大学生自主仿真学习模式研究

董红生 李建民 张 总

兰州工业学院电气工程学院 甘肃兰州 730050

实验教学与课程建设

大学生自主仿真学习模式研究

董红生 李建民 张 总

兰州工业学院电气工程学院 甘肃兰州 730050

提高大学生的自主学习能力是现代教育研究的一项重要任务。在分析典型自主学习模型的基础上，讨论了仿真情景下自主学习的内涵、优势以及影响因素，建立了大学生自主仿真学习模式。实践表明，本学习模式能有效提高学生自主学习的效率，优化学习成果。

大学生；自主学习；仿真学习模式

自主学习是以“自我导向，自我控制，自我反馈，自我评价”为主的学习活动。[1]在高校开展自主学习有助于大学生的个性化发展、才艺发挥以及综合素质的提高。目前，大学生自主学习能力和方法都存在较多不足。因此，对于大学生自主学习模式的研究，是高等教育研究领域一个重要课题。

计算机仿真技术将理论与实践紧密结合，能极大地激发学生自主学习、自我探究的兴趣，使学生的学习活动更主动、更有效。以电气类专业为例，目前国内高校应用广泛的仿真软件主要有Multisim，PSPICE，PROTEL，Proteus，MATLAB，PSASP等，这些仿真软件的功能强大，应用领域广泛，为大学生开展更广阔、更深入的自主学习活动提供了良好的平台。以下以自主学习理论为基础，讨论在大学生自主学习过程中引入计算机仿真的学习模式，目的是更好地促进大学生自主学习活动的开展，提高自主学习成效。

1 自主学习的理论模型

国内外学者从不同角度提出了自主学习的观点和理论模型。[2]比较有代表性的包括麦克库姆斯自主学习模型、巴特勒和温内自主学习模型、齐莫曼自主学习模型等。[3]麦克库姆斯的自主学习模型比较注重学习者的自我评价在自主学习过程中的作用，认为自我评价将影响自主学习的整个过程；巴特勒和温内的自主学习模型强调了反馈信息在自主学习中的作用；齐莫曼的自主学习模型涉及自我、行为、环境三者之间的交互作用，并通过计划阶段、行为或意志控制及自我反思3个阶段具体实现。认为学习者不仅要对内在学习过程进行主动控制和调节，而且要能利用外部反馈对学习的外在表现和学习环境做出主动调节。[4]

自主学习是一个很复杂的过程，其影响因素众多，要提高自主学习的效果，必须实时监控自我的认知和情感状态，善于运用各种策略调整自我学习行为，主动营造和利用学习环境中的物质和社会资源。研究自主学习的理论模型有助于深入理解和剖析自主学习的成分、结构、过程以及影响因素，也是进一步探讨自主学习指导模式的出发点和理论依据。

2 大学生自主仿真学习的内涵及优势

随着计算机仿真技术在高校教学中的推广应用，大学生的学习需求发生了深刻的变化，对于自主学习内涵也有了新的理解。仿真情景下的大学生自主学习模式是指学生借助各类仿真软件平台，根据需要学习的知识点，在教师的指导和监督下，进行自主探究性学习的过程。例如，在模拟电子技术中，反馈放大电路是重要的知识点，内容比较抽象，学生不易理解，若能在思考的同时进行实验验证，学习效果必定非常显著。将Multisim电子仿真软件引入课程的自主学习中，借助Multisim虚拟电子仿真实验室平台，学生不但能完成各类反馈放大器的静态、动态性能分析，设计性能最佳的反馈放大电路，而且通过形象、生动的仿真实验结果，可加深对理论的理解，自主解决课堂学习的困惑，为开展创新性学习活动奠定良好的基础。与传统自主学习模式相比，自主仿真学习模式的主要优势有以下几点。

2.1 自主仿真学习更自主 更有助于提高学习效率

在仿真情景下，学生克服了传统学习模式在时间、空间、资金以及一些客观因素等方面的限制，可随时随地运用各类仿真软件进行探究性自主学习。在仿真软件平台下，学生只需通过点击鼠标进行连接，便可快捷、直观地获得学习结果，而这其中包括许多过去无法实践或需要较长时间才能完成的学习内容。自主仿真学习更灵活、更高效，真正体现了学习的自主性，充分满足了个性化学习的要求。

2.2 自主仿真学习让学生更主动地参与学习过程 更有助于培养探究精神

在仿真情景下，学生可以基于仿真软件平台主动地参与到自主学习过程中，从学习者逐步转变为操作者和设计者。自主仿真学习不仅为学生提供了一个自由发挥的空间，更重要的是为学生发现、探究问题创造了一定的条件，学生可以围绕需要研究的问题充分发挥想象力，思考多种解决途径，尝试不同方法，从而极大地激发学生的求知欲，提升学生自主探究能力。

2.3 自主仿真学习更有助于培养学生独特的学习风格 提高学生的创新意识

在仿真情景下，学生的学习活动更加冷静和理智，能更加主动地选择适当的学习方式，培养自己独特的学习风格。自主仿真学习不是对学习内容的简单复制，而是学生根据自身学习需要，完成知识的再创造过程，获得全新的学习成果，提高自我创新能力。

2.4 自主仿真学习让学生更注重协作学习 团队意识和合作精神

在仿真情景下，学生的自主学习常采用任务分解、多人协作，合作学习的模式。合作学习可为完成学习任务提供更多思路，也有助于学生寻找志趣相投的学习同伴，增强学生的团队意识。

3 大学生自主仿真学习的影响因素分析

在仿真情境下，大学生自主仿真学习的主要影响因素包括自我因素、行为因素以及环境因素三方面，它们之间互为因果，相互影响。

自我因素主要表现在大学生的学习目标、学习动机、情感因素等方面。学习目标的设定为自主学习提供导航，监控学习过程及为学习结果提供评价依据；学习动机是自主学习的内在驱动力，学习自主性在很大程度上取决于学习动机水平的高低；紧张、焦虑、沮丧等消极情感状态也会直接影响学习行为、学习效果及学习潜力的发挥。自我因素还表现在自主学习策略的运用、学习习惯的培养及性格的塑造等方面。

行为因素主要表现为自我观察、自我判断、自我反应3个连续过程。自我观察是自主仿真学习活动的显著特点，是学生对仿真学习过程进行主动、自觉、系统的自我监控行为。自我判断是指学生将自己的学习结果与学习目标比较后做出检查和评价，受自我效能、目标特征及自我观察结果等因素的影响。自我反应常表现为积极的自我反应和消极的自我反应两方面。自我肯定、自我积极评价、良好的仿真学习环境、友好的仿真学习界面等都是积极的自我反应，而自我的消极情绪、仿真学习的挫败感以及仿真软件使用的复杂化等都是消极的自我反应。

环境因素主要表现为外界环境和仿真环境两方面。外界环境因素是指学生与外界相互作用的因素，包括学校环境、教师和其他学生影响及网络学习等方面。功能完备的校园建设、良好的学习风气、融洽的师生关系、合理的专业设置等都是影响学生完成学习目标，顺利实施自主学习的重要外界环境因素。教师的教学理念和方法、网络学习资源及同伴的学习成效等也会不同程度地影响学生自主仿真学习能力的发展。仿真环境是指仿真软件平台下的各种情境对象，例如仿真软件的安装环境、仿真软件的操作界面、仿真结果的表现形式、仿真操作流程等。仿真环境对学生自主学习的热情、学习效果有很大的促进作用。

4 大学生自主仿真学习的模式

探讨具有可操作性的自主学习模式是大学生自主学习理论研究面临的重要课题。[5]仿真是以计算机为工具，通过建立仿真模型和实施仿真实验研究存在的或设计中的系统本质规律，是一种特别有效的系统研究手段。[6]在大学生自主学习过程中引入计算机仿真技术，采用自主仿真学习方法是培养大学生科学研究能力和工程实践能力的重要途径。

自主学习是一个“学习-调节-重新学习”的循环调节过程。从控制论的角度分析是一个闭环反馈调节系统。因此，可借鉴反馈控制的结构，并结合仿真学习的特点，构建一种仿真环境下的自主学习模式(如图1所示）。

图1 自主仿真学习模式

该学习模式由学习内容、仿真学习任务和进度设置、学习目标、仿真学习过程、学习成果以及学习评价机制组成，各组成环节之间互相联系、相互影响。从学习模式的结构图可以看出，该学习系统具有自校正功能，类似于控制理论中的模型参考自适应控制系统。其中学习内容是输入信号，学习成果是输出信号，学习目标作为检验学习成果的参考模型，只有当学习成果与学习目标一致时，可认为本次的学习活动是成功的。仿真学习过程是该学习模式的核心，是学习者利用不同的仿真软件平台，对学习内容开展的实践研究与学习过程。学习评价机制是自主仿真学习实现的关键，包括结果性评价规则(知识的掌握、技能的获得等)、过程性评价规则(行为表现、探究水平及创新意识等)以及表现性评价规则(学习态度、情感投入等)。评价规则的制定综合考虑了学习目标、学习任务及进度、学习能力以及环境条件等影响因素，使学生重新学习时能充分吸取成功经验，更好地进行学习过程的修正。

Proteus软件是一个完整的嵌入式系统软、硬件仿真平台，支持许多通用微控制器的电路仿真。现以Proteus仿真在单片机原理及应用课程自主学习中的应用为例，说明自主仿真学习模式的工作过程。例如，需要学习内容是LED数码管的动态显示技术，学习目标是掌握数码管动态显示原理及接口技术，仿真学习任务是理解数码管轮流显示的过程，掌握接口线路连接及程序编写方法。仿真学习过程主要包括以下几项。

(1)在Proteus软件环境中搭接基于51单片机的数码管动态显示的仿真电路。

(2)利用汇编或C语言编写接口仿真程序。

(3)完成系统的软硬件调试。

仿真学习成果包括LED数码管动态显示电路组建方法，接口程序的编写及软硬件调试技能等。学生在仿真学习后，对其学习偏差信息进行评价，输出相应的调整策略，以便执行更有针对性的重新学习，获取关键知识信息，积累成功经验，从而完成一次学习过程的正反馈调节。自主仿真学习模式借鉴了模型参考自适应控制的思想，是一个动态迭代优化的学习过程，具有自适应特性和良好的稳定性，与传统的自主学习模型相比，由于引入仿真环节，极大地提升了自主学习效率，激发了学生自主学习兴趣和取得成功的欲望，是让他们从事课外自主学习的有效方法。

5 结束语

自主学习的能力是当今社会对现代大学生的基本要求。计算机仿真技术为大学生开展创新性自主学习创造了很好的条件。借鉴控制理论的相关思想，建立了大学生自主仿真学习模式，经我校自动化专业部分大学生的实践表明，学生对理论知识的理解更为深刻，自主学习效率和分析、解决问题的能力都得到较大的提升，对大学生自主学习活动有很大的促进作用。

[1] 李高升,黄纪军,刘继斌.提高学生自主学习效果的思路与方法[J].中国电力教育,2014(9):151-152.

[2] 庞维国.论学生的自主学习[J].华东师范大学学报:教育科学版,2001,20(2):78-83.

[3] 刘建高.基于自主学习的仿真教学研究与实践[D].江西:南昌大学教育学院,2010.

[4] 张勇,潘素萍.齐莫曼的自主学习模型理论与启示[J].高教发展与评估,2006,22(1):48-50.

[5] 贺菊香.网络环境下高校学生自主学习能力的培养[J].湖北教育学院学报,2007,24(2):120-122.

[6] 罗继亮,邵辉,晏来成.自动化专业中计算机仿真基础课程教学改革研究[J].中国现代教育装备,2014(9):55-57.

Study on Self-Regulated Simulation Learning Method of College Students

Dong Hongsheng， Li Jianmin， Zhang Zong
Lanzhou Institute of Technology， Lanzhou， 730050， China

To improve the ability of college student's self-regulated learning is an important task for modern education. Based on the analysis of the typical self-regulated learning model， this paper discusses the connotation， advantages and infuence factors of self-regulated learning in simulation circumstances， and builds the college student's self-regulated simulation learning method. The practice shows that the students can effectively improve the effciency of self-regulated learning， and optimize the learning outcomes in the learning method.

college student； self-regulated learning； simulation learning method

2014-10-08

董红生，博士，教授。

兰州工业学院教学改革项目“基于自主学习能力培养的仿真教学研究与实践”项目资助。