應用協作探究式實驗教學模式促進設計性實驗的開發

摘要 本文介紹了協作學習模式的特點，提出了在設計性實驗教學中采用協作探究性模式的必要性和方法，并探討了其開發與實施的整個過程及其可行性。

關鍵字 教學模式；小組協作學習；設計性實驗；實驗創新

中圖分類號：G642.0文獻標識碼：A文章編號：1671-489X（2007）05－0033-03

計算機網絡實驗課中的設計性實驗是培養學生綜合能力的重要途徑。如何大力開展與開發設計性實驗，培養學生科學思維、創新精神與實踐能力是進行素質教育、培養創新人才的一個重要課題。實踐證明，采用“協作探究式”教學模式有利于設計性實驗的開發與開展。

1設計性實驗的特點和程序

所謂設計性實驗是指學生根據給定的實驗目的、要求和實驗條件，自行設計實驗方案、組織實驗系統、獨立進行操作并得出結果的實驗，旨在培養學生的創新意識和創新精神，提高學生分析問題和解決問題的能力。它具有實驗技能的綜合性、實驗操作的獨立性、實驗過程的研究性三大特點。設計性實驗，雖然也具有科學實驗的屬性，但是仍是教學實驗的范疇，所以實驗過程和結果是可以預期的，并具有可行性和安全性。設計性實驗是學生獨立地、創新性地開展、開發的實驗，是學生進行科學實驗全過程的一種初步訓練。設計性實驗的關鍵就是實驗拓撲的設計和實驗方案的選擇。學生根據實驗研究的具體要求和實驗精度的要求，來確定實驗的應用原理，提出實驗設計思想，選擇實驗方法，確定驗證測量實驗數據的精度，安排實驗步驟。實驗過程要考慮到盡可能避免實驗儀器之間的不兼容性，要預測能得出符合要求的正確結論。由于設計性實驗過程比較復雜，需要學生之間相互分工協作，共同協商和探討，充滿了創新性，因此在設計性實驗中采用協作探究性模式能有效地實現實驗的教學目的。

2 協作探究式教學模式

1）協作學習近年來在教育中被證明是一種非常有效的學習方式。小組協作學習是指學生以小組形式參與，為達到共同的學習目標、有明確的責任分工的互助性學習。它的基本做法是：依其任務類型或學生各方面的差異將學生組成若干個異質學習小組（每組3—6人），創設一種只有較優秀的小組成員才能達到個人目標的情境，小組成員不僅要努力爭取個人目標的實現，更要幫助小組同伴實現目標。

2）協作探究式教學模式，是指學生在教師的引導下，以小組協作學習的形式，靈活運用已有的知識和技能，充當新知識的探索者和發現者的角色，通過自己設計實驗方案，進行實驗操作，去探索和解決問題的一種實驗教學模式。美國明尼蘇打大學“協作學習中心”的約翰兄弟認為[1]，有5個要素是協作學習中不可缺少的，即積極互賴、面對面的促進性交互、個體職責、小組自加工與社交技能。協作探究式學習可以促進學習者從他人處得到不同的思想和學習心得，從而共享智慧的結晶，促進高級認知能力的發展，形成批判性思維和創新思維。協作探究式學習又可產生一種群體氣氛，促使學習者產生高度的學習動機，讓學習者對小組產生認同感、參與感與歸屬感，有利于學生健康情感的形成，有利于調動每個人的學習積極性[1]。

3）協作探究式小組的搭配要根據學生的專業成績、知識結構、認知能力、認知方式的差別組成，選定一名組長組織學習活動，每次實驗都由組長明確分工、各司其職，形成極積互賴的關系，有利于因材施教，優勢互補，又能促進差生的實驗技能提高。

3 應用協作探究式教學模式進行設計性實驗的開發與設計

1）教師在協作探究式教學模式中的工作:構建實驗情景以利于設計性實驗的開展與開發;了解個人個性，以便于調動個人參與設計性實驗的積極性和興趣，做到因材施教;及時公正地考核與評價實驗成果，獎勵優秀作品與鼓勵普通作品，以保證學生進行實驗研究與探索的持續性，切實培養學生的實驗創新精神與創新能力。

2）協作探究式教學模式設計思路

圖示為協作探究式教學模式下設計性實驗的開發過程。我們以一個設計性實驗為例來說明這個過程的實施。實驗教師首先要根據學生的專業成績、知識結構、認知能力、認知方式的差別，進行實驗小組搭配，每組選定一名組長組織實驗活動；然后給出一個設計性課題，簡單交代實驗要求與實驗條件，實驗驗意義和與實驗預期達到的目標，例如：組建局域網并規劃網絡拓撲完成相關配置，最后按設計性實驗的程序撰寫實驗報告。

接下來，組長根據實驗需求對本組組員進行分工，這時學生們以組為單元，各組員都承擔了實驗中不同的要職，誰都不甘心在組里落后了。開始查閱和搜索相關網絡實驗原理與實驗配置資料，聯系新的實驗課題對新舊資料信息進行優化整合，確定實驗項目名稱，設計出網絡拓撲結構圖，規劃與分配網絡IP地址，經過本組成員交流和討論，選擇初步方案，由組長提交實驗教師審閱。教師的主要審閱標準是實驗方案的創新性、可行性與安全性。審閱通過后，各組按擬定的方案開始操作實驗，驗證其可行性。如果實驗順利完成，實驗數據真實有效，就開始按照設計性實驗程序撰寫實驗報告。由于實驗是學生親自設計的，所以他們對操作過程的掌握與進行比較有條理。如果實驗過程中遇到意外問題，則各組成員共同探討新的解決方案，發言中都有各自的積極因素和獨特的見解，會產生一些爭議，引發同學的思維火花，教師要抓住這個時機給予點撥、修正和完善實驗方案，然后再進行實驗。這時，學生的實驗心情充滿了對預期結果的成功期待，促進他們在實驗操作中體現出積極性、主動性和探索性。增強了每個學生的責任心，學生惟恐因為自己的疏忽和不慎，導致全組的實驗效果產生影響，促進了學生嚴格規范操作實驗的自覺性，而且相互之間經常提醒、配合默契，培養了團體協作精神和高層次的研究探索能力。

當然，有些實驗環節可能需要多次嘗試，但是，通過這樣的實驗過程與模式卻可以培養學生面對挫折的勇氣、解決問題的嚴謹態度和堅韌不拔的毅力。而且這樣完成的設計性實驗是由學生自己動手操作的實驗，因此，它具有驗證性實驗的一切優點有助于日后實驗課堂教學參考。對于學生的優秀作品要逐年納入設計性實驗指導書，使學生有成就感，同時豐富了我們網絡實驗中的設計性實驗項目，促進了設計性實驗項目的開展與開發。

4 設計性實驗的考核包括：實驗成果、實驗答疑、小組自評與各組互評

根據實驗學時安排情況，實驗教師可以定期邀請相關實驗教師，組織學生開展設計性實驗考核活動。考評者由相關專業的實驗教師和各組組長組成。各組要事先做好充分的準備，推選一個思路清晰、表達能力較強的同學在全班介紹展示本小組的方案。其他組員除了準備補充介紹人未交代清楚的地方，同時要人人動腦準備答疑，制定有效的評分標準，根據實驗原理準確性、實驗方案的創新性、實驗步驟的簡易性、實驗開資的經濟性、實驗成果的實用性等給予不同的權重。答疑部分是針對同一個實驗要求和實驗條件對各組共同提出的，內容包括：分組答疑同一個問題得分；各組搶答得分。最后進行總評。獎勵優秀成果組，鼓勵普通成果組。這樣公開、公正、透明、合理的實驗考核讓學生心服口服，從而激勵學生的競爭意識，從而有利于實驗的更好的開發和開展。

結束語

實踐表明，協作探究式教學模式調動了學生在實驗學習中的主動性、積極性和創新精神，提高了學生分析問題、解決問題、自主合作和交流溝通的能力，提高了學生的綜合素養，有利于設計性實驗的開發。這樣的實驗教學模式與實驗項目開發使學生有成就感，甚至希望能有機會同教師一起參與科研項目的開發與研究，以不斷從實踐中得到鍛煉和提高。此外，在今后的實驗教學中需加大力度開放實驗環境和各種實驗儀器設備，改進實驗成績考核方法，完善協作探究式實驗教學模式，加快設計性實驗項目的開發，以不斷提高實驗教學質量。

參考文獻：

[1] 黃榮懷. 計算機支持的協作學習－理論與方法[M]. 人民教育出版社2003.12