實驗環節互動教學模式與技術工程素養研究與實踐

盧曦 林道榮 王興洲

摘? ?要：文章闡述了在課堂實驗教學環節中應用互動教學法的重要意義，強調了學生在學習過程中的主體地位。在此基礎上提出了在課堂實驗環節實施互動教學的3大步驟：預測（Predict）、體驗（Experience）、反思（Reflect）互動教學模式。重點研究了PER互動教學模式的3個步驟在課堂實驗環節中是如何具體實施的以及教師和學生在其中需要做哪些事情，希望對今后課堂實驗環節的教學改革和計算機專業學生技術與工程素養培養有一定探索意義。

關鍵詞：PER互動教學;課堂實驗;教學模式

計算機類專業應用型本科人才培養的目標是努力提高人才的技術與工程素養，越來越多的國內高校在教育教學改革探索中注重技術與工程能力的培養。技術能力和工程能力的培養是鞏固理論知識和加深對理論認識的有效途徑，是培養具有創新意識高素質工程技術人員的重要環節，是理論聯系實際、培養學生掌握科學方法和提高動手能力的重要平臺[1]。本文從課堂實驗教學環節出發，通過采用互動教學模式來培養學生的工程意識、工程興趣、工程能力和創新精神[2]。

1? ? 互動課堂實驗環節內容

在傳統課堂的實驗環節，教師做實驗的目的是“告訴”學生知識點，這是一個學生被動接受的過程[3]。互動的課堂實驗環節更像是由教師精心策劃的活動，互動即生生互動、師生互動，在這個互動活動的過程中學生是主體，并且會遇到一些問題，這些問題通常涉及一些已經學習或將要學習的知識點，學生必須去復習或者預習才能完成這個活動，而教師必須在基本思想的指導下從根本上實施這一活動模式。

構建主義學習理論認為，學習是學習者主動在大腦中構造知識的過程[4]。學生在學習的過程中必須要有事做，通過做的過程將知識內化吸收。基于以上理論，本文將互動課堂實驗環節大致分為預測（Predict）、體驗（Experience）、反思（Reflect）3個步驟（見圖1）。

（1）學生預測（Predict）實驗的結果。根據具體的實驗內容學生互相討論，哪一些實驗結果是最有可能發生，在這個過程中需要解釋為什么會產生這樣結果，原因是什么。

（2）學生體驗（Experience）實驗的操作過程。學生通常以分組的形式進行實驗，并記錄實驗結果，檢查所得的結果和預測是否一致。

（3）學生反思（Reflect）實驗的結果。完成試驗后，學生需要思考兩點：在得到之前預測結果的時候是怎么想的;最終的實驗結果是以什么方式證實自己最初的想法或駁斥了想法。讓所有學生將自己的想法與其他學生進行比較，每個人對自己所學到的知識獨立完成一個書面的總結。

2? ? 開展互動課堂實驗環節的必要性

研究表明，傳統的課堂講授和的互動課堂實驗相結合，使學生對課程的內容有更好的理解。在傳統的教學方法中，學生總是處于被動的地位，課堂教育教學中教師講的內容仍然偏多，學生的主體性發揮明顯不足，總是被告訴怎么做或被告知什么是正確的答案，對所學知識點的掌握只是停留在簡單記憶背誦的層面上，忽視了知識的應用層面和知識的系統性，然后通過作業或測試反復練習所學知識。相比之下，在PER互動課堂實驗環節中，學生處于主動的地位，能夠將所學的知識點應用于實踐。

PER互動課堂實驗環節中的每一步：預測、體驗、反思，都有助于學生自主學習。在預測環節中，學生將新學習的知識和原有的認知聯系在一起;在體驗環節中，學生可以驗證所學的知識，獲得更加深刻的印象和更加令人信服的證據;在反思環節中，學生通過實驗過程和實驗結果能夠更好地識別和鞏固所學的知識。

3? ? 在課堂上開展互動教學實驗環節具體實施過程

為了有效地實施PER互動課堂實驗環節，教師應做到以下幾點：明確學生需要學習的核心知識點。選擇一個或兩個能夠說明上述核心知識點的演示實驗進行演示，并得出結果，實驗的結果可以出乎于大部分學生的預期。編寫書面的實驗指導，學生根據指導教材進行實驗，讓學生按照預測、實驗操作和反思的順序進行學習。

3.1? 課堂前準備工作

明確本次課程的學習目標。一些容易被學生錯誤理解的知識點，教師可以安排一些互動課堂實驗以提高學習效果。例如遇到突發情況，教師可以采用互動課堂實驗。

通過傳統教學方法講授之后，學生還是常常會產生錯誤的理解。有一些問題在不同條件下會產生不同的結果，這一類知識點學生往往不能很好地接受。遇到一些抽象的概念學生無法很好地理解，教師需要通過具體的實例來解釋。

圍繞課程的關鍵知識點，考慮選擇什么樣的實驗能最大限度地提高學生的學習效果。區分哪些實驗是由教師進行示范，那些實驗可以由學生個體或小組進行操作。由教師示范，最大的優勢是可以節省時間，由學生個體或小組進行操作，最大的優勢是提升學生的參與度和學習潛力。教師在安排課程實驗環節時，應該綜合考慮各方面因素選擇一個組合的方案，事先將實驗所需要的材料準備好，避免學生因為實驗準備的步驟而分散注意力。

3.2? 預測

學生對課堂實驗的結果進行預測之前，教師需要清楚地表明整個實驗環節會發生什么，事先準備好實驗過程中所有步驟的書面材料。讓學生記錄下各自關于將要進行實驗的預測結果。給學生準備一個學習記錄表，幫助學生更規范、有效地記錄預測結果。特別是遇到人數比較多的班級，可以確保所有的學生都已經完成了預測這一步。教師可以根據實際情況決定學生是否要在進入到下一個步驟（即實際操作）之前提交一份預測結果的副本。

教師可以鼓勵學生和相鄰的同學或小組成員討論各自的預測結果，在討論過后，可以允許改變自己的預測做適當的修改。

最后預測的結果向全班展示。教師可以隨機地選一些學生來解釋這樣預測的原因，需要注意的是教師只是記錄學生的預測，而不是評價，更不應該去表揚或批評學生的預測。教師也可以通過全班舉手的方式或其他教學輔助系統來了解學生預測的情況。

3.3? 體驗

運行實驗（由教師操作或者學生個體/小組操作）。學生個體或者分組進行實驗前的準備，進行實驗時關注過程中的細節，運行具體的實驗項目并記錄和分析實驗的運行結果，學生記錄下實際運行結果和預測結果之間的不同之處和共同點。

在實驗過程中，教師應該參與到學生的實驗過程中，提醒學生關注實驗過程的注意事項，引導學生自主思考。當實驗運行出結果時候，應當引導學生將討論的重點放在對重要知識點的研究上，并對照結果和知識點進行分析，不要讓學生因為一些不重要的內容而分散注意力。

3.4? 反思

在實驗完成之后，讓學生學會思考，為什么實驗的結果會和之前的預測不一樣以及如何解釋新的實驗結果，這樣的反思可以作為個人的一份實驗報告或者全班的課堂討論。

教師在實驗中幫助學生舉一反三，將所學的內容擴展到知識點所適用的其他情境。例如，教師可以針對已有的實驗做一些變化：如果初始條件改變，會產生怎樣的不同結果？是否可以采用別的方式說明同樣的原理嗎？這些變化可以在課堂上提出來，也可以作為課后的思想題。最后，教師可以讓學生獨立或分組提交一份關于整個實驗的心得體會。

4? ? 結語

本文所提出的PER互動模式主要包含3個步驟，在課堂實驗環節中的實施具有很強的可操作性。經初步實踐表明，通過預測、體驗、反思3個步驟，學生能夠主動分析問題、解決問題和反思問題，從而在大腦中完成對知識的完整構建。本互動教學模式不僅有助于提高課堂實驗教學環節的成效，也有助于大學生綜合素質的培養，具有一定的應用價值和推廣意義。在今后的研究中，可以以此為基礎，繼續深入研究課堂實驗環節的教學改革。

[參考文獻]

[1]王峰，韓苗苗.軟件工程專業學生工程能力培養模式的研究與實踐[J].課程教育研究，2018（38）：224-225.

[2]郭衛斌，虞慧群，李建華，等.以工程創新能力培養為核心的軟件工程本科人才培養體系[J].計算機教育，2018（2）：6-9.

[3]李彪.高校課堂教學中的師生互動探析[J].江蘇高教，2012（3）：78-80.

[4]張亞娟.建構主義教學理論綜述[J].教育現代化，2018（12）：171-172.