基于建構(gòu)主義的中職工業(yè)機器人編程課程信息化教學探析

張曉忠

[摘? ? ? ? ? ?要]? 在信息化浪潮環(huán)境下，教育教學方式方法發(fā)生了很大變化，這種變化需要理論的支撐。建構(gòu)主義的四個維度影響了信息化教學的思想和理念，從而避免信息化教學方向的偏差。建構(gòu)主義的認知情景式教學模式給信息化教學提供了很好的樣板借鑒，從而避免了信息化教學的盲目性。反之，信息化環(huán)境下的教學又是對建構(gòu)主義教學思想的一次有益探索和驗證，從而豐富了建構(gòu)主義下的教學模式，也再一次對建構(gòu)主義進行教學實踐。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 建構(gòu)主義;課程;信息化

[中圖分類號]? G712? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2020）46-0110-02

建構(gòu)主義引入我國多年，對它的研究至今方興未艾，在此理論支撐下形成的直導(dǎo)、討論、體驗、問題以及情景五種教學模式都對今天信息化環(huán)境下的教學具有很強的指導(dǎo)意義。當前，工業(yè)機器人專業(yè)在很多中職校開設(shè)，而工業(yè)機器人編程是該專業(yè)最核心的課程之一，目前這門課各校普遍還是沿用計算機語言類教學模式，該模式存在很明顯的幾個弊端：（1）實訓工位少而導(dǎo)致等待時間過長，實訓項目偏少。（2）學生調(diào)試太過于盲目，缺乏預(yù)判性。（3）實訓更多的是驗證指令而缺乏綜合項目應(yīng)用。（4）對系統(tǒng)集成經(jīng)驗形成幾乎沒有幫助。我校是福建省最早一批開設(shè)工業(yè)機器人專業(yè)的學校，本人有幸作為主要成員參與了省級重點課題——工業(yè)機器人實訓基地建設(shè)的研究。在研究過程中，我們對基于建構(gòu)主義的工業(yè)機器人編程課程信息化教學做了較為深入的探析，形成了基于培養(yǎng)職業(yè)技能與素養(yǎng)為中心目標的認知情景式教學模式，下面就結(jié)合本課程中I/O接口應(yīng)用這節(jié)課來談?wù)勎覀兊囊恍┨剿鹘?jīng)驗和體會。

一、思想指引著方向，理念滲透于課堂

信息化教學基本形態(tài)是建構(gòu)主義四個維度的具體展現(xiàn)。

一位對課堂教學頗有研究的學者說過，一堂好課有三個必要要素——思想、文化和智慧。思想是課堂的靈魂，指引著教學的方向。行為主義、認知主義、建構(gòu)主義三大主義都在教育教學方面起到了很好的理論指引作用。在信息化教學日益普及的今天，作為20世紀提出的建構(gòu)主義越來越體現(xiàn)出它對信息化教學的理論指導(dǎo)意義。建構(gòu)主義有四個維度：世界觀、知識觀、學習觀和教學觀。其核心概念就是知識是要學習者自我主動建構(gòu)的，是要在引導(dǎo)者和學習者對話中建構(gòu)的，并且要在創(chuàng)設(shè)一定場景中建構(gòu)的。其對引導(dǎo)者來說，就是利用知識和經(jīng)驗建立和結(jié)構(gòu)一套屬于自己的教學思想、教學原理、教學模型、教學方法以及教學工具。對學習者來說，就是與外部環(huán)境相互作用，逐步建構(gòu)起關(guān)于外部世界的知識進而達到優(yōu)化自身認知結(jié)構(gòu)的目的，最終實現(xiàn)“學習使人進步”的教育結(jié)果。在這個思想和理論指引下，我們在“I/O接口應(yīng)用”這節(jié)課的信息化教學設(shè)計中，確立了本節(jié)課的教學基本形態(tài)：（1）教學目標：課程從整體入手展開至部分，強調(diào)接口物理地址和邏輯地址大概念，著重學生知識結(jié)構(gòu)和技能素養(yǎng)的構(gòu)建。（2）教學內(nèi)容：圍繞課程知識點，利用項目研究，追蹤學生的問題和興趣。（3）教學資源：網(wǎng)絡(luò)和校內(nèi)平臺大量與項目有關(guān)的原始信息和可被操縱材料。（4）教學信息：由學習者自己去收集、整理、分析、加工和應(yīng)用。（5）教學過程：教師的實時干預(yù)和學習者學習過程中的多維交互。（6）教學方法：拋錨、搭架和示范。（7）教師角色：協(xié)調(diào)者、發(fā)問者、引導(dǎo)者、幫助者和評價者。（8）學生角色：主動作為、團隊協(xié)作和各負其責。（9）教學評價：定量與定性結(jié)合，過程和結(jié)果并重。（10）知識狀態(tài)：學習者建構(gòu)的知識是動態(tài)和發(fā)展的。形態(tài)的確定，教學設(shè)計和教學過程就確立了一根主線，整個教學避免盲人摸象無章法。

二、策略影響著內(nèi)容，文化決定了深度

信息化教學設(shè)計是建構(gòu)主義下認知情景式教學模式的具體實踐和例證。

建構(gòu)主義認知情景式教學模式基本特點有五個：（1）項目情境化;（2）環(huán)境真實化;（3）內(nèi)容連貫性;（4）學習適應(yīng)性;（5）評價過程性。和傳統(tǒng)教學模式相比，它體現(xiàn)了一個目標（解決問題），兩個關(guān)鍵（學生主體、教師主導(dǎo)），三個轉(zhuǎn)變（內(nèi)容變問題、傳授變研討、答案變模型），四個要素（情景、經(jīng)驗、協(xié)作、對話），五個原則（平等、程序、強化、精簡、開放）[1]。而信息化教學大環(huán)境下教師的教學是從以傳授知識技能為核心轉(zhuǎn)變?yōu)榇髷?shù)據(jù)支撐的多形態(tài)的能力培養(yǎng)過程，在這個過程中學生的學情精準分析和任務(wù)推送的圖形化、可視化和直觀化都可以利用互聯(lián)網(wǎng)平臺較便利地實現(xiàn)，而學生的學習方式也由課堂單一被動接受老師單方向的影響發(fā)展到課前、課中和課后都可以通過多種形式研究、討論和總結(jié)，從而主動對知識和技能的模型建構(gòu)。所以教師的教學設(shè)計策略和文化底蘊不僅決定了學生視野的廣度，而且決定了學生思維方向的維度。

根據(jù)上述內(nèi)容，我們對工業(yè)機器人編程的“I/O接口應(yīng)用”這節(jié)課確立了以下信息化教學設(shè)計方案內(nèi)容。

三、方法決定了效果，智慧來源于研究

當前大數(shù)據(jù)下信息化教學平臺為建構(gòu)主義認知情景式教學模式有效開展提供軟硬環(huán)境支撐，并能保證教學目標的達成。

以“I/O接口應(yīng)用”一課為例，工業(yè)機器人應(yīng)用極其廣泛，不同應(yīng)用環(huán)境下硬件系統(tǒng)和加工工藝差別較大，很多生產(chǎn)項目和過程是無法用語言準確描述的，同時I/O接口種類繁多，物理地址和邏輯地址匹配理解困難，接口安裝、調(diào)試和檢測需要豐富經(jīng)驗，同時實訓設(shè)備的昂貴也限制了實訓工位數(shù)，所以只有在當前信息化教學平臺廣泛應(yīng)用的前提下才能真正架構(gòu)真實情景式教學環(huán)境并有效開展教學。比如通過互聯(lián)網(wǎng)或現(xiàn)場廣泛收集各種機器人生產(chǎn)現(xiàn)場視頻并進行剪輯，通過引導(dǎo)學生觀看、分析和總結(jié)機器人I/O接口在這些應(yīng)用中的作用，并以實訓現(xiàn)場的傳感器、控制器和上位機為平臺設(shè)計模擬各種工業(yè)現(xiàn)場和生產(chǎn)工藝，從而盡量使實訓現(xiàn)場逼近真實環(huán)境。再比如接口的安裝、調(diào)試和檢測，通過微課技術(shù)，學生現(xiàn)場實訓之前已充分了解掌握和理解各種接口的形狀、安裝技巧、調(diào)試方法、檢測要求以及安全注意事項，學生實訓時速度加快，準確率高，損壞率大大降低，避免因機器被無效長時間占據(jù)而影響整個班級實訓進程。再比如教學效果評價，建構(gòu)主義提倡“立足過程，促進發(fā)展”，學習者學習的過程、方法、思維、體驗以及知識掌握并重，但現(xiàn)實師生比限制沒辦法真正做到教師實時關(guān)注學習者學習的過程和體驗，更不可能去真正了解每位同學的思維和體驗[2]。最終只能通過學習者學習的結(jié)果定量分析，從而對學習者學習評價較為片面和狹隘。信息化大數(shù)據(jù)下，教師可以通過學習過程視頻回放、學習過程數(shù)據(jù)實時記錄了解學習者學習的過程，并能通過報警值的設(shè)定及時進行干預(yù)。

四、無萬能，需改進，建構(gòu)主義下信息化教學開展過程中應(yīng)注意的問題

1.中職黨的教育方針是“育人為本，德育先行”，建構(gòu)主義下信息化教學最大問題就是過分強調(diào)知識的建構(gòu)，而忽略引導(dǎo)者和學習者之間情感的互動、交流，從而也失去教育在德育滲透過程中潤物細無聲的功能。

2.建構(gòu)主義下信息化教學提供的情景對個別化學習和協(xié)作式學習都要有利。實踐證明，個別化學習有利于良構(gòu)知識的學習，即系統(tǒng)知識的獲得，協(xié)作式學習有利于非良構(gòu)知識的學習，即知識的遷移與應(yīng)用[3]。學習者既能獨立學習又能有充分交流與討論的空間，這樣才能從真正意義上完成對知識的建構(gòu)。

3.信息化提供的情景要體現(xiàn)無歧視原則和自我評價，積極互動和良性競爭的學習方式對學習者個體的發(fā)展具有很好的促進作用，情景也要協(xié)調(diào)好有意注意與無意注意之間的關(guān)系。

4.“教與學”是兩位一體的一個活動過程，現(xiàn)在信息化教學更多關(guān)注的是教師運用信息化的能力，對學生的信息化學習方法幾乎沒有理論和實踐研究，這偏離了學生為主體、教師為主導(dǎo)的現(xiàn)代教育原則，也讓我們的信息化教學效果打了不少折扣。

總之，在建構(gòu)主義支撐下，信息化教學不僅要注意情景的環(huán)境設(shè)計，還要注意教育理論與心理理論在其中的內(nèi)化與滲透，使學習者能在興奮愉悅中獲取知識，解決問題，鍛煉思維，增強能力，從而促進學習者的全面發(fā)展。

參考文獻：

[1]郭靜.淺談建構(gòu)主義學習理論[J].數(shù)碼設(shè)計，2018（3）： 145-147.

[2]彭立，徐玉明.信息技術(shù)與高中學科教學[M].長春：東北師范大學出版社，2005：234-235.

[3]侯慶來，王太昌.建構(gòu)主義學習理論在課件開發(fā)中的作用[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2003（6）：34-38.

編輯 郭小琴