張洪亞 郭廣生

摘 要：利用系統(tǒng)動力學方法，通過構(gòu)建理工科大學生學習收獲影響的仿真模型，探究實踐經(jīng)驗豐富度對理工科大學生學習收獲的影響趨勢和敏感性。研究發(fā)現(xiàn)，在實踐經(jīng)驗豐富度的作用下，理工科大學生學習收獲增量曲線呈現(xiàn)“小—大—小”的變化趨勢，曲線軌跡呈現(xiàn)倒“U”型;理工科大學生學習收獲總量的增長呈現(xiàn)“慢—快—慢的上升趨勢，曲線軌跡呈現(xiàn)羅杰斯特“S”型曲線。

關鍵詞：實踐;科研;大學生;系統(tǒng)動力學;學習收獲

十九大報告中明確指出“加快一流大學和一流學科建設，實現(xiàn)高等教育內(nèi)涵式發(fā)展”。關注大學生的學習正是實現(xiàn)高等教育內(nèi)涵式發(fā)展的需要和體現(xiàn)。在過去六年中，中國教育經(jīng)費收支兩條線的增幅都超過了同期GDP的增長，其中全國教育經(jīng)費在GDP中的占比持續(xù)保持在4%以上，是增長最快的時期。但伴隨教育資源穩(wěn)步快速增長，大學生學習收獲不佳的問題卻非常突出[1]。因此，如何提升大學生學習收獲這一問題亟待深入研究，這也是真正落實十九大報告、回歸高等教育常識、推動教育強國建設中的關鍵科學問題。

理工科教育在我國高等教育體系中占有重要地位，承擔著培養(yǎng)基礎研究、工程技術、工程和科技管理等方面人才的重任。本文以高校理工科大學生的學習為研究對象，把大學生的學習看成一個復雜系統(tǒng)，把大學生學習收獲界定為大學生在完成一系列培養(yǎng)計劃之后所獲得的知識、技能和價值觀，研究理工科大學生學習收獲的影響因素、影響機理以及提升路徑，重點研究實踐經(jīng)驗對理工科大學生學習收獲的影響機理及控制動因，給出提升理工科大學生學習收獲的策略和對策建議。研究結(jié)論將對準確把握理工科大學生學習的特質(zhì)，對學校資源配置、因材施教、分類指導，提升理工科大學生學習收獲乃至提升教育教學質(zhì)量具有重要意義。

一、系統(tǒng)動力學仿真方法及應用

系統(tǒng)動力學（System Dynamics）是管理學傳統(tǒng)經(jīng)典方法，主要研究復雜問題的反饋過程，通過分析變量之間的遞歸關系和非線性關系來解釋復雜系統(tǒng)的行為，不僅仿真模擬出這些變量之間是如何相互影響和作用的，同時還可以模擬出反饋效應、時間延遲、影響的趨勢和敏感度，以及存量和流量的變化。

理工科大學生的學習行為可以視為一個由影響因素、學習收獲、個體心理因素等組成的復雜系統(tǒng)，我們界定這個系統(tǒng)名稱為理工科大學生學習收獲影響系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有反饋性特征，例如學習收獲的提升，可以激發(fā)學生更大的成就需要，引起學生參加實踐活動意愿更強，導致參加實踐活動更多，獲取實踐經(jīng)驗更為豐富，最終獲取更大收獲，而更大的學習收獲激起更大的成就需要。同時，學習收獲影響系統(tǒng)也具有動態(tài)性，因為，學生的學習與發(fā)展過程是呈螺旋式上升的，學生的學習收獲隨時間而變化，不是一成不變的。因此，系統(tǒng)動力學仿真方法適用于理工科大學生學習收獲影響機理研究，本文將利用該方法探析實踐經(jīng)驗豐富度對理工科大學生學習收獲的影響作用。

二、實踐經(jīng)驗豐富度對理工科大學生學習收獲影響的系統(tǒng)動力學仿真研究

1.影響因素界定及研究假設

理工科大學生學習收獲的影響因素既多元又復雜，不僅有大學生自身因素，同時還受到家庭經(jīng)濟地位、父母受教育程度、校園環(huán)境、教育經(jīng)驗、人際關系、師生關系等因素的影響。本文重點分析實踐經(jīng)驗豐富度對理工科大學生學習收獲的影響演化及控制機理，主要探析實踐經(jīng)驗豐富度子系統(tǒng)作為一個系統(tǒng)對理工科大學生學習收獲的影響趨勢和敏感性。為了更準確地進行模型仿真檢驗，理工科大學生學習收獲影響因素系統(tǒng)動力學模型包含以下幾個假設：第一，理工科大學生學習收獲受到生師交流互動、同伴合作學習、學業(yè)挑戰(zhàn)度、院校環(huán)境支持度和實踐經(jīng)驗豐富度五個子系統(tǒng)共同作用。第二，模型中設定系統(tǒng)仿真時間為100個單位;理工科大學生學習收獲的初始值設為1。

2.理工科大學生學習收獲影響系統(tǒng)的因果關系

分析理工科大學生學習收獲影響系統(tǒng)因果關系的目的是為了研究系統(tǒng)諸要素之間以及整體與局部之間的聯(lián)系和相互作用關系，建立系統(tǒng)的動態(tài)行為模式與系統(tǒng)內(nèi)部的動態(tài)反饋結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系，并用模型、變量和參數(shù)表示出來。因此，依據(jù)大學生學習投入理論等理論成果，本文構(gòu)建了理工科大學生學習收獲影響系統(tǒng)的因果關系模型，主要反饋回路詳見圖1。

從圖1可以看出，實踐經(jīng)驗豐富度系統(tǒng)反饋回路為：理工科大學生學習收獲—成就需要—參加各種有效教育活動意愿—實踐經(jīng)驗豐富度增量—學習專注度增量—學習收獲增量—學習收獲。這一反饋回路表明，教育實踐活動對理工科大學生學習收獲有影響作用。

3.理工科大學生學習收獲及影響因素系統(tǒng)動力學分析

（1）理工科大學生學習收獲及影響因素間系統(tǒng)動力學流圖

根據(jù)上述因果關系反饋回路環(huán)以及實際中的發(fā)展規(guī)律，本文的模型仿真中使用Time函數(shù)表示這些變量隨時間變化的軌跡。利用Vensim仿真平臺軟件，構(gòu)建理工科大學生學習收獲影響因素的系統(tǒng)動力學模型，見圖2。

（2）參數(shù)估計及主要動力學方程

本系統(tǒng)動力學模型中各參數(shù)的選取和確定是在基于大量的文獻研究，以及實證研究基礎上進行的?；谧兞块g的函數(shù)形式，在模擬仿真中進行具體函數(shù)設定并運算。本文采用描述性數(shù)據(jù)賦值法，對關鍵變量進行描述，模擬仿真理工科大學生學習收獲的演變過程。

（3）模型有效性檢驗

模型設立之后正式運行之前，一般要對模型進行有效性檢驗。通過輸入變量的初始值運行模型，得到理工科大學生學習收獲在不同時間的變化情況，以此檢驗所設系統(tǒng)動力學模型是否符合預期效果，是否有效。

Vensim仿真結(jié)果顯示模型中每個仿真均通過了檢驗并且有一定的實際意義，表明本文所建構(gòu)的理工科大學生學習收獲影響因素系統(tǒng)動力學模型相對客觀地反映了理工科大學生學習收獲的發(fā)展和變化情況，由此判定該模型有一定的合理性和較好的一致性，可以進行下一步仿真運行。

4.實踐經(jīng)驗豐富度對理工科大學生學習收獲演化及控制仿真研究

（3）鼓勵和支持理工科大學生參與科學研究。科學研究是一種探索世界、認識未來的創(chuàng)造性活動，理工科大科生參與科研實踐是調(diào)動理工科大學生學習主動性和自主學習能力、培養(yǎng)理工科大學生創(chuàng)新素質(zhì)、接受高學業(yè)挑戰(zhàn)度、提升實踐動手能力的有效方式。理工科大學生從科研活動中可以提升批判性思維、解決問題的能力、責任心、工作態(tài)度、科研自信心、對某領域的興趣、溝通技巧等。

參與科研實踐也是理工科大學生的一種學習方式?？梢允估砉た拼髮W生更好地理解和運用所學知識，有助于幫助學生發(fā)現(xiàn)知識的價值;有利于培養(yǎng)責任心、工作態(tài)度、科研自信心、解決問題的能力、對某領域的興趣、溝通的技

巧;有利于培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力和批判性思維，并有助于提升創(chuàng)新素質(zhì)[3];科研項目的合作促進了教師和學生的頻繁接觸，增強了教師與學生的交流;鼓勵老師用高水平的科研支持高水平教學，有助于生師關系融洽，有助于老師掌握學生學習情況，也有助于老師言傳身教;有助于增進同學之間互助合作培養(yǎng)合作精神;有助于鍛煉學生的實踐動手能力，鼓勵理工科大學生參與科研項目的研究也有利于培養(yǎng)崇尚學術，堅持研究型學習和渴望創(chuàng)新、開拓進取的良好意識?？蒲袑W習投入對學習收獲具有顯著解釋力[4]。國外學者丹尼爾斯[5]及其他一些學者[6][7]研究發(fā)現(xiàn)，教師指導質(zhì)量越高、獲得學校支持資源越多、科研學習收獲越多，大學生最終獲得的學習收獲越多。國內(nèi)已有研究成果認為，科研訓練是提高大學生科研能力、創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的重要途徑[8];科研參與次數(shù)多的學生，認知能力和社會性能力的自我評估更高[9];有科研參與經(jīng)歷的學生更傾向于選擇學術型碩士[10]。

（4）構(gòu)建一個理工科大學生能持續(xù)參與科研的制度保障體系

一是調(diào)整課程結(jié)構(gòu)。開設研究性課程或科研項目計劃。研究性課程或科研項目計劃是面向全體理工科大學生開設的，以學生自主選擇的、直接體驗的、研究探索的學習為課程基本方式，以貼近學生現(xiàn)實的生活實踐、社會實踐、科學實踐的主題為課程基本內(nèi)容。通過開設研究性課程將科研活動納入教學和學生培養(yǎng)計劃，同時，也可以把科研活動納入學分，使研究性課程作為理工科大學生參與科研的最初起步形式。例如，申請“科創(chuàng)”基金，參加科技學科競賽，參加教師實驗室項目等。

二是轉(zhuǎn)換教學模式。課題實踐研究強調(diào)自主學習，要求老師的教學模式也要從知識傳授向培養(yǎng)學生自主學習轉(zhuǎn)變。引導學生自主學習，對老師的能力要求更高。老師要有將科研成果轉(zhuǎn)化為教學內(nèi)容的能力，設計以問題為導向的研究性教學能力，依托高水平綜合實驗平臺培養(yǎng)學生實踐動手能力，通過開展學科競賽、大學生創(chuàng)新實踐項目培養(yǎng)學生實踐創(chuàng)新能力，創(chuàng)建自主學習、合作學習的研究性學習氛圍的能力。

三是鼓勵學生組成科研創(chuàng)新小組。理工科大學生們從自身興趣出發(fā)，聯(lián)合有相同目標和興趣的其他同伴，組成創(chuàng)新團隊，選擇參與老師或是學生自己的創(chuàng)新項目，一起去發(fā)現(xiàn)問題、研究分析問題和解決問題。

四是建立大學生參與科研項目保障服務機制。為了保障大學生順利參加老師科研項目，需要制定相應的保障機制。比如將參加老師的科研項目納入學生評價范圍，學生參與科研項目的行為和效果納入學分認定、評優(yōu)評獎中。鼓勵課題較多的老師開設與課題項目有關的專題課程，通過專題課程吸納對該研究方向有興趣的學生參與課題研究?；蚴嵌ㄆ谕瞥鼋榻B老師科研項目的推介會，向?qū)W生介紹課題情況，讓學生申請報名。

本文以理工科大學生的學習為研究對象，利用系統(tǒng)動力學仿真方法，探討了理工科大學生的實踐經(jīng)驗豐富度對提升學習收獲的作用機理，給出了提升理工科大學生學習收獲的策略建議，對提高理工科教育教學及人才培養(yǎng)質(zhì)量有重要借鑒意義。

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[責任編輯：周 楊]