基于ＡＲ理论视角的创新实验室建设方案

王　彦　刘以倩　赵彦晓　李世杰

摘 要:文章针对实验室的现状和发展趋势,结合示范校建设中对实验室提出的创新教育的实际情况,提出了一种基于AR理论视角的创新实验室建设方案。

关键词:AR理论;创新实验室;建设方案;示范校建设

中图分类号:G642 文献标识码:B

1 我国高等职业院校实验教学现状

启动示范校建设的主要宗旨之一就是“培养高技能人才、增强社会服务能力”。可以看到,随着时间的推移、建设实践经验的丰富,关于示范校实验室建设的研究遵循着“理论研究——理论与实践结合——基于实践的经验和思路总结——基于实践的理论升华”这样一个范式展开。

实验教学是专业教学的重要环节之一,学生的实践能力和创新能力是衡量该专业办学的重要指标。实验室既是实现知识转化成能力的场所,也是连接高校和社会的纽带和桥梁。目前,我国教育不可避免地停留在传统教育的模式上,偏重于理论知识的传授。实验教学基本采用一门课程一个实验室的做法,每门课程开设仅为理论教学服务的验证性实验,譬如各校有“电路”、“电机”、“模电”、“数电”、“电力电子”、“单片机”和“EDA”等实验室,采用这种实验方法,不仅实验仪器、实验原理都有固定的模式,学生在整个实验过程中被动地适应实验指导书的要求,只起到一个“装配”实验的作用,而且公共基础、专业基础与专业实验教学明显脱节,缺乏对学生能力的培养,创新更无从谈起。

创新实验室的建设有两个目的:

一是充分利用现有的教育资源,对教材内容进行深度挖掘,使学科教育的效益最大化。

二是对实验室提出了创新教育的要求,为实验室增加了新的功能,把实验室作为学校进行创新教育的平台;培养学生综合实践能力与技术素养的重要场所;学生综合运用所学知识,进行探究与创造活动的重要阵地;引领学生通过创造性设计、操作性动手动脑实践活动获得知识、技能、创新意识与实践能力的重要基地。

由此可见:创新实验室比实验室内容更丰富、更广泛、更开放,它不仅注重知识和技能训练,还注重对学生创新精神的培养。

2 基于AR理论视角的创新实验室建设概念模型

2.1 AR理论概述

行动研究是从实际工作需要中寻找课题,在实际工作过程中进行研究,由实际工作者与研究者共同参与,使研究成果为实际工作者理解、掌握和应用,从而达到解决实际问题,改变社会行为的目的的研究方法。行动研究(action research)作为一个专业术语、一种研究类型,源于20世纪40年代美国的社会科学研究,50年代开始被应用于教育研究之中,70年代后开始受到广大教育工作者的青睐,目前已成为广大教育技术实践工作者从事教育技术研究的主要方式。美国学者R.Rapoport于1970年将行动研究定义为“行动研究的目的是在双方都接受的框架中进行共同努力,同时解决人们面临直接困境时的实际顾虑和实现社会科学目标”,这是目前学术界引用得比较多的关于AR的定义。行动研究是一种收集由行动直接导致现象的相关信息的方法,从方法论的角度看,它对于描述和研究整个过程的进展状态具有重要意义和作用。其本质是一种学习的过程,学习过程中的重要结果来自于参与者的实践经验和知识改进。

行动研究理论不仅包含理论和实践,而且还把研究者和实际参与者整合在一个双方都可以接受的框架中进行交流和反映。它同时还是一个重复的过程.在这个过程中,理论研究者和实际参与者一起循环地进行问题诊断、行动干预和反射性学习等一系列活动。图1列出了该理论的循环周期活动。

通过上述定义,结合现有研究成果,有学者归纳出行动研究的三项主要特征:为行动而研究(re-search for action);在行动中研究(research in action);由行动者研究(research by actors)。

行动研究的根本目的不是为了理论的发现以及推广普及,而是为了改进实践本身,这就是一种创新活动。它把解决问题放在第一位,强调在实践中发现问题,在实践中解决问题。行动研究强调解决问题的实践者必须意识到所进行研究的重要性,这种研究的动力来自实践者本人。通过实践者的研究和对自己实际工作的反思,不断提高行动质量,改进实际工作,最后达到创新的目的。

2.2 在行动中研究

在行动中研究指出了研究情境和方式的特质性。行动研究的环境就是实际工作者所在的工作情境,并非是经过特别安排的或控制的场景,因此具有很强的现实性和一般性。行动研究的实验过程既是实际工作者解决问题的过程,也是实际工作者学会反省、问题探究与问题解决的过程。

2.3 由行动者研究

行动研究中充当研究主体的是实践工作者。行动研究强调实践工作者要实际参与研究工作,亲身投入研究过程,因而实践工作者须具备专业水准与工作热忱。在传统意义上的社会科学研究中,实践者是被研究者,是研究的客体或对象,而在行动研究中,他们成了研究的主体。他们不是被动地接受局外人的研究成果,而是对自己所从事的实践进行研究,通过研究与行动的密切配合提高自己改造实践的能力。

为了实现“以学生为主”的教学理念,达到“教、学、做”一体化的教学目的,教师可以灵活采取教学方法。教学过程中,根据学生的个性特征、课程内容及自身特点,教师灵活运用项目教学法、演示教学法、角色扮演教学法、案例分析教学法等行动导向的教学方法,可以引导学生积极思考、乐于实践,提高教学效果。

创新实验室一般接纳的是大二或大三的学生及成年人,他们观察事物的目的性和系统性较强,已能按一定程序掌握事物的本质属性及细节特征。他们的思维具有较高的抽象性和理论性,由抽象逻辑思维逐渐向辩证逻辑思维发展。思维的组织性、深刻性和批判性已发展到较高层次,有较强的独立性,注意稳定且集中注意的范围较大。在情感方面,他们有明确的价值观,社会参与意识强,深信自己的力量能促进社会的进步与发展,学习动机倾向于信念型,自我调控建立在趋向稳定的人格基础上。另一方面,他们还不够成熟,因此教师采用有指导的自我调控学习作为“创新实验室”的基本学习方式。

这种学习方式是在教师的指导下,自我组织和控制自己的认知行为活动以及自我训练与约束的过程。其特点是在突出学生的主体性、独立性和开放性的同时强调教师的指导作用,利用学生对知识的兴趣,在已有的学习基础上,激励他们主动地探索,积极反思,丰富他们的学习经验,使他们在原有认知基础上有所超越和突破,最终能自我发现事物的真相。

这种学习方式主要包括,根据自身的特点与条件,

① 树立正确的学习目标与动机

② 制定合适的学习策略和学习方法

③ 自主学习

④ 自我评价和反馈

在以上两个阶段中,教师应充分发挥其知识与经验的优势,为学生提供积极的指导。

3 基于AR理论视角的创新实验室建设方案

如上所述,在创新实验室中,学生运用传统的仪器和器材进行实践。这是电子技术学习中一种十分重要的学习方法,但它因效率低、成本高而经常受到指责。如果与计算机虚拟实验、网络虚拟现实及虚拟仪器技术进行整合,则可以取长补短、提高效率、降低成本,提高教学质量。

当前电子电路CAA和EDA软件功能十分强大,提供了从原理设计、电路形成、功能仿真到最后版图生成的“一条龙”解决方案。可以这样说,一套EDA就是一个虚拟的电子实验室,甚至是一个虚拟的电子工厂,它没有取代实验的操作和过程,而是完善了实验环节,充实实验内容。教师在设计实验课时可以增加一些实用性强、与现代电子技术飞速发展相适应的、特别是体现综合性和设计性的实验内容;学生用计算机进行电子电路的仿真、模拟实验,更多地了解在一次实验课中无法观察和实验的内容,提高学习效率。

学生的实验不再都是对教师操作的复制,而是自己动手、动脑去解决与生活密切相关的实际问题。学生主动去探索、试验解决问题的方法,获取更多的知识,实践能力和创新能力得到提高,因此实验教学更加符合素质教育的要求。

4 基于AR理论视角的创新实验室建设意义

(1) 是素质教育的需要

(2) 是学校科技教育的需要

(3) 是培养创新型人才的需要

(4) 是加快教育现代化进程的需要

(5) 是学生个性化发展的需要

(6) 是学校和教师发展的需要

5 基于AR理论视角的创新实验室建设目标

5.1 在动手实践过程中培养学生的技术素养和能力

本方案以实际技术活动项目为载体,让学生参与技术活动的全过程,促使学生将动脑设计和动手操作相结合,使学生在实际体验和实践探究过程中形成初步的技术能力、技术思维方式,并在此基础上发展学生的技术实践能力。活动项目的内容选择注重具有“通性、通法和通则”的基础技术和有关知识,强调接近学生日常生活、传统工业生产和现代信息技术发展的实际应用,使学生正确理解传统技术和现代技术的发展关系。

5.2 通过整合不同知识培养学生系统解决问题的能力

本方案通过各活动项目的知识主题,把多门学科知识整合起来,使学生打破思维定式,从不同学科、多方面因素综合认识问题,学会以系统观念学习知识和解决问题,认识水平上升到更高的层次。通过将某门课程的知识、培养的能力同要解决的实际问题进一步整合,使学生形成对

世界的整体认识和综合解决问题能力。

5.3 以新颖有趣的教学模式激发学生的创造能力

本方案改变了传统技术课程的“教”与“学”模式,突出以“实践、体验、探究”为基点的研究性学习方式,给学生提供较多的自主探究、创新应用、发明创造空间,引导学生积极主动地参与学习过程,主动地发现可迁移的劳动技术要素,唤醒、开掘、提升学生的创新潜能,使学生从“学会技术”变为“会学技术”,提高学生的创新精神和实践能力。

5.4 以分组试验的教学模式培养学生的团队合作精神

本方案采用分组教学方式,学生们通过讨论、分工、研究等形式加强沟通、交流与合作。活动完成后,学生们采用活动作品介绍、交流表现、心得体会、自我评估、相互评价等方式构建良好的沟通氛围,养成乐于交流、善于合作的团队意识,善于聆听他人意见的合作品质和不断进取的创新精神。

6 创新教育的实施

创新实验室建设要突出重点和创新,促进学科交叉。创新已经成为时代的主旋律,“建设创新型社会”目标的提出,向学校提出了培养创新型人才的要求。创新型人才需要创新的学校、创新的老师,用创新的方法去培养。创新实验室建设要明确以下几点:

(1) 实验室定位:创新实践实验室+实验教学实验室

(2) 建设目的:全面提高学生动手实践能力,选拔参加电子竞赛、挑战杯、机器人大赛、创新发明竞赛等的优秀学生

(3) 运行模式:日常管理+图书馆式开放模式

(4) 师资力量:专职负责人+邀请导师+以老带新

(5) 学生情况:以电子科技协会等社团学生为主体,面向全校学生

(6) 日常管理:学生自主管理为主,老师宏观引导

(7) 课程设置:“电子制作”、“电子创新设计”、“16位单片机”

(8) 经费来源:学校支持+学生自筹+科研创收+企业赞助

(9) 横向联合:采用共建方式,学校提供部分经费,公司提供实验室设备和资料

参考文献:

[1] 楚金华. 基于行动研究理论视角的高职示范校建设概念模型——兼示范校建设启动一年来研究述评[J]. 职教论坛, 2008(2):4-8.

[2] 董刚,丁建石. 高职教育示范校建设中提升教学质量的问题思考[EB/OL]. [2008-06-27].http://www.jyb.cn/xwzx/ zyjy/jxsx/t20080627_174128.htm.