基于開放性實驗室建設的大學生探究性學習能力培養

陳念

(池州學院 數學與計算機科學系，安徽 池州 247000)

基于開放性實驗室建設的大學生探究性學習能力培養

陳念

(池州學院 數學與計算機科學系，安徽 池州 247000)

高校實驗室作為大學生創新精神、創新能力和開拓素質培養的重要基地，在專業素質教育過程中發揮著不可替代的作用。文章從探究性學習的概念和特點出發，分析了這種教學模式在大學生專業精神和專業素質培養方面起到的重要作用，探討了如何有效利用實驗室提供的服務和便利，在學生探究性能力的培養方面做出更多的工作。

開放性實驗室；創新能力；專業素質教育；探究性能力

工科課程教學是以實驗為基礎的，理論知識點需要經由實驗直觀的展現，更為重要的是創新思維，開拓性專業思想需要通過實驗才能驗證其可行性，最終結果的獲得也必須經過不斷的實驗、改進才能完成。在很多211，985高校研究生階段的培養都是在實驗室完成的，但在本科階段，由于學生都還處在專業知識框架搭建，專業基礎知識的充實時期，教學的重點被放在知識的傳授上，一些概念，結論，規律被以定理的形式直接灌輸給學生，實踐性教學環節被忽視，學生并不知道這些“定理”是通過怎樣的途徑獲得的，當然也就不會對他們的正確性產生任何的疑問。“填灌式”的教學方法在有效傳播前人的科技成果的同時，也在一定程度上遏制了創新意識和創新思維的產生。然而，創新永遠是一個國家和民族進步的基石，本科階段對學生創新意識，創新思維的訓練和培養已越來越受到重視，本文結合開放性實驗室的功能和特點，探討了其如何在訓練學生?探究性學習能力，培養學生的勤于思考，勇于創新的專業精神方面發揮更大的作用。

1 探究性學習能力

1.1 探究性學習的概念與特點

探究性學習是指用簡化的科學探索的方式獲取知識的一種學習方法，以達到使學生了解科學研究的過程，掌握科學研究的方法，培養參與科學研究的主動性的目的[1]。“授之以魚，不如授之以漁”就是對這種學習方法的一種概括，與其在課堂上照本宣科的將一些理論灌輸給學生，不如讓他們通過觀察、實驗，自己去總結一些規律，即便這些結論是片面的，甚至是錯誤的，但這個過程帶給學生的啟迪遠非課堂教學所能給予的。當然，這并非否定課堂教學的作用，而是強調掌握獲取知識的方法比獲得知識本身更加重要。探究性學習的特點是主動性，實踐性和過程性。主動性在于通過這種學習方式培養對科學研究的興趣愛好，鍛煉他們樂于觀察，善于觀察，勤于思考的專業精神；實踐性和過程性則使學生體味科學研究的過程，掌握研究的一般方法，培養他們大膽假設，合理存疑的品質，激發他們的創造意識和創造思維，這才是理工科專業教育想獲得的最佳教學效果。

1.2 探究性學習的步驟

“探究”從字面上理解即是探求一下結果為什么是這樣，顯然注重的獲取結論的方法和過程，而不是結論本身[2]。探究性學習是一種多環節緊密聯系的過程，圖1較為直觀的描述了這一過程。

圖1 探究性學習的基本步驟環節

在學習的初期，學生也許不能自己提出問題并加以解決，這就需要教師通過假設情境或是簡化現實問題來提出學習目標。目標的設定首先要貼近現實生產生活，盡量避免用純數學的形式給出，目的是使學生在解決問題之后獲得成就感和自信心；其次，解決問題的途徑和方法要在學生的能力范圍之內，能夠讓學生在實踐的過程中學習新的知識和鞏固已學的知識。建模環節是鍛煉對實際問題的抽象描述能力，在教師的指導下，通過建模過程訓練學生將實際問題轉換成科學工具可以直接解決的表述形式的能力。實踐求解則是一種有效促進學生自主學習的途徑，學生在實踐過程中發現了不能解決的問題，必然會主動去尋求理論上的支持，這樣的學習才更有針對性，深刻性；同時實踐過程中學生個體的動手能力和團隊的協作能力都能得到充分的鍛煉。歸納總結同樣是不能忽視的環節，并不是說結果出來了，學習的過程就結束了，要從多次實踐中歸納出一類問題的共有特性和規律，形成自己對這類問題的認識，而不是簡單的去記憶別人的研究成果，這不僅是一種能力的訓練，更是一種專業品質的培養。

1.3 探究性學習對開放性實踐環境的要求

探究性學習更多的是培養學生 “實踐出真知”的專業學習品質，和對科學真理不斷追求的熱情。在完成教學計劃安排的學習任務外，學生需要主動投入更多的時間和精力去進行獨立的，探索性的學習，因此外部實踐環境對學習活動能否正常開展以及學習的效果有著很大的影響。探究性學習要求更多的自由實踐時間，和不受約束的實踐過程，開放性實踐環境的建設可以較好的滿足這種需求。首先，在實驗時間方面，學生可以通過課外預約實驗來獲取更充足的實踐時間；其次，在實驗效果方面，沒有統一的實驗要求，對于一個問題的解決，可以通過多次的實驗過程來完成和完善，這將更有利于學生通過循序漸進的實踐過程來更為直接的獲取知識，和掌握獲取知識的方法。

2 開放性實驗室建設

2.1 開放性實驗室建設的意義和作用

開放性實驗室建設是高等學校實踐性教學環節改革的一種有益嘗試，相對于普通實驗室，他不僅在提高設備利用率，實驗項目的自主選擇，實驗時間的自由支配等方面表現出了很強的優勢，尤其能在創新型，開拓性人才培養方面發揮極其重要的作用[3-4]。開放性實驗室運行模式打破了傳統教學體系中實踐教學輔助性地位的狀況，在功能上，時間上為實驗者自主的進行拓展性，創新型實驗提供了便利。開放性實驗室的優勢具體表現在：

2.1.1 服務實驗層次多樣化 有別于將一次實驗課的目標及內容進行統一，要求所有學生在規定時間內完成設定項目的傳統實踐教學模式，開放性實驗室更偏重于支持不同知識基礎的實驗者個人或團隊在同一時間內獨立的進行實驗活動，對實驗者在一次實驗活動中能否完成既定目標也沒有硬性要求。學生由于自身的資質，及對知識吸收的快慢程度不同，動手能力和當前能接受的實驗層次也會存在差異，“量體裁衣”，做能力范圍以內的事情是實踐性教學環節所應遵循的規律。開放性實驗室由于其自身的特點，可以滿足不同實驗需求，不同實踐能力的學生通過實驗獲取知識的要求。

2.1.2 服務時間選擇上更加靈活 一般來說，教學計劃安排了實驗課，那么學生就要進實驗室完成規定的實驗內容，對實驗者的實驗前知識準備情況，實驗時機等問題欠缺必要的考慮。開放性實驗室則完全不是這種模式，在什么時間開展實踐活動完全由實驗者結合自身的情況自主決定。實驗者覺得自己的想法已經成型，且預備知識已準備充足，需要通過實驗來驗證思路或設計，那么他就可以選擇進入實驗室，這是一種主動的學習，學習的動力來自于自身的需要。

2.1.3 完善的過程指導，結果評價機制 開放性實驗室配備有專職的實驗員，能夠對實驗者的實驗過程進行實時的跟蹤，并對實驗過程中出現的問題進行必要的指導，其作用一方面可以在實驗環節提供幫助，同時也能保證設備使用過程中的安全。實驗結果評價同樣也是不可或缺的步驟，評價可以是書面或口頭形式的，授課教師或專職實驗員從專業的角度給出實驗成功與否的結論，并幫助分析相應的原因，這個環節可以讓實驗者清楚實驗的完成情況，存在的缺陷等問題。相比較于普通實驗室，這種指導、評價的針對性更強，更利于為學生后期的實踐學習提供經驗。

2.2 開放性實驗室是探究性學習能力培養的有益平臺

開放性實驗室的組建和運行，為大學生探究性學習能力的培養提供了極有利的外部條件，同時只有學生的創新意識，創造潛能得到充分的激發，開放性實驗室存在的意義才能得到更有效的體現[5]。探究性學習是探求事物發展的過程，掌握其形成發展的規律，以達到利用規律解決在現實生產、生活中出現的問題，并進行創新創造的目的。高等學校專業教育的目的是讓學生通過學習，能夠“學以致用”，而不是簡單的將已有的知識傳授給他們。探究性學習概念的提出就是讓學生清楚事物形成的機理，發展變化的規律，而開放性實驗室的運作模式恰好可以滿足這種需要，為學生在課堂以外的時間進行自主的創新型學習搭建了有益的實踐平臺。

3 充分發揮開放性實驗室作用的幾點建議

3.1 以任務驅動的方式促成實驗習慣的養成

良好的實驗習慣是今后進行科學研究的基礎，教師在開始階段可以通過提出一些驗證性的實驗任務要求學生獨立完成，在鍛煉動手能力的同時也培養了“實踐出真知”的科學意識；逐漸的，將設計性的或是解決實際問題的實驗要求進行引入，讓學生在實驗過程中融入自己的思想，遇到疑問時自己去尋求解決的方法和途徑，這樣能夠有效的培養學生的自主學習能力和強化對知識的理解和掌握。任務驅動只是一種方式，而真正讓學生樂于將自己的課余時間用于科學實踐和創新，還是要著重培養他們的自信和對科學，對專業的熱愛，及對知識的渴求。

3.2 大力倡導和組織科技競賽類活動的開展，營造良好的實踐學習氛圍

“以賽促學”是高校強化學風建設的有效做法，組織專業技能過硬的學生參加到各類專業競賽活動中來，鍛煉他們的團隊協作能力和運用已學知識解決實際問題的能力。理工科課程的競賽，如數學建模競賽，電子設計類競賽等都是以實驗為基礎的，開放性實驗室可以為學生在競賽類活動開展方面提供儀器設備，實驗時間，過程輔導上更多的支持和保障。

3.3 教師要轉變傳統的教學觀念，更多的參與到探究性學習教學過程中來

教師是教學活動的主導方，組織者，教學活動不僅是指課堂教學，實踐性教學也是不可或缺的重要環節。教師的參與是全過程的，從實驗前的引導，啟發，到實驗進行中的過程跟蹤，實時指導，到最后的實驗結果評價，教師起到的作用都是非常重要的。教師要將實踐性教學作為課堂教學的延續和深入，需要投入更多的時間和精力，實驗中學生個體提出的問題和實驗結果的誤差是不同的，要進行針對性的指導和幫助。

3.4 強化開放性實驗室的運行管理

高水平的日常管理能夠為實踐性教學提供更優的服務環境和更高的服務水平。實驗室的規章制度是否健全，執行力度強弱，以及管理人員的專業素質高低等因素都會影響到實驗室的功能的發揮。日常管理涵蓋的面非常廣，登記制度是一種最常用，也是最主要的管理手段，登記的對象無外乎對“物”和“人”，對“物”的登記指對設備狀態及使用情況的登記，對“人”的登記指對實驗者基本信息的登記。強化實驗室的管理可以使現有設備發揮最大的功效，更好的為實踐性教學服務。

4 結束語

探究性學習是一種偏重于實踐的學習方式，由被動的去接受知識轉向主動的通過科學研究發現規律，獲取知識。探究性學習著重于訓練學生掌握獲取知識的途徑和方法，培養他們對科學真理不斷追求和勇于構想，積極創新的專業品質。高等學校中開放性實驗室的建立和運行，為探究性學習教學活動的開展，為大學生的創新意識和創造能力的培養搭建了非常好的外部平臺，在這個平臺上，只要學校，教師，學生能夠持之以恒的投入精力和激情，那么學生的創造潛能就能不斷的被激發，學校就能成為創新型人才的培養基地和輸出基地。

[1]陳克軍.創新高職生學習方式—探究性學習[J].安徽電子信息職業技術學院學報，2011（1）:34-36.

[2]梁春蘭.探究性學習在生物學教學中的實施[J].廣西師范學院學報：自然科學版，2010（S1）:28-30.

[3]裴雯，金秋.高校計算機實驗室開放實驗教學管理模式探討[J].教育與職業，2011（30）:156-157.

[4]張偉偉，劉俊華.高校實施開放性實驗教學模式的探討[J].廊坊師范學院學報：自然科學版，2011(4):114-115.

[5]關壽華，鄭建洲，張萍.開放物理實驗教學模式的探索與實踐[J].實驗技術與管理，2011(7):238-240.

[責任編輯：束仁龍］

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1674-1103(2013)06-0030-03

2012-02-21

池州學院校級重點教研項目（2010jy016）。

陳念（1978-），男，安徽池州人，池州學院數學與計算機科學系副教授，碩士，研究方向為計算機應用技術與教學。