探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的問(wèn)題及對(duì)策研究

陳宏

摘 要 為了解決探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的問(wèn)題，在學(xué)習(xí)中培養(yǎng)學(xué)生的主體認(rèn)知的作用，提高教學(xué)質(zhì)量，從建構(gòu)主義理論的角度出發(fā)，提出運(yùn)用PBL教學(xué)模式，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中的問(wèn)題情境創(chuàng)設(shè)、分析過(guò)程和問(wèn)題的解決三個(gè)方面與探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合，激發(fā)學(xué)生的興趣，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。實(shí)踐證明，這是一種有效開展探索性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教學(xué)策略。

關(guān)鍵詞 建構(gòu)主義 探究教學(xué) PBL 直方圖

中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2015.02.049

Study the Problem and Solution in Exploring Experimental Teaching

CHEN Hong

（College of Electrical Engineering， Zhejiang University， Hangzhou， Zhejiang 310027）

Abstract In order to solve the problem in the exploring experimental teaching to foster the students' subjective cognize and improve the teaching quality， the PBL mode is proposed from the view of the constructivism. The conduction connects the PBL and the exploring experimental teaching from the view of the question setting， question analyzing and solution to stir up the students' interest and improve the teaching quality， which is evaluated by the demonstration to be the teaching strategy in effectively exploring experimental teaching in colleges and universities.

Key words constructivism; exploring teaching; Problem Based Learning; histogram chart

在現(xiàn)代高等學(xué)校教學(xué)中，愈來(lái)愈重視直接經(jīng)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，即動(dòng)手能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，因此實(shí)驗(yàn)教學(xué)的地位和作用越來(lái)越得到人們的認(rèn)同，①大學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)要?jiǎng)?chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)類型，改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平，凸顯自主探索，重視設(shè)計(jì)性和研究性實(shí)驗(yàn)的開展。②探究性實(shí)驗(yàn)是指研究者對(duì)研究對(duì)象的屬性、規(guī)律、相互聯(lián)系的情況，處于無(wú)知或知之不多的情況下，提出問(wèn)題，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)與探究，獲取科學(xué)結(jié)論的過(guò)程。其指導(dǎo)思想是以學(xué)生為主體，獨(dú)立實(shí)現(xiàn)認(rèn)知過(guò)程。③但是在工科院校實(shí)施探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)探究性實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)出不同的行為，比如在電路設(shè)計(jì)中頻率對(duì)波形的影響做探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，有一部分學(xué)生認(rèn)為這是軟件程序和硬件電路的不穩(wěn)定，完全是實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的誤差造成頻率對(duì)波形的影響;有一部分學(xué)生認(rèn)為這個(gè)問(wèn)題對(duì)于電路設(shè)計(jì)的功能沒(méi)有影響，沒(méi)必要花時(shí)間探究;另一部分學(xué)生從電路的結(jié)構(gòu)、組成和運(yùn)行過(guò)程分析頻率在設(shè)計(jì)中的作用，通過(guò)測(cè)試，真正完成了探究性實(shí)驗(yàn)。為什么學(xué)生沒(méi)有按照探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排的思路去探究？如何改善探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)？通過(guò)研究，發(fā)現(xiàn)建構(gòu)主義心理分析和Problem Based Learning（PBL）教學(xué)模式能夠有效改善探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題。

1 理論背景

1.1 探究性實(shí)驗(yàn)

20 世紀(jì)五六十年代美國(guó)生物學(xué)家、芝加哥大學(xué)教授施瓦布明確把“探究學(xué)習(xí)”作為一種重要教學(xué)方式。1961年，他在哈佛大學(xué)的一次演講中，提出了“作為探究的理科教學(xué)”的觀念，認(rèn)為傳統(tǒng)的課程對(duì)科學(xué)進(jìn)行了靜態(tài)的、結(jié)論式的描述，這恰恰掩蓋了科學(xué)知識(shí)是試探性的、不斷發(fā)展的真相，極力主張要積極地引導(dǎo)學(xué)生像科學(xué)家那樣對(duì)世界進(jìn)行探究。④探究式學(xué)習(xí)雖然是在科學(xué)領(lǐng)域里首先提出來(lái)，實(shí)際上，它的基本思想是讓學(xué)生在“重新發(fā)現(xiàn)”和“重新組合”知識(shí)過(guò)程中進(jìn)行學(xué)習(xí)，鼓勵(lì)學(xué)生在做中學(xué)，在學(xué)中做。⑤

1.2 建構(gòu)主義

建構(gòu)主義理論是近年來(lái)流行于西方的認(rèn)知學(xué)習(xí)理論的一個(gè)重要分支，建構(gòu)主義的核心理念是，知識(shí)不是通過(guò)教師傳授得到，而是學(xué)習(xí)者在一定的情境即社會(huì)文化背景下借助其他人的幫助，利用必要的學(xué)習(xí)資料，通過(guò)意義建構(gòu)的方式而獲得的。⑥

1.3 ?PBL

所謂PBL教學(xué)，是指以問(wèn)題為中心的教學(xué)，是把教學(xué)內(nèi)容化作問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)解決問(wèn)題從而掌握知識(shí)、形成能力、養(yǎng)成心理品質(zhì)的教學(xué)過(guò)程。⑦

2 通信實(shí)驗(yàn)課的探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)在教學(xué)模式上具備與理論教學(xué)不同的特殊性，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中面對(duì)面的師生交流和小組合作的情境，在一定的時(shí)間完成特定實(shí)驗(yàn)任務(wù)的主動(dòng)知識(shí)建構(gòu)，以《通信原理》實(shí)驗(yàn)課的差分編碼實(shí)驗(yàn)為例要求學(xué)生主動(dòng)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題。

2.1 實(shí)施探究性實(shí)驗(yàn)

首先根據(jù)PBL按照提出問(wèn)題、開題、實(shí)施和總結(jié)進(jìn)行差分編碼實(shí)驗(yàn)。提出的問(wèn)題是：要求運(yùn)用QUARTUS軟件設(shè)計(jì)差分編碼電路，并研究頻率對(duì)波形的影響;學(xué)生自由組合2人一組，合作設(shè)計(jì)完成;實(shí)施過(guò)程中有疑問(wèn)可以咨詢老師，也可以自行查閱資料;總結(jié)是要求寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告，按照10分制對(duì)50位學(xué)生完成的情況打分。衡量實(shí)施效果做直方圖如圖1所示。

從圖1中可以看出，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績(jī)呈現(xiàn)兩極分化，一部分學(xué)生是經(jīng)過(guò)認(rèn)真探究后小組協(xié)作順利完成探究性實(shí)驗(yàn)，獲得了較高的分?jǐn)?shù);一部分學(xué)生沒(méi)有完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，實(shí)驗(yàn)分?jǐn)?shù)比較低。為了分析原因，對(duì)50名學(xué)生做問(wèn)卷記錄，如表1所示。

圖1 實(shí)驗(yàn)成績(jī)的直方圖

2.2 分析

為了改善教學(xué)效果，必須從知識(shí)建構(gòu)的建構(gòu)主義理論指導(dǎo)、PBL教學(xué)模式和探究式教學(xué)內(nèi)涵深入查找原因，提出改進(jìn)措施。根據(jù)建構(gòu)主義理論，在PBL模式中的探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)是以學(xué)生為主體，學(xué)生主動(dòng)構(gòu)建知識(shí)建構(gòu)，但是需要教師調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性，掌握學(xué)生探究學(xué)習(xí)的方向性。為此，針對(duì)探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特殊環(huán)境提出不同的改進(jìn)措施。如表2所示。

2.3 改進(jìn)

實(shí)施改進(jìn)措施后，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績(jī)平均達(dá)到8.6分，如圖2所示，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果顯著改善。

圖2 改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)成績(jī)

歸納改進(jìn)措施主要包括3方面：第一是在PBL基礎(chǔ)上結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)際情況，在問(wèn)題情境創(chuàng)設(shè)方面，考慮不同學(xué)生的不同知識(shí)層次，增加對(duì)問(wèn)題設(shè)定的認(rèn)識(shí)前提，使學(xué)生在進(jìn)行探究性實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)生認(rèn)知沖突，既要與已完成實(shí)驗(yàn)的結(jié)果有一定聯(lián)系，同時(shí)又增加了新的難點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生的探究興趣;第二探究性實(shí)驗(yàn)作為一種發(fā)現(xiàn)性的學(xué)習(xí)活動(dòng)，解決問(wèn)題的方法與途徑多種多樣，教師需要引導(dǎo)學(xué)生大膽假設(shè)，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的興趣，但是需要及時(shí)防止用“誤差理論”來(lái)進(jìn)行探究性實(shí)驗(yàn);第三在探究和解決問(wèn)題時(shí)，在充分尊重學(xué)生主動(dòng)探索的同時(shí)，幫助學(xué)生建構(gòu)認(rèn)知主體，學(xué)習(xí)方法，培養(yǎng)科研能力，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

3 結(jié)論

探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教學(xué)效果離不開實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中的各個(gè)環(huán)節(jié)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的認(rèn)知狀況各不相同，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果千差萬(wàn)別。在建構(gòu)主義理論的指導(dǎo)下，為了在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的主動(dòng)建構(gòu)，創(chuàng)造條件幫助學(xué)生將知識(shí)運(yùn)用在真實(shí)的情境而獲得理解：在問(wèn)題情境創(chuàng)設(shè)中關(guān)注學(xué)生的知識(shí)層次;在問(wèn)題的提出時(shí)緊密圍繞教學(xué)目標(biāo);在問(wèn)題的解決中加強(qiáng)教師的過(guò)程管理。三個(gè)方面有效解決探索性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

注釋

① 顧建民.高等教育學(xué)[M].浙江：浙江大學(xué)出版社，2008.

② 鄭家茂.對(duì)大學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)若干問(wèn)題的厘析（續(xù)）[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2007.26（11）：1-3.

③ 吳建軍.探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)[J].沈陽(yáng)師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2004.22（2）：153-156.

④ 李森，于澤元.對(duì)探究教學(xué)幾個(gè)理論問(wèn)題的認(rèn)識(shí)[J].教育研究，2002.2：83-88.

⑤ 齊冬梅.探究式教學(xué)法在計(jì)算機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2007.4：103-104.

⑥ 賴純勝.意義知識(shí)建構(gòu)的兩大“利器”：PBL和“服務(wù)—學(xué)習(xí)”[J].考試周刊，2012.41：172-173.

⑦ 張炳立，常淑楓，李玲玲，等.試論P(yáng)BL教學(xué)法的理論基礎(chǔ)[J].天津中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報(bào)，2010.29（3）：156-158.