生都在完成一些共同的开放性问题，因此学生能提出一些与案例相关的问题。另外，部分在完成案例时遇到的问题，也可能在其他组的成果中得到了体现。教师在这个环节上，注意时间的掌控、及时引导、启发、点拨学生提问，以免出现冷场或偏题、跑题等现象，使研讨不断深入。

5.归纳总结。教师需要对每个案例的报告进行梳理和综合点评后，进行归纳总结，给予制度化的反馈意见，明确提出进一步的修改完善建议，引导学生自主独立思考习惯，培养自主创新的科研能力和写作水平。

四、讨论与总结

研究生的课程教学对研究生知识的掌握、能力的提升和科学素质的培养具有重要作用，而适宜的教学方法是提高研究生人才质量、培养创新精神和科研能力的根本。研讨式教学法改变了传统讲授式以教师为中心、以传授知识为主要形式的教学模式，确定了学生在教学中的主体性地位，有利于发挥学生的主观能动性。教师在研讨式教学法的整个过程中起到了决定性的作用，需要从三个层面来建立保障体系：第一层面是合理的教学内容和教学手段。需要教师在充分掌握知识点的基础上，合理安排教学内容，同时不拘于传统的教学手段，不断创新教学方法。第二层面是解放教师。需要从体制机制上把教师从事务性工作中解放出来，使教师能把更多的心思放在教学内容和教学方法的创新中，同时也需要从财政上来解放教师，提高教师待遇，使教师能安心在教学科研岗位上。第三层面是荣誉感和使命感。除了通过改善办学条件、关心教师生活、提高教师待遇等手段，也可以为新进教师或退休教师举办入职或退休仪式等，培养造就高素质专业化教师队伍，使教师富有强烈的使命感和荣誉感。

参考文献：

[1]顾红，孙光民.研究生课程教学方法改革与实践[J].北京工业大学学报（社会科学版），2003，3（4）：92-93.

[2]徐清，喻萍，刘天宁.将研讨式教学方法带进研究生课程教学[J].昆明大学学报，2006，17（4）：67-68.

[3]The Higher Education Academy，Seminar Teaching[EB/OL].2016.

http：//www.english.heacademy.ac.uk/explore/resources/seminars/index.php.

[4]单甘霖，齐晓慧.研究生课程教学的研讨式教学方法初探[J].中国电力教育，2009，（130）：103-104.

[5]孙绍荣.高等教育方法概论（修订版）[M].上海：华东师范大学出版社，2010.

[6]王璞，黄智仁，龚航.大数据时代的交通工程[J].电子科技大学学报，2013，42（6）：806-816.

[7]唐要安.大数据在交通中的应用[J].交通世界（运输.车辆），2013，（24）：126-127.

[8]Brunton，P.A.，L.A. Morrow，G. Hoad-Reddick，J.F. McCord，and N.H.F. Wilson，Students' Perceptions of Seminar and Lecture-based Teaching in Restorative Dentistry[J].European Journal of Dental Education，2000，（4）：108-111.

[9]研讨式教学[EB/OL].百度百科，2016.

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