不完全信息博弈视角下科研导向型教学模式探究

于振英, 牛晓耕, 丁 欣

河北地质大学 经济学院, 河北 石家庄 050031

0 引言

“学贵有疑”, 问题意识是一切创新的原动力。 全日制学术型硕士研究生(下文简称为“研究生” )处于科研工作的起步阶段, 首先需要发现问题, 对研究领域和研究方向进行定位[1]。 多年来的教学实践表明, 相当数量的研究生, 尤其是学习学科基础课的一年级研究生, 在学习过程中习惯于被动地接受知识,不善于点燃自己的科研思想火花, 探究和解决问题的能力较弱[2]。 究其原因, 从教师授课方式来看, 研究生教学仍以教师在课堂上讲授理论知识为主, 授课形式“本科化”, 缺乏师生之间对学科前沿问题的讨论,从而影响了研究生创造性思维的培养和科研能力的提升[3]。 激发学生的创新意识是研究生教育的核心内容, 因此, 教师探讨科研导向型教学模式, 事先查阅与授课内容有关的国内外最新研究进展或者观察社会现象, 结合自己的科研课题和授课内容提出问题, 通过授课开启研究生的创新意识, 鼓励研究生对学术观点进行质疑和批判, 对于激发研究生的科研兴趣、 培养其科研意识、 形成批判性创造性思维具有重要意义。 本文使用不完全信息静态博弈方法分析教师的授课方式对研究生的科研意识培养的影响, 并且把博弈分析过程本身作为科研导入案例, 以期对研究生教学改革提供借鉴, 也为高年级本科生教学提供参考。

1 科研导向型教学模式的内涵

科研导向型教学模式是在研究型教学模式和问题导向型教学模式的基础上, 以科研能力培养为导向,结合案例教学方法, 把与授课内容相关的国内外最新科研成果导入教学过程, 在课前准备、 课中渗入和课后思考三个阶段加强师生互动, 从而将研究生科研能力培养融入课堂教学, 具体流程见图1。

图1 科研导向型教学模式流程Fig.1 Process of scientific research oriented teaching mode

在课前准备阶段, 授课教师把即将讲授的课程内容与学术研究的最新成果相结合, 设计科研案例。 同时, 为了提高研究生的信息获取与文献整理能力, 教师提前通过线上教学平台把相关文献发给学生进行预习, 并且指导学生继续搜索与授课内容有关的文献,了解学术问题的研究动态。 在课中渗入阶段, 教师在课堂上将科研案例作为“开场白”, 阐述科研案例,结合本次课的授课内容提出问题, 针对难点和重点进行分析、 讲解和评价, 学生通过课堂讨论等形式与教师互动, 建立课程内容与科研案例的联系。 在课后思考阶段, 教师通过布置课程论文、 与学生在线上教学平台讨论案例带来的科研启发等形式, 鼓励学生结合自己的研究方向进行更深层次的思考。

以经济管理类硕士研究生的学位课程“中级微观经济学” 为例, 消费者剩余是衡量消费者福利的重要指标, 笔者引用游士兵教授课题组在《自然·食品》杂志发表的学术论文“African swine fever outbreaks in China led to gross domestic product and economic losses”,在注明文献出处的前提下, 根据该论文中“非洲猪瘟对消费者剩余的影响分析” 改编形成了科研案例, 结合案例提出了三个问题: 第一, 什么是消费者剩余;第二, 为什么非洲猪瘟的爆发会导致消费者剩余减少; 第三, 如何建立经济学模型分析消费者剩余的减少量。 在课堂上将案例和问题“抛给” 学生之后, 让学生带着问题听课, 并且在课后阅读关于消费者剩余的学术论文, 结合课后习题和自己的研究兴趣, 互相交流消费者剩余问题带来的科研启发, 从而提升发现问题的能力、 文献搜索与阅读归纳能力以及学术语言表达能力。

2 基于不完全信息静态博弈的科研导向型教学模式必要性分析

2.1 问题描述

不完全信息静态博弈也称静态贝叶斯博弈, 由“自然” 选择博弈方的类型, 每个博弈方知道自己的类型(私人信息), 并且可以使用先验知识对其他人的类型的分布进行判断, 接着博弈方同时选择行动,每个博弈方的得益既取决于自己的行动和类型, 也依赖于他人的行动和类型[4]。 无论是在校期间申报科研项目, 还是毕业后从事学术研究, 不完全信息导致具有相同研究方向的研究生在选择学习方式时存在非合作博弈。 不同的学习方式反映了个人付出的成本不同, 在一定程度上属于私人信息, 不容易被他人观察到, 因此两名研究生互相不了解对方的学习方式, 不掌握对方的策略信息, 在不完全信息状态下同时选择自己的行动。 博弈过程如下: 由“自然” 分配授课教师的授课方式类型和研究生的学习方式; 研究生在新课程开始之前不知道授课教师的类型, 因此随机选择自己的学习方式, 每名研究生知道自己的学习方式(即自己的类型), 但是不知道授课教师的类型和其他研究生的类型(或者观察到了其他研究生的学习方式, 但是不了解其真实性); 不同的学习方式组合决定了研究生的得益, 包括知识掌握程度和科研能力的提升程度。

2.2 符号与参数设定

设某专业两名研究生为1 和2, 某学期分别选修了不同的专业课, 两位授课教师的授课方式分别为科研案例导入式授课方式和传统授课方式(只讲授理论知识)。 研究生在“批判接受” 学术观点和“被动接受” 课程知识之间进行选择。 如果两位任课教师均选择科研案例导入式授课方式, 并启发两名研究生选择批判接受学术观点, 新思想碰撞使研究生萌生了科研意识, 两名研究生的得益分别为R + n(包括科研得益R和课程知识积累n)。 但是由于研究生的学术知识储备有限, 对权威学术观点的质疑不够成熟, 因此每人会承担一定的心理成本k(即挑战权威时产生的不自信感以及由此带来的心理压力), 因此每人的净得益为R + n - k。 如果两名研究生的教师均选择传统授课方式, 从而两名研究生同时选择被动接受所学知识,两人的得益分别为n。 如果两名研究生遇到了授课方式不同的教师, 从而研究生i选择批判接受学术观点, 研究生j选择被动接受所学知识, 则研究生i的得益为R +n -2k(因为单独挑战权威学术观点的心理成本更高), 研究生j的得益为n。

假设把教师选择科研案例导入式授课方式记为Q, 选择传统授课方式策略记为F, 显然Q会对学生的科研能力培养产生积极影响。 把研究生选择“批判接受学术观点” 策略记为C, 选择“被动接受知识”策略记为P。 如果教师选择Q, 学生既学到了课程知识, 也拓展了科研思维, 再加上教师的鼓励和启发可能使学生的心理成本k降低到0, 学生收益为R+n。如果教师选择F, 传统授课方式对学生的科研思路拓展的影响有限, 学生被动接受知识, 只获得n, 无心理成本。 再假设每名研究生只知道自己喜欢的授课类型, 了解自己的科研禀赋和科研意愿, 从而选择适合自己的学习方式, 但是不清楚其他同学的类型。

研究生的得益R和n取决于以下因素: 教师的授课类型、 自身的科研禀赋和科研意愿。 由于教师的授课类型在很大程度上会影响“科研小白” 的科研意愿, 可假设R和n主要取决于授课类型。 授课教师选择Q和选择F的概率相等, 授课类型的分布由自然N决定。 这意味着教师选择科研案例导入式授课方式的概率等于1/2, 与传统授课方式彼此独立。

研究生面临的教师授课方式状态类型集合为θ1θ2∈{QQ,QF,FQ,FF} 。 其中,QQ表示两名研究生均遇到了采用科研案例导入式授课方式的教师;QF表示研究生1 遇到了采用科研案例导入式授课方式的教师, 研究生2 遇到了采用传统授课方式的教师;FQ表示研究生1 遇到了采用传统授课方式的教师, 研究生2 遇到了采用科研案例导入式授课方式的教师;FF表示两名研究生均遇到了采用传统授课方式的教师。 四种状态以相同的概率出现, 各为1/4。 每名研究生的行动集合如下:A1={C,P},A2={c,p},C和c分别代表研究生1 和2 选择批判接受学术观点,P和p分别代表他们选择被动接受课程知识。

2.3 授课方式、 学习方式与科研能力提升之间的关系

研究生之间关于学习方式选择的不完全信息静态博弈树如图2 所示[4]。 图2 中, 研究生1 的策略集合为xy∈S1={CC,CP,PC,PP}, 其中x是当他面临Q时采取的行动,y是当他面临F时采取的行动。同理, 研究生2 的策略集合为xy∈S2={cc,cp,pc,pp} 。

图2 不同学习方式下的不完全信息静态博弈树Fig.2 Game tree with static games of incomplete information based on different learning methods

图2中, 研究生1 和研究生2 均处于多节点信息集, 表明每位研究生在开课之前选择自己的学习方式时, 既不清楚授课教师的类型, 也不知道其他研究生的类型, 各方同时选择行动。 给定教师的授课类型以及某研究生的学习方式, 某研究生在对其他人的策略进行判断的基础上选择自己的学习方式, 以实现期望得益最大化。 两名研究生的最优策略组合形成贝叶斯纳什均衡, 此时, 双方均不再改变自己的策略。 为了简化分析, 先假设心理成本k=0.

2.3.1 研究生在各种学习方式下的得益

研究生的得益分为四种情况: 在科研案例导入授课方式下采用批判接受学术观点策略的得益为R +n; 在传统授课方式下采用被动接受课程知识策略的得益为n; 在科研案例导入授课方式下采用被动接受课程知识策略的得益为αR + n(0＜α ＜1,α表示研究生对科研案例导入授课方式的接受程度, 取α =0.5); 在传统授课方式下采用批判接受学术观点策略的得益为βR+n(0＜β ＜α,β表示科研禀赋, 假设大部分研究生科研禀赋较低, 取β =0.1)。

以策略组合(CC,cc)为例, 研究生1 和研究生2的期望得益Ev1和Ev2相等[4], 见式(1):

在策略组合(CP,pp) 下, 两名研究生的期望得益分别为式(2) 和式(3):

同理, 可求出其他策略组合下研究生1 和研究生2 的期望得益, 见表1。

表1 不同学习方式下研究生的期望得益[4]Table 1 Expected benefits of graduate students from different learning methods

与本科教育相比, 研究生教育更注重培养学生的科学研究能力, 因此本文设R=10,n=5, 研究生的期望得益见表2 中的具体值。

表2 不同学习方式下研究生的期望得益(具体数值)Table 2 Expected benefits of graduate students from different learning methods (numerical value)

2.3.2 贝叶斯纳什均衡分析

在不考虑挑战权威的心理成本以及因科研能力弱化所产生的成本的前提下, 使用优势策略划线法求得此博弈唯一的贝叶斯纳什均衡为(CC,cc) 。 按照逆推归纳法的思路, 结合图2 中的博弈树,(CC,cc) 说明, 无论教师采用何种授课方式, 研究生的最优策略都是批判接受学术观点; 由于教师采用科研案例导入式授课方式时研究生批判接受学术观点的得益为R +n, 在采用传统授课方式下研究生采用批判接受学术观点策略的得益为βR+n(0＜β＜1), 所以, 为了培养研究生的科研能力, 教师应采用科研导向型教学模式。

事实上, 即使教师采用了科研案例导入式授课方式, 鼓励研究生在他人学术研究成果的基础上进行思考和质疑, 研究生的心理成本k也不会降低到零。 另外, 一部分仅满足于被动接受知识的研究生会形成科研惰性, 科研能力得不到提升, 从而出现因毕业论文写作质量低而延期毕业、 找工作难、 考博士难等一系列成本d, 且d大于k, 此时把研究生的学习方式博弈矩阵改写为表3。

表3 考虑成本k 与d 的研究生学习方式博弈Table 3 The game of graduate students' learning method considering cost k and d

设k=2,d=4, 可得表4。

表4 考虑成本k 与d 的期望得益的具体数值Table 4 Expected benefits considering cost k and d (numerical value)

由此可见, 即使是在考虑了k与d等成本的情形下, 唯一的贝叶斯纳什均衡仍然为(CC,cc), 即教师采用科研导向型教学模式, 有助于培养研究生的科研意识。

3 实施科研导向型教学模式的保障措施

不完全信息静态博弈分析表明, 采用科研案例导入式授课方式是培养研究生科研思维的重要途径。 为了优化科研导向型教学模式, 可考虑在以下方面加强对研究生科研意识和科研能力的培养, 为科研导向型教学模式的顺利实施提供保障。

3.1 为研究生开设学术专题讲座, 使其树立科研意识

从学校层面来看, 可考虑在研究生入学伊始就邀请校内外专家开设专题讲座, 专家结合如何做好科研等问题与研究生进行交流, 使其树立科研意识。 从教学单位层面来看, 要结合学术热点问题和研究生的科研需求, 由导师传授阅读科技文献、 申请科研课题和写作学术论文的具体方法。 为了培养研究生的科研素养, 学校和研究生所在教学单位应开设学术道德以及学术行为规范方面的课程或讲座, 并且结合专业课教学内容进行科研诚信教育[5], 使研究生在从事科学研究的同时加强学术自律。

3.2 授课教师与研究生导师沟通, 形成“两位一体” 协同培养机制

教师的授课方式影响研究生在主动质疑和被动接受知识之间进行选择, 导师的学术水平和科研能力则直接影响研究生的科研能力。 研究生课程的授课教师往往本身也是硕士生导师, 或者与学生的导师处于相同的工作单位甚至同一学科组, 从而为二者之间的实时沟通创造了便利条件, 有利于实现专业知识与研究生科研选题的有效对接[6]。 成立研究生科研培养小组是建立“两位一体” 协同培养机制的重要方式, 培养小组成员包括研究生本人的导师和授课教师, 其中研究生导师是固定的, 授课教师根据教学安排适时进行调整。 培养小组中最好包括一名具有博士学位的青年教师, 能够指导研究生追踪学术前沿。

3.3 灵活运用其他教学方式, 通过课堂教学营造学术研究氛围

授课教师在采用科研案例导入式授课方式的同时, 也可通过探索式教学、 研讨式教学和案例教学,在课堂上营造学术研究氛围。 教师要精简、 深化授课内容, 每次课讲授一个完整的知识点, 将学术研究热点或社会热点作为讨论话题[7], 通过课堂互动、 小组研讨等方式, 引导研究生模拟学术交流会议发言, 在学术讨论中发现问题, 形成科学探究精神。

3.4 打造基于科研能力培养的习题库, 提供课后保障

遵循“授之以渔” 的原则[8], 为了培养研究生独立写作学术论文的能力, 可考虑打造有利于科研能力培养与提升的习题库。 授课教师结合每一章的授课内容选择1～2 篇最新发表的高水平学术论文, 将之纳入习题库中, 引导学生分析其写作思路和研究方法,指导学生进行科研选题、 文献资料获取、 文献综述写作、 学术语言的语感培养, 使学生结合自己的研究兴趣和导师的研究方向做到举一反三, 尝试把学术前沿理论与现实问题相结合, 根据导师组与授课教师的建议拟定论文题目, 结合研究对象的性质确定研究方法, 互相交流收集数据、 建立模型的经验,探讨如何在定量分析的基础上得出结论、 如何根据结论提出政策建议, 在申请课题以及独立撰写学术论文方面迈出第一步。

4 结束语

理论研究和有关高等学校的教学实践均表明, 科研导向型授课方式对提高研究生科研水平具有重要意义[9]。 在实施科研导向型教学模式的同时, 也不能忽视传统课堂教授的重要性。 与本科生相比, 研究生的学习能力较强, 学习主动性和自觉性较高, 因此在教学过程中, 授课教师要注重课堂讲授技巧, 精讲课程的基本理论, 并结合科研案例及学科前沿文献, 引导学生思考理论知识在科学研究中的应用, 实现课堂教学与科研思维培养相辅相成。