建構(gòu)主義理論在大數(shù)據(jù)時代課程教學模式改革中的應用研究

李弘+王建國+王曉燕

摘要：隨著大數(shù)據(jù)時代的到來，“互聯(lián)網(wǎng)+”為探索新型教學模式提供了發(fā)展動力與廣闊前景。文章以建構(gòu)主義理論為指導，圍繞從“以教師為中心”向“以學生為中心”核心理念的轉(zhuǎn)變，以數(shù)據(jù)庫課程為例，分析了課程現(xiàn)有教學模式中的問題，進而從整體課程體系重構(gòu)到單元課程教學過程、方法及個性化學習手段集成兩個層次提出了教學改革模式。

關(guān)鍵詞：建構(gòu)主義；大數(shù)據(jù)時代；數(shù)據(jù)庫課程；個性化學習

一、改革的必然性及建構(gòu)主義理論依據(jù)

（一）改革的必然性

大數(shù)據(jù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相互融合，為行業(yè)變革提供了發(fā)展動力和廣闊前景。2015年7月，國務院印發(fā)《國務院關(guān)于積極推進“互聯(lián)網(wǎng)+”行動的指導意見》，針對教育行業(yè)明確指出，要探索新型教育服務供給方式，即基于互聯(lián)網(wǎng)的學習和教育方式。

作為最早預見大數(shù)據(jù)時代發(fā)展趨勢的科學家，舍恩伯格在《大數(shù)據(jù)時代：學習和教育的未來》中指出當前教育的主要問題及大數(shù)據(jù)對改善教學效果的顯著優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在以下方面。

1.以“教”為中心，難于發(fā)揮學習者主動性，難以進行教育過程評價的問題將向以“學”為中心、支持互動反饋、實時評價的合作學習環(huán)境轉(zhuǎn)變。

2.因優(yōu)質(zhì)教育資源有限，教育只能以大規(guī)模批量進行的問題向資源無時空限制、支持個性化學習轉(zhuǎn)變。

大數(shù)據(jù)時代多樣化、在線式的教育資源的爆發(fā)性增長（如慕課、學術(shù)研究網(wǎng)站、學術(shù)社交網(wǎng)絡(luò)等），在線教學交互與評價、分析，為從以教師“教”為中心到以學生“個性化學習”為中心的轉(zhuǎn)變提供支持。該轉(zhuǎn)變將推動現(xiàn)有教學模式（即以教學理論為基礎(chǔ)的教學活動）的改革，而以學生為中心的教育理念與建構(gòu)主義理論的宗旨契合。

（二）建構(gòu)主義理論及其發(fā)展

建構(gòu)主義的理論雛形由18世紀哲學家維柯提出，他認為知識的認知源于自身內(nèi)部構(gòu)建。20世紀，心理學家皮亞杰提出建構(gòu)主義理論，闡明了人類學習過程的認知規(guī)律，即學習者可借助他人的幫助實現(xiàn)意義建構(gòu)。該理論強調(diào)學習者的認知主體作用，同時也說明了學習情境即社會文化背景的重要性，即肯定了來自教師及共同學習者的指導和幫助作用?！扒榫场薄皡f(xié)作”“會話”和“意義建構(gòu)”是該理論學習環(huán)境中的四大要素。

在皮亞杰理論的基礎(chǔ)上，斯騰伯格和卡茨等強調(diào)了個體的主動性在建構(gòu)認知過程中的關(guān)鍵作用。維果茨基則強調(diào)學習者在認知過程中的社會建構(gòu)作用，認為個人的認知結(jié)構(gòu)是在社會交互作用中通過“活動”和“社會交往”形成的，主要體現(xiàn)在師生和生生間交流及互動性反饋。在網(wǎng)絡(luò)時代的新形勢下，王竹立提出了新建構(gòu)主義理論，將網(wǎng)絡(luò)視為虛擬知識銀行，主張通過與網(wǎng)絡(luò)建立聯(lián)系，進行知識的建構(gòu)與創(chuàng)造。學生進行個性化學習，以個人興趣和需要為中心構(gòu)建蛛網(wǎng)式知識結(jié)構(gòu)，學生是學習主體和學習分享者，而教師是學習的共同分享者、示范者和組織者。建構(gòu)主義及其發(fā)展理論都遵循在意義建構(gòu)過程中學習者的認知主體作用，體現(xiàn)了以學生為中心的宗旨。

二、大數(shù)據(jù)時代數(shù)據(jù)庫課程教學中存在的問題

數(shù)據(jù)庫技術(shù)是計算機領(lǐng)域中最為廣泛的應用技術(shù)，其相應的課程是教育部計算機及信息類專業(yè)教學指導委員會確定的專業(yè)基礎(chǔ)課程。盡管各高校所開設(shè)的相關(guān)課程名稱不盡相同，但其教學目標都是培養(yǎng)學生掌握數(shù)據(jù)庫的基本理論、基本知識及實踐知識。該課程具有很強的理論性和實踐性，要求學生在掌握數(shù)據(jù)庫基本理論的基礎(chǔ)上，具有使用數(shù)據(jù)庫語言、依托數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)庫設(shè)計、操作及開發(fā)數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)的基本能力?，F(xiàn)有課程教學普遍采用“以教師為中心”+“灌輸式”的模式，難以激發(fā)學生的積極性，而大數(shù)據(jù)時代開放在線式教學資源、交互手段使得現(xiàn)有課程教學模式面臨更嚴峻的挑戰(zhàn)。

（一）“以教師為中心”的課程體系結(jié)構(gòu)不合理

“以教師為中心”的體系結(jié)構(gòu)是按照反映教師意志的、既有的教學大綱形成的。通常由設(shè)計數(shù)據(jù)庫（基礎(chǔ)理論）、管理數(shù)據(jù)庫（實踐平臺）、應用數(shù)據(jù)庫（數(shù)據(jù)平臺）三部分構(gòu)成。其不合理性表現(xiàn)在以下方面。

1.先理論后實踐。課程由數(shù)據(jù)庫理論基礎(chǔ)開始，而這部分知識相對抽象、枯燥，易使學生在課程前期就對課程失去興趣。

2.理論與實踐脫節(jié)。數(shù)據(jù)庫課程具有很強的理論及實踐性，但現(xiàn)有課程教學通常采用教師課上講、學生課下練或教師講一節(jié)、學生練一節(jié)的方式，課上學生因缺乏實際感受而不感興趣，實踐時學生感興趣卻無從下手。理論教學和實踐脫節(jié)使學生對課程學習缺乏積極性。

（二）現(xiàn)有課程內(nèi)容、教學過程及考核評價機制不完善

1.課程內(nèi)容涉及新技術(shù)、實用案例不足。如大數(shù)據(jù)時代數(shù)據(jù)的4V特征推動數(shù)據(jù)庫技術(shù)在傳統(tǒng)SQL基礎(chǔ)上，出現(xiàn)了NoSQL新技術(shù)；再比如，學生從校園注冊、選課上課、成績查詢到淘寶購物、美團訂餐，其學習和生活情境都離不開數(shù)據(jù)庫技術(shù)。但因存在課時限制、學生興趣不一致等問題，使課程內(nèi)容改革不易實施。

2.在數(shù)據(jù)庫教學過程中，現(xiàn)有師生及生生間的互動性體現(xiàn)在：面對面情緒交流、問答、討論及上機實踐環(huán)節(jié)。其中情緒交流缺乏具體測度，問答與上機環(huán)節(jié)的互動涉及面小，課程中的討論環(huán)節(jié)占比少。由于缺乏互動，教師無法了解學生對知識的需求和掌握程度，無法做到有的放矢。

3.數(shù)據(jù)庫課程現(xiàn)有考核評價方式還停留在“出勤”+“實驗報告”+“期末考試”的方式，最重要的期末考試又多以理論考核為主。此考核評價方式既無法反映學生的實際應用水平，也無法體現(xiàn)真正的教學效果。

隨著移動互聯(lián)技術(shù)的發(fā)展和數(shù)字化實驗室的普及，學生可按照自身興趣隨時隨地獲取在線教育資源，自主選擇學習內(nèi)容。在以教師為中心、被灌輸式地接受知識和按照自身興趣、主動式吸收知識之間，后者顯然更具吸引力?，F(xiàn)有教學模式難以滿足學生對知識的個性化需求，學生在課堂上“流失”的現(xiàn)象將日益嚴重。

三、大數(shù)據(jù)時代基于建構(gòu)主義理論的課程教學改革模式設(shè)計與應用

（一）課程教學改革模式設(shè)計

大數(shù)據(jù)時代，數(shù)字化教學環(huán)境及移動終端的應用為實時交互提供了條件，使在線測試、問答、討論、實時交互成為可能，個性化學習成為新的學習趨勢。但這種新方式會相對削弱信息管控，造成權(quán)威缺失、信息良莠不齊的混亂狀態(tài)。因此，依據(jù)建構(gòu)主義理論，大數(shù)據(jù)背景下的教學模式改革一方面應滿足學生個性化學習需求，向“以學生為中心”轉(zhuǎn)變；另一方面，要充分認識到教師的引導監(jiān)控及師生間的分享協(xié)作作用。據(jù)此，本文設(shè)計了包括教學過程、個性化學習手段及教學方法的教學改革模式。

1.教學過程?，F(xiàn)有課程教學過程是教師按照靜態(tài)計劃的直線型過程；改革模式下的教學過程是教師及學生間圍繞子任務的動態(tài)分支和整合的過程。其過程可分為兩個階段：預備和引入、探索交互和調(diào)整。

預備和引入階段：在預備階段，教師在開始教學之前，分解知識點并分析其相互關(guān)系，通過重構(gòu)提煉出子任務并設(shè)置情境，歸納出基礎(chǔ)教學參考資源（如各類學習資料、題庫等）、規(guī)劃教學進度節(jié)點；在引入階段，教師向?qū)W生說明子任務、情境、基礎(chǔ)教學參考資源及進度節(jié)點，各子任務間的順序可由教師及學生協(xié)商決定。

探索交互和調(diào)整階段：學生進行個性化探索學習，實時與教師、學生進行交互協(xié)作，完成對知識的個性化分支建構(gòu)過程。教師通過與學生互動，如在線問答（針對個別或全體學生）、題庫測試等手段，考查學生的學習效果，并綜合考慮子任務、學習效果及教學進度節(jié)點，進行點評和共同討論，完成知識整合。此動態(tài)分支——整合過程可根據(jù)子任務完成情況循環(huán)多次，產(chǎn)生師生及生生之間的互動、反饋信息，根據(jù)這些信息在調(diào)整階段教師動態(tài)調(diào)整子任務、情境、教學參考資源及教學進度節(jié)點，開始下一次的分支——整合過程。

2.個性化學習手段。大數(shù)據(jù)時代新型信息技術(shù)支持下的個性化學習手段有：移動終端、智慧教室、慕課、個人學習環(huán)境（空間）、個性化學習平臺，不同的學習手段適用范圍不同。其中，移動終端靈活方便，適用于內(nèi)容短小的碎片化學習；智慧教室可實現(xiàn)通過多感官刺激和體驗的個性化學習，適用于需要身臨其境的主題學習；慕課為相對完整的課程，有利于完成系統(tǒng)性的個性化學習，適用于課下補充學習；個人學習環(huán)境（空間）則通過登錄各類空間（個人、小組、班級），支持交流、協(xié)作和互動，可拓展學習資源，適用于某主題的廣泛學習；個性化學習平臺支持師生間的差異化定制與學習，可充分發(fā)揮學生的自主學習能力，適用于某主題的深入學習。

3.教學方法。建構(gòu)主義理論的教學方法有支架式教學、拋錨式教學及隨機進入教學。不同的教學方法都包含情境設(shè)置、自主學習、協(xié)作學習和效果評價基本環(huán)節(jié)，但在核心環(huán)節(jié)及應用中其側(cè)重點各有不同。

其一，支架式教學。按照學生的“最鄰近發(fā)展區(qū)”建立概念框架，即學習過程中的腳手架，通過腳手架的支撐作用不斷提升學生的智力水平。其核心環(huán)節(jié)為搭腳手架，適用于教學內(nèi)容抽象難理解情況。

其二，拋錨式教學。以真實事例或問題為基礎(chǔ)（“錨”），進行“實例式教學”或“基于問題的教學”，讓學習者到現(xiàn)實世界的真實環(huán)境中去感受和體驗。其核心環(huán)節(jié)為確定問題，適用于教學內(nèi)容與現(xiàn)實應用直接相關(guān)情況。

其三，隨機進入教學。隨機進入教學是對同一教學內(nèi)容，在不同時間及情境下、為不同目的、用不同方式呈現(xiàn)，每次進入都是針對問題的不同側(cè)重點，學習者通過多次“進入”同一教學內(nèi)容達到對該知識內(nèi)容全面而深入的掌握。其核心環(huán)節(jié)為思維發(fā)展訓練，適用于教學內(nèi)容復雜、涉及面多的情況。

（二）數(shù)據(jù)庫課程教學改革模式應用

在數(shù)據(jù)庫課程的教學實踐中，從課程整體教學體系和單元課程教學兩個層次進行改革。

1.采用隨機進入法重構(gòu)課程體系。數(shù)據(jù)庫課程內(nèi)容復雜且涉及面廣泛，采用隨機進入法重構(gòu)課程體系，在不同情境下對知識進行反復滲透，實現(xiàn)對知識的融會貫通。如圖1中所示，新的課程體系分成4個部分：第1部分以實際應用及新技術(shù)應用案例激發(fā)學生的學習興趣，樹立學習目標；第2、3和4部分分別從DBMS系統(tǒng)應用操作級（如采用企業(yè)管理器工具）、DBMS系統(tǒng)語句級（如SQL語句）、開發(fā)工具編程（如ADO.NET編程）組織課程。這三部分課程內(nèi)容相互交叉、迭代，便于學生不斷提高對知識的掌握水平。此外，此體系將理論后置，在學生掌握應用功能后，激發(fā)其探尋功能背后理論的積極性，取得良好的學習效果。

2.圍繞子任務集成教學過程、方法及學習手段，營造互動協(xié)作的學習環(huán)境。以SQL SERVER中數(shù)據(jù)庫及數(shù)據(jù)表單元課程教學為例，在教學過程中的預備階段，由教師進行教學單元分析，提出初始方案。

其一，教學單元分析，形成基本知識點及拓展知識點（體現(xiàn)差異化）?；局R點可包括庫——表關(guān)系、表——表關(guān)系、庫組成成分（庫中文件類型、文件存儲策略、文件組成成分、權(quán)限）、表組成成分（字段、表間約束、記錄）、管理庫及表（建刪改、制約）。拓展知識點包括庫、表及記錄的SQL操作。

其二，綜合教學方法，形成子任務、設(shè)置情境。子任務歸納為基于支架式教學法的Access數(shù)據(jù)庫（表、記錄）管理、基于拋錨式教學法的SQL SERVER數(shù)據(jù)庫管理。Access的相關(guān)學習為后者搭建支架，并以學生數(shù)據(jù)庫管理為實例情境。

其三，提供教學資源。如聯(lián)機幫助、多媒體課件、精品課參考網(wǎng)址、教學歷史錄像、知識點動畫及視頻教程、在線題庫等。

在教學過程的引入階段，圍繞子任務，教師向全體學生發(fā)布基本知識點，交互進行對知識點的廣泛學習。在探索交互和調(diào)整階段，學生通過移動終端、個人學習環(huán)境（空間）、個性化學習平臺等個性化學習手段進行學習。教師通過在線交互，了解學生差異化需求，有針對性地進行指導、按需調(diào)整學生學習內(nèi)容，并根據(jù)學習進度，共同討論、點評歸納，完成知識點的動態(tài)分支——整合，根據(jù)在此過程中的互動、反饋信息調(diào)整方案，提高學習效果。

總之，大數(shù)據(jù)時代，課程教學從“以教師為中心”向“以學生為中心”轉(zhuǎn)變，教師由知識的“灌輸”者變?yōu)閷W生學習知識過程中的引導和互動分享者，幫助學生通過個性化學習手段完成知識建構(gòu)。通過課程教學改革模式的設(shè)計和應用，將課堂還于學生，發(fā)揮其主動性探索知識，解決現(xiàn)有課程教學中的問題。

參考文獻：

[1]（英）舍恩伯格， 庫克耶. 趙中建， 張燕南 （譯） . 與大數(shù)據(jù)同行： 學習和教育的未來[M].上海：華東師范大學出版社，2015.

[2]柳海民.試論教學模式[J].中國教育學刊，1988，（5）：34-37.

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

[4]王竹立.新建構(gòu)主義教學法初探[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2014，24（5）： 5-11.

[5]鄭云翔.新建構(gòu)主義視角下大學生個性化學習的教學模式探究[J].遠程教育雜志，2015，（4）：48-58.