王軍+吳鳳和+李金良+王加春

[摘 要] 針對大學生在專業(yè)課教學中被動學習的現(xiàn)狀，設計基于建構主義教學理論的專業(yè)課主動式教學模式；確定歸納式及歸納-演繹式綜合教學法；規(guī)劃多種相互融合的教學形式。通過“特種加工”專業(yè)課的教學實踐，證明主動式教學法的應用有利于提高學生的學習主動性和綜合能力素質(zhì)。

[關鍵詞] 教學模式；教學方法；建構主義；CDIO

[中圖分類號] G642.4 [文獻標志碼] A [文章編號] 1005-4634（2014）02-0060-04

0 引言

傳統(tǒng)的灌輸式教學模式存在諸多弊端，對推動以學生為主體以教師為主導的教學理念和培養(yǎng)學生的全面素質(zhì)、主動性學習習慣、創(chuàng)新能力等存在不足[1]。目前，大學專業(yè)課教學存在的主要問題包括：一是學生缺少學習主動性。應試教育和灌輸式教學模式造成學生學習主動性的缺失。“課堂靠教師，課下靠教材，考試靠突擊”成為大學課程學習的典型弊端；二是專業(yè)課缺少綜合的主動式教學方法。單一形式的教學改革很難改變目前強調(diào)知識學習、忽略能力與素質(zhì)培養(yǎng)的現(xiàn)狀。

近些年，建構主義教學理論所要求的學習環(huán)境得到了信息技術的強有力支持，使其日益與教學實踐結合起來，從而成為國內(nèi)外深化教學改革的指導思想。建構主義教學理論的核心為：以學生為中心，強調(diào)學生對知識的主動探索、主動發(fā)現(xiàn)、主動實踐和對所學知識意義的主動建構，即強調(diào)的是“學”而非“教”，所要求的學習環(huán)境包括情境、協(xié)作、交流和意義建構四個部分[2]。

本文針教學中現(xiàn)存的問題，探索基于建構主義教學理論的專業(yè)課主動式教學法，對課堂教學、實踐等環(huán)節(jié)進行系統(tǒng)設計，為學生構建主動性學習平臺，實現(xiàn)知識-能力-素質(zhì)一體化教育。

1 主動式教學模式與教學方法

1.1 基于建構主義教學理論的專業(yè)課教學模式

教學模式是將一定的教學理論轉(zhuǎn)換成教學目標、教學內(nèi)容、教學方法與策略、教學評價等具體環(huán)節(jié)的結構框架和活動程序。建構主義教學模式體現(xiàn)學生是知識意義的主動建構者，教師是教學過程的組織指導者和意義建構的促進者。就工科專業(yè)課而言，教學注重知識的工程應用，強調(diào)知識與技能的整體性和累積性，故建構主義教學模式更適合專業(yè)課教學[3]。

圖1為針對工科專業(yè)課所設計的建構主義教學模式框圖。其組成要素為：教學任務分析，教學目標制定，教學對象分析，教學內(nèi)容選擇，教學手段選用，教學環(huán)境、媒體工具和各種教學策略的設計，教學效果評價與教學模式修正。其特點為：貫徹以學生為主體、以教師為主導的理念，要求在一定情境下采取主動的、建構的方式學習；強調(diào)根據(jù)學生和學習內(nèi)容特征采取多樣化教學形式；注重教學評價，以教學目標的實現(xiàn)對教學模式進行檢驗和修正。

1.2 基于建構主義教學理論的專業(yè)課教學方法

工科專業(yè)課傳統(tǒng)的講授方法都以演繹方式進行，教師講授的模式為：從“一般原理”到“數(shù)學模型推導”再到“模型應用舉例”。對為什么這樣做很少強調(diào)。依據(jù)建構主義教學理論，學生是通過將新信息納入已有認知框架來學習，新內(nèi)容的提出不要讓學生突然改變其認知模型。教學應該以螺旋式展開，以便和已有知識結構聯(lián)系起來，幫助學生自主填補知識空白，改變學生對教師的依賴狀態(tài)[4]。

與演繹式教學法相對應的是歸納式教學法。此方法不是從原理開始最后到應用，而是從具體事物出發(fā)，即一個有待解釋的現(xiàn)象或一組實驗數(shù)據(jù)、一個有待解決的實際問題等。學生預解決問題，就必須主動探索和學習解決問題的原理、方法和程序。歸納式教學法是一系列教學方法的統(tǒng)稱，如探究式教學、基于問題的教學、基于案例的教學、啟發(fā)式教學、基于項目的教學等；其共同特點正是建構主義教學理論的核心。所以工科專業(yè)課應采用歸納教學法或歸納-演繹綜合教學法。

2 基于建構主義教學理論的教學形式

針對工科專業(yè)課教學，以建構主義教學理論為指導，依據(jù)教學目標精心設計講授、討論、CDIO項目、實驗、考核等相輔相成的教學形式，提高學習主動性。各教學環(huán)節(jié)相互融合，例如，CDIO、實驗和專題討論的相互融合。

2.1 以學為主的課堂講授

在課堂教學中，教師的任務是為學生營造良好的課堂環(huán)境，組織和指導學生學習；鼓勵學生進行討論交流，充分調(diào)動學生的學習主動性，使學生逐漸養(yǎng)成主動性學習習慣；教師既講授具體知識，又傳授思考、分析、研究問題的方法，既闡述自己的學術觀點，又引導學生提出不同見解，從而培養(yǎng)學生分析、判斷、運用、研究的能力。課堂教學既要發(fā)揮教師的主導作用，又要保證學生的主體地位。

在專業(yè)課講授中注重應用歸納教學法和歸納-演繹綜合教學法。教學組織形式要多樣化，以應用為引導采取啟發(fā)式、案例式、討論式等以學為主的教學形式，并合理有效利用多媒體教學。

2.2 交互式學習的討論課

針對課程重點難點和新技術新應用等設置討論題目。討論分為要點討論和專題討論。要點討論是針對講授中的某一知識點提出的討論題目，涉及面較小，可在課堂隨時進行；專題討論是則需要提前布置準備。由教師提出討論題目、要點、閱讀書目，讓學生有足夠的準備時間查閱資料、歸納總結出討論文稿。專題討論可結合CDIO項目進行，即將CDIO所涉及的關鍵問題設置為專題討論題目?！疤胤N加工”課程的要點討論題目舉例：“電火花加工為什么使用直流脈沖電源？”；專題討論題目舉例：“水射流切割斷面粗糙度影響因素分析”。

學生以學習小組形式參與討論。通過討論交流增強學生對知識的認識理解，培養(yǎng)學生的自學能力、獨立思考能力和探究問題的興趣；使學生從知識運作、技能掌握、語言表達、歸納總結等方面得到充分鍛煉。教師在討論過程中主要是提出問題，設置障礙，啟發(fā)思路和引導爭論。

2.3 工程實訓的CDIO項目

CDIO代表構思（Conceive）、設計（Design）、實施（Implement）、運行（Operate），是近年來國際上認可的工程教育模式。CDIO項目為學生提供一種建立在真實情境上的工程基礎教育，它針對產(chǎn)品研發(fā)到使用甚至回收的全生命周期，讓學生完全按工程思維進行構思-設計-實現(xiàn)-運行全過程的主動學習，培養(yǎng)學生的工程實踐、研究創(chuàng)新、交流合作等工程師需要具備的知識、能力和態(tài)度。使學生掌握扎實的技術基礎知識（知識）；領導或具體從事產(chǎn)品或系統(tǒng)的構思、設計、實現(xiàn)和運行中的某個環(huán)節(jié)或全部過程（能力）；客觀認識自己和他人，培養(yǎng)正確的工作觀、競爭觀，合作觀（態(tài)度）。所以，以CDIO為教學情境是專業(yè)課教學中設置和實現(xiàn)目標最自然的方式[5]?！疤胤N加工”課程所設置的CDIO項目舉例：“摩托車模型水射流切割及表面質(zhì)量研究”，“小型型腔模具電火花成型加工工藝參數(shù)分析”。

2.4 自主設計的創(chuàng)意實驗

現(xiàn)有實驗的不足為：不需學生自己設計實驗方案，因為學生人數(shù)較多，多數(shù)實驗由實驗員演示，學生只需在現(xiàn)成的實驗報告表格里記錄實驗數(shù)據(jù)，整理分析數(shù)據(jù)即可。不能培養(yǎng)學生進行科學研究的創(chuàng)新能力、思維方法和嚴謹態(tài)度[6]。

將CDIO項目與現(xiàn)有實驗融合，針對CDIO項目中的關鍵問題設置實驗。通過CDIO促使現(xiàn)有的“演示填表式”實驗向?qū)嵺`型、 探索型、創(chuàng)新型實驗方向發(fā)展。依據(jù)明確的實驗目的，在興趣驅(qū)動下進行實驗的自主設計、操作檢測、數(shù)據(jù)處理、結果分析。自然引導學生進入認真探究的境地。

例如，“特種加工”專業(yè)課實驗之一：“水射流切割表面粗糙度測試與影響因素分析”。此實驗題目來自CDIO項目“摩托車模型水射流切割及表面質(zhì)量研究”，同時為專題討論題目。為提高所切割模型的表面質(zhì)量，需要研究粗糙度的影響因素。在專題討論的基礎上，由學生自主設計實驗，了解設備功能，在實驗員的幫助下切割試樣，自己檢測切割斷面粗糙度，繪制實驗曲線，進行相關分析。

2.5 以能力為導向的考核

課程成績由多個教學環(huán)節(jié)綜合決定，如筆試、實驗、討論課、CDIO項目等。筆試內(nèi)容應注重活的知識檢查，不能過分強調(diào)標準答案，摒棄死記硬背的考核方式。在筆試考核中體現(xiàn)討論課、實驗、CDIO項目等活學活用的內(nèi)容，使臨陣磨槍搞突擊的做法不再靈驗，通過正確的考核方式引導學生注重平時學習和能力素質(zhì)的提高。

各教學環(huán)節(jié)的考核成績不能只由教師和實驗員評定，也要讓學生參與到考核與評價中來。如專題討論與CDIO項目的個人自評與小組內(nèi)互評，演示講解時小組間的互評等。通過學生參與考核，使每個學生都認識到自己對于小組集體的重要性，大家應互幫互學、共同進步。

3 CDIO項目實施實例

以機械設計制造及其自動化專業(yè)的“特種加工”課程為例介紹CDIO項目的實施。課程32學時（含4學時實驗），每周4學時，用時8周。

3.1 CDIO項目內(nèi)容與要求

“特種加工”課程所設置的CDIO項目為實物制作及試驗研究兩類課題。一類為零件或模型設計與實物制作，即將特種加工知識應用于實際零件的制造；另一類是特種加工工藝規(guī)律研究。以研究某種特種加工的工藝規(guī)律為目標，包括試驗設計與實施、檢測分析、數(shù)據(jù)處理、結果分析等。題目舉例：板狀零件的水射流切割工藝與制作；摩托車模型設計與水射流切割制作；陶瓷拼花水射流切割制作工藝；電火花型腔加工工藝設計與實物制作；水射流切割參數(shù)對切割表面粗糙度及效率的影響規(guī)律研究；電火花加工表面粗糙度影響因素試驗研究；等等。

3.2 CDIO項目實施過程

CDIO項目實施過程如下。

1）項目布置：講解設置CDIO項目的目的、題目、研究內(nèi)容、實施方案、研究步驟及考核標準等；

2）項目分組：4～5名同學為一組，組長1人。確定組內(nèi)協(xié)作方式和分工內(nèi)容；

3）項目選擇：各組從給定項目題目中選擇一題，學生也可以通過查閱資料與教師商定題目；

4）調(diào)研檢索：根據(jù)所選項目內(nèi)容進行廣泛檢索，設計出項目實施的初步方案；

5）制定計劃：制定詳細的研究進程計劃；

6）知識準備：完成所用軟件和知識的學習；熟悉加工與試驗設備；

7）方案論證：確定實物制作的工藝方案或試驗研究的設計方案；

8）具體實施：實物加工、檢測和分析；研究試驗，數(shù)據(jù)處理及結果分析。利用機制實驗室1530BA型磨料水射流切割機床、NH7145CHC精密電火花成型加工機床、DK7780型電火花線切割機床、JB-1C型粗糙度測量儀等完成項目。

9）項目答辯：撰寫項目報告和制作演示文檔PPT，進行答辯。

圖2所示為CDIO項目實物制作、實驗研究試樣及研究結果等示例。

3.3 CDIO項目指導方式

項目指導教師包括任課教師和實驗師。任課教師負責全面指導，實驗師負責實驗操作的指導。

1）課內(nèi)指導：項目實施與討論課結合，討論課的部分內(nèi)容即為項目所涉及到的關鍵問題。引導學生制定切實可行的設計方案、工藝加工路線和試驗方案，選定正確的研究方法；

2）課外指導：課外利用答疑時間進行項目指導，定期檢查項目進度；另可與研究生交流；

3）實驗指導：項目所涉及的試驗內(nèi)容由任課教師和實驗師共同負責。包括設備的操作、安全措施、試驗數(shù)據(jù)的處理與分析等；

3.4 CDIO項目進程安排

CDIO項目進程安排如表1所示。

3.5 CDIO項目成績評定

學生項目成績由小組成績和組內(nèi)自評成績兩部分構成。

1）小組成績：由指導教師根據(jù)項目研究報告（40%）、答辯（40%）和小組合作表現(xiàn)（20%）綜合評定。答辯成績由教師和其余小組代表評定。

2）組內(nèi)成績：小組自評成績：按2-4-4比例給出成績A、B、C，由組長簽字上交。

3）最終成績：小組得分為平均分，個人成績是在平均分的基礎上根據(jù)組內(nèi)成績上下浮動所得。

4 結束語

通過在“特種加工”專業(yè)課教學中應用主動式教學法，達到了如下目標：

1）基于建構主義教學理論的主動式教學法適合于工科專業(yè)課教學，利于實現(xiàn)知識、能力和素質(zhì)的一體化教學目標，有助于推行以學生為主體以教師為主導的教學理念；

2）多種教學形式相互融合并用，能夠培養(yǎng)學生積極主動的學習習慣，逐漸改變被動學習狀態(tài)；有助于學生掌握活的知識，調(diào)動獨立思考、互動交流的積極性；提高學生在課堂教學中的參與熱情；

3）通過CDIO項目的實施，有助于培養(yǎng)學生的工程實踐、科學研究、團隊合作等綜合素質(zhì)。

參考文獻

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[4]王立人（譯）.歸納式教學法的定義、比較與研究基礎（上）[J].高等工程教育研究，2009（3）：15-28.

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