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1.研究性学习
研究性学习又称为探究式学习，它是指学生在教师的指导下，结合专业学习，从自然、社会和生活中选择一些力所能及的专题进行研究，从而掌握专业知识、研究技能并能够主动发现问题、分析问题、有效解决实际问题的学习活动。研究性学习有狭义与广义之别。研究性学习要求学生转变学习观念，实现“学会→会学→智学→能做”的转变，在增强智力、提升技能的同时，促进了心智的成熟。
2.研究性学习方法
研究性学习既可以表现为一种学习方式，也可以表现为一类课程；既可用于科学探索与研究，又可用于社会调查和探究。视角不同，对研究性学习的分类也不同。下面是我们根据研究性教学多年的探索和实践经验所做的基本分类：
1）根据研究性学习过程中体现的研究程度的不同，可分为部分探究式学习和完全探究式学习两种类型。前者涉及部分章节，后者包含全部章节。
2）根据研究性学习的研究内容及实施层面的不同，可分为课题研究型学习和项目设计型学习两种类型，它们均属于完全探究式学习。前者由教师指定，后者为自主探究。
3）根据在研究性学习过程中获取研究信息及方法知识的自主程度，可分为接受式探究学习和发现式探究学习两种类型。前者是模拟研究，后者为真实课题。
4）根据在研究性学习过程中对新知识、新方法的发现及构建程度，可分为知识探究型学习和创新研究型学习两种类型。前者属于知识积累，后者则为方法创新。
从上述分类方式可见，在每一种分类中，前者是基本要求，后者是高级或者理想要求，教师需要根据校情、学情等条件来选择研究性学习方法，促进学生通过自主探究和团队协作来解决专业问题。
1.模型简介
P-MASE模型由南开大学研究性教学团队于2018年设计、构建，并于2019年成型，开始应用。该模型源于科研规程，后用于教学改革、课程建设、教材编著、成果凝练、创新培养等。该模型包括如下五个环节，即引入问题（Problem）、寻找方法（Method）、科学分析（Analysis）、有效解决（Solution）和效果评价（Evaluation），我们称之为“五步教学法”。P-MASE模型的基本形式为递进式，如图1-9所示。
基于P-MASE模型的研究性教学过程始于引入专业问题，其间历经寻找合适的探究方法、进行科学缜密的分析、及时有效地解决问题和最终探究效果的评价等教学与学习过程，而相互联系的各个环节则充分体现了研究性教学的目标进阶和分步实施过程。
图1-9 P-MASE模型架构图
2.模型内涵
P-MASE模型以发现问题为基点，以科研方法为指南，以解决问题为目的，以创造知识为宗旨。通过实施P-MASE研究性教学设计，有助于实现“教能传道，研达精妙，教研融合，创新开拓”的教学目标。该模型的运作是按照一定的科研规程来实施的，即把课程教学与一定的科研规程相结合。科研工作是一种学术过程，教学工作也是一种学术过程，即教学学术。教学学术是指以教学为对象的一种学术活动，它是采取学术方式并运用教育理论从事教学研究和教学实践的过程。P-MASE模型的运作过程就是树立科学精神、锻炼创新思维、塑造优秀品格的育人过程。
3.模型实施
P-MASE模型要求教师在上课之前要做好教学设计，确定每个环节的教学目标，然后分步实施，最终达到研究性教学及探究式学习的目的。采用P-MASE模型的研究性学习方法包括如下五个步骤：
1）引入问题。引入问题时可采用问题三层次分析法，即提出专业问题、筛选价值问题和提炼研究选题。其中，提出专业问题是基本层次，即首先要有问题意识，培养发现问题的能力，发现并提出那些自己不了解但感兴趣的专业问题。筛选价值问题是中间层次，即在提出专业问题的基础上，将这些问题逻辑化，从中梳理出具有科学研究价值或技术创新价值的专业问题。提炼研究选题是高级层次，即进一步深化提炼具有研究价值的问题，从中确定有望解决的研究选题，这需要研究者具备灵活的头脑、锐利的眼力和敏捷的悟性。
2）寻找方法。针对不同的问题，需要采用不同的方法加以解决。方法的选择很关键，其原则是采用的方法并不一定是最优的，但一定要管用，能够解决实际问题。一般而言，方法的通用性要强，而且容易上手使用。对于智能计算技术与应用而言，选择数学建模分析法、类比分析法等方法是合适的。主讲教师可根据教学内容布置不同层次的习题，推荐合适的研究方法，引导学生自主分析、解决相关的专业问题，积累实践、应用科研方法的经验，为参与具有挑战性的课题研究打下方法论的基础。
3）科学分析。科学分析阶段可以从两个方面调动学生学习的积极性和主动探究热情：一方面是鼓励学生积极思考，自主分析和解决专业问题；第二个方面是指导学生组建探究小组，在组长的带领下，共同设计解决问题的方案，通过协作或合作的方式集体攻关解决专业问题。在此过程中，教师的方向引导和具体指导很重要。若学生探究小组数量较多，也可以采用课程组或教研室的方式，分别或分批指导。
4）有效解决。有效解决的目标是获得结果，结论应该是有价值的，方法应该是有效的。为此，需要对专业问题进行概念定义和内涵分析，对重点和难点进行精准判断，借助科研方法和实施工具有效加以解决。我们的研究性教学实践和经验表明，“五步教学法”是一个完整的研究性教学过程，对于较简单的专业问题，可以设计两堂课来完成一个教学过程。对于具有一定挑战度的专业问题或者研究问题，则需要组建探究小组，在一个学期内完成一个探究过程，并在期末以课程大作业、实验实践报告、社会专题调查等方式结题并集中汇报。
5）效果评价。效果评价是研究性学习的最后一步，也是评估研究性教学效果的关键环节。在该阶段，学生的付出需要得到肯定，他们也期望获得教师的指导和同学的建议，这是最激动人心的教学环节。教学评价包括自评、他评和第三方评价。其中，自评是指学生的自我评价、探究小组成员对本组的评价；他评是指同学的评价，即同学之间的评价、不同小组之间的互评等；第三方评价在课程教学的范畴内，一般是指任课教师对学生完成情况的评价。以期末课程大作业汇报为例，每个探究小组推举代表在课上汇报，展示探究过程和研究结果，分享探究经验和心得体会，这是自评过程。在汇报期间，其他小组成员可就汇报的内容进行提问和咨询，互相学习和借鉴，得到共同提高，这是互评过程。各小组汇报完毕后，由主讲教师对各小组的解决方案及结果进行统一点评，就问题理解、问题描述、分析过程、解决方案、求解结果进行综合评价，肯定成绩并指出不足。在此阶段，主讲教师的点评是多视角、全过程的，具有重要的指导意义。最后，主讲教师留一些讨论时间，让各小组对点评意见进行反馈并阐述理由。此外，在鼓励头脑风暴、小组合作的同时，也强调具有批判思维、富有创意的个人发挥。
南开大学采用P-MASE模型的教学实践结果表明：在教学中灵活使用该模型，能够促进教学与科研的融合，发挥专业教师的科研特长，激发学生的问题意识和探究兴趣，增强学生学习的自主性，促进教师与学生、学生与学生和教师与教师之间多维度、多层次的互动交流。本书后续各章会按照P-MASE模型的体系，设置引入问题、寻找方法、问题分析、问题求解和效果评价5个板块，以便读者开展研究性学习。