以學(xué)生為主體的教學(xué)在實驗環(huán)節(jié)的應(yīng)用
——以電力系統(tǒng)繼電保護實驗為例

張莉 王昱丹

（文華學(xué)院機電學(xué)部 湖北武漢 430070）

一、以學(xué)生為主體的教學(xué)模式概述

以學(xué)生為主體的教學(xué)模式是一種新的教學(xué)理論和方法，以人本主義理論、建構(gòu)主義理論、主體教育理論為基礎(chǔ)，在開展教學(xué)活動時注重開發(fā)受教育者的情感和智力資源，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情、激發(fā)學(xué)生的主動性和創(chuàng)造力，從而創(chuàng)造一種寬松和諧的教學(xué)氛圍。以教師的激勵、鼓舞和引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)為特點，全面提高學(xué)生素質(zhì)，學(xué)生的學(xué)習(xí)過程被看作是有潛力的、完整的人的成長過程。在認(rèn)知規(guī)則的基礎(chǔ)上老師幫助學(xué)生提高自主學(xué)習(xí)的意識，指導(dǎo)學(xué)生進行自主學(xué)習(xí)。在該教學(xué)模式下，教師將培養(yǎng)和發(fā)展以學(xué)生為主體作為其努力方向，和學(xué)生一起探索知識。

該教學(xué)模式具有以下三個內(nèi)涵：

首先，學(xué)生應(yīng)是課堂教學(xué)活動的主體，即課堂教學(xué)要以學(xué)生為中心，教師在組織教學(xué)活動中，充分考慮到學(xué)生自主學(xué)習(xí)的愿望，調(diào)動學(xué)生積極參與的熱情，從而有效增加學(xué)生的自信心、學(xué)習(xí)動力和學(xué)習(xí)能力。

其次，以學(xué)生為主體的教學(xué)應(yīng)該圍繞學(xué)生的主體性，培養(yǎng)學(xué)生的自立、主動和創(chuàng)造的能力，即培養(yǎng)學(xué)生的主體意識，發(fā)展學(xué)生的主體能力并促使主體性格的形成，通過培養(yǎng)學(xué)生的主體意識，學(xué)生實現(xiàn)他們在課堂教學(xué)中的主體能力、主體需求和主體活動。發(fā)展學(xué)生的主體能力能讓學(xué)生知道如何去把握教學(xué)活動，發(fā)掘他們內(nèi)在的潛能。課程設(shè)計由學(xué)生和教師共同探討，學(xué)生可決定學(xué)習(xí)內(nèi)容，參與制定學(xué)習(xí)方法、學(xué)習(xí)任務(wù)及教學(xué)形式的過程，即在教學(xué)過程中，學(xué)生應(yīng)作為主體，教師角色是顧問和學(xué)習(xí)環(huán)境的創(chuàng)造者。

再次，以學(xué)生為主體的教學(xué)活動的核心是讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)。具體就是：學(xué)生是教學(xué)活動的中心，應(yīng)該充分尊重學(xué)生的主體性。學(xué)生應(yīng)該在自主學(xué)習(xí)過程中構(gòu)建適合自身的學(xué)習(xí)方式，以學(xué)生為主體的教學(xué)模式能使學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主人，加快學(xué)生的全面發(fā)展，在提升學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題和解決問題的能力上都有所裨益。

二、費曼學(xué)習(xí)法的教學(xué)原理

哈佛大學(xué)提出了“學(xué)習(xí)吸收率”模型，它用數(shù)字形式顯示了采用不同的學(xué)習(xí)方式，學(xué)習(xí)者在兩周以后還能記住學(xué)習(xí)內(nèi)容（平均學(xué)習(xí)保留率）的多少，見（圖1）。

圖1

圖1 顯示，“聽講、閱讀、試聽、演示”等傳統(tǒng)方式的學(xué)習(xí)效果在30%以下，均為被動學(xué)習(xí)；而“討論、實踐、教授給他人”的主動式方法可以使學(xué)習(xí)效果在50%以上，其中學(xué)習(xí)效果最高的“教授給他人”。這里“教授給他人”的學(xué)習(xí)方法，就是費曼學(xué)習(xí)法。

費曼學(xué)習(xí)法是以著名物理學(xué)家理查德·費曼的名字命名的。所謂費曼學(xué)習(xí)法，就是求知者在學(xué)習(xí)的過程中，站在傳授者的角度，用最清晰、最簡潔和易于讓人理解的詞匯，復(fù)述出所學(xué)的內(nèi)容。其核心理念是“以教代學(xué)”，即把自己正在學(xué)的東西教給其他人，并且千方百計地讓其他人學(xué)會。費曼學(xué)習(xí)法通常分為四個步驟：

步驟一：Concept 概念類比。選擇一個你將要學(xué)習(xí)的知識或技能并找到可以類比的簡單知識。

步驟二：Teach 以教代學(xué)。模擬教學(xué)，將知識或技能教給他人。

步驟三：Review 評價反思。發(fā)現(xiàn)“以教代學(xué)”過程中的難點，再次學(xué)習(xí)，加深理解。

步驟四：Simplify 語言簡化。最終用簡化后的語言描述知識或技能。

循環(huán)二、三步驟，直至解釋正確、清晰后進入第四步驟，簡化語言。

費曼學(xué)習(xí)法首先要求學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中積極學(xué)習(xí)、主動學(xué)習(xí)、創(chuàng)新性學(xué)習(xí)，然后將學(xué)習(xí)成果講授給他人，通過“講授”來驗證和鞏固自身的學(xué)習(xí)成果，并在此過程中實現(xiàn)知識或技能的應(yīng)用。

通過深入淺出的解析，運用費曼學(xué)習(xí)法能幫助人們提高三種能力。一是在接收和研判大量信息的過程中，可以拓寬視野，培養(yǎng)出遠(yuǎn)見能力；二是在處理碎片化知識的過程中，能逐漸提高洞悉事物的能力；三是借助輸出知識，可以調(diào)整思維模式，讓人學(xué)會從多重視角看待問題，進而增進創(chuàng)新能力。

三、使用費曼學(xué)習(xí)法貫徹以學(xué)生為主體的教學(xué)設(shè)計實踐

“電力系統(tǒng)繼電保護”這門專業(yè)課理論性強，邏輯縝密，學(xué)時分配為40 學(xué)時理論加上八學(xué)時的實驗。面對“內(nèi)容多學(xué)時少”的矛盾，就要求每個學(xué)時的課程，都是濃縮的精華，能夠?qū)⒗^保專業(yè)的重要知識點穿起來，成為啟發(fā)這一系列知識點的能量球，既能激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，又要能都為學(xué)生的學(xué)習(xí)提供必要的啟動能量。在實驗環(huán)節(jié)這一塊，如果使用傳統(tǒng)的教學(xué)方法，教師示范講解，學(xué)生照貓畫虎，教學(xué)效果差強人意。為此，在該課程的實驗環(huán)節(jié)，我們探索使用了以學(xué)生為主體的教學(xué)理念，充分發(fā)揮費曼學(xué)習(xí)法的優(yōu)勢，把課堂交給學(xué)生，對課程環(huán)節(jié)進行了精心設(shè)計，進行了如下實踐創(chuàng)新。

（一）擴容實驗課堂教學(xué)模塊，實踐費曼學(xué)習(xí)法

為了實現(xiàn)讓學(xué)生有更多的機會開展自主研究，我們將“電力系統(tǒng)繼電保護”實驗課堂進行了擴容，在原有“理論回顧+實驗操作”的基礎(chǔ)上增設(shè)了“課后小結(jié)”環(huán)節(jié)，形成“理論回顧+實驗操作+課后小結(jié)”三個模塊，每節(jié)實驗課的最后進行課后小結(jié)。這個小結(jié)不是由老師進行總結(jié)，而是交由學(xué)生。我們摒棄了傳統(tǒng)的教師講學(xué)生聽的教學(xué)模式，為學(xué)生搭建展示的舞臺，讓學(xué)生居于課堂的中心地位，成為舞臺上最重要的表演者。

踐行費曼學(xué)習(xí)法的第一步，是明確學(xué)習(xí)范疇，進行概念類比。比如我們將勵磁系統(tǒng)類比為人體“心臟”，系統(tǒng)的電壓類比成人體“血壓”，系統(tǒng)有功類比成人體“肌肉”，系統(tǒng)無功類比成人體“脂肪”，而繼電保護整定值的設(shè)定就是“注射疫苗”。當(dāng)發(fā)生短路電流大于整定值時，保護動作，這就好比注射完疫苗，當(dāng)身體遇到病毒侵蝕時免疫系統(tǒng)會啟動。抽象難懂的概念變成了熟悉的人體器官參數(shù)后，知識鮮活起來。對于總結(jié)的內(nèi)容，包括講解實驗原理，分析實驗數(shù)據(jù)，針對實驗中遇到的問題進行探討，全部要求用自己的語言通俗易懂地表達。

我們對于上臺同學(xué)的講解內(nèi)容進行了規(guī)定：前一組講過的內(nèi)容，后一組可以換角度講解和多維度補充，但不能簡單重復(fù)。通常經(jīng)過一個課堂的幾個小組的總結(jié)后，重點難點知識被反復(fù)從不同角度進行了闡述，被“重點攻關(guān)”，加深了學(xué)生理解。第二步“以教代學(xué)”和第三步“評價反思”環(huán)節(jié)組成了費曼學(xué)習(xí)法中的一個反饋環(huán)節(jié)，學(xué)習(xí)效果得以強化。

在所有小組總結(jié)完畢，我們會組織大家進行“金句提煉”，即用最簡單明了的一個詞語或是一句話，來高度概述所學(xué)知識。比如勵磁控制系統(tǒng)性能實驗總結(jié)為“一次人體心臟檢查”，三段式電流靈敏性校驗總結(jié)為“人體免疫力水平檢查”。

對于實驗課堂上的小結(jié)環(huán)節(jié)，有學(xué)生反饋“在小結(jié)的過程中自己給自己講明白了”，“當(dāng)學(xué)中文的室友問我實驗課做什么時，我可以講清楚了”。這種輸出式的學(xué)習(xí)，促使學(xué)生知識更加條理化、系統(tǒng)化，學(xué)習(xí)效果明顯提高。費曼學(xué)習(xí)法與“教學(xué)相長”的理念完美契合。

（二）建立“競爭+互助”和諧課堂，師生共同進步

“電力系統(tǒng)繼電保護”經(jīng)典實驗之一是“輸電線路三段式電流保護”實驗。這個實驗涵蓋了繼保的基本思路、保護原則、數(shù)值整定等重要知識點，實驗接線多達42 根。考慮到學(xué)生缺少工程實踐經(jīng)驗，在搭建實驗背景時，老師都會手把手地示范。這種全程指導(dǎo)的方式由來已久，半天實驗課下來，老師筋疲力盡，而學(xué)生則形成依賴思想，只會一步步模仿著做，基本不動腦思考，不會的地方就求助老師。

為此，我們在實驗課上引入競爭機制，在各小組間開展競賽。在接線準(zhǔn)確的前提下，對求助次數(shù)，用線數(shù)量以及用時長短進行排名，并以此作為實驗課實操成績的打分標(biāo)準(zhǔn)。競爭機制一引入，果然調(diào)動了學(xué)生的積極性，操作最快的組別成就感爆棚。在自主學(xué)習(xí)過程中學(xué)生不只有情感的投入，還有內(nèi)在動力的支持，因此，能從學(xué)習(xí)過程中獲得積極向上的情感體驗，這種體驗憑傳統(tǒng)教學(xué)方式是難以達到的。

人本主義心理學(xué)認(rèn)為，在交往中與人友善、親近是人類最深切的愿望，即人社會化的根源只在于自己。在互相幫助和互相協(xié)作的動機驅(qū)動之下，學(xué)生之間能夠建立一種友好合作關(guān)系，共同承擔(dān)任務(wù)和解決難題，學(xué)生傾向于維持這種友好的合作關(guān)系，相互之間的交往與互相尊重也會促進學(xué)習(xí)和共同進步。課堂上學(xué)生之間的互助，正是遵循這一原則而展開的實踐活動。

引入競爭的同時，我們鼓勵互幫互助，同學(xué)之間相互學(xué)習(xí)。對于操作中普遍容易出現(xiàn)的問題，老師講解后選擇一個示范組別，并由示范組別做經(jīng)驗分享。當(dāng)學(xué)生替代了老師成為求助對象，來自同學(xué)的鼓勵、欽佩、贊賞比起教師的評價更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，也更能給他們產(chǎn)生學(xué)業(yè)上的成就感。

一般來說，教學(xué)管理要求教學(xué)秩序井井有條，但以學(xué)生為主體的教學(xué)模式的課堂秩序卻可能會表現(xiàn)出某種程度的無序。但就是這種靈活性的課堂管理，能保證學(xué)生的深度參與。在實驗課堂上，我們允許帶手機，可以拍實驗現(xiàn)象，記錄實驗數(shù)據(jù)。學(xué)生可以通過自己拍攝的視頻反復(fù)查看保護動作的順序，去驗證已掌握的理論知識。

在以學(xué)生為主體的教學(xué)中，學(xué)生是學(xué)習(xí)的主角和主體，在經(jīng)過精心設(shè)計的教學(xué)情境中，學(xué)生主動地參與到教學(xué)活動中，課堂活動經(jīng)過教師有效的安排、引導(dǎo)和監(jiān)督后，學(xué)生的學(xué)習(xí)由被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)為主動學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)動力大大增加，教師從實驗指導(dǎo)教師變成實驗引導(dǎo)員，教師的教學(xué)不再那么費力，但效果卻更加顯著。在整個教學(xué)過程中，學(xué)生可充分利用動手能力強的優(yōu)勢，通過討論、合作和實踐操作的方式來完成學(xué)習(xí)任務(wù)，整個過程的課堂氣氛非常和諧、融洽和愉快。在這樣既有競爭又有合作的課堂中，大家共同進步。

（三）重視學(xué)生反饋，邀請學(xué)生參與課程設(shè)計

在這次以學(xué)生為主體的教學(xué)改革中，我們重視學(xué)生對實驗課堂的反饋，不斷優(yōu)化調(diào)整實驗教學(xué)環(huán)節(jié)。“學(xué)生是學(xué)習(xí)和發(fā)展的主體”，因此，參與課程設(shè)計體現(xiàn)了教學(xué)中學(xué)生的主體地位。學(xué)生在參與優(yōu)化課程環(huán)節(jié)的過程中，由被動接受安排的“客體”變成了積極探究的“主體”，增強了學(xué)生的參與意識，積極性和主動性也得到了最大限度的發(fā)揮。

比如，學(xué)生對實驗指導(dǎo)書上的接線圖提出了優(yōu)化建議，我們邀請學(xué)生自己用AUTOCAD 的知識重新畫圖，在實驗教具上進行了2.0 版本的制作，上課學(xué)生看到自己的建議被采納并且在教具上使用，很有成就感，主體意識得到增強；有學(xué)生反饋設(shè)備臺套數(shù)有限，單組人數(shù)過多影響實驗效果，我們的實驗批次也從一個班一批，調(diào)整為一個班兩批，保證每個學(xué)生都有機會動手；更有學(xué)生提出應(yīng)順應(yīng)電力技術(shù)發(fā)展，更新實驗設(shè)備設(shè)施，這對實驗室建設(shè)提出了新的要求，也是我們進一步提高教學(xué)效果的有效途徑。

結(jié)語

以學(xué)生為主體的教學(xué)改革，就是一切以提高學(xué)生學(xué)習(xí)主動性積極性，強調(diào)教學(xué)互動，提高教學(xué)效果為目的。學(xué)生是教學(xué)活動的主體，因此，教學(xué)活動必須編排合理，組織有序，符合學(xué)生的年齡特征和學(xué)科教學(xué)的要求，要時刻圍繞學(xué)生的興趣、情感來提高學(xué)生課堂參與度。本次我們重點實踐的費曼學(xué)習(xí)法，能對學(xué)生的交流表達、自我評價、總結(jié)等多方面能力進行綜合性培養(yǎng)，可以增強學(xué)生的課程適應(yīng)性與參與度，發(fā)展學(xué)生的綜合思維，從而促進學(xué)生的全面發(fā)展。

在以學(xué)生為主體的理念下，對“電力系統(tǒng)繼電保護”的實驗教學(xué)環(huán)節(jié)進行了課堂模塊擴容，打造“競爭+互助”的課堂氛圍以及采納學(xué)生反饋意見的系列改革和創(chuàng)新，促使學(xué)生從“被動聽模仿做”到“主動學(xué)創(chuàng)新做”的轉(zhuǎn)變，潛能得以釋放，能力得到提升，同時也為該課程后續(xù)的教學(xué)優(yōu)化提供了參考經(jīng)驗。