专题研究教学模式探索与实践

摘要：本文通过“高等计算机网络”课程的教学实践，探索将专题研究引入课程教学的方法，从授课和阅读、课程项目研究和研讨三个环节进行分析，总结了专题研究教学模式中对学生研究兴趣引导的方法和经验。教学实践表明，将科学研究方法融合在课程教学过程中，对于培养学生科研能力和创新思维具有重要意义。

关键词：专题研究；教学模式；计算机网络

中图分类号：G642 文献标识码：B

1引言

专题研究教学模式是以研究组织教学，将科学研究方法和研究能力的培养融合在课程教学过程中，培养学生从事课题研究的创新能力和创新思维[1] [2]。研究生教育建立在本科教育的基础上，侧重于为专业领域的研究提供背景知识和方法论[3]。通过课程教学的知识体系的组织和教学方法的改革，有助于培养学生的创新意识。

以“高等计算机网络”课程为例，该课程是面向计算机学院硕士研究生开设的二级学科学位必修课，其教学目标是使学生掌握计算机网络的基本理论和算法，理解计算机网络的前沿研究的一些热门领域的研究方向和研究方法，引导科研工作。计算机网络学科的特点研究分支较多，内涵丰富，发展迅速，采用专题组织教学内容可以以点带面，突出重要的、活跃的研究领域。同时，计算机网络已经成为计算机科学研究领域的重要基础设施之一，计算机学科各个专业的研究生都需要基于网络平台开展研究工作。因此，我们在专题研究教学过程中，强调专题研究的开放性，即在教师给定的大的专题类别中，研究生可以根据自己的专业兴趣自行选择具体的课程项目开展研究工作。

从教学实践中看，尽管多数学生在本科阶段已经学习过计算机网络基础的相关课程，并且在研究生入学时已经确定了各自的学科研究方向，但在选修该课程时，大多数学生对于如何进行课题研究很茫然，在课程学习中没有明确的研究兴趣；而在面向专题研究的教学模式中，学生的研究兴趣和参与程度对教学效果的影响很大。因此，如何协调好专题研究的开放性和学生研究兴趣之间的关系，启发学生的研究兴趣是一个关键问题。在三年的教学改革实践中，我们在这方面进行了有益的探索。

2专题研究教学模式的三个环节

传统的以教材为主的教学模式在知识体系的开放性、前瞻性方面都有局限性。采用专题研究的教学模式，可以将

该领域的前沿研究和传统教学体系相结合，提出问题，并从多角度、多方位学习解决问题的思路和方法；另一方面，在教学过程中，引导学生积极参与，自主学习，相互协作，使教学过程真正成为教与学相互促进的活动。

在教学过程中，按照专题的方式组织教学内容，每个专题以基础理论为纲，结合国内外的相关前沿研究，扩充知识的外延，并将科学研究的方法引入课程教学中。我们将教学过程分解成三个基本环节：授课和阅读环节、课程项目研究环节和研讨环节。

2.1授课和阅读环节

授课和阅读环节是整个教学活动的基础。由于研究生本身存在个体差异，如入学时的基础不同，专业方向不同等，使得学生的学习活动具有复杂性和多样性的特点。大多数学生在进入各自专业方向的研究课题之前，对课题研究方法和研究兴趣并没有一个清晰的认知。而一些专业课，特别是计算机网络课程，已经是从事计算机方面研究工作所必须的基础知识。因此，在授课过程的设计中，一方面从整体把握课程的知识体系和研究热点，强调知识体系内在的联系，另一方面，专题选择应具有开放性的特点。研究生通常具有明确的学科定位和研究方向，本身具有主动学习的能力，经过各个专题的学习后，能够自主选择自己感兴趣的研究领域，提出研究课题和目标，完成后续课程项目研究环节的任务。计算机网络作为一门发展迅速的学科，很多问题本身并没有确定的、完备的正确答案。每种新的理论和解决方法的提出都有其适用的场景和假设前提。因此，在教学中，根据当前的研究热点和需要解决的技术难点确定若干问题，选择一些高质量的有代表性的学术论文进行深入分析。在阅读环节，学生根据教师提供的参考论文，完成论文评述报告。通过这种方式培养学生分析问题和解决问题的能力。

2.2课程项目研究环节

面向专题研究的课程教学中强调引导学生以科学研究的方式自主学习，而不只是被动的接受知识。学生是学习活动的中心和主体，在教学过程中，学生的学习兴趣和动机处于整个教学活动的核心地位。根据建构主义学习理论[5]，学习过程是一种主动的、知识建构的过程，通过学习者自身经验的互作用进行动态调整经验结构的过程。以建构理论为基础的课程教学模式，是在教师的指导下，通过专题研究、问题驱动，引导学习者主动探索知识的过程。

因此，课程项目研究环节是以学生为中心，在教师给定的专题框架下，使学生自主选择自己感兴趣的研究课题，进行课程项目的设计和实现。该环节强调对学生主动学习能力以及科研能力的培养，使研究生在完成课程项目的过程中，理论联系实际，独立思考，发现问题并寻求解决问题的科学方法。

2.3研讨环节

研讨阶段是师生互动交流的环节，以小组为单位汇报各自的课程项目的研究成果，由教师组织大家进行讨论。研讨环节是对教学过程的重要补充，强调师生的共同参与。由于在前期授课阶段侧重于各个知识点之间的区别和特性，通过组织分组讨论和交流，能够很好体现它们之间的关联性和共性，便于学生在讨论中进行知识融合。在讨论过程中，还可以发现学生基础知识方面的欠缺，及时进行弥补。另一方面，学生在完成课程项目过程中，有很多创新的思路，通过讨论有助于相互交流研究方法和经验。

3教学实践分析

在专题研究教学模式的教学实践中，我们发现学生的研究兴趣和参与程度对教学效果影响很大。与传统的以讲授为主的教学方式不同，对教学效果的检验不再是仅仅通过最后的期末考试体现，而是在课程项目研究环节和研讨环节都会有所反映，对教学效果进行反馈。在教学过程中，教师对教学资源的组织和教学过程的有效管理，对学生学习兴趣的引导具有重要作用。通过“高等计算机网络”课程的教学实践，我们进行了三个阶段的尝试。

3.1第一阶段(2005年)

我们在2005年进行“高等计算机网络”课程教改，开始尝试以采用面向专题研究的方式组织课程教学。

在授课和阅读环节，由于传统的教学方式一直采用以教材为主，强调基础理论体系的完整性和系统性，因此，在第一年的教改中，仍然采用传统的计算机网络分层体系结构组织教学内容，教学内容覆盖面较宽，在每一层中选择经典的、有代表性或者是目前活跃的研究方面作为专题。

在授课过程中，在介绍每个专题之前，梳理系统的理论框架，引导学生自主修补基础知识，拾遗补缺。在计算机网络分层体现结构框架下，进行专题优化和整合。主要包括三个方面：

(1) 确定问题域：对某些领域的问题进行分解和细化，选取本领域中有代表性的研究专题，确定专题的方向；

(2) 提出问题，引导学生探讨研究方法和解决方案；

(3) 解决问题方法的开放性，学习从不同的角度研究问题的方法，引导学生应用新的理论和方法进行求解。

专题确定后，通过问题驱动方式给出该专题的研究脉络，每个专题给出相关的研究论文五篇左右，以经典的研究论文为主，也包括部分前沿研究的最新成果，作为学生课后阅读的资料。学生可以在每个专题中任意选择一到两篇进行精读。

在课程项目研究环节，针对“高等计算机网络”课程特点，我们确定课程项目类型可以是文献综述、系统设计与实现、模拟和仿真研究等，以便使不同基础的学生都能有适合的选择。该环节是从以教师为中心的教学模式向以学生为中心的模式过渡，鼓励学生在课程项目实施中进行交流与相互合作，同时，也注重培养学生独立完成科研工作的能力。该环节的工作主要包括：

(1) 确定课程项目的范围。首先，教师根据本学科的前沿研究以及课程重点确定若干课程项目专题，选题具有一定的新颖性，包括新视角、新问题、新方法等，同时，具有探索空间和研究难度，并兼顾大多数学生的研究兴趣，具有代表性。这样才能激发学生的研究热情，在教与学的互动中有所收获。

(2) 组织学生开展课程项目的研究工作。学生根据研究兴趣组成三至四人的研究小组，在教师给定的课程项目专题范围中，自行确定具体的研究选题，并对小组成员进行分工，提交实施大纲。教师可以进行选题指导，并对研究内容提出建议。在研究选题确定后，小组成员进一步搜集相关参考资料进行深入分析，并通过分工协作完成课程项目。最后，小组成员根据自己在课程项目中承担的工作，独立完成相关研究论文。研究论文内容包括需要解决的问题和解决的方案，可设计实验进行验证或进行方法综述和理论分析。

在研讨环节，由于课时所限，并且“高等计算机网络”课程选课人数多，很难保证每个小组都有机会进行课堂汇报，因此，我们采用小组互评和教师点评相结合的方式，即在每个专题的讨论中，教师选择研究工作有特色的小组进行汇报，其他组为评价组，进行提问和研讨。这样，在分组讨论中调动每个学生的积极性，收到了较好的效果。在讨论过程中，教师要及时进行归纳和总结，使讨论不断深化，同时，还需要控制讨论时间，按计划完成讨论课的教学阶段。

在该阶段，我们确定的课程项目选题范围包括：IP路由技术；IP服务质量；IPv6的研究；TCP拥塞控制；网络测量和性能分析。从教学效果看，这种采用专题研究的教学模式有助于引导学生研究兴趣，通过课程项目的研究和讨论可以调动学生参与的积极性和学习的主动性。

同时，在各个环节也发现一些问题。一是教学内容覆盖面过宽，由于时间限制，很多内容只能做结论性介绍；同时，由于阅读论文中经典论文的比例较高，和教学参考书的内容有重叠，使得学生对论文的阅读目标不明确；教师没有对学生的论文阅读情况进行检查，无法及时了解学生的研究兴趣。

从学生完成课程项目的情况看，选题相对集中，课程论文以一般性技术综述为主(约占80％)。例如，选择IPv6专题研究的学生占35％，但课程项目选题及研究内容相似，缺乏自主的、有一定深度研究工作。这是由于一方面，学生对这个领域比较关注，而IPv6网络的研究工作在国内已经进行了多年，中文参考资料较多，对资料进行简单的综合就可以完成技术报告。另一方面，IPv6网络还没有得到实际部署，大多数学生缺乏实际的运行环境和使用经验，研究兴趣并没有真正调动起来，没有体现出这个领域研究工作的多样性。此外，尽管教师给出了参考论文，但很少有学生主动对前沿研究成果进行进一步检索和跟踪，反映出有相当数量的同学还没有掌握课题的研究方法。针对上述问题，我们在第二阶段进行了改进。

3.2第二阶段(2006年)

我们在教学大纲的框架下，对教学内容重点进行了调整。在授课和阅读环节，增加当前活跃的研究领域所占的比例，突出重点的专题，加强对国际前沿研究的跟踪。对一些内涵丰富的大专题进行细分，缩减专题的覆盖面，突出研究重点；在课程项目研究环节，增加和学生科研工作相关的自选课题。课程项目的选题范围包括：IP路由技术；IP服务质量；网络模拟平台的应用与研究；TCP拥塞控制；网络测量和性能分析；在课题研究中遇到的网络相关问题及其解决方法

从学生完成课程项目的结果看，选择专题六(和科研相关)的学生完成的工作很有新意，能够灵活运用所学知识解决实际问题，讨论气氛活跃。但仍存在一些问题，如在课程项目选题方面，个别选题较偏，如选择专题三的学生仅占2％，表明该专题不适合大多数同学的研究兴趣。因此，在教学过程中需要及时对学生研究兴趣进行反馈，确定适当的课程项目选题范围。

3.3第三阶段(2007年)

分析前两年教学实践中的经验和不足，我们在2007年对授课和阅读环节、课程项目研究环节和研讨环节进行了综合调整。

在授课和阅读环节，将基础知识与前沿研究有机结合，突出重点和前沿研究领域；进一步加强对前沿研究的跟踪，弱化当前不活跃的研究项目，增加阅读论文的数量和质量，选择近三年相关研究领域顶级会议的论文。2007年度给出参考论文38篇，细分为五个大专题，七个小专题。

与授课进度相适应，安排学生阅读相关论文并在教师给定的时间段内提交论文评述报告。由于“高等计算机网络”选课同学人数较多，考虑到不同专业方向学生的研究兴趣的差异，允许学生可以在教师给定的专题里自行选择自己感兴趣的若干篇论文。论文评述报告内容包括分析论文中问题提出的背景，研究方法和理论，以及对论文优缺点的评价等。

同时，加强各个教学环节的过程管理。在授课过程中，穿插论文阅读和讨论，提高学生主动参与和学习的积极性。有些学生在论文评述报告中有自己的分析和独到的见解，可以请这些同学在课上进行讲解，教师组织大家讨论，并进一步分析和点评。教学实践表明，在授课过程中引入论文阅读和讨论机制，可以对学生的研究兴趣进行反馈，及时发现学生关注的问题和专题，在教学过程中进行有针对性的分析和引导。

本阶段课程项目选题范围为：网络体系结构和路由技术；IP服务质量；网络资源管理；网络测量和性能；网络服务；课题中与网络技术相关的研究问题。从教学效果看，本阶段学生的课程项目选题的分布领域比较平均(六个专题分别为：21％；11％；13％；17％；12％；26％)，并且研究内容很少有雷同，每个研究小组完成的工作都有自己的特点。这说明，通过加强学生在授课过程中的研究性和自主性学习，拓宽知识面，使学生对研究专题的理解有了进一步深化。同时，课程项目的完成质量有显著提高，课题研究工作具有多样性、创新性的特点，对前沿研究的分析能力有明显增强。

但仍然存在一些问题，如有时论文阅读环节的课堂讨论和授课内容的安排不同步，影响授课效果；有些论文难度较大，学生自学困难，需要进行调整；应加强网络研究中的实践环节，如系统设计和模拟平台的使用等。

4结束语

从教学实践可以看出，面向专题研究的教学模式对于培养学生的科研能力和创新思维有重要意义，同时也存在一些问题，需要我们在今后的教学实践中进一步改进，探索实施专题研究教学模式的有效途径。

参考文献：

[1] 刘亚敏,胡甲刚. 研究性教学及其在研究生教育中的实施[J]. 学位与研究生教育,2006,(10).

[2] 景静姝,王玉琨,刘鉴汶. 高等院校研究生课程教学改革问题探讨[J]. 理论导刊,2007,(05).

[3] 谢安邦. 构建合理的研究生教育课程体系[J]. 高等教育研究,2003,(5).

[4] 王根顺,包水梅. 论研究生教育中探究性教学的实施[J]. 学位与研究生教育,2006,(10).

[5] 薛国凤,王亚晖. 当代西方建构主义教学理论评析[J]. 高等教育研究,2003,(1).

Research and Practice of Subject-oriented Instructional Pattern

LI Wei，LI Yun-chun

(School of Computer Science and Engineering, Beihang University, Beijing 100083 )

Abstract：According to practice of instruction in the course of Advanced Computer Networks for graduate students, the method of subject-oriented research is introduced into the procedure of course teaching. The procedure is divided into three main stages: teaching & reading, course projects and discussion. The practices show that it is very important to guide research interests of students, which is related to the effect of course teaching. It is of great sense to training the ability of students to engage in research works.

Key words：Subject Oriented，Instructional Pattern，Computer Networks