教學構(gòu)成與通識課教學效果的研究

　　教學構(gòu)成與通識課教學效果的研究
　　
　　杜云慧張鵬
　　
　　（北京交通大學機電學院，北京100044）
　　
　　[摘要] 通過優(yōu)化通識課教學內(nèi)容與教學手段各組成部分的比例，提高了大學生對通識課教學的滿意程度，得到了較為理想的教學效果，為提高新時期通識教育的教學效果進行了有益的探索。
　　
　　[關鍵詞] 通識教育；教學構(gòu)成；教學效果
　　
　　[中圖分類號]G642.O
　　
　　[文獻標識碼] A
　　
　　[文章編號] 1005-4634 （2013） 01-0036-03
　　
　　引言
　　
　　隨著高等教育改革的不斷深化，加強通識教育以便為社會培養(yǎng)出復合創(chuàng)新型人才成為了高等教育界進入21世紀以來的當務之急。
　　
　　通識課不同于專業(yè)課與專業(yè)基礎課，它為大學生的興趣發(fā)展、個性發(fā)揮提供了廣闊的自由空間。有效的通識教育，既可以豐富學生的知識、完善學生的知識結(jié)構(gòu)，又可以引領學生的新思維、開發(fā)學生的創(chuàng)新能力，為此，通識課的教學和專業(yè)課與專業(yè)基礎課的教學大有不同。隨著時代的不斷進步、學生知識結(jié)構(gòu)的日新月異，通識課教學本身也在不斷地向科學化挺進，它需要系統(tǒng)地介紹背景科學典故，以培養(yǎng)學生的科學思維；需要進行專家學者專題講座，以開闊學生的知識視野；需要進行雙語教學，以培養(yǎng)學生與世界接軌的意識；需要進行課堂討論，以挖掘?qū)W生的潛能；需要精彩的多媒體動畫，以開發(fā)學生的求知欲望；需要板書交流，以加深學生對知識的深刻理解。
　　
　　毋庸置疑，上述教學內(nèi)容與教學手段的各組成部分對通識課的教學效果都有影響。在實際教學中，如果各部分的比例安排不當，則會直接影響到學生求知欲望的滿足、正確思維的培養(yǎng)、視野的開闊、潛能的開發(fā)；如果各部分的比例得當，則一定能夠達到令學生滿意的教學效果，為培養(yǎng)復合創(chuàng)新型人才奠定堅實的基礎�？梢�，開展通識課教學內(nèi)容與教學手段比例構(gòu)成和教學效果的研究刻不容緩、勢在必行。
　　
　　筆者以十年來的通識教育大學生問卷調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎，用學生對各教學階段的滿意程度來評判教學效果，將自然科學研究中的人工神經(jīng)網(wǎng)絡建模技術(shù)、遺傳算法優(yōu)化技術(shù)引入到通識課教學研究中來，建立了科學典故比例、專題講座比例、雙語教學比例、課堂討論比例、動畫說明比例、板書交流比例等影響因素與學生滿意程度之間的復雜關系模型，優(yōu)化了通識課教學這一復雜過程，并通過近年來的教學實踐驗證，得到了令學生滿意的通識課教學內(nèi)容與教學手段的合理構(gòu)成，這一探索結(jié)果對通識教育中如何確定與把握教學內(nèi)容與教學手段的比例以達到良好的教學效果具有一定的借鑒意義。
　　
　　1 通識教學模型的建立
　　
　　對于通識教育，在通識課教學過程中，科學典故、專題講座、雙語教學、課堂討論、動畫說明、板書交流等教學內(nèi)容與教學手段對教學效果都有影響。要想得到學生滿意的良好教學效果，必須首先明確上述教學內(nèi)容與教學手段的比例安排與學生滿意程度之間的關系，進而才能加以優(yōu)化控制。 科學典故、專題講座、雙語教學、課堂討論、動畫說明、板書交流等教學內(nèi)容與教學手段的比例與學生滿意程度構(gòu)成的是多因素非線性復雜系統(tǒng)，表1給出了2002——2008年《前沿材料科學》和《創(chuàng)新工程》通識課的教學內(nèi)容與教學手段的比例與學生滿意程度（學期平均值）的數(shù)據(jù)，可見各比例與學生滿意程度之間存在著非常復雜的非線性關系，采用傳統(tǒng)的回歸方法根本無法準確地確定其關系模型。
　　
　　人工神經(jīng)網(wǎng)絡建模技術(shù)目前已廣泛應用于自然科學研究的復雜非線性系統(tǒng)的建模、估計、預測、診斷和自適應控制等領域。BP網(wǎng)絡是一種前饋式全連接多層神經(jīng)網(wǎng)絡，具有較強的聯(lián)想記憶和推廣能力，可以任意精度逼近任何非線性連續(xù)函數(shù)，效果非常理想。因此，本文將人工神經(jīng)網(wǎng)絡建模技術(shù)引入到通識教育領域，利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡建模技術(shù)來建立科學典故、專題講座、雙語教學、課堂討論、動畫說明、板書交流等教學內(nèi)容與教學手段的比例與學生滿意程度之間的關系模型。
　　
　　本文采用24個樣本訓練網(wǎng)絡，4個樣本檢驗網(wǎng)絡的推廣能力。訓練66000次時，結(jié)果如表1所示，學生滿意程度的期望值為大學生問卷調(diào)查數(shù)據(jù)的平均值，學生滿意程度的輸出值為人工神經(jīng)網(wǎng)絡建立模型的理論計算值，可見，無論是訓練樣本還是檢驗樣本，其相對誤差均穩(wěn)定在3.3%以內(nèi)，說明此時已建立了準確的科學典故比例、專題講座比例、雙語教學比例、課堂討論比例、動畫說明比例、板書交流比例與學生滿意程度之間的復雜關系模型。
　　
　　2合理教學構(gòu)成的確定
　　
　　本研究是針對人工神經(jīng)網(wǎng)絡建立的模型來尋找合適的科學典故比例Z1、專題講座比例22、雙語教學比例23、課堂討論比例乙、動畫說明比例Z5、板書交流比例26以使學生滿意程度H取得最大值，這是一個非線性優(yōu)化問題。H=g（Z1，22，23，Z4，Z5，26）是一個非常復雜的多維空間函數(shù)，求其導數(shù)非常困難。遺傳算法優(yōu)化技術(shù)是根據(jù)生物的優(yōu)勝劣汰、遺傳變異的種群進化規(guī)律形成的一種優(yōu)化算法，能較好地解決上述優(yōu)化問題。
　　
　　本文將遺傳算法優(yōu)化技術(shù)引入到通識教育領域，采用遺傳算法優(yōu)化技術(shù)繁殖2500代后，得到的最優(yōu)點為（8.6，10，19.5，5.2，11.2，4.3），最優(yōu)值H=97.8，即采用科學典故比例為8.6%、專題講座比例為10%、雙語教學比例為19.5%、課堂討論比例為5.2%、動畫說明比例為11.2%、板書交流比例為4.3%進行通識課教學時效果最好，得到的學生對教學的滿意程度最大值為97.8%。這一合理的通識課教學內(nèi)容與教學手段的比例構(gòu)成已被2009——2011年以來的后續(xù)實踐教學所驗證，數(shù)據(jù)如表2所示�？梢姡�本研究比較符合通識教育的實際情況，對提高新時期通識教育的教學效果具有一定的借鑒意義。
　　
　　3結(jié)束語
　　
　　在通識課教學過程中，科學典故、專題講座、雙語教學、課堂討論、動畫說明、板書交流等教學內(nèi)容與教學手段對教學效果都有重要的影響，當科學典故比例為8.6%、專題講座比例為10%、雙語教學比例為19.5%、課堂討論比例為5.2%、動畫說明比例為11.2%、板書交流比例為4.3%時，學生對教學的滿意程度較大，均在97%以上，教學效果較好。這一探索結(jié)果對現(xiàn)代通識教育中如何確定與把握各部分教學內(nèi)容與教學手段的比例以達到良好的教學效果具有一定的借鑒意義。
　　
　　參考文獻
　　
　　[1]李松林，朱逾，通識教育呼喚高校教學及課程體系改革[J].云 南民族大學學報，2003, （5）： 105-107.
　　
　　[2]馮惠敏，曾德軍，武漢大學通識教育調(diào)查與分析報告[J].武漢大學學報，2003, （4）： 522-527.
　　
　　[3] Saad E W,Wunsch D C.Neural network explanation using inversion [J]. NeuralNetworks, 2007, （1）： 78-93.
　　
　　[4] Zhang P,Du Y H.Modeling and optimizing ofsteel and mushyAl-28Pb alloy bonding [J]. Trans. Nonferr. Metal. Soc, 2001,（2）： 239-243.
　　
　　[5] Zhang P, Du Y H.Study on modeling and optimizing ofdeformed steel bars hot rolling [J].J. Uni. Sci. Technol. 1999,6 （4）： 289-291.