基于自主学习模式的开放性创新实验教学研究

郑晋军　汪震　王雨蒙　周淑辉

摘  要 针对开放性创新实验的现状与存在的问题，提出学生自主学习模式开放性创新实验的质量要求、实验项目的设计与筛选原则，阐述自主学习过程管理监督和考核评价方法，并结合汽车实验教学中心教学实践得出基于自主学习模式的开放性创新实验教学方法。

关键词 开放性创新实验;实验教学;自主学习;汽车实验教学中心

中图分类号：G642.423    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2020）06-0121-03

Research on Open and Innovative Experimental Teaching based on Autonomous Learning Mode//ZHENG Jinjun， WANG Zhen， WANG Yumeng， ZHOU Shuhui

Abstract In view of the current situation and existing problems of the open innovation experiment， this paper puts forward the quality requirements of the open innovation experiment of the students autonomous learning mode， the design and screening principles of

the experiment project， expounds the management supervision and

assessment methods of the autonomous learning process， and com-bines the teaching practice of the automobile experiment teaching center to get the open innovation experiment teaching method based on the autonomous learning mode.

Key words open innovation experiment; experiment teaching; auto-nomous learning; automobile experiment teaching center

1 引言

開放性创新实验（以下简称开放性实验）具有很强的实践性，是培养学生实践能力、科研思维和综合素质的重要环节，也是激发学生学习兴趣，培养学生积极性、主动性和求知欲的重要途径[1]。以培养创新人才为指导思想和目标，开展开放性实验教学模式的实践，符合目前社会对创新型人才培养的需求，对全面培养学生的科学作风、实践能力以及创新意识有着重大的作用和深远的意义[2-3]。目前，国内很多高校都已经开始普及开放性实验项目[4-6]。吉林大学近几年在这方面有很大进展，于2016年颁布《吉林大学开放性创新实验管理办法（试行）》，每学期为本科生开设数百项实验（2019年春季学期开放608个项目，2019年秋季学期开放604个实验项目），以期培养学生创新实践能力。

在开展的开放性实验实践过程中，发现原有教学模式存在以下问题[1-3]：

1）部分选题学生不感兴趣，学生做开放性实验的积极性不高;

2）部分学生基本依赖教师，不愿意主动思考，缺乏解决实际工程问题能力，难以培养动手能力以及创新意识;

3）考核方式仅仅以实验报告的完成情况来确定最终成绩，比较单一，考核结果难以体现出合理性、公平性、科学性。

基于上述几种情况，需要从根本上找对策，制定出相应的改革措施，增强开放性实验的实施效果，从而培养学生自主学习能力和终身学习意识。

2 开放性实验教学模式改革

吉林大学汽车实验教学中心具有四轮驱动底盘测功机、电控动力传动系统等200多台套专业实验教学设备;具有实验技术人员22人，是我国汽车行业公认的高层次复合型人才培养和基础性共性技术研究开发基地。中心发挥自身资源优势，积极参与开放性实验教学，参照校内外先进教学经验，逐步总结出一套基于自主学习的开放性实验教学模式（图1）。

开放性实验项目的设计与筛选  开放性实验项目应该具有创新性和探索性，选题首要条件是要吸引学生兴趣，学生愿意参与到实验项目中来是项目选题的首要要求。在实验项目的设计中，重在对学生综合能力和科学思维的训练，内容新颖，方案合理，技术可行。实验项目的设计要保证学生在实验实施过程中能够基于科学原理并采用科学方法对复杂工程问题进行研究，制订研究方案并得到合理有效的结论。

汽车实验教学中心充分利用学科实验资源开设开放性实验项目，目前开放性实验项目由两年前的两项增加的现在的六项，选课人数由20来人增加的90人以上（表1）。

开放性实验教学方式  开放性实验的主要目的是培养学生自主学习的能力，主要包括提出问题—分析问题—解决问题的能力。自主学习过程或许需要有教师的引导、启发和帮助，但其核心是学生作为学习的主体，通过学生独立地分析、探索、实践、创新等方法来实现学习目标[7-8]。开放性实验主要完成以下工作。

1）自主学习：教师将实验内容以问题的形式提供给学生，学生在问题驱动下自主学习、自主分析问题和解决问

题;学生在实验过程中遇到困难或疑问时，实验教师不要“填鸭式”灌输，只需给予适度的帮助或解答。

2）主动探究：学生根据实验目标、要求或问题，查阅文献资料，提出实验方案，独立完成开放性实验的全过程并完成实验总结报告。

开放性实验过程管理  在实验过程的管理上，通过QQ、微信等网络交流平台进行实验方案的答疑、讨论，实验仪器操作讲解等，学生实验过程记录、实验数据提交都有据可查。以下是汽车实验教学中心开放性实验教学管理流程。

1）自由选题：学生自由选题、组建实验队伍，选取实验项目。

2）资料查阅：学生查阅文献，总结掌握实验项目所提出的工程问题及所涉及的专业知识，提出要解决的问题关键所在并制订详细的实验方案。

3）答疑讨论：学生遇到不懂的问题，首先通过查阅文献资料、独立思考去解决问题，遇到困难与同学、教师交流探讨，寻找解决问题的方法。

4）操作、安全培训：学生确认实验步骤及人员分工;教师讲解仪器设备操作使用方法及安全注意事项，让学生时刻保持实验安全意识。

5）实验测试：学生按照实验计划和方案进行实验测试并记录实验数据。

6）撰写报告：学生进行数据分析，撰写实验报告或者PPT文档。

7）汇报交流：学生提交实验报告或者以PPT形式汇报并交流讨论，及时总结并将最终结果提交给教师。

开放性实验考核评价  开放性实验考核评价要能准确地反映学生全方位的综合素质。实验考核评价应重能力、重过程，实验操作、PPT演讲、小组讨论、案例分析、资料查阅等各种形式的考核都要归入其中。要考查学生的综合能力，如沟通与表达能力、分析思考能力、团队合作能力、动手操作能力等。开放性实验项目的考核评价成绩由以下几部分组成。

1）初步实验方案或实验程序报告，实验项目所提出的工程问题及所涉及的专业知识，整理该工程问题背景意义;交流讨论得到实验方案或实验准备报告。

2）实验过程中的态度、团结合作、实验操作及发现问题、解决问题的能力等，主要考查学生对待实验的态度是否积极主动认真;是否能够在实验团队中承担相应的角色，是否理解个人与团队的关系;是否能够将工程知识应用于解决实际问题;对于出现的问题是否能够提出解决方案;实验过程中是否遵守安全规范要求等。

3）小组汇报情况，考查学生对本组实验的研究结果是否熟知，并能准确而清晰地向受众进行展示汇报。

4）实验的完成和实验报告的撰写情况，考查学生对实验研究内容能否制订实验方案，能否选择合适的手段进行实验设计，能否分析結果与解读数据，得到合理有效的实验结论。

采用分阶段、分层次、多样化考核方式，能够更清晰地了解学生实验过程的完成情况和完成质量，从而做出更公平、合理的考核评价。

优化开放性实验项目设计，学生自主选做实验，加强实验过程监督管理，分阶段考核评价，最后对学生实验成绩和实验项目的效果进行评价。图2是汽车实验教学中心自主学习模式的开放性实验教学流程。

3 教学实践及成果

经过近两年的探索，汽车实验教学中心逐步建立起学生自主学习模式的开放性实验教学体系，中心对教学模式和考核方式进行改革，已经取得一定的成效。学生对开放性实验的兴趣也日趋浓厚，综合实践能力得到显著提高，部分参与开放性实验的学生在各项竞赛中屡获佳绩。其中近两年大学生创新计划获奖20余项，获得中国大学生方程式汽车赛车国家级一等奖两次。2018年10月，吉林大学吉速方程式油车队获得中国大学生方程式赛车（FSC）总冠军。2019年4—5月，吉林大学肯赛节能车队首次参加壳牌节能马拉松（亚洲赛），就在来自18个国家和地区的109支学生车队中获得燃油原型车组第五名。2019年8月，吉速车队代表中国参加德国大学生方程式大赛，在来自25个国家的119支顶尖车队中以直线加速单项亚军、八字绕环第13名、营销答辩第10名的成绩，刷新了上述单项的中国参赛车队历史最佳名次。

4 结语

开展以自主学习为核心的开放性实验教学改革，使学生了解本专业国内外研究前沿，拓展学生的实验技能，有利于培养适应时代发展需求，具有创新精神、实践能力的复合型工程技术人才。

1）实现学生个性化发展，提升学生自主学习能力。开放性实验教学以学生为主体，通过自主学习完成开放性实验教学任务，调动学生学习积极性，激发学生的热情。

2）强化学生科学思维能力培养和科学研究方法训练。使学生能够运用科学原理和技术方法，识别、系统地表达并通过文献研究分析复杂工程问题，能够采用科学方法对复杂工程问题进行实验研究，能够撰写实验报告并进行清晰表达，从而具备不断学习和适应发展的能力。

参考文献

[1]黄文娟，刘艳萍，张玲，等.基于“双创”人才培养的植物学开放性实验设计与实践[J].教育教学论坛，2018（31）：278-280.

[2]安永磊，高淑贞，刘娜，等.开放性创新实验教学模式优化与实践[J].实验技术与管理，2016，

33（8）：21-23，27.

[3]戴晓琴.开放性实验教学现状与探索[J].教育教学论坛，2019（5）：265-266.

[4]闻绍飞，佘黎煌，张石.开放性实验注重对学生能力培养的探讨[J].实验室科学，2018，21（3）：

140-141.

[5]张岩，王文君，邓镇涛，等.探索开放性实验教学，培养学生创新能力[J].安徽化工，2018，44（6）：130-133.

[6]关于印发《吉林大学开放性创新实验管理办法（试行）》的通知[EB/OL].http：//jwc.jlu.edu.cn/info/1032/1555.htm.

[7]路国华.基于慕课的“生命安全与救援”课程翻转课堂教学实践[J].长江大学学报：社会科学版，2019，42（1）：94-98.

[8]赵善民，何显教，黄俊杰，等.培养学生自主学习的各种途径和方法[J].教育教学论坛，2012（17）：184-185.