基于建構(gòu)主義的輪機工程專業(yè)課程教學模式探析

嚴志軍，程東，朱新河，于桂峰

(大連海事大學 輪機工程學院，遼寧 大連　116026)

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基于建構(gòu)主義的輪機工程專業(yè)課程教學模式探析

嚴志軍，程東，朱新河，于桂峰

(大連海事大學 輪機工程學院，遼寧 大連116026)

摘要：在分析船機維修和制造方向本科教學特點的基礎上，通過引入建構(gòu)主義理論開展教學模式改革和實踐研究，提出以學生知識體系建構(gòu)為中心配置教學資源，創(chuàng)造實際情境，使學生在學習過程中接觸實際工程，培養(yǎng)學習興趣，增強掌握和運用知識的能力，提升教學質(zhì)量。

關鍵詞：建構(gòu)主義；船機修造；教學模式；輪機工程專業(yè)

一、引言

基于建構(gòu)主義的教學設計是進入20世紀90年代以后隨著多媒體和網(wǎng)絡技術的日益普及而逐漸發(fā)展起來的一種關于知識和學習的理論。[1]建構(gòu)主義學習理論認為：學習過程是人的認知思維活動的主動建構(gòu)的過程，是人們通過原有的知識經(jīng)驗與外界環(huán)境進行交互活動以獲取、建構(gòu)新知識的過程，知識不是通過教師灌輸?shù)玫剑菍W習者在一定的情景下，借助其他輔助手段(包括教師和學習伙伴以及其他學習工具)，利用必要的學習材料，通過意義建構(gòu)的方式而獲得的。[2]教師不再是教學內(nèi)容的傳遞者，而是教學活動的組織者；學生也不再是教學內(nèi)容的被動接受者，而是知識的主動獲取與建構(gòu)者。[3-4]教學過程不再是一個同步的，而是一個異步的、發(fā)散式的思維過程，不同的學生沿著不同的學習路徑，完全可以建構(gòu)出相同的結(jié)果。此外，建構(gòu)主義的教學設計還提出了一系列以“學”為中心的教學策略，如支架式教學策略、認知學徒教學策略、隨機進入教學策略、拋錨式教學策略、社會建構(gòu)教學策略等。[5]

隨著我國船舶修造行業(yè)的快速發(fā)展，船機維修和制造產(chǎn)業(yè)也逐漸從勞動密集型向知識密集型產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變和升級，同時對人才的培養(yǎng)也提出了新的要求[6]。企業(yè)要求從業(yè)人員具有熟練快速掌握制造維修技術和工藝的能力,[7]同時要求技術人員具備對一些創(chuàng)新的工作如工藝和裝備的研發(fā)能力，此外對技術人員的工程管理能力也要求越來越高[8]。經(jīng)過多年努力，輪機工程專業(yè)船機維修和制造方向本科教學已具有較完整、嚴密的理論方法體系，但在教學模式上仍采用傳統(tǒng)的以教師為中心的教學模式，只強調(diào)教師的“教”而忽視學生的“學”。以往船機維修和制造人才培養(yǎng)中“重灌輸與考試，輕思考和創(chuàng)造”的人才培養(yǎng)模式越來越不能適應行業(yè)的發(fā)展需求，同時也不符合知識學習的規(guī)律，需要對人才培養(yǎng)教育模式進行根本的改革。本文提出在輪機工程船機維修和制造方向的相關專業(yè)課程中引入建構(gòu)主義思想開展教學模式改革和實踐，提出以學生知識體系建構(gòu)為中心配置教學資源，創(chuàng)造實際情境，使學生在學習過程中接觸實際工程，培養(yǎng)學習興趣，增強掌握和運用知識的能力，提高教學質(zhì)量。

二、船機維修和制造方向本科培養(yǎng)要求與教學不足

1．扎實的專業(yè)知識

船機維修和制造方向本科生除了要學習工科專業(yè)必需的基礎課程，如高等數(shù)學、外語和物理等，還需要具備一些專業(yè)性較強的專業(yè)基礎知識，如計算機軟件運用、工程制圖和識圖、工程材料基礎知識、常用機械零件和機械原理以及基本的測試技術等，同時需要在校期間掌握其他相關的專業(yè)課程，如制造和維修技術等，這些專業(yè)知識和技能能夠幫助學生畢業(yè)后快速適應崗位技術工作。在以往教學中，這些專業(yè)知識的教學普遍采用簡單的知識灌輸式教學方法，與知識獲取的規(guī)律相違背，教與學的效果均不理想。

2．較強的實踐和解決問題能力

船機維修和制造方向本科教學目標是培養(yǎng)現(xiàn)代化船舶機電設備制造與維修工作的高級工程技術人才，本專業(yè)對人才培養(yǎng)的要求是具備扎實的專業(yè)知識，同時具備較強的實踐和解決問題的能力，要求學生畢業(yè)后能夠快速適應工作并具有一定的提升空間。因此，僅僅具備一定的知識積累是不夠的，還需要具有知識的綜合運用能力。而實踐中學校教育為了系統(tǒng)性，一般把理論知識分散至各門課程中，而對這些理論的綜合運用培養(yǎng)不足；其次，專業(yè)教育往往采用知識講授、驗證試驗再加考試這種方法，以后的課程往往很少再涉及相關知識，由此導致記憶不牢，學習效果不理想；再次，在實際工作中，往往會遇到非常規(guī)的問題，在學校實踐環(huán)節(jié)中只進行重復驗證試驗，沒有培養(yǎng)探索解決未知問題的能力；此外，實際工作還要求學生具備工程計劃和管理能力、動手能力、知識獲取能力、人際交往溝通和協(xié)調(diào)能力以及成果的總結(jié)和展示能力等其他能力，這些能力和素養(yǎng)在以往的教學環(huán)節(jié)中往往被弱化甚至被忽略，這與行業(yè)對人才的需求嚴重脫節(jié)。

三、建構(gòu)主義在輪機工程專業(yè)教學模式設計中的應用

如前所述，在建構(gòu)主義教育理論的深入研究中，開發(fā)出了拋錨式教學、支架式教學、隨機進入式教學、認知學徒教學策略、社會建構(gòu)教學策略等教學方法，教學過程不再是一個同步的，而是一個異步的、發(fā)散式的思維過程，不同的學生沿著不同的學習路徑，完全可以建構(gòu)出相同的結(jié)果。但不同的教學策略也有其適用范圍，例如，對于學習知識點之間具有較強的相似性、學生學習資源充分、也具有工程的完整性的知識，建議采用拋錨式教學模式；而對于知識點較散、知識前后邏輯連接緊密、理論較深的知識，建議采用支架式教學模式。當然學習者和教師也可以根據(jù)需要對不同的學習策略進行組合以鞏固所學知識?；谝陨蠈?gòu)主義教學策略和傳統(tǒng)教學策略深入分析的基礎上，本文嘗試提出將兩者有機融合形成可行的船機維修和制造方向本科教學模式，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1　基于建構(gòu)主義的綜合教學設計模式

1．確定和分析教學目標

分析教學目標是為了確定學生學習的主題即與基本概念、基本原理、基本方法或基本過程有關的知識內(nèi)容。以“工程材料及其工藝學”課程為例，教學目標包括：理解金屬學的原理和基本知識，掌握鋼的熱處理原理和工藝，掌握常用材料(工業(yè)用鋼、鑄鐵、銅及其合金、軸承合金)的分類、牌號、性能和用途等，了解非金屬材料的一般知識以及讓學生掌握船機主要零件的材料和關鍵熱處理，了解金屬材料和典型零件的加工工藝過程等?？梢詫傮w目標進行分解后成為子目標，例如將“理解金屬學的原理和基本知識”分解為理解金屬材料的性能、理解金屬的晶體結(jié)構(gòu)和結(jié)晶原理及過程、理解金屬的塑性變形和再結(jié)晶原理及過程、理解合金的構(gòu)造與有關合金相圖等幾個子目標。

2．將知識點分解并分析知識的特征

對學習內(nèi)容做深入分析，明確所需學習的知識點內(nèi)容、知識點類型(陳述性、程序性、策略性知識)、要求知識點掌握程度等，這樣，在后面教學策略設計時，才能既很好地涵蓋教學目標所定義的知識體系，又能根據(jù)不同的知識類型，將建構(gòu)主義學習環(huán)境嵌入教學中的不同要素中。例如陳述性知識可以通過學習資源的方式提供，而策略性的知識，則可通過設計自主學習活動來體現(xiàn)并展開。仍以“工程材料及其工藝學”課程為例，根據(jù)教學目標分解的“理解金屬的晶體結(jié)構(gòu)和結(jié)晶原理及過程”子目標，分解成知識點并分析其特征，如表1所示。

表1　知識點的分解和知識點特征

3．依據(jù)學習者特征確定綜合學習策略

建構(gòu)主義學習模式的核心就是教學目標所設定基于真實問題情景下的探索、學習的過程，就是嘗試解決實際問題的過程。首先根據(jù)知識點的特性確定不同的教學策略，由表1可見，除了部分知識點(例如一些基本的概念和組織結(jié)構(gòu)分析)仍采用基于客觀主義的教學模式，多數(shù)教學內(nèi)容可以依據(jù)建構(gòu)主義用問題來驅(qū)動學習，而不像原來那樣僅充當概念、原理的實例；學習是為了解決問題，而不是把解決問題看成是學習的一個應用。例如，“細化晶粒的方法和過程”教學內(nèi)容可以先引入真實的工程項目(如船舶柴油機曲軸材料的制備)，通過提供一套完整的零件圖、材料性能要求以及生產(chǎn)企業(yè)裝備，要求學生作為制造方提供一套完整的曲軸材料制備方案，包括材料特性分析、工藝流程、影響因素分析、檢測報告。教師則通過講解晶粒細化技術原理、生產(chǎn)裝備、關鍵工藝控制參數(shù)、流程、操作方法等，提供解決問題的一般原型，從而形成支架式教學模式。

不同的建構(gòu)主義學習策略均是以問題(或項目、案例、分歧)為核心，建立學習“定向點”，然后圍繞這個“定向點”，通過設計“學習情景”“學習資源”“認知工具”“管理和幫助”而展開。“學習情景設計”將問題置于一個真實的任務環(huán)境中，“學習資源設計”提供與問題解決有關的各種信息資源(包括復印資料、書刊、文本、圖形、聲音、視頻和動畫等)，“認知工具設計”提供與問題解決有關的信息查詢硬件和實驗測試硬件，“管理和幫助設計”則提供教師和專家?guī)椭椭笇?。?是“工程材料及其工藝學”課程中“理解金屬的晶體結(jié)構(gòu)和結(jié)晶原理及過程”部分圍繞各核心知識點提供的情景和資源。

表2　圍繞各核心知識點提供的教育情景和資源

需要注意的是各種教學策略的適用性關系并不是截然分離的，而是有一定重復的，對于同一類型的學習任務，可以采用不同的學習策略實現(xiàn)。教學設計者的任務就是要在給定的學習任務、學習者和學習環(huán)境下，選擇和推薦一種主要的學習策略，設計出最適合的學習策略。

4．總結(jié)與強化練習

為了防止采用建構(gòu)主義學習策略中出現(xiàn)知識碎片化、零散化的弊端，需要對教學內(nèi)容進行及時梳理，并對教學過程進行及時評價，在“工程材料及其工藝學”課程教學實踐中形成了一套比較好的做法，包括向?qū)W生提供教學目標、核心知識材料、隨堂問卷以及強化知識的練習題。

5．學習者學習成果評估

評價意味著根據(jù)某些標準對一個人或他的業(yè)績所進行的一種鑒定或價值判斷。評價通常包括形成性評價和總結(jié)性評價，它們在教學過程中起著不同的作用。形成性評價是在某項教學活動過程中，為了能更好地達到教學目標的要求、取得更佳的效果而不斷進行的評價，它能及時了解階段教學的結(jié)果和學生學習的進展情況和存在問題，因而可據(jù)此及時調(diào)整和改進教學工作?？偨Y(jié)性評價又稱“事后評價”，一般是在教學活動告一段落后，為了解教學活動的最終效果而進行的評價。學期末進行的各科考試、考核都屬于這種評價，其目的是檢驗學生的學業(yè)是否最終達到各科教學目標的要求。

6．教學總結(jié)和評估

教師完成一個學期的教學后，依據(jù)學生參與程度和熱情、對學生的評估結(jié)果以及各方的反饋，總結(jié)教學效果以利于課程的不斷完善。通過調(diào)整教學的策略、完善情景和資源、改進考核機制，實現(xiàn)課程教學水平的不斷提升。

四、結(jié)語

通過引入建構(gòu)主義教學法，對船機維修和制造方向本科教學模式改革進行了探索，針對輪機工程專業(yè)“工程材料及其工藝學”課程建立了一套基于建構(gòu)主義的綜合教學模式，為提高學生積極性、培養(yǎng)學生能力等方面提供了有益的方法和嘗試。通過今后不斷豐富完善教學資源和策略，并擴展應用至輪機工程其他課程的教學實踐中，相信能有效促進專業(yè)課程教學水平的提升。

參考文獻：

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中圖分類號：U676.2

文獻標識碼：A

文章編號：1006-8724(2016)01-0029-04

作者簡介：嚴志軍(1967-),男,教授,博士,主要從事輪機工程船機維護與修理研究。

收稿日期：2015-10-10