基于开放性实验室建设的大学生探究性学习能力培养

陈念

(池州学院 数学与计算机科学系，安徽 池州 247000)

基于开放性实验室建设的大学生探究性学习能力培养

陈念

(池州学院 数学与计算机科学系，安徽 池州 247000)

高校实验室作为大学生创新精神、创新能力和开拓素质培养的重要基地，在专业素质教育过程中发挥着不可替代的作用。文章从探究性学习的概念和特点出发，分析了这种教学模式在大学生专业精神和专业素质培养方面起到的重要作用，探讨了如何有效利用实验室提供的服务和便利，在学生探究性能力的培养方面做出更多的工作。

开放性实验室；创新能力；专业素质教育；探究性能力

工科课程教学是以实验为基础的，理论知识点需要经由实验直观的展现，更为重要的是创新思维，开拓性专业思想需要通过实验才能验证其可行性，最终结果的获得也必须经过不断的实验、改进才能完成。在很多211，985高校研究生阶段的培养都是在实验室完成的，但在本科阶段，由于学生都还处在专业知识框架搭建，专业基础知识的充实时期，教学的重点被放在知识的传授上，一些概念，结论，规律被以定理的形式直接灌输给学生，实践性教学环节被忽视，学生并不知道这些“定理”是通过怎样的途径获得的，当然也就不会对他们的正确性产生任何的疑问。“填灌式”的教学方法在有效传播前人的科技成果的同时，也在一定程度上遏制了创新意识和创新思维的产生。然而，创新永远是一个国家和民族进步的基石，本科阶段对学生创新意识，创新思维的训练和培养已越来越受到重视，本文结合开放性实验室的功能和特点，探讨了其如何在训练学生?探究性学习能力，培养学生的勤于思考，勇于创新的专业精神方面发挥更大的作用。

1 探究性学习能力

1.1 探究性学习的概念与特点

探究性学习是指用简化的科学探索的方式获取知识的一种学习方法，以达到使学生了解科学研究的过程，掌握科学研究的方法，培养参与科学研究的主动性的目的[1]。“授之以鱼，不如授之以渔”就是对这种学习方法的一种概括，与其在课堂上照本宣科的将一些理论灌输给学生，不如让他们通过观察、实验，自己去总结一些规律，即便这些结论是片面的，甚至是错误的，但这个过程带给学生的启迪远非课堂教学所能给予的。当然，这并非否定课堂教学的作用，而是强调掌握获取知识的方法比获得知识本身更加重要。探究性学习的特点是主动性，实践性和过程性。主动性在于通过这种学习方式培养对科学研究的兴趣爱好，锻炼他们乐于观察，善于观察，勤于思考的专业精神；实践性和过程性则使学生体味科学研究的过程，掌握研究的一般方法，培养他们大胆假设，合理存疑的品质，激发他们的创造意识和创造思维，这才是理工科专业教育想获得的最佳教学效果。

1.2 探究性学习的步骤

“探究”从字面上理解即是探求一下结果为什么是这样，显然注重的获取结论的方法和过程，而不是结论本身[2]。探究性学习是一种多环节紧密联系的过程，图1较为直观的描述了这一过程。

图1 探究性学习的基本步骤环节

在学习的初期，学生也许不能自己提出问题并加以解决，这就需要教师通过假设情境或是简化现实问题来提出学习目标。目标的设定首先要贴近现实生产生活，尽量避免用纯数学的形式给出，目的是使学生在解决问题之后获得成就感和自信心；其次，解决问题的途径和方法要在学生的能力范围之内，能够让学生在实践的过程中学习新的知识和巩固已学的知识。建模环节是锻炼对实际问题的抽象描述能力，在教师的指导下，通过建模过程训练学生将实际问题转换成科学工具可以直接解决的表述形式的能力。实践求解则是一种有效促进学生自主学习的途径，学生在实践过程中发现了不能解决的问题，必然会主动去寻求理论上的支持，这样的学习才更有针对性，深刻性；同时实践过程中学生个体的动手能力和团队的协作能力都能得到充分的锻炼。归纳总结同样是不能忽视的环节，并不是说结果出来了，学习的过程就结束了，要从多次实践中归纳出一类问题的共有特性和规律，形成自己对这类问题的认识，而不是简单的去记忆别人的研究成果，这不仅是一种能力的训练，更是一种专业品质的培养。

1.3 探究性学习对开放性实践环境的要求

探究性学习更多的是培养学生 “实践出真知”的专业学习品质，和对科学真理不断追求的热情。在完成教学计划安排的学习任务外，学生需要主动投入更多的时间和精力去进行独立的，探索性的学习，因此外部实践环境对学习活动能否正常开展以及学习的效果有着很大的影响。探究性学习要求更多的自由实践时间，和不受约束的实践过程，开放性实践环境的建设可以较好的满足这种需求。首先，在实验时间方面，学生可以通过课外预约实验来获取更充足的实践时间；其次，在实验效果方面，没有统一的实验要求，对于一个问题的解决，可以通过多次的实验过程来完成和完善，这将更有利于学生通过循序渐进的实践过程来更为直接的获取知识，和掌握获取知识的方法。

2 开放性实验室建设

2.1 开放性实验室建设的意义和作用

开放性实验室建设是高等学校实践性教学环节改革的一种有益尝试，相对于普通实验室，他不仅在提高设备利用率，实验项目的自主选择，实验时间的自由支配等方面表现出了很强的优势，尤其能在创新型，开拓性人才培养方面发挥极其重要的作用[3-4]。开放性实验室运行模式打破了传统教学体系中实践教学辅助性地位的状况，在功能上，时间上为实验者自主的进行拓展性，创新型实验提供了便利。开放性实验室的优势具体表现在：

2.1.1 服务实验层次多样化 有别于将一次实验课的目标及内容进行统一，要求所有学生在规定时间内完成设定项目的传统实践教学模式，开放性实验室更偏重于支持不同知识基础的实验者个人或团队在同一时间内独立的进行实验活动，对实验者在一次实验活动中能否完成既定目标也没有硬性要求。学生由于自身的资质，及对知识吸收的快慢程度不同，动手能力和当前能接受的实验层次也会存在差异，“量体裁衣”，做能力范围以内的事情是实践性教学环节所应遵循的规律。开放性实验室由于其自身的特点，可以满足不同实验需求，不同实践能力的学生通过实验获取知识的要求。

2.1.2 服务时间选择上更加灵活 一般来说，教学计划安排了实验课，那么学生就要进实验室完成规定的实验内容，对实验者的实验前知识准备情况，实验时机等问题欠缺必要的考虑。开放性实验室则完全不是这种模式，在什么时间开展实践活动完全由实验者结合自身的情况自主决定。实验者觉得自己的想法已经成型，且预备知识已准备充足，需要通过实验来验证思路或设计，那么他就可以选择进入实验室，这是一种主动的学习，学习的动力来自于自身的需要。

2.1.3 完善的过程指导，结果评价机制 开放性实验室配备有专职的实验员，能够对实验者的实验过程进行实时的跟踪，并对实验过程中出现的问题进行必要的指导，其作用一方面可以在实验环节提供帮助，同时也能保证设备使用过程中的安全。实验结果评价同样也是不可或缺的步骤，评价可以是书面或口头形式的，授课教师或专职实验员从专业的角度给出实验成功与否的结论，并帮助分析相应的原因，这个环节可以让实验者清楚实验的完成情况，存在的缺陷等问题。相比较于普通实验室，这种指导、评价的针对性更强，更利于为学生后期的实践学习提供经验。

2.2 开放性实验室是探究性学习能力培养的有益平台

开放性实验室的组建和运行，为大学生探究性学习能力的培养提供了极有利的外部条件，同时只有学生的创新意识，创造潜能得到充分的激发，开放性实验室存在的意义才能得到更有效的体现[5]。探究性学习是探求事物发展的过程，掌握其形成发展的规律，以达到利用规律解决在现实生产、生活中出现的问题，并进行创新创造的目的。高等学校专业教育的目的是让学生通过学习，能够“学以致用”，而不是简单的将已有的知识传授给他们。探究性学习概念的提出就是让学生清楚事物形成的机理，发展变化的规律，而开放性实验室的运作模式恰好可以满足这种需要，为学生在课堂以外的时间进行自主的创新型学习搭建了有益的实践平台。

3 充分发挥开放性实验室作用的几点建议

3.1 以任务驱动的方式促成实验习惯的养成

良好的实验习惯是今后进行科学研究的基础，教师在开始阶段可以通过提出一些验证性的实验任务要求学生独立完成，在锻炼动手能力的同时也培养了“实践出真知”的科学意识；逐渐的，将设计性的或是解决实际问题的实验要求进行引入，让学生在实验过程中融入自己的思想，遇到疑问时自己去寻求解决的方法和途径，这样能够有效的培养学生的自主学习能力和强化对知识的理解和掌握。任务驱动只是一种方式，而真正让学生乐于将自己的课余时间用于科学实践和创新，还是要着重培养他们的自信和对科学，对专业的热爱，及对知识的渴求。

3.2 大力倡导和组织科技竞赛类活动的开展，营造良好的实践学习氛围

“以赛促学”是高校强化学风建设的有效做法，组织专业技能过硬的学生参加到各类专业竞赛活动中来，锻炼他们的团队协作能力和运用已学知识解决实际问题的能力。理工科课程的竞赛，如数学建模竞赛，电子设计类竞赛等都是以实验为基础的，开放性实验室可以为学生在竞赛类活动开展方面提供仪器设备，实验时间，过程辅导上更多的支持和保障。

3.3 教师要转变传统的教学观念，更多的参与到探究性学习教学过程中来

教师是教学活动的主导方，组织者，教学活动不仅是指课堂教学，实践性教学也是不可或缺的重要环节。教师的参与是全过程的，从实验前的引导，启发，到实验进行中的过程跟踪，实时指导，到最后的实验结果评价，教师起到的作用都是非常重要的。教师要将实践性教学作为课堂教学的延续和深入，需要投入更多的时间和精力，实验中学生个体提出的问题和实验结果的误差是不同的，要进行针对性的指导和帮助。

3.4 强化开放性实验室的运行管理

高水平的日常管理能够为实践性教学提供更优的服务环境和更高的服务水平。实验室的规章制度是否健全，执行力度强弱，以及管理人员的专业素质高低等因素都会影响到实验室的功能的发挥。日常管理涵盖的面非常广，登记制度是一种最常用，也是最主要的管理手段，登记的对象无外乎对“物”和“人”，对“物”的登记指对设备状态及使用情况的登记，对“人”的登记指对实验者基本信息的登记。强化实验室的管理可以使现有设备发挥最大的功效，更好的为实践性教学服务。

4 结束语

探究性学习是一种偏重于实践的学习方式，由被动的去接受知识转向主动的通过科学研究发现规律，获取知识。探究性学习着重于训练学生掌握获取知识的途径和方法，培养他们对科学真理不断追求和勇于构想，积极创新的专业品质。高等学校中开放性实验室的建立和运行，为探究性学习教学活动的开展，为大学生的创新意识和创造能力的培养搭建了非常好的外部平台，在这个平台上，只要学校，教师，学生能够持之以恒的投入精力和激情，那么学生的创造潜能就能不断的被激发，学校就能成为创新型人才的培养基地和输出基地。

[1]陈克军.创新高职生学习方式—探究性学习[J].安徽电子信息职业技术学院学报，2011（1）:34-36.

[2]梁春兰.探究性学习在生物学教学中的实施[J].广西师范学院学报：自然科学版，2010（S1）:28-30.

[3]裴雯，金秋.高校计算机实验室开放实验教学管理模式探讨[J].教育与职业，2011（30）:156-157.

[4]张伟伟，刘俊华.高校实施开放性实验教学模式的探讨[J].廊坊师范学院学报：自然科学版，2011(4):114-115.

[5]关寿华，郑建洲，张萍.开放物理实验教学模式的探索与实践[J].实验技术与管理，2011(7):238-240.

[责任编辑：束仁龙］

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1674-1103(2013)06-0030-03

2012-02-21

池州学院校级重点教研项目（2010jy016）。

陈念（1978-），男，安徽池州人，池州学院数学与计算机科学系副教授，硕士，研究方向为计算机应用技术与教学。