以学生为中心的互动实验教学模式探索

梅 芸，杨华山

(武汉大学 a.实验室与设备管理处;b.水利水电学院，武汉 430072)

1 理论基础

1.1 建构主义学习理论［1－2］

随着心理学家对人类学习过程认知规律研究的不断深入，以及多媒体计算机和Internet网络教育应用的飞速发展，建构主义学习理论正愈来愈显示出强大的生命力，并在世界范围内日益扩大其影响。建构主义源自关于儿童认知发展的理论，由于个体的认知发展与学习过程密切相关，因此利用建构主义可以比较好地说明人类学习过程的认知规律，即能较好地说明学习如何发生、意义如何建构、概念如何形成以及理想的学习环境应包含哪些主要因素等。

建构主义理论的内容很丰富，其核心可以概括为:以学生为中心，强调学生对知识的主动探索、主动发现和对所学知识意义的主动建构。

1.2 英国高等教育“能力教育”思想［3－4］

近年来，英国高校的本科培养模式经历了一场深刻的变革，改革的核心是立足“能力教育”，推行“基于行动的学习”，它对传统的以传授知识和培养智力为主的教育理念提出了严峻的挑战。“能力教育”具有5个主要特征:(1)教学内容、教学方法要立足社会实际和生产实践;(2)产学研结合，加强实践环节，使理论教学与实践活动有机结合，让学生通过真实的实践活动培养解决实际问题的能力;(3)突出因材施教和个性发展，鼓励自主创新;(4)要求独立思考，自主学习和团队学习相结合，重视学生综合能力培养，促进全面发展;(5)强调学生自主承担责任、自主管理。

1.3 研究方向

在教学改革实践中，我们借鉴建构主义学习理论和英国高等教育“能力教育”思想，并结合实验教学经验，打破传统的实践教学模式。探索以学生为中心的互动实验教学模式，把“以教师为中心”改革为“以学生为中心”，把“以教师为中心的单向灌输模式”改革为“以学生为中心的互动模式”。

传统实践教学模式与以学生为中心的互动实践教学模式的比较，可以看出两者具有本质的区别，如表1所示。首先，以学生为中心的互动实践教学模式更新了实践教学理念，主要表现在对建构主义知识观、建构主义学习观、建构主义教学观和建构主义教师观的深刻理解的基础上，将其应用于实践教学的整个过程。其次，以学生为中心的互动实践教学模式基于建构主义学习理论和“能力教育”思想，在教学方式、教学内容和评价考核等方面进行了改革。

表1 两种实践教学模式的比较

2 教学理念的更新

2.1 体现建构主义知识观

以学生为中心的互动实验教学模式中体现了建构主义知识观，使学生逐渐意识到书本上的一些理论知识及其实验方法并不是确定的、一成不变的，而是可以更新发展的，甚至可以对其质疑，并提出自己的观点。如何使学生相信建构主义知识观呢?事实上，简单的说教是不行的，教师最好亲自示范，给出实例。在与学生互动的过程中可以发现，不少学生对一些理论知识和实验方法动了许多脑筋，提出了自己的看法，有的学生甚至设计了全新的实验方法。这表明，学生的创造欲被“激活”了。虽然培养学生的创造性是一个相当复杂的系统工程，通过有限的几次实验课很难明显提高学生的创造性，但是教师可以应用建构主义知识观“激活”学生的创造欲。也许在数年之后，这些被“激活”的创造欲将生产出很有价值的学术产品。另外，为了小心呵护学生的创造欲，教师不能简单否定学生“错误的观点”，在我们的实践教学过程中，任何与实验课相关的新思想、新方法都是受到尊重的，哪怕这些新思想、新方法被别人视之为无稽之谈。

2.2 体现建构主义教学观

以学生为中心的互动实验教学模式体现了建构主义教学观。建构主义教学观是将学生摆在整个实验教学过程的“中心”，但又不忽视教师的作用，这种实验教学模式从根本上摒弃了传统的“以教师为中心”的实验教学模式。教师以提问的方式引导学生积极思考问题，应用理论课所学知识处理实验数据、观察实验现象、分析实验原理和实验误差;学生以团队的形式分组实验，分组讨论。结果，课堂气氛活跃，学生的学习主动性大大提高。

2.3 体现建构主义教师观

以学生为中心的互动实验教学模式体现了建构主义教师观。在传统的实验课上，教师是理论知识及其实验方法的权威，学生必须按照教师的硬性规定机械地完成实验。但在我们的实验课堂上，教师和学生的角色发生了转变，学生是整个实验过程的主角，而教师是学生进行实验的组织者和指导者。

3 方法模式的探索

3.1 实验教学模式的转变

在实践教学方式上打破了传统的“以教师为中心的单向灌输模式”，改革为“以学生为中心的互动实践教学模式”。互动包括师生之间的互动和学生之间的互动，还包括课后利用Internet网络进行师生互动和生生互动，以学生为中心的互动实践教学流程图如图1所示。

图1 以学生为中心的互动实践教学流程图

3.2 虚拟实验的应用

利用计算机“虚拟现实”技术是教育现代化的一个重要发展方向，“虚拟实验”等现代化教育技术极大地促进教学观念的不断更新。如前所述，学生是整个实践教学过程的“中心”，因此，应当研制一些虚拟实验，为学生创造一个类似于实际实验室的虚拟环境，让学生体验身临其境的感觉。同时，通过对物体的交互式操作来完成实验，特别是课后学生也可以通过网络在电脑上反复实验，使他们始终处于实践教学的中心地位，真正掌握学习的主动权。在实验教学过程中，一些设备操作复杂、价格昂贵且易损坏，若进行相关教学训练时先进行虚拟实验，则使学生更容易掌握操作要领。

3.3 教学内容及考核方法改革

以学生为中心的互动实验教学模式对实验教学的内容和考核方法也做了较大的调整。实验教学内容以设计性、综合性实验为主，验证性实验为辅，同时为“兴趣小组”提供创新实验的机会。考核方法将综合学生互动的积极性、实验小组的团队精神、应用所学分析和解释实验结果的能力、演说能力、学生自主评价以及实验报告给出成绩，考核的过程同时也是培养学生提高综合能力的过程。

4 结束语

武汉大学水利水电工程实验教学示范中心不断研究探索以学生为中心的互动实验教学模式并积极应用于日常实验教学之中，明显提高了实验教学的质量和学生的综合素质，主要反映在以下7个方面:(1)圆满完成国家级大学生创新性实验项目;(2)学生获得湖北省大学生优秀科研项目奖项;(3)增加了完成武汉大学校级大学生科研项目数量;(4)本科生参加科研项目人数、次数增多;(5)优秀学士论文获奖成绩明显;(6)本科生发表学术论文的篇数增加、质量提高;(7)以学生为中心的互动实验教学模式受到了多个专业本科生的欢迎。

自以学生为中心的互动实验教学模式在武汉大学水利水电工程实验示范中心应用以来，已有多所高校的代表来实验室参观、学习与交流，以学生为中心的互动实践教学模式也得到了兄弟高校的认可和充分肯定，并产生了一定的社会影响，该教学模式也得到了院校学生的好评。武汉大学以“学生为中心的水工专业基础课互动实验教学模式的探索”课题于2012年7月获得武汉大学优秀教学成果奖二等奖，并被推荐参评湖北省高等学校教学成果奖，获得了2012年湖北省高等学校教学成果奖三等奖。如今，面对中国经济社会发生的深刻变化和现代教育理论和教育技术的日新月异，实验教学如何适应需求变化，培养具有竞争力的高素质人才，仍然是我们必须认真思考的一个课题。在今后的实验教学中要不断完善和更新这一教学模式，为教育事业做出更多的贡献。

［1］何克抗.建构主义——革新传统教学的理论基础(一)［J］.学科教育，1998(3):29－31.

［2］陈琦，张建伟.建构主义学习观要义评析［J］.华东师范大学学报:教育科学版，1998(1):61－68.

［3］张彦通.英国高等教育“能力教育宣言”与“基于行动的学习”模式［J］.比较教育研究，2000(1):11－16.

［4］江捷.英国高校实验教学的分析与启示［J］.实验技术与管理，2008，25(1):110－111.