一種全開放自主式實驗教學模式

摘 要：本文以現代教育理論為基礎，著眼于探索一種全開放自主式實驗教學模式、實現有限教育資源的共享和封閉教學系統開放的目的，指出了全開放自主式實驗教學模式的內涵，并闡述了這種教學模式的實現路徑，最后提出了全開放自主式實驗教學模式在汽車專業實驗教學中應用的實際措施。

關鍵詞：全開放自主式 實驗教學模式 汽車專業實驗

中圖分類號：G642.1 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2014）05（a）-0203-02

現代技術的飛速發展對傳統意義的教學過程提出了深刻的挑戰，高等教育的發展正經歷著深刻的變革。學生學習觀念從傳統的單純獲取知識和文憑向提高自身綜合能力與滿足用人單位需求為目標的觀念轉變，在學習策略上，學生從機械性的被動學習向研究、探索型和效益型的主動學習轉變，學習媒體也正經歷著從線性的文字媒體向非線性的多媒體文件結構的轉變，學習的組織形式也發生了很大變化。知識不再是通過教師傳授獲得的，是學習者在一定的情景即社會文化背景下，借助教師和學習伙伴的幫助，利用必要的學習資源獲得的。學生由外部刺激的被動接受者和知識的灌輸對象轉變為信息加工的主體；教師由知識的灌輸者轉變為學生主動學習的幫助者和促進者；教學過程使用全新的教育思想、教學模式、教學方法。教學模式的設計要從學習策略和學習環境兩個方面發揮學生和教師的主動性和積極性，從而優化教學過程和學習效果。

1 全開放自主式實驗教學模式概述

全開放自主式實驗教學模式的內涵在于提高學生主動學習和獲取知識的能力，體現出對獨立人格和創新能力培養的高度重視。有利于分流式教育的實施，有利于科技精英型人才的培養，為研究性、探究性學習模式打下良好基礎。實現了從“以教為主”到“以學為主”理念的轉變，學生成為學習的主體，教師成為學習的幫促者、引導者，合作學習者，師生關系應發生了質的變化。

實踐教學著重培養學生四個方面能力，即基本科學實驗能力、工程實踐動手能力、掌握高新技術能力和科技創新能力。在實驗教學改革中將“全開放”和“自主學習”兩種教學模式結合到一起，建立了“全開放自主學習實驗教學模式”，為學生自主學習創造了有利條件，更有力地激發了學生合作學習的意識，提高了學生的實踐能力和創新意識。

以自主學習為中心的全開放式教學模式應遵循以下原則。

（1）強調情境對學習的重要作用。注重知識外化情境是激活舊知識、建立新舊知識之間聯系的重要因素，其方法就是在教學平臺中用多種媒體信息表現知識內容，使學生能夠產生積極的聯想，再現知識所表達的場景，用各種信息資源來支持學習環境的建設。

（2）強調協作學習對意義建構的重要作用。協作學習環境以及學習者與周圍環境的交互作用對于學習內容的理解起著關鍵作用。

（3）強調學生的自主學習，重視學生的獨立探索，發揮首創精神。學生可用自己的方式構建對于事物的理解，看到事物的不同方面，同時，通過學生學習的合作而使理解更加豐富和全面。

2 全開放自主式實驗教學模式

2.1 全開放自主式實驗教學模式的內容

全開放自主式實驗教學模式主要體現在六個開放，分別是實驗時間開放、實驗空間開放、實驗器材、器件開放、實驗內容開放、實驗過程開放、數字化實驗教學資源開放。

在全開放式的學習環境下，自主學習的基本出發點是認為學生在解決實際問題中的學習要比教師單純教授知識要有效，思維的訓練更加深刻，學習的結果更加廣泛，不僅是知識，還包括解決問題的能力，獨立思考的元認知技能等。因此，全開放式自主學習模式是以引導學生思考、分析和解決問題為教學方法的，整個學習過程要經過六個階段。在具體實施中，各環節是相互推進、相互融合的，并沒有特別明顯的界限。全開放自主式實驗教學過程如圖1所示。

各個階段學生進行的動作各不相同，具體內容如下。

（1）問題提出階段。老師結合自身教學經驗選出發散性和開放性比較好的問題，問題的選擇的原則是既要保證問題與學生所要學習的內容相關，又要能夠激發學生的自主學習的熱情。

（2）編組階段。老師根據學生的基礎和性格將學生劃分為多個學習小組，每一個小組有一個帶動者帶動小組主動學習的積極性。編組的好壞對自主學習有很大的影響，因此，老師應全面了解學生的實際狀況，根據情況靈活分組。

（3）信息收集階段。該階段是充分鍛煉學生自主學習能力的階段，學生收集與問題相關的信息，老師要提供給學生必要的幫助與指導，避免學生產生過強的挫折感而導致自主學習缺乏主動性。學生通過查找相關信息，建構了他自己關于該領域知識結構原形，并形成自主學習的習慣，同時，老師應該鼓勵學生將搜集的信息進行分享。

（4）問題解決階段。學生利用所學到的新知識重新對問題進行思考和評估，在其原有知識的基礎之上，提出解決問題的一些初步的想法，然后確定圍繞解決問題所要進行學習的內容，并形成一個解決問題的方案。這個階段學生所學的原有知識得到了外化，新知識在原有知識的基礎之上，得到鞏固與應用，產生廣泛的聯結，從而牢固地建構起自己的知識體系。

（5）發表與答辯階段，在學生各自確定自己的解決方案以后，鼓勵學生將自己的解決方案在小組內進行發表，相互評價和討論每個人提出的解決方案。最后，每一個組形成共同的解決方案，在課堂上進行答辯。

（6）總結階段，學生開始反思問題的解決過程，作相互的對等評價或自我評價，教師適當作一些關鍵點上的點評，鼓勵和幫助學生作歸納與總結。

2.2 全開放自主學習模式的教學實現

（1）自主實驗。除了一些必須要完成的基礎性實驗外，學生可根據自己的興趣和特點靈活選擇實驗項目，修滿一定學分即可。由于不再受原有實驗課時限制，學生有更多的時間接觸實踐，集中時間進行具有一定難度和深度的實驗研究。實驗不再局限在哪一個固定的學期，學生可以根據自身的專業理論知識掌握情況合理安排實驗的順序和實驗所在的學期。

（2）團隊協作。學生自由組合，組內學生根據個人特點，協調擔當的工作，對于知識難點和重點，小組一起討論，最后以組為單位提出統一的結果方案，為了同一個目標，共同努力。

（3）資源支持。實驗室人員做好資源開放和共享的工作，在實驗室網站上提供所有實驗的實驗指導書、實驗原始參數、PPT課件、相關軟件和視頻等，方便學生預習并了解實驗內容。同時，實驗室配以計算機網絡、各種專業學習軟件和多媒體教學手段，讓學生在實驗的同時能夠借助網絡自主學習。

（4）教師指導。實踐教學需要教師同時具備理論知識和實踐經驗，能夠從理論的角度指導實踐，又能在實踐中熟練、規范地運用理論知識。在開放性實驗教學的教師資源中，不僅應該有理論知識深厚的老師，還得有實踐豐富，善于解決實際問題的技術人員。可以從汽車企業招聘富有豐富實踐經驗的高級技術人員充實實驗教學隊伍，或聘請這類技術人員擔當兼職指導教師，與理論性教師協調配合。支持實驗教師出國交流和學習，用國際化的視野來實施實驗教學。

（5）學院鼓勵。開放性自主式實驗需要充分調動學生的探索和創新的積極性，在實驗教學各種硬件條件都具備的前提下，采取一些精神和物質上的鼓勵能更好的地開展教學工作。

2.3 全開放自主式實驗教學模式的特點和優勢

全開放自主式實驗教學模式的特點是強調學生的自主學習、協作學習，最大的教學效果就是使學生從“不得不學”，激發到“肯學”“會學”。要求學生自己理解實驗內容，讓學生獨立思考、解決問題、獨立完成實驗，培養學生獨立分析和解決問題的能力。

全開放自主式教學模式使學習能夠在更加彈性和綜合性的支撐環境之中開展，為學生提供了一個良好的學習空間，對促進學生的自主學習具有重要的價值。

（1）有利于交互式學習的開展。開放式學習環境在時空范圍內都有適度的彈性，利用這種信息交流氛圍可以方便地開展交互式學習和協作學習活動。

（2）有利于學習經驗的傳播。學生可以自己組織和開展與學習專題有關的討論和分享活動，通過闡述和辯論的方式將隱性的知識外化出來，實現知識技能方法的有效傳播，讓學生集體分享、吸收更多的智力資源。

（3）有利于因材施教。開放式教學環境可以為不同知識背景、不同智力水平的學生提供相關的學習資料。教師也可以針對學生的個性特點給予不同的任務、指導與幫助，更有效地促進學生的自主學習。

3 全開放自主式實驗教學模式在汽車專業實驗教學中的應用

3.1 實驗教學的實施

根據實驗難易程度和對學生能力的要求程度不同，把開設的實驗分為三種類型：基礎驗證型實驗、自主設計型實驗和創新研究型實驗。

（1）基礎驗證型實驗。如汽車相關部件及總成的拆裝、維修、檢測，故障診斷等。這類實驗要求學生掌握基本的實驗理論和實驗操作方法，重點在常用實驗儀器設備的使用、實驗的基本操作的規范化和實驗故障分析方法上，可采用網絡模擬實驗教學。學生先在網絡教學平臺預約實驗，并獨立完成實驗預習，在預習測試通過后方可進行網絡模擬實驗。實驗室網絡平臺上有豐富的資源庫，學生可以根據可演示、修改和重建的模板課件熟悉實驗流程，在虛擬實驗中心完成實驗操作，在線完成實驗報告，提交即可。

（2）自主設計型實驗。設計型實驗是在基礎型實驗的基礎上進行的綜合性實驗訓練，重點是培養學生的探索精神和研究能力。此類實驗要求學生自主完成一個實驗內容的選擇和設計，并完成實驗的全過程。如汽車上的車速表設計、點火開關電路設計、汽車電子元件（如汽車顯示流水燈）的設計等。在這個階段中，學生通過查閱資料、購買相關器材（先墊付后報銷）、設計電路、設計實驗方案、組織實驗、撰寫報告和交流答辯等過程，獲取新的知識和經驗，得到全面自主實驗的鍛煉。

（3）創新研究型實驗。此類實驗可以很好地鍛煉學生的創新思維和自主學習能力。學生可以充分利用實驗室軟件及相關平臺對課題進行探究性學習。例如用ADAMS軟件對汽車上的運動機構進行建模仿真研究，學生根據老師的選題組成小組、協商分工搜集信息、整理消化資料、進行汽車動力學的分析、運用軟件平臺進行建模、對所要求的問題進行仿真分析、與實際結論比較分析、得出結果、撰寫報告、與老師交流討論、最終完成答辯。

實驗結束后，采用多段式、多方位實驗考核方式對學生的表現進行評價，多段式是指最后的實驗考核成績來自該課程中各個階段的成績；多方位則是指每個階段的成績來自實驗過程的多個方面。期末考試實行一考制，若不及格，需在下個學期重修，以多段式綜合考核方式給出課程總成績的計算公式：總成績=期末考試成績（50%）+平時成績（35%）（每次實驗操作成績 +實驗報告成績）+自主設計（15%）。

3.2 實驗教學管理系統

按共性知識筑構的原則建立汽車專業實驗教學平臺，本著就高不就低的原則配備各實驗室的設備和實驗設施，最大程度上實現設備和空間資源的優化和共享，便于全開放教學模式的實施和管理，重視聯合實驗室的建設。在全開放模式下，實驗教學管理系統包括：開放實驗教學門戶網站（實驗室介紹、實驗教學、實驗隊伍、設備條件、新聞通知等）、按課時網上課程預約管理系統（實驗課程庫、培養計劃、開課計劃、預約選課）、非預約課程管理系統（實驗課程庫、培養計劃、開課計劃、開課管理）、全開放實驗儀器設備管理系統（儀器/設備/耗材登記、領用、借用）、師生互動交流系統（實時答疑、在線留言）。

4 結語

自主學習模式的實現離不開外部教學環境的建設，提供給學習者自由選擇的學習材料、活動場所、學習方式和手段等軟、硬件設施是保障自主學習效率高、效果好的基礎性條件。隨著各學科自主性、研究性學習的經常開展，學生逐步轉變習慣性思維，自主研究意識增強后，學生對自主學習模式的認可程度還會提高，自主學習模式的建立和完善對學生專業技能的提高十分重要，對倡導終身學習和構建學習型社會是非常重要的。

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