首页 -> 2008年第11期
理工科本科研究性教学模式的研究与实践
作者：许晓东 冯向东
4．研究性教学的“工具价值”与“内在价值”。研究性教学追求的是探究的内在价值，即着眼于探究对于教师和学生自身素质的提高。当前的研究性教学需要把外在的管理活动转化为教师和学生内在的自觉的探究活动。(研究性教学的价值观)
二、理工科本科研究性教学的实践模式
我校关于研究性教学的主要实践可以追溯到20世纪80年代，即以创造教育为目标的教学改革，后期发展为第二课堂活动和素质教育；在课程的研究性教学改革中，20世纪90年代以基础课的教改为主，进入21世纪扩展到学科基础课和专业课教学，具有良好的实践基础。
根据本科研究性教学在我国的研究和实践状况，本课题从解决研究性教学的实际问题出发，在第一课堂教学中，选择基础课、学科主干课、专业课等三个层次的课程进行研究性教学的改革，将教学目的从对固有知识和先在结论的把握，转向对未知知识和实践经验的掌握；在第二课堂活动中，实施大学生创新性实验计划，从追求探究的外在价值或工具价值，转向关注探究对学习者自身发展的内在价值，并将体制外的第二课堂学生科技活动中的合理部分移植到体制内的第一课堂。在此基础上，构筑和完善研究性教学的条件和环境，形成制度和措施，促进研究性教学成为广大师生的自觉行为，进而构建研究性教学体系。具体研究和实践内容如下：
1．工科基础物理课程的研究性教学——CCBP
工科基础物理课程的研究性教学是由我校物理系李元杰教授经多年探索形成的，是一种很有特色且效果明显的本科研究性教学的课程模式。其指导思想是：①从以教师讲授为主转变到教师指导下的以学生为主体的学习；②从单一传授知识转变到物理知识、物理科学思想、科学研究方法三者并重，在教师指导下的学习和自主研究的学习完整结合，并且学生研究的绝大部分问题是真实课题；③精简和提升传统物理基础，补充和加强现代物理基础；④全面引入现代教育技术，特别是数字化技术、网络化技术，将教和学建立在现代信息技术的平台上，实现物理理论的虚拟现实化。该教学模式最初在工科数理提高班试点，后来逐渐推广到全校1/3的工科学生。
2005年我校与美国高校教改组织——“万花筒组织”合作，由物理系葛国勤教授与美国空军学院课程规划副院长、物理学教授Evelyn Patterson同堂进行教学实践，再次证明了上述指导思想的正确性，教学模式受到美国同行的高度评价。同时，重新总结了该教学模式的做法，具体包括：①重组传统物理教学内容。以物理学的方法为主线，引入计算机数值计算和模拟技术等研究工具，压缩和重排19世纪经典物理学的内容，增加量子论、相对论等20世纪现代物理学的内容，形成CCBP(Calculus Computer Based Physics)的教学内容体系。②提供给学生形式多样、内容丰富的教学资源，供学生在自主学习时选择。③将现代教育技术全面引入教学过程，虚拟物理现象，把抽象的物理模型(微分方程)变成动态的物理现象。④教师将自己的科研体会和成果引入教学过程，使教学过程体现出探索性，激发学生的创新精神。⑤设计安排特定的教学环节和训练任务。在介绍科学思维和研究方法、物理建模法、数学迭代法、计算机图形法后，在作业、论文和考试中予以应用。⑥根据各章节不同的教学内容和研究方法的特点，把教师系统提要的讲授和学生的自主学习、问题研究、论文写作等有机地穿插在整个教学过程中。⑦把研究性学习的效果纳入课程考试成绩。
课程的教学效果不仅表现在低年级的本科生也可以建立物理现象的数学模型，并发表学术论文，还表现在这些学生进入高年级后仍然可以在软件设计、挑战杯竞赛和毕业论文中取得优异成绩。在葛国勤教授任教的大学物理课堂中，每年都有100余名学生撰写学术论文；我校在国际大赛中屡创佳绩的联创团队成员，不少就是得益于物理课程的研究性学习。这种做法改变了基础课程教学只能传授固有知识和先在结论的看法，学生的实践能力和创新能力得到增强，李元杰教授因此受邀到北京(北京大学、清华大学)、上海(同济大学)、西安(西安交通大学)等地的著名大学任教，并在多次学术会议上作专题报告，在国内产生了强烈的反响。
2、电子学科课程的研究性教学——面向大班的合作式学习群体创新实验区
电子学科课程的研究性教学起源于电子系江建军教授2002年承担的“计算材料学与材料设计基础”课程建设工作。课程建设之初面临的主要问题是：全球电子科学与技术飞速发展，但我国电子学科本科教学内容陈旧；我国高等教育大众化带来了本科生大班教学，课堂变得呆板，没有活力，师生有距离感，缺乏直接交流和指导：本科实践环节内容老化，设计僵化，资源贫乏，造成学生被动实践的现象，影响了本科生的实践创新能力培养。如何解决这些问题，电子系的研究性教学的指导思想是：以真实纵向课题为牵引，把学科建设成果转化为本科教学的优质资源，积极更新教学内容，激发学生的主动探究意识；以学生团队为基本单元，形成了“大班分群体，群体组团队”的合作学习方式；以实践环节为抓手，将课程设计、毕业设计与本科生学术活动相结合，提高学生的创新能力。这种模式产生了强大的吸引力，参加“计算材料学与材料设计基础”课程学习的学生达到2000余人，实现了大范围培养；同时，学生所发挥的研究潜力又促进了教师研究领域的扩展，导致教师重大研究课题的申报成功，实现了师生共享学科研究前沿。此后，这种教学方式又扩展到“集成电路设计”和“固体电子学设计”等课程的课程设计，形成了“面向大班的合作式学习群体创新实验区”，极大地提高了本科生的实践能力和创新意识。
该教学模式的具体做法是：①在信息材料、器件和大规模集成电路芯片的研制和制造已成为信息技术发展的“心脏”和支柱产业的背景下，积极更新教学内容，并实施大课堂精讲，如“计算材料学与材料设计基础”的讲授时间只占教学时数的20％，形成研究性教学的知识基础。②根据课程要求和专业特点，设置不同的研究项目，进行课程设计，强化实践教学。③从教师所承担的国家重大基础研究项目和国家自然科学基金课题中，分解提出难度适中的子课题，作为本科生课程设计的科研项目，开展“纳米一微观一介观一宏观”跨尺度原子、分子水平材料设计与计算模拟，激发同学们从事高技术新材料研究的兴趣和动力。④按照“大班分群体，群体组团队”的指导思想，将不同背景的学生分成若干小组，如方案小组、编程小组、文献小组、报告小组、演讲小组等。每个小组里面抽出1