工程力学实验课程自主学习与管理平台应用

张继平 宋 岩 曹 彪 张 颖 岳艳丽

海军航空工程学院基础实验部 山东烟台 264001

工程力学实验课程自主学习与管理平台应用

张继平 宋 岩 曹 彪 张 颖 岳艳丽

海军航空工程学院基础实验部 山东烟台 264001

为解决当前实验教学中存在的问题，提出了开发工程力学实验课程自主学习与管理平台，构建“自主学习+虚拟实验+实作考核”的自主实验教学新模式，以充分发挥实验教学在实战型人才培养中的作用。

实验教学模式；自主学习；虚拟实验；实作考核

深入学习领会习近平主席强军目标重大战略思想，贯彻军委和总部关于院校教育“向实战聚焦、向部队靠拢”的重要指示精神，通过调研航空兵机务大队、修理厂等地勤人员的岗位职责以及导弹技术阵地人员的工作内容，分析部队岗位对人员能力和素质的要求，以“能打仗、打胜仗”的战斗力标准审视实验教学，发现实验教学中存在的突出问题是受现有实验教学模式的制约，在实战型人才需要的装备操作、维护技能和自主学习、管理与创新能力培养方面的作用远远没有发挥出来。因此，如何围绕实战需要搞好实验教学，教学模式的改革是一个重要的研究课题，我们以工程力学实验课程作为试点进行了实验教学自主学习与管理模式的探索。

1 自主学习的研究现状与理论基础

自20世纪80年代以来，自主学习已逐渐发展成为教育领域研究的热点之一，尤其是语言学习中的自主性更是被广泛关注，在我国一般称为自主（性）学习或学习者自主。自主学习的研究视角也越来越多样化，在课程论领域，培养自主学习能力被作为一项重要的课程目标；在教育学领域，自主学习被视为一种重要的学习方法；在学习论中，自主学习被看成是一种高水平的学习方式［1-3］。Littlewood（1999）认为，自主学习是“学习者不依靠老师而使用所学知识的能力”。Candy（1991）指出，自主性学习既是一种能力又是个人的品质，是学习者自己组织学习的能力与意愿。

从根本上说，自主学习就是一种积极主动而非消极被动的学习心理状态和行为倾向。自主学习概念、理论的产生及发展，是教育学、教育心理学领域对教与学、学习本质的认识发展变革的结果。自主学习的理论基础可以追溯到强调以学生为中心、突出学生主体地位的人本主义教育理论、强调学习主动性的认知学习理论和强调自我意识与自我调控、自我评价的元认知理论等为其提供了最为有力的理论支撑。［4-7］在搜索到的文献中，英语教学中对自主学习的研究最多，占比90%以上，除此以外还有语文、数学、计算机和医学等学科，但是并没有找到比较完整的自主学习实验课程。

2 工程力学实验课程自主学习与管理平台介绍

以自主学习的人本主义教育理论、认知学习理论和元认知理论为指导，针对我院对学员学习时间统一管理的实际情况，为解决目前实验教学中存在的设备数量少、耗材投入不足、学员缺少思考时间和实验兴趣、抄袭实验报告、教员指导工作量过大等诸多实际问题［8-10］，开发了一套工程力学实验课程自主学习与管理平台，构建了“自主学习+虚拟实验+实作考核”的自主实验教学新模式。

2.1 平台搭建

工程力学实验课程自主学习与管理平台以互联网、计算机为依托，利用Dreamweaver，Flash，Photoshop等网页、动画和图形制作软件，搭建自主学习门户网站，使用者登录注册后即可自主学习。

2.2 教学对象和教学目标

工程力学实验课程的教学对象为本科层次开设工程力学课程的学员，通过该课程帮助学员理解、掌握和运用理论知识，提高学员的设备操作技能，训练观察分析现象和数据处理能力，提高学员自主学习和自我管理水平，为部队岗位任职基本技能和素质的培养打好基础。

2.3 教学内容的体系结构

自主学习与管理平台由3个系统组成：一是网上自主学习系统；二是实作考核预约系统；三是实验成绩管理系统，主界面如图1所示。

图1 自主学习与管理平台主界面

平台中最主要的是网上自主学习系统，界面的网页截图如图2所示。该系统包含了实验基础（实验理论知识和软件使用培训等内容）和5个基本实验项目。每个实验项目下均有相应的实验指导书、PPT课件、实验曲线分析、数据处理示例、学习视频、自我检测题目和实验报告格式等各类学习资源以及留言、公告等教员辅导方式，还自主开发了虚拟实验操作设备，为保证实验设备的视觉真实性和操作交互性，通过3ds Max对实验设备建模，并利用Flash动画软件编程，有效实现了虚拟实验操作过程的交互性，有利于学习者操作技能的训练。拉伸实验网页展开图、虚拟实验操作设备分别如图3、图4所示。

图2 自主学习系统界面

图3 拉伸实验的网页展开图

图4 虚拟实验操作设备

2.4 自主学习的方式方法

以学员的自我训练为主，方法非常简单，只需点击项目名称即可进入相应的学习和操作界面。因此，可任意选择时间进行实验课程的自主学习，主要学习方式和途径有以下3种：一是利用学员队、图书馆等校园网终端学习，通过虚拟操作设备训练实验技能；二是利用实验室的局域网终端学习，结合设备实操完成实验技能训练；三是网上学习后，再到实验设备上补充和强化实验技能训练。实验教员对学员的普遍性指导通过网络留言、公告等形式，个别性指导通过实验室现场讨论交流方式。

2.5 学习效果的检验评定

自我检测题目全部是选择题型，用于对各个实验项目学习效果的自我检查。所有项目学习结束并自测合格后，可通过实作预约系统预约一个项目进行实作考核，由教员根据学习效果和考核情况综合评定本门课程的学习成绩。

为确保考核结果的真实性和有效性，实作预约系统中提供的实验项目是随机指定的，学员预约实验时间后到实验室实作时，由考核教员现场告知实验项目名称，完成实验后当场提交实验报告并完成实作考勤，通过实验成绩管理系统进行实验报告和成绩管理。

3 自主学习与管理平台的预期使用效果

在实验教学中应用工程力学实验课程自主学习与管理平台，彻底改变了传统的“讲授+演示+实作”的实验模式［10］和以实验报告为主的实验课程评价方式，能有效调动学员学习的主动性和积极性，有利于培养部队岗位和实战需要的设备操作维护技能。

（1）丰富的网上学习资源，有助于学员系统掌握相关理论、实验原理、设备操作、数据处理等内容，促进理论与实验课程的结合，帮助学员理解、掌握和综合运用理论知识。

（2）基于网络的实验学习与管理方式，为学员营造开放的实验环境［11-13］，能有效解决实验教学与理论教学在时间安排上的冲突，有助于提高自主学习和自我管理能力。

（3）虚拟操作的可重复性能大大减少实验场地、设备数量和实验批次等因素对实验教学的影响，并能节约大量实验耗材，使学员有机会反复进行操作技能训练、自我管理学习和考核进度，增强自身责任感。

（4）基于网络的全程教学指导，减少了实验教员的重复指导工作，为学员提供了深层次交流的机会，提高了实验教学效益，也使教员有更多精力贴近部队进行知识和教学内容的更新。

当然，实验教学也不能完全依赖自主学习与管理平台，毕竟虚拟设备的操作还不能完全代替实验设备，自主实验学习与管理模式在学员严谨求实的实验态度、理论联系实际的工作作风以及独立工作能力等培养上还有其不利的一面。因此，自主实验学习与管理平台比较适合用于学员的预习和实验技能的巩固，在实验教学中起辅助教学的作用，应用效果主要取决于自主学习与管理平台的建设情况和水平，教学模式改革的实施效果也有待于在多次实际应用中检验。

［1］ 李秀萍.国内自主学习研究10年:回顾与思考［J］.宁夏大学学报:人文社会科学版，2009，31（5）:173-178.

［2］ 庞维国.自主学习:学与教的原理和策略［M］.上海:华东师范大学出版社，2003.

［3］ 王兵贤，胡康秀，王泽文.自主学习模式下“数值分析”实验教学的探索与实践［J］.实验室研究与探索，2012，31（6）:147-149.

［4］ 秦学锋，杨东英.自主学习的本质及其理论基础探究［J］.教育与职业，2008（15）:61-62.

［5］ 郝路军.人本主义教育理论与我国高等教育改革［J］.当代教育论坛:宏观教育研究，2005（12S）:73-74.

［6］ 唐永艳，陈贤清.认知学习理论在机械制图教学中的应用［J］.中国培训，2008（3）:61-62.

［7］ 李建设，熊建文.元认知对学生实验学习的影响及其培养［J］.实验技术与管理，2011，28（6）:23-25.

［8］ 元泽怀，陈晓明.任务驱动型实验教学模式的实践与探索［J］.实验技术与管理，2014，31（1）:169-171.

［9］ 潘海军，李春树，熊文元.基础电子实验教学模式改革的研究与实践［J］.实验技术与管理，2011，28（10）:134-137.

［10］ 谢灵，阮彩群.工程力学“三个环节”实验教学模式的构建［J］.实验技术与管理，2009，26（8）:132-133，139.

［11］ 宋国利，盖功琪，苏冬妹.开放式实验教学模式的研究与实践［J］.实验室研究与探索，2010，29（2）:91-93，132.

［12］ 李琰，吴建强，齐凤艳.开放与自主学习模式下的实验教学体系［J］.实验室研究与探索，2012（1）:134-137.

［13］ 俞远志，张立庆，傅晓航.开放性实验教学模式的实践与思考［J］.实验室研究与探索，2012（3）:153-155.

Application Autonomous Learning and Management Platform in Engineering Mechanics Experimental Course

Zhang Jiping， Song Yan， Cao Biao， Zhang Ying， Yue Yanli
Naval Aeronautical and Astronautical University， Yantai， 264001， China

In order to solve the problems in experiment teaching and play the role of experimental teaching in cultivating talents of actual combat， we put forward the development of autonomous learning and management platform， and construct of new experimental teaching mode with autonomous learning， virtual experiment and implementation of assessment.

experimental teaching mode； autonomous learning； virtual experiment； implementation of assessment

2015-04-11

张继平，硕士，副教授，机械基础实验中心主任。宋岩，硕士，讲师。

2014年“向实战聚焦，向部队靠拢”教学改革工程课程教学模式改革试点立项项目之一（编号：2014063）。