實驗環(huán)節(jié)互動教學(xué)模式與技術(shù)工程素養(yǎng)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(xué)環(huán)節(jié)中應(yīng)用互動教學(xué)法的重要意義，強(qiáng)調(diào)了學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主體地位。在此基礎(chǔ)上提出了在課堂實驗環(huán)節(jié)實施互動教學(xué)的3大步驟：預(yù)測（Predict）、體驗（Experience）、反思（Reflect）互動教學(xué)模式。重點研究了PER互動教學(xué)模式的3個步驟在課堂實驗環(huán)節(jié)中是如何具體實施的以及教師和學(xué)生在其中需要做哪些事情，希望對今后課堂實驗環(huán)節(jié)的教學(xué)改革和計算機(jī)專業(yè)學(xué)生技術(shù)與工程素養(yǎng)培養(yǎng)有一定探索意義。

關(guān)鍵詞：PER互動教學(xué);課堂實驗;教學(xué)模式

計算機(jī)類專業(yè)應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)的目標(biāo)是努力提高人才的技術(shù)與工程素養(yǎng)，越來越多的國內(nèi)高校在教育教學(xué)改革探索中注重技術(shù)與工程能力的培養(yǎng)。技術(shù)能力和工程能力的培養(yǎng)是鞏固理論知識和加深對理論認(rèn)識的有效途徑，是培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識高素質(zhì)工程技術(shù)人員的重要環(huán)節(jié)，是理論聯(lián)系實際、培養(yǎng)學(xué)生掌握科學(xué)方法和提高動手能力的重要平臺[1]。本文從課堂實驗教學(xué)環(huán)節(jié)出發(fā)，通過采用互動教學(xué)模式來培養(yǎng)學(xué)生的工程意識、工程興趣、工程能力和創(chuàng)新精神[2]。

1? ? 互動課堂實驗環(huán)節(jié)內(nèi)容

在傳統(tǒng)課堂的實驗環(huán)節(jié)，教師做實驗的目的是“告訴”學(xué)生知識點，這是一個學(xué)生被動接受的過程[3]?；拥恼n堂實驗環(huán)節(jié)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(xué)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(jīng)學(xué)習(xí)或?qū)⒁獙W(xué)習(xí)的知識點，學(xué)生必須去復(fù)習(xí)或者預(yù)習(xí)才能完成這個活動，而教師必須在基本思想的指導(dǎo)下從根本上實施這一活動模式。

構(gòu)建主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為，學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者主動在大腦中構(gòu)造知識的過程[4]。學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中必須要有事做，通過做的過程將知識內(nèi)化吸收?；谝陨侠碚摚疚膶⒒诱n堂實驗環(huán)節(jié)大致分為預(yù)測（Predict）、體驗（Experience）、反思（Reflect）3個步驟（見圖1）。

（1）學(xué)生預(yù)測（Predict）實驗的結(jié)果。根據(jù)具體的實驗內(nèi)容學(xué)生互相討論，哪一些實驗結(jié)果是最有可能發(fā)生，在這個過程中需要解釋為什么會產(chǎn)生這樣結(jié)果，原因是什么。

（2）學(xué)生體驗（Experience）實驗的操作過程。學(xué)生通常以分組的形式進(jìn)行實驗，并記錄實驗結(jié)果，檢查所得的結(jié)果和預(yù)測是否一致。

（3）學(xué)生反思（Reflect）實驗的結(jié)果。完成試驗后，學(xué)生需要思考兩點：在得到之前預(yù)測結(jié)果的時候是怎么想的;最終的實驗結(jié)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(xué)生將自己的想法與其他學(xué)生進(jìn)行比較，每個人對自己所學(xué)到的知識獨立完成一個書面的總結(jié)。

2? ? 開展互動課堂實驗環(huán)節(jié)的必要性

研究表明，傳統(tǒng)的課堂講授和的互動課堂實驗相結(jié)合，使學(xué)生對課程的內(nèi)容有更好的理解。在傳統(tǒng)的教學(xué)方法中，學(xué)生總是處于被動的地位，課堂教育教學(xué)中教師講的內(nèi)容仍然偏多，學(xué)生的主體性發(fā)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(xué)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(yīng)用層面和知識的系統(tǒng)性，然后通過作業(yè)或測試反復(fù)練習(xí)所學(xué)知識。相比之下，在PER互動課堂實驗環(huán)節(jié)中，學(xué)生處于主動的地位，能夠?qū)⑺鶎W(xué)的知識點應(yīng)用于實踐。

PER互動課堂實驗環(huán)節(jié)中的每一步：預(yù)測、體驗、反思，都有助于學(xué)生自主學(xué)習(xí)。在預(yù)測環(huán)節(jié)中，學(xué)生將新學(xué)習(xí)的知識和原有的認(rèn)知聯(lián)系在一起;在體驗環(huán)節(jié)中，學(xué)生可以驗證所學(xué)的知識，獲得更加深刻的印象和更加令人信服的證據(jù);在反思環(huán)節(jié)中，學(xué)生通過實驗過程和實驗結(jié)果能夠更好地識別和鞏固所學(xué)的知識。

3? ? 在課堂上開展互動教學(xué)實驗環(huán)節(jié)具體實施過程

為了有效地實施PER互動課堂實驗環(huán)節(jié)，教師應(yīng)做到以下幾點：明確學(xué)生需要學(xué)習(xí)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(jìn)行演示，并得出結(jié)果，實驗的結(jié)果可以出乎于大部分學(xué)生的預(yù)期。編寫書面的實驗指導(dǎo)，學(xué)生根據(jù)指導(dǎo)教材進(jìn)行實驗，讓學(xué)生按照預(yù)測、實驗操作和反思的順序進(jìn)行學(xué)習(xí)。

3.1? 課堂前準(zhǔn)備工作

明確本次課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)。一些容易被學(xué)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(xué)習(xí)效果。例如遇到突發(fā)情況，教師可以采用互動課堂實驗。

通過傳統(tǒng)教學(xué)方法講授之后，學(xué)生還是常常會產(chǎn)生錯誤的理解。有一些問題在不同條件下會產(chǎn)生不同的結(jié)果，這一類知識點學(xué)生往往不能很好地接受。遇到一些抽象的概念學(xué)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(guān)鍵知識點，考慮選擇什么樣的實驗?zāi)茏畲笙薅鹊靥岣邔W(xué)生的學(xué)習(xí)效果。區(qū)分哪些實驗是由教師進(jìn)行示范，那些實驗可以由學(xué)生個體或小組進(jìn)行操作。由教師示范，最大的優(yōu)勢是可以節(jié)省時間，由學(xué)生個體或小組進(jìn)行操作，最大的優(yōu)勢是提升學(xué)生的參與度和學(xué)習(xí)潛力。教師在安排課程實驗環(huán)節(jié)時，應(yīng)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(zhǔn)備好，避免學(xué)生因為實驗準(zhǔn)備的步驟而分散注意力。

3.2? 預(yù)測

學(xué)生對課堂實驗的結(jié)果進(jìn)行預(yù)測之前，教師需要清楚地表明整個實驗環(huán)節(jié)會發(fā)生什么，事先準(zhǔn)備好實驗過程中所有步驟的書面材料。讓學(xué)生記錄下各自關(guān)于將要進(jìn)行實驗的預(yù)測結(jié)果。給學(xué)生準(zhǔn)備一個學(xué)習(xí)記錄表，幫助學(xué)生更規(guī)范、有效地記錄預(yù)測結(jié)果。特別是遇到人數(shù)比較多的班級，可以確保所有的學(xué)生都已經(jīng)完成了預(yù)測這一步。教師可以根據(jù)實際情況決定學(xué)生是否要在進(jìn)入到下一個步驟（即實際操作）之前提交一份預(yù)測結(jié)果的副本。

教師可以鼓勵學(xué)生和相鄰的同學(xué)或小組成員討論各自的預(yù)測結(jié)果，在討論過后，可以允許改變自己的預(yù)測做適當(dāng)?shù)男薷摹?/p>

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

3.3? 體驗

運行實驗（由教師操作或者學(xué)生個體/小組操作）。學(xué)生個體或者分組進(jìn)行實驗前的準(zhǔn)備，進(jìn)行實驗時關(guān)注過程中的細(xì)節(jié)，運行具體的實驗項目并記錄和分析實驗的運行結(jié)果，學(xué)生記錄下實際運行結(jié)果和預(yù)測結(jié)果之間的不同之處和共同點。

在實驗過程中，教師應(yīng)該參與到學(xué)生的實驗過程中，提醒學(xué)生關(guān)注實驗過程的注意事項，引導(dǎo)學(xué)生自主思考。當(dāng)實驗運行出結(jié)果時候，應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生將討論的重點放在對重要知識點的研究上，并對照結(jié)果和知識點進(jìn)行分析，不要讓學(xué)生因為一些不重要的內(nèi)容而分散注意力。

3.4? 反思

在實驗完成之后，讓學(xué)生學(xué)會思考，為什么實驗的結(jié)果會和之前的預(yù)測不一樣以及如何解釋新的實驗結(jié)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(xué)生舉一反三，將所學(xué)的內(nèi)容擴(kuò)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(chǎn)生怎樣的不同結(jié)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(xué)生獨立或分組提交一份關(guān)于整個實驗的心得體會。

4? ? 結(jié)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(huán)節(jié)中的實施具有很強(qiáng)的可操作性。經(jīng)初步實踐表明，通過預(yù)測、體驗、反思3個步驟，學(xué)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(gòu)建。本互動教學(xué)模式不僅有助于提高課堂實驗教學(xué)環(huán)節(jié)的成效，也有助于大學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，具有一定的應(yīng)用價值和推廣意義。在今后的研究中，可以以此為基礎(chǔ)，繼續(xù)深入研究課堂實驗環(huán)節(jié)的教學(xué)改革。

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