基于自主學習模式的開放性創新實驗教學研究

鄭晉軍　汪震　王雨蒙　周淑輝

摘 ?要 針對開放性創新實驗的現狀與存在的問題，提出學生自主學習模式開放性創新實驗的質量要求、實驗項目的設計與篩選原則，闡述自主學習過程管理監督和考核評價方法，并結合汽車實驗教學中心教學實踐得出基于自主學習模式的開放性創新實驗教學方法。

關鍵詞 開放性創新實驗;實驗教學;自主學習;汽車實驗教學中心

中圖分類號：G642.423 ? ?文獻標識碼：B

文章編號：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

開放性創新實驗（以下簡稱開放性實驗）具有很強的實踐性，是培養學生實踐能力、科研思維和綜合素質的重要環節，也是激發學生學習興趣，培養學生積極性、主動性和求知欲的重要途徑[1]。以培養創新人才為指導思想和目標，開展開放性實驗教學模式的實踐，符合目前社會對創新型人才培養的需求，對全面培養學生的科學作風、實踐能力以及創新意識有著重大的作用和深遠的意義[2-3]。目前，國內很多高校都已經開始普及開放性實驗項目[4-6]。吉林大學近幾年在這方面有很大進展，于2016年頒布《吉林大學開放性創新實驗管理辦法（試行）》，每學期為本科生開設數百項實驗（2019年春季學期開放608個項目，2019年秋季學期開放604個實驗項目），以期培養學生創新實踐能力。

在開展的開放性實驗實踐過程中，發現原有教學模式存在以下問題[1-3]：

1）部分選題學生不感興趣，學生做開放性實驗的積極性不高;

2）部分學生基本依賴教師，不愿意主動思考，缺乏解決實際工程問題能力，難以培養動手能力以及創新意識;

3）考核方式僅僅以實驗報告的完成情況來確定最終成績，比較單一，考核結果難以體現出合理性、公平性、科學性。

基于上述幾種情況，需要從根本上找對策，制定出相應的改革措施，增強開放性實驗的實施效果，從而培養學生自主學習能力和終身學習意識。

2 開放性實驗教學模式改革

吉林大學汽車實驗教學中心具有四輪驅動底盤測功機、電控動力傳動系統等200多臺套專業實驗教學設備;具有實驗技術人員22人，是我國汽車行業公認的高層次復合型人才培養和基礎性共性技術研究開發基地。中心發揮自身資源優勢，積極參與開放性實驗教學，參照校內外先進教學經驗，逐步總結出一套基于自主學習的開放性實驗教學模式（圖1）。

開放性實驗項目的設計與篩選 ?開放性實驗項目應該具有創新性和探索性，選題首要條件是要吸引學生興趣，學生愿意參與到實驗項目中來是項目選題的首要要求。在實驗項目的設計中，重在對學生綜合能力和科學思維的訓練，內容新穎，方案合理，技術可行。實驗項目的設計要保證學生在實驗實施過程中能夠基于科學原理并采用科學方法對復雜工程問題進行研究，制訂研究方案并得到合理有效的結論。

汽車實驗教學中心充分利用學科實驗資源開設開放性實驗項目，目前開放性實驗項目由兩年前的兩項增加的現在的六項，選課人數由20來人增加的90人以上（表1）。

開放性實驗教學方式 ?開放性實驗的主要目的是培養學生自主學習的能力，主要包括提出問題—分析問題—解決問題的能力。自主學習過程或許需要有教師的引導、啟發和幫助，但其核心是學生作為學習的主體，通過學生獨立地分析、探索、實踐、創新等方法來實現學習目標[7-8]。開放性實驗主要完成以下工作。

1）自主學習：教師將實驗內容以問題的形式提供給學生，學生在問題驅動下自主學習、自主分析問題和解決問

題;學生在實驗過程中遇到困難或疑問時，實驗教師不要“填鴨式”灌輸，只需給予適度的幫助或解答。

2）主動探究：學生根據實驗目標、要求或問題，查閱文獻資料，提出實驗方案，獨立完成開放性實驗的全過程并完成實驗總結報告。

開放性實驗過程管理 ?在實驗過程的管理上，通過QQ、微信等網絡交流平臺進行實驗方案的答疑、討論，實驗儀器操作講解等，學生實驗過程記錄、實驗數據提交都有據可查。以下是汽車實驗教學中心開放性實驗教學管理流程。

1）自由選題：學生自由選題、組建實驗隊伍，選取實驗項目。

2）資料查閱：學生查閱文獻，總結掌握實驗項目所提出的工程問題及所涉及的專業知識，提出要解決的問題關鍵所在并制訂詳細的實驗方案。

3）答疑討論：學生遇到不懂的問題，首先通過查閱文獻資料、獨立思考去解決問題，遇到困難與同學、教師交流探討，尋找解決問題的方法。

4）操作、安全培訓：學生確認實驗步驟及人員分工;教師講解儀器設備操作使用方法及安全注意事項，讓學生時刻保持實驗安全意識。

5）實驗測試：學生按照實驗計劃和方案進行實驗測試并記錄實驗數據。

6）撰寫報告：學生進行數據分析，撰寫實驗報告或者PPT文檔。

7）匯報交流：學生提交實驗報告或者以PPT形式匯報并交流討論，及時總結并將最終結果提交給教師。

開放性實驗考核評價 ?開放性實驗考核評價要能準確地反映學生全方位的綜合素質。實驗考核評價應重能力、重過程，實驗操作、PPT演講、小組討論、案例分析、資料查閱等各種形式的考核都要歸入其中。要考查學生的綜合能力，如溝通與表達能力、分析思考能力、團隊合作能力、動手操作能力等。開放性實驗項目的考核評價成績由以下幾部分組成。

1）初步實驗方案或實驗程序報告，實驗項目所提出的工程問題及所涉及的專業知識，整理該工程問題背景意義;交流討論得到實驗方案或實驗準備報告。

2）實驗過程中的態度、團結合作、實驗操作及發現問題、解決問題的能力等，主要考查學生對待實驗的態度是否積極主動認真;是否能夠在實驗團隊中承擔相應的角色，是否理解個人與團隊的關系;是否能夠將工程知識應用于解決實際問題;對于出現的問題是否能夠提出解決方案;實驗過程中是否遵守安全規范要求等。

3）小組匯報情況，考查學生對本組實驗的研究結果是否熟知，并能準確而清晰地向受眾進行展示匯報。

4）實驗的完成和實驗報告的撰寫情況，考查學生對實驗研究內容能否制訂實驗方案，能否選擇合適的手段進行實驗設計，能否分析結果與解讀數據，得到合理有效的實驗結論。

采用分階段、分層次、多樣化考核方式，能夠更清晰地了解學生實驗過程的完成情況和完成質量，從而做出更公平、合理的考核評價。

優化開放性實驗項目設計，學生自主選做實驗，加強實驗過程監督管理，分階段考核評價，最后對學生實驗成績和實驗項目的效果進行評價。圖2是汽車實驗教學中心自主學習模式的開放性實驗教學流程。

3 教學實踐及成果

經過近兩年的探索，汽車實驗教學中心逐步建立起學生自主學習模式的開放性實驗教學體系，中心對教學模式和考核方式進行改革，已經取得一定的成效。學生對開放性實驗的興趣也日趨濃厚，綜合實踐能力得到顯著提高，部分參與開放性實驗的學生在各項競賽中屢獲佳績。其中近兩年大學生創新計劃獲獎20余項，獲得中國大學生方程式汽車賽車國家級一等獎兩次。2018年10月，吉林大學吉速方程式油車隊獲得中國大學生方程式賽車（FSC）總冠軍。2019年4—5月，吉林大學肯賽節能車隊首次參加殼牌節能馬拉松（亞洲賽），就在來自18個國家和地區的109支學生車隊中獲得燃油原型車組第五名。2019年8月，吉速車隊代表中國參加德國大學生方程式大賽，在來自25個國家的119支頂尖車隊中以直線加速單項亞軍、八字繞環第13名、營銷答辯第10名的成績，刷新了上述單項的中國參賽車隊歷史最佳名次。

4 結語

開展以自主學習為核心的開放性實驗教學改革，使學生了解本專業國內外研究前沿，拓展學生的實驗技能，有利于培養適應時代發展需求，具有創新精神、實踐能力的復合型工程技術人才。

1）實現學生個性化發展，提升學生自主學習能力。開放性實驗教學以學生為主體，通過自主學習完成開放性實驗教學任務，調動學生學習積極性，激發學生的熱情。

2）強化學生科學思維能力培養和科學研究方法訓練。使學生能夠運用科學原理和技術方法，識別、系統地表達并通過文獻研究分析復雜工程問題，能夠采用科學方法對復雜工程問題進行實驗研究，能夠撰寫實驗報告并進行清晰表達，從而具備不斷學習和適應發展的能力。

參考文獻

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[4]聞紹飛，佘黎煌，張石.開放性實驗注重對學生能力培養的探討[J].實驗室科學，2018，21（3）：

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[5]張巖，王文君，鄧鎮濤，等.探索開放性實驗教學，培養學生創新能力[J].安徽化工，2018，44（6）：130-133.

[6]關于印發《吉林大學開放性創新實驗管理辦法（試行）》的通知[EB/OL].http：//jwc.jlu.edu.cn/info/1032/1555.htm.

[7]路國華.基于慕課的“生命安全與救援”課程翻轉課堂教學實踐[J].長江大學學報：社會科學版，2019，42（1）：94-98.

[8]趙善民，何顯教，黃俊杰，等.培養學生自主學習的各種途徑和方法[J].教育教學論壇，2012（17）：184-185.