建構(gòu)主義與CDIO教學(xué)模式在大學(xué)生科技創(chuàng)新中的應(yīng)用

李升　陳宇婷　徐艷

[摘 要]建構(gòu)主義與CDIO教學(xué)模式在大學(xué)生科技創(chuàng)新中應(yīng)用廣泛。建構(gòu)主義和CDIO教學(xué)模式在大學(xué)生科技創(chuàng)新中具有指導(dǎo)作用。分析了支架法、拋錨法、隨機(jī)進(jìn)入法等建構(gòu)主義教學(xué)方法及CDIO教學(xué)方法在大學(xué)生科技創(chuàng)新課題指導(dǎo)中的應(yīng)用情況和實(shí)踐成果。長期教學(xué)改革實(shí)踐表明，建構(gòu)主義和CDIO教學(xué)模式在工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)中可發(fā)揮顯著作用。

[關(guān)鍵詞]建構(gòu)主義 CDIO 大學(xué)生科技創(chuàng)新 教學(xué)

[中圖分類號(hào)] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2015）09-0150-03

一、引言

當(dāng)今社會(huì)的用人需求決定了高校培養(yǎng)應(yīng)用型人才的緊迫性，因此，工程應(yīng)用型高校的教學(xué)改革是不可避免的，建構(gòu)主義與CDIO教學(xué)模式便是這幾年國外工程教育改革的重大成果。建構(gòu)主義理論也譯作“結(jié)構(gòu)主義”，認(rèn)為學(xué)習(xí)過程與學(xué)習(xí)者的認(rèn)知發(fā)展之間存在密切聯(lián)系，知識(shí)不是由教師直接教授得到的，而是由學(xué)習(xí)者在一定的情境下，在教師指導(dǎo)及其他學(xué)習(xí)者的幫助下，通過主動(dòng)學(xué)習(xí)而達(dá)到對(duì)知識(shí)的意義建構(gòu)。[1]CDIO教學(xué)模式則是基于建構(gòu)主義理論發(fā)展起來的[2]，讓學(xué)生能夠以一種主動(dòng)的態(tài)度將理論課程和實(shí)踐創(chuàng)新有機(jī)聯(lián)系起來的工程教學(xué)思路，旨在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

目前工程應(yīng)用型高校開展大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)具有重要的意義，一方面有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探索精神、工程意識(shí)及實(shí)踐創(chuàng)新能力，另一方面也積極推進(jìn)了學(xué)生就業(yè)。而建構(gòu)主義和CDIO的教學(xué)模式特別適用于大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)的指導(dǎo)，本文就此進(jìn)行探討。

二、建構(gòu)主義教學(xué)模式在大學(xué)生科技創(chuàng)新中的應(yīng)用

建構(gòu)主義教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)學(xué)生在課題研究過程中的主動(dòng)性，大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目指導(dǎo)的整個(gè)教學(xué)過程應(yīng)以學(xué)生為中心展開，導(dǎo)師應(yīng)起到課題組織、資料幫助、提醒和促進(jìn)的作用，利用情境、協(xié)作、會(huì)話等學(xué)習(xí)環(huán)境要素充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新精神，師生共同參與課題，相互啟發(fā)探討，最終使學(xué)生達(dá)到對(duì)所研究課題的意義建構(gòu)，從而解決問題。在這種模式下，學(xué)生將從被動(dòng)接受知識(shí)的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)建構(gòu)學(xué)習(xí)內(nèi)容，媒體也不再僅僅是幫助教師傳授知識(shí)的手段，而是用來創(chuàng)設(shè)情境、進(jìn)行協(xié)作學(xué)習(xí)和會(huì)話交流的工具。[3]這樣的教學(xué)方法，使學(xué)生能自主展開學(xué)習(xí)，在好奇心、創(chuàng)造力和質(zhì)疑精神的驅(qū)使下主動(dòng)進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)，是一種靈活開放的教育教學(xué)制度，“因材施教”地保護(hù)和發(fā)展學(xué)生的差異與個(gè)性。建構(gòu)主義教學(xué)模式下比較成熟的教學(xué)方法有：支架法教學(xué)、拋錨法教學(xué)和隨機(jī)進(jìn)入教學(xué)。現(xiàn)結(jié)合長期指導(dǎo)大學(xué)生科技創(chuàng)新的教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)對(duì)這三種方法作簡單介紹。

方法一：支架法是指在教師的引導(dǎo)教學(xué)下，通過給學(xué)生搭建“支架”（“腳手架”），把管理學(xué)習(xí)的任務(wù)轉(zhuǎn)移給學(xué)生，指引他們進(jìn)入某一問題情境，讓學(xué)生獨(dú)立探索思考，并自己提出疑問不斷創(chuàng)新，通過小組形式互相協(xié)作學(xué)習(xí)，既有分工，也有合作。學(xué)習(xí)者自己掌握和建構(gòu)所學(xué)的知識(shí)，從而使他們進(jìn)行更高水平的認(rèn)知活動(dòng)。例如在“電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性研究”大方向課題指導(dǎo)中，導(dǎo)師通過發(fā)布微博的形式采用支架法開展教學(xué)，從必讀書目、電壓穩(wěn)定性定義和系統(tǒng)穩(wěn)定三道防線三個(gè)方面搭建腳手架，讓學(xué)生自行深入研究。最終該研究方向成功立項(xiàng)了省級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目2項(xiàng)、校級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目5項(xiàng)，取得了優(yōu)異的成果。圖1所示為導(dǎo)師提供必讀書目為學(xué)生搭建支架。

方法二：拋錨法是指選擇與當(dāng)前課題密切相關(guān)的真實(shí)問題或者是真實(shí)事件作為研究的中心內(nèi)容，這一環(huán)節(jié)即“拋錨”，然后由教師向?qū)W生提供解決問題的線索，師生之間、學(xué)生之間通過討論交流，以及對(duì)不同觀點(diǎn)的補(bǔ)充修正以加深對(duì)當(dāng)前研究課題的理解。這種教學(xué)方式無需設(shè)置專門的測驗(yàn)環(huán)節(jié)，只需在學(xué)習(xí)過程中觀察并記錄學(xué)生表現(xiàn)即可，并采用激勵(lì)手段不斷促進(jìn)學(xué)生的研究水平。在指導(dǎo)軟件開發(fā)課題“電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定與控制演示平臺(tái)”時(shí)（如圖2所示），即采用拋錨法進(jìn)行指導(dǎo)。導(dǎo)師并不直接告訴學(xué)生如何解決問題，而是拋出對(duì)該軟件的最終演示效果想象，引導(dǎo)學(xué)生開展自主學(xué)習(xí)和自主設(shè)計(jì)，最終學(xué)生出色地完成了該軟件的設(shè)計(jì)開發(fā)并成功申請(qǐng)獲得國家計(jì)算機(jī)軟件著作權(quán)授權(quán)，學(xué)生的個(gè)人能力得到了充分肯定。

方法三：隨機(jī)進(jìn)入法是指通過不同的時(shí)機(jī)、不同的情境、不同的方法進(jìn)行教學(xué)，從而達(dá)到不同的教學(xué)目的，對(duì)同一課題獲得不同層面的認(rèn)識(shí)與理解。在國家級(jí)大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目“光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)電壓穩(wěn)定試驗(yàn)研究”的指導(dǎo)過程中，采用了現(xiàn)場調(diào)研、微博和QQ群組討論、專題演講、小組研討、實(shí)物安裝等多種方式進(jìn)行了隨機(jī)進(jìn)入教學(xué)。圖3所示為課題組學(xué)生在校內(nèi)500W光伏發(fā)電并網(wǎng)裝置安裝現(xiàn)場開展學(xué)習(xí)研究。該項(xiàng)目最終獲計(jì)算機(jī)軟件著作權(quán)授權(quán)1項(xiàng)、申請(qǐng)實(shí)用新型專利1項(xiàng)，發(fā)表論文3篇，建成500W光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)1套，撰寫調(diào)查報(bào)告1份，獲校大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽獎(jiǎng)2項(xiàng)，該項(xiàng)目取得的豐碩成果充分說明了隨機(jī)進(jìn)入教學(xué)方法卓有成效。

上述三種教學(xué)方法雖然形式不同，但它們的教學(xué)環(huán)節(jié)中都包含有情境創(chuàng)設(shè)、協(xié)作學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)等因素，并在此基礎(chǔ)上最終由學(xué)習(xí)者自己完成對(duì)研究課題所需知識(shí)的意義建構(gòu)，而教師（導(dǎo)師）也不再是知識(shí)的傳授者，而是課題的組織者、合作者、促進(jìn)者。

三、CDIO教學(xué)模式在大學(xué)生科技創(chuàng)新中的應(yīng)用

CDIO工程教學(xué)模式是由跨國研究組織經(jīng)過不斷探索而創(chuàng)立的一種較為適合工程創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的方式，在我國的教學(xué)改革中也起到了相當(dāng)大的借鑒作用。[4]CDIO的基本指導(dǎo)思想就是建構(gòu)主義，其中C代表構(gòu)思（Conceive），D代表設(shè)計(jì)（Design），I代表實(shí)現(xiàn)（Implement），O代表運(yùn)作（Operate），是“做中學(xué)”和“基于項(xiàng)目教育和學(xué)習(xí)”的集中概括和抽象表達(dá)。[5] [6] [7]CDIO教學(xué)模式更注重學(xué)生在校期間的工程實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)，為學(xué)生提供真實(shí)的工程實(shí)踐環(huán)境，使學(xué)生能夠獲得對(duì)工程項(xiàng)目整個(gè)過程的全面認(rèn)識(shí)。

CDIO教學(xué)模式使學(xué)生從理論走向?qū)嵺`。面對(duì)實(shí)驗(yàn)室中的一些實(shí)驗(yàn)器件，不應(yīng)該僅僅是固定在一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，只知道如何連線，如何操作是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的[5]，應(yīng)該使所學(xué)的知識(shí)，能夠真正應(yīng)用到生活和工作中去，實(shí)現(xiàn)教、學(xué)、做的真正統(tǒng)一。只有為學(xué)生提供更多的動(dòng)手與互相溝通的機(jī)會(huì)，才能使其具備更好的實(shí)踐能力，在日后的人際交往和團(tuán)隊(duì)協(xié)作中，才能充分發(fā)揮自己的創(chuàng)新開發(fā)以及合作雙贏精神，從而培養(yǎng)出更富有自我思考能力的創(chuàng)新型應(yīng)用人才。例如基于DSP的變電站電壓無功控制裝置就是在CDIO教學(xué)模式的理念下指導(dǎo)學(xué)生完成的，學(xué)生根據(jù)自己所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，并結(jié)合工程實(shí)際，通過團(tuán)隊(duì)協(xié)作，不斷地實(shí)驗(yàn)調(diào)試，最終完成了裝置的設(shè)計(jì)、制作及試運(yùn)行。圖4所示即為裝置樣機(jī)。

四、結(jié)束語

在大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)指導(dǎo)中，建構(gòu)主義教學(xué)模式的應(yīng)用偏向于理論研究型課題，而CDIO教學(xué)模式偏向于應(yīng)用開發(fā)型課題。建構(gòu)主義確保了CDIO教學(xué)模式實(shí)施的可能性，為CDIO提供了實(shí)施思路與方案。CDIO為工程應(yīng)用型高校的大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)提供了教學(xué)典范，而它的教學(xué)方法是建立在建構(gòu)主義的理論基礎(chǔ)上的。只有在充分認(rèn)識(shí)建構(gòu)主義的知識(shí)觀、學(xué)習(xí)觀及學(xué)生觀之后，才能更好地根據(jù)當(dāng)前大學(xué)生科技創(chuàng)新的實(shí)際環(huán)境開展建構(gòu)主義與CDIO模式的教學(xué)活動(dòng)。

CDIO教學(xué)模式是建構(gòu)主義的實(shí)踐成果，兩者之間密不可分，因此，建構(gòu)主義與CDIO教學(xué)模式在工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)中發(fā)揮的作用是相輔相成、相得益彰的。兩者在當(dāng)今教育界獲得了廣泛的認(rèn)可，其嶄新的教育教學(xué)理念對(duì)現(xiàn)代教學(xué)改革起著諸多的積極作用，培養(yǎng)了更多與中國社會(huì)甚至是國際市場接軌的人才。

[ 注 釋 ]

[1] 李升，龔臻琰，孫愛兵.建構(gòu)主義和CDIO教學(xué)模式的應(yīng)用及比較分析[J].中國電力教育，2014（27）：25-26，34.

[2] 于佐東，黨承華，丁光彬.以建構(gòu)主義的學(xué)習(xí)理論認(rèn)識(shí)CDIO工程教育模式[J].中國電力教育，2012（4）：7-8.

[3] 何克抗.建構(gòu)主義——革新傳統(tǒng)教學(xué)的理論基礎(chǔ)（上）[J].電化教育研究，1997（3）：3-9.

[4] 陶勇芳，商存慧.CDIO大綱對(duì)高等工科教育創(chuàng)新的啟示[J].中國高教研究，2006（11）：81-83.

[5] 李善壽.“CDIO”工程教學(xué)模式在實(shí)踐教學(xué)中的實(shí)施方法研究[J].重慶科技學(xué)院報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2010（20）：164-166.

[6] 徐懂理，韓笑.電氣工程專業(yè)實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實(shí)例[J].中國電力教育，2011（12）：140-141.

[7] 畢俊喜，王連波，王麗琴，等.基于CDIO教育模式的“數(shù)控技術(shù)”人才培養(yǎng)研究[J].內(nèi)蒙古師范大學(xué)學(xué)報(bào)（教育科學(xué)版），2013（3）：71-73.

[責(zé)任編輯：鐘 嵐]