基于ＡＲ理論視角的創新實驗室建設方案

王　彥　劉以倩　趙彥曉　李世杰

摘 要:文章針對實驗室的現狀和發展趨勢,結合示范校建設中對實驗室提出的創新教育的實際情況,提出了一種基于AR理論視角的創新實驗室建設方案。

關鍵詞:AR理論;創新實驗室;建設方案;示范校建設

中圖分類號:G642 文獻標識碼:B

1 我國高等職業院校實驗教學現狀

啟動示范校建設的主要宗旨之一就是“培養高技能人才、增強社會服務能力”?？梢钥吹?隨著時間的推移、建設實踐經驗的豐富,關于示范校實驗室建設的研究遵循著“理論研究——理論與實踐結合——基于實踐的經驗和思路總結——基于實踐的理論升華”這樣一個范式展開。

實驗教學是專業教學的重要環節之一,學生的實踐能力和創新能力是衡量該專業辦學的重要指標。實驗室既是實現知識轉化成能力的場所,也是連接高校和社會的紐帶和橋梁。目前,我國教育不可避免地停留在傳統教育的模式上,偏重于理論知識的傳授。實驗教學基本采用一門課程一個實驗室的做法,每門課程開設僅為理論教學服務的驗證性實驗,譬如各校有“電路”、“電機”、“模電”、“數電”、“電力電子”、“單片機”和“EDA”等實驗室,采用這種實驗方法,不僅實驗儀器、實驗原理都有固定的模式,學生在整個實驗過程中被動地適應實驗指導書的要求,只起到一個“裝配”實驗的作用,而且公共基礎、專業基礎與專業實驗教學明顯脫節,缺乏對學生能力的培養,創新更無從談起。

創新實驗室的建設有兩個目的:

一是充分利用現有的教育資源,對教材內容進行深度挖掘,使學科教育的效益最大化。

二是對實驗室提出了創新教育的要求,為實驗室增加了新的功能,把實驗室作為學校進行創新教育的平臺;培養學生綜合實踐能力與技術素養的重要場所;學生綜合運用所學知識,進行探究與創造活動的重要陣地;引領學生通過創造性設計、操作性動手動腦實踐活動獲得知識、技能、創新意識與實踐能力的重要基地。

由此可見:創新實驗室比實驗室內容更豐富、更廣泛、更開放,它不僅注重知識和技能訓練,還注重對學生創新精神的培養。

2 基于AR理論視角的創新實驗室建設概念模型

2.1 AR理論概述

行動研究是從實際工作需要中尋找課題,在實際工作過程中進行研究,由實際工作者與研究者共同參與,使研究成果為實際工作者理解、掌握和應用,從而達到解決實際問題,改變社會行為的目的的研究方法。行動研究(action research)作為一個專業術語、一種研究類型,源于20世紀40年代美國的社會科學研究,50年代開始被應用于教育研究之中,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實踐工作者從事教育技術研究的主要方式。美國學者R.Rapoport于1970年將行動研究定義為“行動研究的目的是在雙方都接受的框架中進行共同努力,同時解決人們面臨直接困境時的實際顧慮和實現社會科學目標”,這是目前學術界引用得比較多的關于AR的定義。行動研究是一種收集由行動直接導致現象的相關信息的方法,從方法論的角度看,它對于描述和研究整個過程的進展狀態具有重要意義和作用。其本質是一種學習的過程,學習過程中的重要結果來自于參與者的實踐經驗和知識改進。

行動研究理論不僅包含理論和實踐,而且還把研究者和實際參與者整合在一個雙方都可以接受的框架中進行交流和反映。它同時還是一個重復的過程.在這個過程中,理論研究者和實際參與者一起循環地進行問題診斷、行動干預和反射性學習等一系列活動。圖1列出了該理論的循環周期活動。

通過上述定義,結合現有研究成果,有學者歸納出行動研究的三項主要特征:為行動而研究(re-search for action);在行動中研究(research in action);由行動者研究(research by actors)。

行動研究的根本目的不是為了理論的發現以及推廣普及,而是為了改進實踐本身,這就是一種創新活動。它把解決問題放在第一位,強調在實踐中發現問題,在實踐中解決問題。行動研究強調解決問題的實踐者必須意識到所進行研究的重要性,這種研究的動力來自實踐者本人。通過實踐者的研究和對自己實際工作的反思,不斷提高行動質量,改進實際工作,最后達到創新的目的。

2.2 在行動中研究

在行動中研究指出了研究情境和方式的特質性。行動研究的環境就是實際工作者所在的工作情境,并非是經過特別安排的或控制的場景,因此具有很強的現實性和一般性。行動研究的實驗過程既是實際工作者解決問題的過程,也是實際工作者學會反省、問題探究與問題解決的過程。

2.3 由行動者研究

行動研究中充當研究主體的是實踐工作者。行動研究強調實踐工作者要實際參與研究工作,親身投入研究過程,因而實踐工作者須具備專業水準與工作熱忱。在傳統意義上的社會科學研究中,實踐者是被研究者,是研究的客體或對象,而在行動研究中,他們成了研究的主體。他們不是被動地接受局外人的研究成果,而是對自己所從事的實踐進行研究,通過研究與行動的密切配合提高自己改造實踐的能力。

為了實現“以學生為主”的教學理念,達到“教、學、做”一體化的教學目的,教師可以靈活采取教學方法。教學過程中,根據學生的個性特征、課程內容及自身特點,教師靈活運用項目教學法、演示教學法、角色扮演教學法、案例分析教學法等行動導向的教學方法,可以引導學生積極思考、樂于實踐,提高教學效果。

創新實驗室一般接納的是大二或大三的學生及成年人,他們觀察事物的目的性和系統性較強,已能按一定程序掌握事物的本質屬性及細節特征。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展。思維的組織性、深刻性和批判性已發展到較高層次,有較強的獨立性,注意穩定且集中注意的范圍較大。在情感方面,他們有明確的價值觀,社會參與意識強,深信自己的力量能促進社會的進步與發展,學習動機傾向于信念型,自我調控建立在趨向穩定的人格基礎上。另一方面,他們還不夠成熟,因此教師采用有指導的自我調控學習作為“創新實驗室”的基本學習方式。

這種學習方式是在教師的指導下,自我組織和控制自己的認知行為活動以及自我訓練與約束的過程。其特點是在突出學生的主體性、獨立性和開放性的同時強調教師的指導作用,利用學生對知識的興趣,在已有的學習基礎上,激勵他們主動地探索,積極反思,豐富他們的學習經驗,使他們在原有認知基礎上有所超越和突破,最終能自我發現事物的真相。

這種學習方式主要包括,根據自身的特點與條件,

① 樹立正確的學習目標與動機

② 制定合適的學習策略和學習方法

③ 自主學習

④ 自我評價和反饋

在以上兩個階段中,教師應充分發揮其知識與經驗的優勢,為學生提供積極的指導。

3 基于AR理論視角的創新實驗室建設方案

如上所述,在創新實驗室中,學生運用傳統的儀器和器材進行實踐。這是電子技術學習中一種十分重要的學習方法,但它因效率低、成本高而經常受到指責。如果與計算機虛擬實驗、網絡虛擬現實及虛擬儀器技術進行整合,則可以取長補短、提高效率、降低成本,提高教學質量。

當前電子電路CAA和EDA軟件功能十分強大,提供了從原理設計、電路形成、功能仿真到最后版圖生成的“一條龍”解決方案?？梢赃@樣說,一套EDA就是一個虛擬的電子實驗室,甚至是一個虛擬的電子工廠,它沒有取代實驗的操作和過程,而是完善了實驗環節,充實實驗內容。教師在設計實驗課時可以增加一些實用性強、與現代電子技術飛速發展相適應的、特別是體現綜合性和設計性的實驗內容;學生用計算機進行電子電路的仿真、模擬實驗,更多地了解在一次實驗課中無法觀察和實驗的內容,提高學習效率。

學生的實驗不再都是對教師操作的復制,而是自己動手、動腦去解決與生活密切相關的實際問題。學生主動去探索、試驗解決問題的方法,獲取更多的知識,實踐能力和創新能力得到提高,因此實驗教學更加符合素質教育的要求。

4 基于AR理論視角的創新實驗室建設意義

(1) 是素質教育的需要

(2) 是學?？萍冀逃男枰?/p>

(3) 是培養創新型人才的需要

(4) 是加快教育現代化進程的需要

(5) 是學生個性化發展的需要

(6) 是學校和教師發展的需要

5 基于AR理論視角的創新實驗室建設目標

5.1 在動手實踐過程中培養學生的技術素養和能力

本方案以實際技術活動項目為載體,讓學生參與技術活動的全過程,促使學生將動腦設計和動手操作相結合,使學生在實際體驗和實踐探究過程中形成初步的技術能力、技術思維方式,并在此基礎上發展學生的技術實踐能力?；顒禹椖康膬热葸x擇注重具有“通性、通法和通則”的基礎技術和有關知識,強調接近學生日常生活、傳統工業生產和現代信息技術發展的實際應用,使學生正確理解傳統技術和現代技術的發展關系。

5.2 通過整合不同知識培養學生系統解決問題的能力

本方案通過各活動項目的知識主題,把多門學科知識整合起來,使學生打破思維定式,從不同學科、多方面因素綜合認識問題,學會以系統觀念學習知識和解決問題,認識水平上升到更高的層次。通過將某門課程的知識、培養的能力同要解決的實際問題進一步整合,使學生形成對

世界的整體認識和綜合解決問題能力。

5.3 以新穎有趣的教學模式激發學生的創造能力

本方案改變了傳統技術課程的“教”與“學”模式,突出以“實踐、體驗、探究”為基點的研究性學習方式,給學生提供較多的自主探究、創新應用、發明創造空間,引導學生積極主動地參與學習過程,主動地發現可遷移的勞動技術要素,喚醒、開掘、提升學生的創新潛能,使學生從“學會技術”變為“會學技術”,提高學生的創新精神和實踐能力。

5.4 以分組試驗的教學模式培養學生的團隊合作精神

本方案采用分組教學方式,學生們通過討論、分工、研究等形式加強溝通、交流與合作?；顒油瓿珊?學生們采用活動作品介紹、交流表現、心得體會、自我評估、相互評價等方式構建良好的溝通氛圍,養成樂于交流、善于合作的團隊意識,善于聆聽他人意見的合作品質和不斷進取的創新精神。

6 創新教育的實施

創新實驗室建設要突出重點和創新,促進學科交叉。創新已經成為時代的主旋律,“建設創新型社會”目標的提出,向學校提出了培養創新型人才的要求。創新型人才需要創新的學校、創新的老師,用創新的方法去培養。創新實驗室建設要明確以下幾點:

(1) 實驗室定位:創新實踐實驗室+實驗教學實驗室

(2) 建設目的:全面提高學生動手實踐能力,選拔參加電子競賽、挑戰杯、機器人大賽、創新發明競賽等的優秀學生

(3) 運行模式:日常管理+圖書館式開放模式

(4) 師資力量:專職負責人+邀請導師+以老帶新

(5) 學生情況:以電子科技協會等社團學生為主體,面向全校學生

(6) 日常管理:學生自主管理為主,老師宏觀引導

(7) 課程設置:“電子制作”、“電子創新設計”、“16位單片機”

(8) 經費來源:學校支持+學生自籌+科研創收+企業贊助

(9) 橫向聯合:采用共建方式,學校提供部分經費,公司提供實驗室設備和資料

參考文獻:

[1] 楚金華. 基于行動研究理論視角的高職示范校建設概念模型——兼示范校建設啟動一年來研究述評[J]. 職教論壇, 2008(2):4-8.

[2] 董剛,丁建石. 高職教育示范校建設中提升教學質量的問題思考[EB/OL]. [2008-06-27].http://www.jyb.cn/xwzx/ zyjy/jxsx/t20080627_174128.htm.