基于星策略的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源重構(gòu)研究

馮林霞 劉玲

摘 ?要 針對(duì)國內(nèi)高校教育中存在的“實(shí)驗(yàn)課程均憑借于理論課程”“各專業(yè)實(shí)驗(yàn)資源建設(shè)完全獨(dú)立”等導(dǎo)致學(xué)生實(shí)踐能力較弱、創(chuàng)新能力不足的問題，對(duì)高校實(shí)驗(yàn)課程體系和實(shí)驗(yàn)資源建設(shè)現(xiàn)狀進(jìn)行研究，在星策略理論的指導(dǎo)下，提出基于星策略的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源重構(gòu)三層模型：以星策略和知識(shí)管理理論為基礎(chǔ)，各實(shí)驗(yàn)星和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)通過星系重構(gòu)形成專業(yè)實(shí)驗(yàn);專業(yè)實(shí)驗(yàn)之間進(jìn)行跨學(xué)科主題發(fā)現(xiàn)，構(gòu)建專業(yè)拓展實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目;通過實(shí)驗(yàn)形式重構(gòu)，形成開放創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。通過三層次構(gòu)建策略，形成完整的實(shí)踐體系。

關(guān)鍵詞 星策略;實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源;實(shí)驗(yàn)星;專業(yè)實(shí)驗(yàn);專業(yè)拓展實(shí)驗(yàn);開放創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

中圖分類號(hào)：G642.0 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2020）18-0040-05

Research on Reconstruction of Experimental Teaching Re-sources based on Star Strategy//FENG Linxia， LIU Ling

Abstract In view of the problems of “experimental courses relying on theoretical courses” and “completely independent experimental resources construction” in domestic colleges and universities， the students practical ability is weak and the ability of innovation is

insufficient. The current experimental course system and experimen-

tal resources construction in colleges and universities Based on the

theory of star strategy， this paper proposes a three-layer model of

experimental teaching resource reconstruction based on star strategy：

based on star strategy and knowledge management theory， each ex-

perimental star and experimental basic knowledge form a professio-nal through galaxy reconstruction. Experiments， interdisciplinary topic discovery between professional experiments， construction of

professional expansion experimental projects， reconstruction through

experimental forms， formation of open innovation experiments. Through a three-level construction strategy， a complete practice sys-tem is formed.

Key words star strategy; experimental teaching resource; experimen-

tal star; professional experiments; professional expansion experimen-

tal; open innovation experiments

1 前言

作為未來社會(huì)發(fā)展人才，高等學(xué)校學(xué)生在培養(yǎng)中不單要求有踏實(shí)的理論根基，還要有較強(qiáng)的科研和創(chuàng)新能力。而實(shí)踐能力和科研能力的培養(yǎng)更多地依賴于實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，包括實(shí)驗(yàn)課程、課外活動(dòng)和社會(huì)實(shí)踐，其中實(shí)驗(yàn)課程比例居多，且和理論課程聯(lián)系更為緊密。目前，高校實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程建設(shè)存在下面一些問題。

1）各實(shí)驗(yàn)課程均依附于理論課程而設(shè)，每門實(shí)驗(yàn)課程追求其體系的完整性、全面性和系統(tǒng)性，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的交叉和漏缺，且彼此之間是孤立和分散的[1]。

2）設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)較少，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目常常脫離生產(chǎn)生活實(shí)踐[2]。

3）實(shí)驗(yàn)相關(guān)數(shù)據(jù)不完備，實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)結(jié)果僅包括單一的成績和實(shí)驗(yàn)報(bào)告，缺乏對(duì)學(xué)生試驗(yàn)前準(zhǔn)備、過程的記錄。

4）實(shí)驗(yàn)課程體系設(shè)置模式單一，科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)不足。

5）實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段和方法陳舊，目前雖然很多高校已進(jìn)行開放式實(shí)驗(yàn)，但還有很多高校仍然要求學(xué)生按規(guī)定的時(shí)間、地點(diǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，束縛了學(xué)生的學(xué)習(xí)行為和學(xué)習(xí)方式。

6）實(shí)驗(yàn)室安全教育缺乏。國內(nèi)985學(xué)校率先進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室環(huán)保教育，本科一年級(jí)學(xué)生考核合格后才可以進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室[3]，但大多數(shù)高校還沒有實(shí)行這一舉措。

綜上，實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源重構(gòu)勢在必行。

2 星策略

在廣闊的銀河系中存在許許多多的小星系，包括恒星、行星、衛(wèi)星等。恒星是一個(gè)星系的中心，行星較恒星次一等級(jí)，衛(wèi)星較行星再次一等級(jí)。此外，還有運(yùn)行在星際空間的流星體（通常包括宇宙塵埃和固體塊等空間物質(zhì)）。這許許多多的星系組成星系結(jié)構(gòu)。趙輝[4]在《基于星策略體系的移動(dòng)教學(xué)平臺(tái)設(shè)計(jì)》一文中，根據(jù)實(shí)際的星系結(jié)構(gòu)構(gòu)建了教學(xué)內(nèi)容中的星系結(jié)構(gòu)，且提出星策略的思想：原來的知識(shí)組織形式是嚴(yán)格的章節(jié)順序，現(xiàn)在的形式是星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，每個(gè)知識(shí)都有自己的廣度延伸和深度拓展，將其進(jìn)行嵌套和遞歸的不斷組織，形成知識(shí)星系。依據(jù)體系中節(jié)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)強(qiáng)弱和粒度大小等特性，將其分為知識(shí)恒星、知識(shí)行星、知識(shí)衛(wèi)星和知識(shí)流星，其中，不可再分的最小知識(shí)點(diǎn)稱為知識(shí)星。知識(shí)星策略的思想如圖1所示。

恒星是指教科書中的主干類知識(shí)，如概念類知識(shí)、方法類知識(shí)，通常包含的知識(shí)大而廣，體積比較大;行星是圍繞在恒星知識(shí)周圍的知識(shí)，屬于輔助類知識(shí)，如概念的具體練習(xí)、實(shí)驗(yàn)等，體積相對(duì)適中;衛(wèi)星是圍繞在行星知識(shí)周圍的知識(shí)，屬于延伸類知識(shí)，如概念的引申、同類變式、實(shí)驗(yàn)探究等，體積較小;流星知識(shí)是指一些無法與其他類知識(shí)聚合在一起的知識(shí)，屬于零散類知識(shí)，如學(xué)生學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)、學(xué)習(xí)方法分享等。

本研究將采用星策略對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行拆分與重構(gòu)[5]。拆分是在原先的根據(jù)理論課程設(shè)置對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課程的基礎(chǔ)上，將其所有的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容打散，拆分成不可再分的知識(shí)點(diǎn)，即實(shí)驗(yàn)星。實(shí)驗(yàn)星應(yīng)該包括目的、儀器的使用規(guī)則和使用方法、原理、相關(guān)注意事項(xiàng)、相關(guān)步驟、實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)過程中的數(shù)據(jù)記錄、報(bào)告內(nèi)容等。實(shí)驗(yàn)星的特征如下：

1）原子性，即不可分割性;

2）自描述性[6];

3）擴(kuò)展性，即實(shí)驗(yàn)星是可擴(kuò)展的，和其他實(shí)驗(yàn)星有著不同程度的深度關(guān)聯(lián)和廣度關(guān)聯(lián)[7]。

重構(gòu)是指從整個(gè)學(xué)科或?qū)I(yè)角度出發(fā)，為滿足學(xué)生就業(yè)需求或者后續(xù)開展科研的需求，重構(gòu)整個(gè)實(shí)驗(yàn)課程體系。在重構(gòu)中，以能力要求為導(dǎo)向去構(gòu)建一個(gè)個(gè)主題單元，即實(shí)驗(yàn)星系。根據(jù)能力導(dǎo)向和實(shí)驗(yàn)星之間關(guān)聯(lián)的復(fù)雜程度，建立四個(gè)類型的實(shí)驗(yàn)星系，分別為認(rèn)識(shí)性實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、操作性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。

3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源重構(gòu)原則

學(xué)科系統(tǒng)性 ?要求實(shí)驗(yàn)課程體系的設(shè)計(jì)要從全局出發(fā)，要站在整個(gè)學(xué)科或者專業(yè)的高度上來看。在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課程中，各門實(shí)驗(yàn)課程都直接依附于某門課程，由于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)的專門性知識(shí)較少，教師講解以書本上的知識(shí)為主，其設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較為偏離實(shí)際應(yīng)用問題，學(xué)生對(duì)于所學(xué)理論知識(shí)在實(shí)踐中的應(yīng)用走向不夠了解，導(dǎo)致學(xué)生畢業(yè)后應(yīng)聘某些專門領(lǐng)域的應(yīng)用崗位時(shí)能力不足。學(xué)生站在一級(jí)學(xué)科的角度上進(jìn)行學(xué)習(xí)，可以理解各二級(jí)學(xué)科、學(xué)科各課程之間本質(zhì)上的聯(lián)系和內(nèi)在規(guī)律，從而綜合運(yùn)用知識(shí)來解決問題。

學(xué)科交叉性 ?隨著現(xiàn)代科技和互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，科學(xué)之間相互結(jié)合向綜合性發(fā)展，經(jīng)過不斷地交叉、融合、滲透，形成很多新的交叉邊緣學(xué)科。學(xué)科交叉有多種交叉方式。此外，創(chuàng)客的如火如荼發(fā)展和各界學(xué)者對(duì)STEAM教育的不斷深入研究，也讓人看到了跨學(xué)科知識(shí)融合對(duì)于教育發(fā)展的巨大作用。因此，各學(xué)科教師在建設(shè)實(shí)驗(yàn)課程體系時(shí)，應(yīng)該遵循學(xué)科交叉的原則，讓學(xué)生在綜合知識(shí)環(huán)境下進(jìn)行學(xué)習(xí)。

可擴(kuò)展性 ?一方面指被打散的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是可擴(kuò)展的，可以支持很多新的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的接入，作為新實(shí)驗(yàn)探究的一部分;另一方面是指實(shí)驗(yàn)重構(gòu)必須在實(shí)驗(yàn)邏輯上進(jìn)行劃分。當(dāng)然，這需要課程教師和實(shí)驗(yàn)教師對(duì)于本領(lǐng)域的不斷地深入了解和細(xì)致分析。

社會(huì)需求導(dǎo)向 ?當(dāng)前用人單位在選人時(shí)最能直接體現(xiàn)學(xué)生能力的就是學(xué)生的職業(yè)技能，因此，實(shí)驗(yàn)課程體系的設(shè)計(jì)應(yīng)該遵循社會(huì)需求導(dǎo)向的原則，拓寬畢業(yè)生的就業(yè)渠道。根據(jù)職業(yè)技能來設(shè)計(jì)課程體系是其中一個(gè)發(fā)展方向，此外還要體現(xiàn)時(shí)代性、前沿性。

基礎(chǔ)技能和創(chuàng)新發(fā)展相結(jié)合 ?在基礎(chǔ)教學(xué)中，要牢牢掌握各種基礎(chǔ)內(nèi)容，不斷夯實(shí)基礎(chǔ)。此外，實(shí)驗(yàn)本身就是一項(xiàng)創(chuàng)新活動(dòng)，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)讓學(xué)生通過自己的實(shí)踐，選取合適的實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)方法，并運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)去認(rèn)識(shí)、去驗(yàn)證，甚至去設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新密不可分。因此，實(shí)驗(yàn)課程體系中要設(shè)計(jì)更多的研究性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

4 基于星策略的三層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源重構(gòu)模型

基于星策略的三層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源重構(gòu)模型 ?由于各門學(xué)科課程內(nèi)容千差萬別，實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的重構(gòu)需要各學(xué)科專家和教師對(duì)教學(xué)內(nèi)容的深度理解、校方資源配置、教師團(tuán)隊(duì)建設(shè)等。本研究不去建立某學(xué)科具體實(shí)驗(yàn)資源體系，而是尋找各科實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)共性，建立實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源重構(gòu)模型。該模型定位學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)，遵循體系設(shè)計(jì)原則，從學(xué)科/專業(yè)角度重新整合和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，注重學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程、認(rèn)知結(jié)構(gòu)、學(xué)習(xí)遷移等過程和能力的培養(yǎng)。

本研究從學(xué)科體系視角出發(fā)[8]，通過文獻(xiàn)綜述和案例分析，對(duì)當(dāng)前高校本科實(shí)驗(yàn)課程體系進(jìn)行分析，同時(shí)發(fā)揮星策略在實(shí)驗(yàn)資源重構(gòu)中的作用，充分利用實(shí)驗(yàn)星體系更符合學(xué)生認(rèn)知需求、利于思維發(fā)散、揭示知識(shí)間本質(zhì)聯(lián)系和規(guī)律等優(yōu)點(diǎn)，提出基于星策略的三層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源重構(gòu)模型。該模型包括能力導(dǎo)向、實(shí)驗(yàn)層次和學(xué)生中心三個(gè)模塊。其中實(shí)驗(yàn)層次是模塊的核心部分，根據(jù)不同能力導(dǎo)向需求劃分為三層次，分別是專業(yè)實(shí)驗(yàn)、專業(yè)拓展實(shí)驗(yàn)、開放創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。具體模型如圖2所示。

模型的最底層是實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)、各種類型和內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)星，是模型的先行知識(shí)部分。實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)方便學(xué)生能夠系統(tǒng)地掌握該學(xué)科實(shí)驗(yàn)方法和技術(shù)的共性，包含基本常識(shí)和實(shí)驗(yàn)室安全知識(shí)、基本操作、儀器和方法、數(shù)據(jù)處理（內(nèi)容預(yù)習(xí)、過程記錄和結(jié)果數(shù)據(jù)）、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（主要指統(tǒng)計(jì)學(xué)中的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)體系，憑借實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、相關(guān)的數(shù)據(jù)分析來選取實(shí)驗(yàn)點(diǎn)，以致在每個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)上找到包含最大信息量的數(shù)據(jù)）、實(shí)驗(yàn)課程相關(guān)教育資源（包括工具書、相關(guān)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)資源）。

專業(yè)實(shí)驗(yàn)是指打破傳統(tǒng)的按照課程理論知識(shí)體系編排的方法，以培養(yǎng)學(xué)生扎實(shí)的實(shí)驗(yàn)技能為目的，按二級(jí)學(xué)科分章的方式進(jìn)行編排而成的實(shí)驗(yàn)?zāi)K，包括認(rèn)識(shí)性實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、操作性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)等四種類型。

專業(yè)拓展實(shí)驗(yàn)以多專業(yè)交叉實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目（創(chuàng)新往往產(chǎn)生于學(xué)科、專業(yè)交叉之間）為核心，以培育跨專業(yè)運(yùn)用知識(shí)的能力為目的，以多專業(yè)學(xué)生作為對(duì)象，根據(jù)各專業(yè)具體情況，為其補(bǔ)充適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)或?qū)嶒?yàn)材料。該類實(shí)驗(yàn)中，往往一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目包含一個(gè)學(xué)科多專業(yè)知識(shí)，甚至將多個(gè)學(xué)科知識(shí)有機(jī)聯(lián)系在一起，其知識(shí)面廣、多學(xué)科綜合性優(yōu)勢及較深的專業(yè)知識(shí)和技術(shù)等優(yōu)勢，使得學(xué)生能夠接受系統(tǒng)專業(yè)化的訓(xùn)練，且這些內(nèi)容與學(xué)生將來發(fā)展息息相關(guān)[9]。此外，教師鼓勵(lì)學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法，自己選擇實(shí)驗(yàn)途徑和技術(shù)來達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，一方面豐富教學(xué)內(nèi)容，另一方面提高學(xué)生參與熱情，激發(fā)其創(chuàng)造性，提高實(shí)驗(yàn)質(zhì)量。

開放創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)是指由學(xué)校和企業(yè)合作研發(fā)，以提高學(xué)生創(chuàng)新能力和實(shí)際問題解決能力為目的，利用專業(yè)實(shí)驗(yàn)相關(guān)技術(shù)改造實(shí)際生產(chǎn)生活的實(shí)驗(yàn)。這類實(shí)驗(yàn)與學(xué)生生活情景較為接近，學(xué)生興趣濃厚，能夠提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)。

各種類型和內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)星通過星系重構(gòu)成為各種專業(yè)實(shí)驗(yàn)，專業(yè)實(shí)驗(yàn)通過跨專業(yè)主題發(fā)現(xiàn)構(gòu)建成不同的專業(yè)拓展實(shí)驗(yàn)主題或項(xiàng)目，在專業(yè)拓展實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)形式重構(gòu)，即為開放創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。該模型中，專業(yè)實(shí)驗(yàn)就在本專業(yè)內(nèi)展開，專業(yè)拓展實(shí)驗(yàn)在學(xué)校范圍展開，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)由學(xué)校單獨(dú)或校企合作展開。

學(xué)生中心，指不同的學(xué)生組合，包括同專業(yè)學(xué)生組合、相近專業(yè)學(xué)生組合、不同專業(yè)學(xué)生組合等三種組合形式。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課題時(shí)，各個(gè)專業(yè)學(xué)生利用各自的專業(yè)背景，從各個(gè)角度或維度去分析同一個(gè)難點(diǎn)，相互之間進(jìn)行交流，拓寬知識(shí)面。同時(shí)，各學(xué)生在指導(dǎo)其他非專業(yè)學(xué)生時(shí)進(jìn)一步深化自己的專業(yè)能力。

各個(gè)層次資源重構(gòu)策略

1）專業(yè)實(shí)驗(yàn)。圖3所示為專業(yè)實(shí)驗(yàn)構(gòu)建策略圖。

①基礎(chǔ)層，定義了各實(shí)驗(yàn)星、實(shí)驗(yàn)星的含義。一個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)星包括六部分，分別是名稱、內(nèi)容、特征詞、類型、來源和作者。類型是指該實(shí)驗(yàn)星在一個(gè)課題中的位置，包含儀器的使用規(guī)則和使用方法、相關(guān)注意事項(xiàng)、相關(guān)步驟、過程中的數(shù)據(jù)記錄格式、實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式等。來源包括三個(gè)維度，分別是現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)（即來自現(xiàn)有的哪個(gè)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)類型是什么）、課程（隸屬專業(yè)和二級(jí)學(xué)科、一級(jí)學(xué)科）、文獻(xiàn)（不僅包含理工科類文獻(xiàn)，還包括文科類文獻(xiàn)）。作者是指上傳該實(shí)驗(yàn)星的教師和學(xué)生姓名。

②關(guān)系層，規(guī)定了各實(shí)驗(yàn)星之間的關(guān)聯(lián)。實(shí)驗(yàn)星之間的關(guān)聯(lián)分為兩種情形：一種是根據(jù)知識(shí)繼承性和穩(wěn)定性，分為相關(guān)性、隸屬性、同一性（同一性指兩個(gè)實(shí)驗(yàn)星屬于同一層級(jí)的相近內(nèi)容，屬平行關(guān)系;隸屬性是指父子關(guān)系;相關(guān)性指兩個(gè)實(shí)驗(yàn)星含有多種關(guān)聯(lián)）;另一種是根據(jù)實(shí)驗(yàn)星具體表現(xiàn)形式，分為主題關(guān)聯(lián)、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目關(guān)聯(lián)、二級(jí)學(xué)科關(guān)聯(lián)、專業(yè)關(guān)聯(lián)和學(xué)科關(guān)聯(lián)，即將屬于同一表現(xiàn)形式范疇的進(jìn)行聚合。

③業(yè)務(wù)模型層，構(gòu)建了四種類型的實(shí)驗(yàn)星系。一是認(rèn)識(shí)性實(shí)驗(yàn)庫由各種基礎(chǔ)類型的實(shí)驗(yàn)星組成，是最核心的資源，同時(shí)也是不同層次實(shí)驗(yàn)庫的最底層和必要基礎(chǔ)。二是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)庫是對(duì)現(xiàn)有已經(jīng)經(jīng)過驗(yàn)證的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或原理進(jìn)行全面梳理，將其按照學(xué)科、應(yīng)用領(lǐng)域、研究問題等不同的方式進(jìn)行聚類，形成針對(duì)某一專業(yè)或?qū)W科比較完整的實(shí)驗(yàn)資源體系。三是操作性實(shí)驗(yàn)庫是對(duì)所有實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能進(jìn)行梳理和整合，將其按照能力導(dǎo)向進(jìn)行聚類，形成一種應(yīng)用實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)和根本技能去打理現(xiàn)實(shí)難題的系統(tǒng)。四是設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是最復(fù)雜的一類實(shí)驗(yàn)星系，根據(jù)給定的實(shí)驗(yàn)主題去設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法和步驟。該類實(shí)驗(yàn)星可能是系統(tǒng)中沒有的，但是也和系統(tǒng)中一些實(shí)驗(yàn)星存在一定程度的關(guān)聯(lián)。

④用戶任務(wù)層，能力導(dǎo)向，指根據(jù)學(xué)校實(shí)驗(yàn)課程培養(yǎng)需求和企業(yè)用人需求來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)需求，指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)星系設(shè)計(jì)。在企業(yè)用人需求中，按照“職業(yè)能力—工作任務(wù)—教學(xué)內(nèi)容”的邏輯來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)需求。

2）專業(yè)拓展類實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目/主題。專業(yè)實(shí)驗(yàn)通過跨專業(yè)主題發(fā)現(xiàn)構(gòu)建成不同的專業(yè)拓展實(shí)驗(yàn)主題或項(xiàng)目，專業(yè)拓展類實(shí)驗(yàn)以多專業(yè)、多學(xué)科交叉實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目或主題為核心，實(shí)驗(yàn)類別一般為設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。那么，這些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目或主題是如何被發(fā)現(xiàn)和設(shè)計(jì)的呢？對(duì)此，本研究采用主題相關(guān)分析法來進(jìn)行跨專業(yè)/學(xué)科主題發(fā)現(xiàn)[10]?？鐚I(yè)/學(xué)科主題發(fā)現(xiàn)是指從兩個(gè)有交叉學(xué)科的基礎(chǔ)學(xué)科和其交叉學(xué)科共三個(gè)學(xué)科中，選擇其共同主題和獨(dú)立主題，對(duì)其相似性進(jìn)行具體分析，了解學(xué)科交叉中的主題關(guān)聯(lián)，作為跨學(xué)科設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的依據(jù)。具體研究框架如圖4所示。

3）主題發(fā)現(xiàn)的具體步驟。

①學(xué)科及交叉學(xué)科選擇。某學(xué)科A（物理）根據(jù)研究需要，選擇與其已產(chǎn)生交叉學(xué)科C（物理化學(xué)）的另外一個(gè)學(xué)科B（化學(xué)），通常來說，交叉學(xué)科較多地產(chǎn)生于同一學(xué)科領(lǐng)域的多個(gè)二級(jí)學(xué)科之間。研究由跨專業(yè)教師團(tuán)隊(duì)共同完成。

②共同主題、獨(dú)立主題抽取。對(duì)學(xué)科主題進(jìn)行抽取，抽取學(xué)科A和學(xué)科B的共同主題，即A、B兩者共同存在于交叉學(xué)科C中的主題，記為c1，c2，…，cn，共同主題表示兩者的共通探究重點(diǎn)。學(xué)科C的獨(dú)立主題記為x1，x2，…，xn，學(xué)科A的獨(dú)立主題記為a1，a2，…，an，學(xué)科B的獨(dú)立主題記為b1，b2，…，bn。在此過程中，本研究抽取的是出現(xiàn)次數(shù)較多的主題詞，因?yàn)樵擃愔黝}詞集合更能反映學(xué)科的研究內(nèi)容。

③相似性計(jì)算、相關(guān)性矩陣。計(jì)算出兩個(gè)主題之間的相似程度，首先根據(jù)Jensen-Shannon散度計(jì)算學(xué)科A、B中獨(dú)立主題和C中共同主題的分布相似度;其次根據(jù)皮爾遜相關(guān)系數(shù)計(jì)算A中獨(dú)立主題和C中獨(dú)立主題的相似性，以及B中獨(dú)立主題和C中獨(dú)立主題的相似性，計(jì)算結(jié)果用相似矩陣來表示。

4）結(jié)果分析。提取獨(dú)立主題相關(guān)性矩陣中正相關(guān)且較大的值，因?yàn)橹翟酱?，說明對(duì)應(yīng)的獨(dú)立主題的相關(guān)性越大。提取其對(duì)應(yīng)的獨(dú)立主題ai、bi、ci進(jìn)行聯(lián)合分析。

5）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。根據(jù)聯(lián)合分析的結(jié)果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目或主題設(shè)計(jì)，完成專業(yè)拓展實(shí)驗(yàn)的選題。

6）開放創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。開放創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)以提高學(xué)生實(shí)際問題解決能力為目的，利用專業(yè)實(shí)驗(yàn)相關(guān)技術(shù)改造實(shí)際生產(chǎn)生活。這類實(shí)驗(yàn)與學(xué)生的現(xiàn)實(shí)生活情景較為接近，學(xué)生興趣濃厚，去探究這類問題能夠培養(yǎng)科學(xué)修養(yǎng)。本研究在對(duì)高校現(xiàn)有創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)形式研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)對(duì)學(xué)生能力不同層次的培養(yǎng)需求，提出“金字塔式”開放創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)體系，分為科研實(shí)習(xí)、創(chuàng)客空間、大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、各學(xué)科類科技競賽等四種實(shí)驗(yàn)形式，體系結(jié)構(gòu)如圖5所示。

5 結(jié)論和展望

本研究從現(xiàn)階段高校本科實(shí)驗(yàn)課程體系存在的問題入手，在星策略、知識(shí)管理等理論的指導(dǎo)下，對(duì)各高校實(shí)驗(yàn)課程體系現(xiàn)狀進(jìn)行深入研究，提出基于星策略的三層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源重構(gòu)模型，將星體系與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的融合、星系實(shí)驗(yàn)內(nèi)容重構(gòu)模型、跨專業(yè)主題發(fā)現(xiàn)作為研究重點(diǎn)，指導(dǎo)各專業(yè)教師、學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)資源設(shè)計(jì)。研究從學(xué)科高度進(jìn)行資源整合，理論上解決了目前實(shí)驗(yàn)課程依賴?yán)碚撜n程、各學(xué)科之間彼此獨(dú)立等問題，但是實(shí)際效果如何有待考證。因此，本研究下一步方向?yàn)椋?/p>

1）真正在學(xué)校中的實(shí)踐效果如何，需要進(jìn)行實(shí)證研究以及不斷改進(jìn);

2）跨學(xué)科主題發(fā)現(xiàn)的相關(guān)技術(shù)、跨學(xué)科教師團(tuán)隊(duì)組建策略等需要進(jìn)行深化研究。

關(guān)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源重構(gòu)的研究還存在很多可以提升的空間，希望通過本課題的研究，為之后進(jìn)一步研究提供有益借鑒。

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