基于ＡＲ理論視角的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案

王　彥　劉以倩　趙彥曉　李世杰

摘 要:文章針對(duì)實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì),結(jié)合示范校建設(shè)中對(duì)實(shí)驗(yàn)室提出的創(chuàng)新教育的實(shí)際情況,提出了一種基于AR理論視角的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案。

關(guān)鍵詞:AR理論;創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室;建設(shè)方案;示范校建設(shè)

中圖分類號(hào):G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

1 我國(guó)高等職業(yè)院校實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

啟動(dòng)示范校建設(shè)的主要宗旨之一就是“培養(yǎng)高技能人才、增強(qiáng)社會(huì)服務(wù)能力”?？梢钥吹?隨著時(shí)間的推移、建設(shè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的豐富,關(guān)于示范校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的研究遵循著“理論研究——理論與實(shí)踐結(jié)合——基于實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)和思路總結(jié)——基于實(shí)踐的理論升華”這樣一個(gè)范式展開。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是專業(yè)教學(xué)的重要環(huán)節(jié)之一,學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力是衡量該專業(yè)辦學(xué)的重要指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)室既是實(shí)現(xiàn)知識(shí)轉(zhuǎn)化成能力的場(chǎng)所,也是連接高校和社會(huì)的紐帶和橋梁。目前,我國(guó)教育不可避免地停留在傳統(tǒng)教育的模式上,偏重于理論知識(shí)的傳授。實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本采用一門課程一個(gè)實(shí)驗(yàn)室的做法,每門課程開設(shè)僅為理論教學(xué)服務(wù)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),譬如各校有“電路”、“電機(jī)”、“模電”、“數(shù)電”、“電力電子”、“單片機(jī)”和“EDA”等實(shí)驗(yàn)室,采用這種實(shí)驗(yàn)方法,不僅實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)原理都有固定的模式,學(xué)生在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中被動(dòng)地適應(yīng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的要求,只起到一個(gè)“裝配”實(shí)驗(yàn)的作用,而且公共基礎(chǔ)、專業(yè)基礎(chǔ)與專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)明顯脫節(jié),缺乏對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng),創(chuàng)新更無從談起。

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)有兩個(gè)目的:

一是充分利用現(xiàn)有的教育資源,對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行深度挖掘,使學(xué)科教育的效益最大化。

二是對(duì)實(shí)驗(yàn)室提出了創(chuàng)新教育的要求,為實(shí)驗(yàn)室增加了新的功能,把實(shí)驗(yàn)室作為學(xué)校進(jìn)行創(chuàng)新教育的平臺(tái);培養(yǎng)學(xué)生綜合實(shí)踐能力與技術(shù)素養(yǎng)的重要場(chǎng)所;學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),進(jìn)行探究與創(chuàng)造活動(dòng)的重要陣地;引領(lǐng)學(xué)生通過創(chuàng)造性設(shè)計(jì)、操作性動(dòng)手動(dòng)腦實(shí)踐活動(dòng)獲得知識(shí)、技能、創(chuàng)新意識(shí)與實(shí)踐能力的重要基地。

由此可見:創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室比實(shí)驗(yàn)室內(nèi)容更豐富、更廣泛、更開放,它不僅注重知識(shí)和技能訓(xùn)練,還注重對(duì)學(xué)生創(chuàng)新精神的培養(yǎng)。

2 基于AR理論視角的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室建設(shè)概念模型

2.1 AR理論概述

行動(dòng)研究是從實(shí)際工作需要中尋找課題,在實(shí)際工作過程中進(jìn)行研究,由實(shí)際工作者與研究者共同參與,使研究成果為實(shí)際工作者理解、掌握和應(yīng)用,從而達(dá)到解決實(shí)際問題,改變社會(huì)行為的目的的研究方法。行動(dòng)研究(action research)作為一個(gè)專業(yè)術(shù)語(yǔ)、一種研究類型,源于20世紀(jì)40年代美國(guó)的社會(huì)科學(xué)研究,50年代開始被應(yīng)用于教育研究之中,70年代后開始受到廣大教育工作者的青睞,目前已成為廣大教育技術(shù)實(shí)踐工作者從事教育技術(shù)研究的主要方式。美國(guó)學(xué)者R.Rapoport于1970年將行動(dòng)研究定義為“行動(dòng)研究的目的是在雙方都接受的框架中進(jìn)行共同努力,同時(shí)解決人們面臨直接困境時(shí)的實(shí)際顧慮和實(shí)現(xiàn)社會(huì)科學(xué)目標(biāo)”,這是目前學(xué)術(shù)界引用得比較多的關(guān)于AR的定義。行動(dòng)研究是一種收集由行動(dòng)直接導(dǎo)致現(xiàn)象的相關(guān)信息的方法,從方法論的角度看,它對(duì)于描述和研究整個(gè)過程的進(jìn)展?fàn)顟B(tài)具有重要意義和作用。其本質(zhì)是一種學(xué)習(xí)的過程,學(xué)習(xí)過程中的重要結(jié)果來自于參與者的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)改進(jìn)。

行動(dòng)研究理論不僅包含理論和實(shí)踐,而且還把研究者和實(shí)際參與者整合在一個(gè)雙方都可以接受的框架中進(jìn)行交流和反映。它同時(shí)還是一個(gè)重復(fù)的過程.在這個(gè)過程中,理論研究者和實(shí)際參與者一起循環(huán)地進(jìn)行問題診斷、行動(dòng)干預(yù)和反射性學(xué)習(xí)等一系列活動(dòng)。圖1列出了該理論的循環(huán)周期活動(dòng)。

通過上述定義,結(jié)合現(xiàn)有研究成果,有學(xué)者歸納出行動(dòng)研究的三項(xiàng)主要特征:為行動(dòng)而研究(re-search for action);在行動(dòng)中研究(research in action);由行動(dòng)者研究(research by actors)。

行動(dòng)研究的根本目的不是為了理論的發(fā)現(xiàn)以及推廣普及,而是為了改進(jìn)實(shí)踐本身,這就是一種創(chuàng)新活動(dòng)。它把解決問題放在第一位,強(qiáng)調(diào)在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問題,在實(shí)踐中解決問題。行動(dòng)研究強(qiáng)調(diào)解決問題的實(shí)踐者必須意識(shí)到所進(jìn)行研究的重要性,這種研究的動(dòng)力來自實(shí)踐者本人。通過實(shí)踐者的研究和對(duì)自己實(shí)際工作的反思,不斷提高行動(dòng)質(zhì)量,改進(jìn)實(shí)際工作,最后達(dá)到創(chuàng)新的目的。

2.2 在行動(dòng)中研究

在行動(dòng)中研究指出了研究情境和方式的特質(zhì)性。行動(dòng)研究的環(huán)境就是實(shí)際工作者所在的工作情境,并非是經(jīng)過特別安排的或控制的場(chǎng)景,因此具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)性和一般性。行動(dòng)研究的實(shí)驗(yàn)過程既是實(shí)際工作者解決問題的過程,也是實(shí)際工作者學(xué)會(huì)反省、問題探究與問題解決的過程。

2.3 由行動(dòng)者研究

行動(dòng)研究中充當(dāng)研究主體的是實(shí)踐工作者。行動(dòng)研究強(qiáng)調(diào)實(shí)踐工作者要實(shí)際參與研究工作,親身投入研究過程,因而實(shí)踐工作者須具備專業(yè)水準(zhǔn)與工作熱忱。在傳統(tǒng)意義上的社會(huì)科學(xué)研究中,實(shí)踐者是被研究者,是研究的客體或?qū)ο?而在行動(dòng)研究中,他們成了研究的主體。他們不是被動(dòng)地接受局外人的研究成果,而是對(duì)自己所從事的實(shí)踐進(jìn)行研究,通過研究與行動(dòng)的密切配合提高自己改造實(shí)踐的能力。

為了實(shí)現(xiàn)“以學(xué)生為主”的教學(xué)理念,達(dá)到“教、學(xué)、做”一體化的教學(xué)目的,教師可以靈活采取教學(xué)方法。教學(xué)過程中,根據(jù)學(xué)生的個(gè)性特征、課程內(nèi)容及自身特點(diǎn),教師靈活運(yùn)用項(xiàng)目教學(xué)法、演示教學(xué)法、角色扮演教學(xué)法、案例分析教學(xué)法等行動(dòng)導(dǎo)向的教學(xué)方法,可以引導(dǎo)學(xué)生積極思考、樂于實(shí)踐,提高教學(xué)效果。

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室一般接納的是大二或大三的學(xué)生及成年人,他們觀察事物的目的性和系統(tǒng)性較強(qiáng),已能按一定程序掌握事物的本質(zhì)屬性及細(xì)節(jié)特征。他們的思維具有較高的抽象性和理論性,由抽象邏輯思維逐漸向辯證邏輯思維發(fā)展。思維的組織性、深刻性和批判性已發(fā)展到較高層次,有較強(qiáng)的獨(dú)立性,注意穩(wěn)定且集中注意的范圍較大。在情感方面,他們有明確的價(jià)值觀,社會(huì)參與意識(shí)強(qiáng),深信自己的力量能促進(jìn)社會(huì)的進(jìn)步與發(fā)展,學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)傾向于信念型,自我調(diào)控建立在趨向穩(wěn)定的人格基礎(chǔ)上。另一方面,他們還不夠成熟,因此教師采用有指導(dǎo)的自我調(diào)控學(xué)習(xí)作為“創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室”的基本學(xué)習(xí)方式。

這種學(xué)習(xí)方式是在教師的指導(dǎo)下,自我組織和控制自己的認(rèn)知行為活動(dòng)以及自我訓(xùn)練與約束的過程。其特點(diǎn)是在突出學(xué)生的主體性、獨(dú)立性和開放性的同時(shí)強(qiáng)調(diào)教師的指導(dǎo)作用,利用學(xué)生對(duì)知識(shí)的興趣,在已有的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上,激勵(lì)他們主動(dòng)地探索,積極反思,豐富他們的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn),使他們?cè)谠姓J(rèn)知基礎(chǔ)上有所超越和突破,最終能自我發(fā)現(xiàn)事物的真相。

這種學(xué)習(xí)方式主要包括,根據(jù)自身的特點(diǎn)與條件,

① 樹立正確的學(xué)習(xí)目標(biāo)與動(dòng)機(jī)

② 制定合適的學(xué)習(xí)策略和學(xué)習(xí)方法

③ 自主學(xué)習(xí)

④ 自我評(píng)價(jià)和反饋

在以上兩個(gè)階段中,教師應(yīng)充分發(fā)揮其知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì),為學(xué)生提供積極的指導(dǎo)。

3 基于AR理論視角的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案

如上所述,在創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室中,學(xué)生運(yùn)用傳統(tǒng)的儀器和器材進(jìn)行實(shí)踐。這是電子技術(shù)學(xué)習(xí)中一種十分重要的學(xué)習(xí)方法,但它因效率低、成本高而經(jīng)常受到指責(zé)。如果與計(jì)算機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)、網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)及虛擬儀器技術(shù)進(jìn)行整合,則可以取長(zhǎng)補(bǔ)短、提高效率、降低成本,提高教學(xué)質(zhì)量。

當(dāng)前電子電路CAA和EDA軟件功能十分強(qiáng)大,提供了從原理設(shè)計(jì)、電路形成、功能仿真到最后版圖生成的“一條龍”解決方案。可以這樣說,一套EDA就是一個(gè)虛擬的電子實(shí)驗(yàn)室,甚至是一個(gè)虛擬的電子工廠,它沒有取代實(shí)驗(yàn)的操作和過程,而是完善了實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié),充實(shí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。教師在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課時(shí)可以增加一些實(shí)用性強(qiáng)、與現(xiàn)代電子技術(shù)飛速發(fā)展相適應(yīng)的、特別是體現(xiàn)綜合性和設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容;學(xué)生用計(jì)算機(jī)進(jìn)行電子電路的仿真、模擬實(shí)驗(yàn),更多地了解在一次實(shí)驗(yàn)課中無法觀察和實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容,提高學(xué)習(xí)效率。

學(xué)生的實(shí)驗(yàn)不再都是對(duì)教師操作的復(fù)制,而是自己動(dòng)手、動(dòng)腦去解決與生活密切相關(guān)的實(shí)際問題。學(xué)生主動(dòng)去探索、試驗(yàn)解決問題的方法,獲取更多的知識(shí),實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力得到提高,因此實(shí)驗(yàn)教學(xué)更加符合素質(zhì)教育的要求。

4 基于AR理論視角的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室建設(shè)意義

(1) 是素質(zhì)教育的需要

(2) 是學(xué)?？萍冀逃男枰?/p>

(3) 是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的需要

(4) 是加快教育現(xiàn)代化進(jìn)程的需要

(5) 是學(xué)生個(gè)性化發(fā)展的需要

(6) 是學(xué)校和教師發(fā)展的需要

5 基于AR理論視角的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室建設(shè)目標(biāo)

5.1 在動(dòng)手實(shí)踐過程中培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)素養(yǎng)和能力

本方案以實(shí)際技術(shù)活動(dòng)項(xiàng)目為載體,讓學(xué)生參與技術(shù)活動(dòng)的全過程,促使學(xué)生將動(dòng)腦設(shè)計(jì)和動(dòng)手操作相結(jié)合,使學(xué)生在實(shí)際體驗(yàn)和實(shí)踐探究過程中形成初步的技術(shù)能力、技術(shù)思維方式,并在此基礎(chǔ)上發(fā)展學(xué)生的技術(shù)實(shí)踐能力。活動(dòng)項(xiàng)目的內(nèi)容選擇注重具有“通性、通法和通則”的基礎(chǔ)技術(shù)和有關(guān)知識(shí),強(qiáng)調(diào)接近學(xué)生日常生活、傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)和現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展的實(shí)際應(yīng)用,使學(xué)生正確理解傳統(tǒng)技術(shù)和現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展關(guān)系。

5.2 通過整合不同知識(shí)培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)解決問題的能力

本方案通過各活動(dòng)項(xiàng)目的知識(shí)主題,把多門學(xué)科知識(shí)整合起來,使學(xué)生打破思維定式,從不同學(xué)科、多方面因素綜合認(rèn)識(shí)問題,學(xué)會(huì)以系統(tǒng)觀念學(xué)習(xí)知識(shí)和解決問題,認(rèn)識(shí)水平上升到更高的層次。通過將某門課程的知識(shí)、培養(yǎng)的能力同要解決的實(shí)際問題進(jìn)一步整合,使學(xué)生形成對(duì)

世界的整體認(rèn)識(shí)和綜合解決問題能力。

5.3 以新穎有趣的教學(xué)模式激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造能力

本方案改變了傳統(tǒng)技術(shù)課程的“教”與“學(xué)”模式,突出以“實(shí)踐、體驗(yàn)、探究”為基點(diǎn)的研究性學(xué)習(xí)方式,給學(xué)生提供較多的自主探究、創(chuàng)新應(yīng)用、發(fā)明創(chuàng)造空間,引導(dǎo)學(xué)生積極主動(dòng)地參與學(xué)習(xí)過程,主動(dòng)地發(fā)現(xiàn)可遷移的勞動(dòng)技術(shù)要素,喚醒、開掘、提升學(xué)生的創(chuàng)新潛能,使學(xué)生從“學(xué)會(huì)技術(shù)”變?yōu)椤皶?huì)學(xué)技術(shù)”,提高學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。

5.4 以分組試驗(yàn)的教學(xué)模式培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神

本方案采用分組教學(xué)方式,學(xué)生們通過討論、分工、研究等形式加強(qiáng)溝通、交流與合作。活動(dòng)完成后,學(xué)生們采用活動(dòng)作品介紹、交流表現(xiàn)、心得體會(huì)、自我評(píng)估、相互評(píng)價(jià)等方式構(gòu)建良好的溝通氛圍,養(yǎng)成樂于交流、善于合作的團(tuán)隊(duì)意識(shí),善于聆聽他人意見的合作品質(zhì)和不斷進(jìn)取的創(chuàng)新精神。

6 創(chuàng)新教育的實(shí)施

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室建設(shè)要突出重點(diǎn)和創(chuàng)新,促進(jìn)學(xué)科交叉。創(chuàng)新已經(jīng)成為時(shí)代的主旋律,“建設(shè)創(chuàng)新型社會(huì)”目標(biāo)的提出,向?qū)W校提出了培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的要求。創(chuàng)新型人才需要?jiǎng)?chuàng)新的學(xué)校、創(chuàng)新的老師,用創(chuàng)新的方法去培養(yǎng)。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室建設(shè)要明確以下幾點(diǎn):

(1) 實(shí)驗(yàn)室定位:創(chuàng)新實(shí)踐實(shí)驗(yàn)室+實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室

(2) 建設(shè)目的:全面提高學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力,選拔參加電子競(jìng)賽、挑戰(zhàn)杯、機(jī)器人大賽、創(chuàng)新發(fā)明競(jìng)賽等的優(yōu)秀學(xué)生

(3) 運(yùn)行模式:日常管理+圖書館式開放模式

(4) 師資力量:專職負(fù)責(zé)人+邀請(qǐng)導(dǎo)師+以老帶新

(5) 學(xué)生情況:以電子科技協(xié)會(huì)等社團(tuán)學(xué)生為主體,面向全校學(xué)生

(6) 日常管理:學(xué)生自主管理為主,老師宏觀引導(dǎo)

(7) 課程設(shè)置:“電子制作”、“電子創(chuàng)新設(shè)計(jì)”、“16位單片機(jī)”

(8) 經(jīng)費(fèi)來源:學(xué)校支持+學(xué)生自籌+科研創(chuàng)收+企業(yè)贊助

(9) 橫向聯(lián)合:采用共建方式,學(xué)校提供部分經(jīng)費(fèi),公司提供實(shí)驗(yàn)室設(shè)備和資料

參考文獻(xiàn):

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