建構(gòu)主義理論在工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)課程中的教學應(yīng)用

【摘 要】在建構(gòu)主義理論指導(dǎo)下，綜合考慮當前的工業(yè)控制對人才的現(xiàn)實需求，本文論述了工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)課程的教學嘗試。本文論述了基于建構(gòu)主義理論進行的課程教學組織與展開、教學評價和結(jié)果分析，擬通過精選的課程內(nèi)容體系讓學生在教學實踐中獲得對工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的認識，實現(xiàn)知識的建構(gòu)。

【關(guān)鍵詞】建構(gòu)主義理論；工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)課程；自動化物流系統(tǒng)；教學嘗試

中圖分類號： H319.3 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）32-0184-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.32.085

【Abstract】Under the guidance of constructivism theory and considering the actual demand for talents in industrial control，this paper discusses the teaching attempt of industrial control network course.This paper discusses the organization and development of curriculum teaching，teaching evaluation and result analysis based on Constructivism theory.It is intended to enable students to acquire the knowledge of industrial control network in teaching practice and realize the construction of knowledge through the selected curriculum content system.

【Key words】Constructivism theory；Industrial control network course；Automated logistics system；Teaching attempt

工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制是高職電氣自動化專業(yè)一門核心課程，其強調(diào)理論結(jié)合實踐、以專業(yè)實訓(xùn)為主的專業(yè)課程，在專業(yè)課程體系中處于主干地位，是職業(yè)性和實用性很強的專業(yè)課程。隨著移動物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、電子商務(wù)、自動化物流系統(tǒng)、自動駕駛等不斷成為社會技術(shù)進步和發(fā)展的熱點工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的控制模型、核心技術(shù)、作用和應(yīng)用都發(fā)生了深刻變化。

高職院校電氣自動化專業(yè)進行工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制課程教學中，如何適應(yīng)這些新的變化，如何使我們的學生能夠適應(yīng)這種變化以滿足社會對應(yīng)用型人才的需求？重要的不僅僅是學習、掌握現(xiàn)有的成熟技術(shù)，重要的是在頭腦中構(gòu)建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的知識體系，重要的是學會知識的遷移，本文基于新型的認知學習理論-建構(gòu)主義理論對工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制課程的教學開展了有益的教學嘗試。

1 教學內(nèi)容的選擇

課程內(nèi)容選擇上，以工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的一個分支自動化物流系統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)為載體，選材重點首先突出任務(wù)的實踐性，其次考慮先進性，最后考慮拓展性，以期在能夠幫助構(gòu)建學生的知識體系的基礎(chǔ)上能夠進行知識遷移。

課程內(nèi)容安排上，主要包括以下方面：第一部分是工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)認知，主要介紹工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的特點、發(fā)展歷程、技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢；第二部分是人機界面HMI 的組態(tài)與運行，主要結(jié)合實驗室現(xiàn)有西門子相關(guān)設(shè)備，練習在構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)之后如何進行組態(tài)；第三部分是現(xiàn)場總線構(gòu)建與運行，重點介紹了PROFIBUS、CAN、DeviceNet等經(jīng)典現(xiàn)場總線技術(shù)；最后是工業(yè)以太網(wǎng)構(gòu)建與運行，介紹了EPA、PROFINET、HSE、Ethernet/IP及Modbus TCP等工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)。

2 課程教學組織與展開

建構(gòu)主義作為當代影響教育教學最為重要的理論之一，是目前西方日漸流行的學習教學理論。其教學思想在知識觀、學習觀、學生觀、師生角色的定位及其作用、學習環(huán)境和教學原則等6個方面與傳統(tǒng)的教學思想不同，因而其教學模式也與傳統(tǒng)的教學模式相異，具體可以概括為：突出以學生為中心的核心思想，強調(diào)教師在整個教學過程中作為組織者、指導(dǎo)者、促進者的作用，強調(diào)情境、協(xié)作、會話等學習環(huán)境要素對充分發(fā)揮學生的主動性、積極性、創(chuàng)造性的積極影響，最終有效實現(xiàn)學生對當前所學知識的建構(gòu)的目的。在上述建構(gòu)主義的教學模式下，目前開發(fā)出的、較成熟的教學方法主要有以下幾種：拋錨式教學、支架式教學、隨機進入教學。

考慮自動化物流系統(tǒng)的電氣設(shè)計、電氣維修方面崗位的技能要求，考慮當前高職院校學生的心理、生理特點，考慮今后學生繼續(xù)學習的需要，考慮實驗室現(xiàn)有設(shè)備，因而在課堂中主要采用的是拋錨式教學。

下面以自動化物流系統(tǒng)中電機的正反轉(zhuǎn)、連續(xù)運行控制的教學為例，遵循拋錨式教學的理念進行教學的展開：

2.1 引入問題以創(chuàng)設(shè)情境

根據(jù)學生的現(xiàn)有理論與技能的基礎(chǔ)，提供自動化物流系統(tǒng)真實一致或類似的情境，以工業(yè)應(yīng)用非常廣泛，電氣控制中必須掌握的電機的正反轉(zhuǎn)、連續(xù)運行控制作為課程的首個教學案例，以引導(dǎo)學生進入學習情境。

2.2 彰顯中心以拋錨定靶

選擇出與當前學習主題密切相關(guān)的真實問題，定出項目中心以實現(xiàn)拋錨定靶的目的。教師給出問題如什么是自動化物流系統(tǒng)？自動化物流系統(tǒng)的電氣控制核心是什么？操作人員如何進行簡單快捷的操作控制？

2.3 問題剖析以自主學習

教師的任務(wù)不是講授應(yīng)當如何去解決面臨的問題，主要任務(wù)則是向?qū)W生提供解決問題的有關(guān)線索：何處獲取有關(guān)信息、搜集哪一類資料、現(xiàn)實中專家如何解決類似問題等，并要特別注意學生的自主學習能力的引導(dǎo)與培養(yǎng)。學生通過使用互聯(lián)網(wǎng)、參考資料、教材，通過找到解決問題的探索過程以發(fā)展自主學習的能力。學習的主要內(nèi)容包括電機電氣控制的原理、控制過程中框架結(jié)構(gòu)的構(gòu)建、每個畫面的處理、軟件系統(tǒng)函數(shù)的調(diào)用、如何進行程序調(diào)試、如何進行控制的優(yōu)化，學習過程中以自動化物流系統(tǒng)如何運行、如何監(jiān)控、如何保證系統(tǒng)的運行為線索。

2.4 團隊交流助協(xié)作學習

學生在完成問題學習的基礎(chǔ)上通過小組討論，通過團隊成員各自不同觀點間的交流、修正，通過不同觀點的交鋒，補充、修正、加深每個學生對當前問題的理解，加深對自動化物流系統(tǒng)的認知，及達到與超越今后工作中對知識與技能的要求。

2.5 知識建構(gòu)贏效果評價

拋錨式教學要求學生直面待解決的現(xiàn)實問題，而且其學習過程就是解決問題的過程，因而只需要教師在學習過程中隨時觀察并記錄學生的表現(xiàn)，結(jié)合自動化物流系統(tǒng)的真實應(yīng)用對學生電機控制體系的構(gòu)建起引導(dǎo)評價、促進建構(gòu)的作用，不需要獨立于教學過程的專門測驗。

3 課程教學評價與分析

建構(gòu)主義理論源自關(guān)于兒童認知發(fā)展的理論，是認知心理學派中的一個分支，其理論的主要代表人物有：皮亞杰、科恩伯格、斯滕伯格、卡茨等。建構(gòu)主義理論的內(nèi)涵非常豐富，但其核心可以只用一句話就加以概括：突出學生為中心，強調(diào)學生在學習過程中的主動性，強調(diào)學生對知識的主動探索、主動發(fā)現(xiàn)和對所學知識意義的主動建構(gòu)。建構(gòu)主義理論的教學評價觀有別于傳統(tǒng)教學評價重視取得知識的數(shù)量，而是重視知識獲取的過程， “立足過程、促進發(fā)展”是建構(gòu)主義理論教學評價的核心?？蓮囊韵聨追矫胬斫馄浣虒W評價觀。

3.1 評價目標

建構(gòu)主義理論的教學評價方法是基于動態(tài)的、持續(xù)的學習過程，基于教師采用的教學策略及創(chuàng)設(shè)的學習環(huán)境，因而其評價目標則變化為如何更好地根據(jù)學習者的需要設(shè)計教學，如何促進學習者通過建構(gòu)性的學習，獲得持續(xù)發(fā)展的能力，而非傳統(tǒng)教學觀念中的結(jié)果評價。

本單元的評價目標在于學生學習過程中對自動化物流系統(tǒng)總體的把握，及對電機正反轉(zhuǎn)、持續(xù)運行控制的過程把控。

3.2 評價過程

建構(gòu)主義理論認為有效的評價應(yīng)與教學過程同步進行，推崇評價和教學的一體化，突顯的是形成性評價，與教學渾然一體、密不可分的教學評價在充分考慮高職學生的學習起點，考慮當下學生的學習態(tài)度，考慮學生的學習策略，考慮學生小組間的互動程度與教師的互動程度等各方面信息來進行，盡力使學生不感到特別的壓力、樂意去進行，又能客觀地、確切地評價出每個學生學習效果。

3.3 結(jié)果分析

建構(gòu)主義理論強調(diào)在基于真實任務(wù)的基礎(chǔ)上，強調(diào)學生任務(wù)完成度，強調(diào)學生知識建構(gòu)、強調(diào)教學過程的多元化，評價結(jié)果分析主要從三個方面：自主學習能力、協(xié)作學習過程中作出的貢獻、是否達到意義建構(gòu)的要求進行。

采用建構(gòu)主義理論的教學新理念而對高職學生開展的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制的教學嘗試，通過踐行完整的拋錨式教學流程來來有效地激發(fā)學生學習工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制課程的積極性，來促進學生職業(yè)素質(zhì)的全面發(fā)展。在下一步提高對課程的整體理解和把握，以及進一步對課程內(nèi)容的沿襲和發(fā)展都要做深入的分析和研究，以在今后的課程改革中實現(xiàn)“揚棄”，既要保留好的部分，還要改進不足的地方，不斷追逐、研究工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展態(tài)勢。

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