淺談建構主義學習理論在“電機學”課程中的應用

1、<p>　　淺談建構主義學習理論在“電機學”課程中的應用</p><p>　　論文關鍵詞：建構主義　拋錨式教學　隨機進入教學　電機學 </p><p>　　論文摘要：20世紀90年代以后，由于多媒體計算機和基于Internet的網(wǎng)絡通訊技術為建構主義學習環(huán)境的實現(xiàn)提供了技術支持，建構主義學習理論在教育界產(chǎn)生了深遠的影響。建構主義強調(diào)教學應以學生為中心，注重學生的先前經(jīng)驗、知識實現(xiàn)

2、對新知識意義建構的影響。本文在建構主義理論指導下對“電機學”課程的教學設計進行了探索，并輔以拋錨式教學和隨機進入教學課例進行說明，“電機學”課程中以“學”為中心的教學設計正是順應建構主義學習理論的要求而提出來的。 </p><p>　　建構主義是認知學習理論的重要分支，較為深刻地揭示了人類學習的本質。它強調(diào)學習是在一定的情境下、借助他人的幫助，利用學習者已有的知識和新的認知材料，進行意義建構的過程。建構主義教學理

3、論的核心是：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)和對所學知識意義的主動建構。 </p><p>　　一、建構主義學習理論 </p><p>　　根據(jù)Jonassen·Peck以及Wilson的觀點，建構主義學習環(huán)境是一種基于信息技術的新型的學習環(huán)境。在這個學習環(huán)境中，信息技術為他們提供了一些探索、體驗、建構、交談以及思考的工具，以便他們能夠在已有經(jīng)驗的基礎上，在與外界

4、信息交互的過程中建構出新的知識。建構主義學習環(huán)境下，學生借助一定的情境，通過協(xié)作和會話等方式，結合自己的知識經(jīng)驗、心理結構，實現(xiàn)對知識的意義建構。所以，“情境”、“協(xié)作”、“會話”和“意義建構”是建構主義學習環(huán)境的四大要素。 </p><p><b>　　1．情境 </b></p><p>　　創(chuàng)設與當前學習主題相關的、盡可能真實的情境。教師在課堂上的教學內(nèi)容應反映真

5、實的社會生活，從生活中取材。源于生活的取材有利于學生用真實的方式應用所學的知識，同時也有利于學生認識到學習的有用性和意義性，從而維持對學習長期的積極性。 </p><p><b>　　2．協(xié)作和會話 </b></p><p>　　協(xié)作和會話是建構主義學習的重要手段。建構主義學習環(huán)境下，學習者在教師的組織下，一起討論和交流，共同就某一問題找資料、分析資料、提出假設并驗證

6、，共同討論和分享學習成果。這樣每個學習者的智慧被學習群體共享，有助于學生用多重的觀點來看待知識和信息，從而對知識和信息有一個全面的理解。 </p><p><b>　　3．意義建構 </b></p><p>　　意義建構是建構主義學習的最終目的，是學習者根據(jù)自身的經(jīng)驗，通過自己的努力學習，消化、吸收新知識，實現(xiàn)對知識的意義建構。 </p><p&g

7、t;　　基于建構主義的學習理論，目前已開發(fā)出的比較成熟的教學方法有三種：支架式教學、拋錨式教學和隨機進入教學。每一種教學方法都是圍繞建構主義學習的基本特征進行設計的，下面以“電機學”課程為例，談談其在建構主義理論指導下的教學探索與嘗試。 </p><p>　　二、建構主義指導下的拋錨式教學課例 </p><p>　　拋錨式教學要求建立在有感染力的真實事件或真實問題的基礎上。確定這類真實事件

8、或問題被形象地比喻為“拋錨”，因為一旦這類事件或問題被確定了，整個教學內(nèi)容和教學進程也就被確定了(就像輪船被錨固定一樣)。建構主義認為，學習者要想完成對所學知識的意義建構，即達到對該知識所反映事物的性質、規(guī)律以及該事物與其它事物之間聯(lián)系的深刻理解，最好的辦法是讓學習者到現(xiàn)實世界的真實環(huán)境中去感受、去體驗(即通過獲取直接經(jīng)驗來學習)，而不是僅僅聆聽別人(例如教師)關于這種經(jīng)驗的介紹和講解。下面以“電機學”課程中“旋轉磁場”為例來說明拋錨式

9、教學設計的主要過程： </p><p>　　1．設計真實“宏觀情境”的“錨” </p><p>　　旋轉磁場是學習交流電機的難點，其概念和內(nèi)容十分抽象，直觀性差，教師很難用言語進行描述，造成學生在學習時有畏難情緒?？紤]到學生的基礎，我們決定通過演示實驗來給學生設計一個“錨”，以激發(fā)學生探求新知識的興趣和動機，為突破難點提供良好的情境。我們拋“錨”的過程分三步：(1)裝有旋轉蹄形磁鐵兩極中間

10、放置了一個小磁針，讓學生觀察要想讓小磁針轉動必須要讓蹄形磁鐵繞著小磁針旋轉，當蹄形磁鐵圍著小磁針轉動時，小磁針也隨著轉動，這個原理很容易被學生理解。(2)接著我們把中間的小磁針換成能夠自由旋轉的小鼠籠轉子，告訴學生注意觀察磁鐵和轉子之間沒有任何機械聯(lián)接，接著我們對該試驗裝置進行了正轉、反轉，快速、慢速旋轉的演示，提示學生注意觀察現(xiàn)象；老師演示完后，讓學生總結實驗現(xiàn)象，學生通過仔細觀察和合作討論，得出以下結論：磁鐵正向旋轉時，鼠籠就會跟著

11、正向旋轉；磁鐵反轉時，鼠籠就會跟著反轉；磁鐵轉得快，鼠籠也轉得快，反之則慢下來。(3)最后我們把購置的旋轉磁場演示儀拿出來，這個演示儀在和剛才的實驗裝置不同僅在于把外面的蹄形磁鐵換成了三相對稱繞組，里面同樣是沒有任何機械聯(lián)接的鼠籠轉子，我們給三相繞組通電，讓學生觀察其</p><p>　　2．圍繞“錨”組織教學 </p><p>　　拋錨以后，教師圍繞這個“錨”組織教學，不是由教師直接告訴

12、學生應當如何去解決面臨的問題，而是由教師向學生提供鷦決該問題的有關線索。我們在課題上給學生提供波形圖、剖面圖、繞組接線圖以及旋轉磁場CAI課件，通過這些資料，結合三個演示實驗，學生在探究中慢慢悟出了鼠籠轉子之所以轉起來是因為“旋轉磁場”的產(chǎn)生，這些資料既可以讓學生明白三相繞組在空間的連接關系，也可以從多個層面對電機的結構有一個立體的認識，為以后學習三相異步電動機的結構、繞組展開圖打下基礎。整個教學過程都在學生的自主學習和合作學習的過程中

13、進行，我們鼓勵學生自己通過演示實驗發(fā)現(xiàn)解決問題的方法，收集信息、合作討論，最后由學生對“旋轉磁場產(chǎn)生的條件”進行總結。同時教師還可對“錨”進一步拓展：如何改變旋轉磁場的轉向?旋轉磁場轉速的快慢由什么因素決定?“錨”使學生在解決問題中學習，在動手實踐中學習，在這一階段，我們有意識地引導學生對解決問題的方案進行概括、總結和評價，即進行“意義建構”，找出知識間的內(nèi)在聯(lián)系，通過新舊知識間的相互作用來“生成”自己的知識。 </p>

14、<p>　　3．消解具體的“錨” </p><p>　　師生交互，評價矯正。教師針對學生自主學習和協(xié)作學習得出的“錨”問題和拓展性問題的探究結果進行評價、釋疑，由該過程可以直接反映出學生的學習效果。它往往不需要進行獨 </p><p>　　立于教學過程的專門測驗，只需在學習過程中隨時觀察并記錄學生的表現(xiàn)即可。拋錨式教學不僅是為了讓學生能夠解決“錨”中的問題，更重要的是要讓學生通過

15、教學自主地完成學習目標，自主地解決復雜背景中的真實問題，以及自主地與他人合作交流。 </p><p>　　拋錨式教學注重引導學生通過觀察，激勵學生積極思考，盡可能地讓學生運用已學過的電學、磁學知識主動地去解決新問題，教師在適當?shù)臅r候作點撥、啟發(fā)、梳理、歸納、概括。通過“錨”的設計和拓展，有效突破了教學重點和難點，實踐證明這樣的教學模式既有利于學生主動構建新知識，又有利于學生思維能力(批判性思維、問題解決、決策能力

16、和創(chuàng)新能力)的發(fā)展。 </p><p>　　三　網(wǎng)絡環(huán)境下的隨機進入教學課例 </p><p>　　隨著網(wǎng)絡技術、多媒體技術日臻成熟，現(xiàn)代教育技術已悄然向第三階段——網(wǎng)絡教學過渡。與傳統(tǒng)的課堂教學相比，網(wǎng)絡教學具有豐富的信息資源、網(wǎng)狀的信息呈現(xiàn)方式、時空開放性和廣泛的交互性等特點，這些特點為創(chuàng)建建構主義的學習環(huán)境提供了理想的條件。把建構主義與網(wǎng)絡教學結合起來，建立以學習者為中心的網(wǎng)絡教學模

17、式，正在得到迅速發(fā)展。 </p><p>　　“隨機進入式教學”指學習者對同一學習內(nèi)容，在不同的時間、不同的環(huán)境下，帶著不同的目的采取不同的方式進行學習，從而獲得多方面的認識和理解。顯然，學習者通過多次“進同一教學內(nèi)容將能達到對該知識內(nèi)容比較全面而深入的掌握。這種多次進入，絕不是像傳統(tǒng)教學中那樣，只是為鞏固一般的知識、技能而實施的簡單重復。這里的每次進入都有不同的學習目的，都有不同的問題側重點。因此多次進入的結果

18、，絕不僅僅是對同一知識內(nèi)容的簡單重復和鞏固，而是使學習者獲得對事物全貌的理解與認識上的飛躍。隨機進入教學的基本思想源自建構主義學習理論的一個新分支——“彈性認知理論”。這種理論的宗旨是要提高學習者的理解能力和他們的知識遷移能力(即靈活運用所學知識的能力)。 </p><p>　　隨機進入教學法強調(diào)以學生為中心，強調(diào)情境教學，強調(diào)學生的自我學習，強調(diào)對學習環(huán)境而非教學環(huán)境的設計，強調(diào)利用各種信息資源來支持“學”而非

19、支持“教”。我們以“電機學”課程中的“新型電機”為例，介紹網(wǎng)絡環(huán)境下的隨機進入教學設計。 </p><p>　　“電機學”課程由于課時壓縮的緣故，在以往的課堂教學中，往往只注重原理講解，而忽視各種電機的具體應用及新型、特殊電機的了解。近年來，隨著電力電子技術的發(fā)展，一些新型電機相繼出現(xiàn)，并迅速在工業(yè)和民用產(chǎn)品中大量使用，如直流無刷電機、開關磁阻電機、直線電機、超聲波電機等等，在以往的教學中我們幾乎沒有涉及這些新技

20、術，這樣培養(yǎng)出來的學生往往囿于理論范疇，跟不上科技前沿動態(tài)的發(fā)展，適應不了社會的需求。我們擬通過隨機進入教學模式充分彌補這一課堂教學的不足。具體步驟是： </p><p>　　1．呈現(xiàn)基本情境(演示型) </p><p>　　在各種普通電機原理的講解結束后，向學生呈現(xiàn)與當前學習主題“各種新型電機”的基本內(nèi)容相關的情境，老師在課堂上利用很短的時間向學生播放一些新型電機在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大量應用的

21、視頻材料，隨機而自然地把學生引入專業(yè)知識領域，引起學生求知的興趣。學生的學習探究會一步一步地深入，從而產(chǎn)生迫不及待地想了解真相的學習動機。 </p><p>　　2．隨機進入學習(網(wǎng)絡型) </p><p>　　學生通過網(wǎng)站上網(wǎng)學習，可以任意選擇一種新型電機，進入學習內(nèi)容，在教學網(wǎng)站上建立了“新型電機”學習專欄，里面有大量各類新型電機的圖片資料以及相關網(wǎng)站鏈接，學生選取自己感興趣的內(nèi)容查看

22、并學習，在此過程中發(fā)展了學生的自主學習能力。 </p><p><b>　　3．思維發(fā)展訓練 </b></p><p>　　在網(wǎng)站“新型電機”專欄的內(nèi)容設置上，注意發(fā)展學生的思維能力特別是學生的發(fā)散性思維。例如在網(wǎng)站內(nèi)容的設置上，采取問題式體系：你知道這種新型電機的應用領域嗎?你知道其原理和傳統(tǒng)的電機有何不同嗎?你知道它們的結構特殊在什么地方嗎等等。網(wǎng)站發(fā)布的圖片基本

23、是關于這種新型電機的應用領域，而鏈按的網(wǎng)站則介紹了其原理結構等，學生通過對這些材料進行學習，同時自己在網(wǎng)絡上查找一些相關的資料。根據(jù)這些“問題”作為主線把很多雜亂的材料在頭腦里面組織起來，形成了自己對知識的初步認識。每進入一種新型電機的學習情境中，都可以激發(fā)其興趣，動力在于探究出新型電機的原理、結構與傳統(tǒng)電機的區(qū)別，不僅從另一個側面再次鞏固了傳統(tǒng)電機的相關知識，也學習了許多新型電機的知識。 </p><p>　　

24、4．小組協(xié)作學習(網(wǎng)上論壇) </p><p>　　采取小組協(xié)作的學習方式，可展開面對面的討論，也可利用網(wǎng)上BBS或網(wǎng)上論壇對所獲得的認識展開小組討論。在討論中，每個學生的觀點在和其他學生以及教師一起建立的社會協(xié)商環(huán)境中受到考察、評論，同時每個學生也對別人的觀點、看法進行思考并作出反映。小組和集體的協(xié)作與競爭滿足了學生的表現(xiàn)欲，培養(yǎng)了獨立合作、競爭的意識，并具有一定深度的解決問題的能力，同時通過協(xié)作、討論加深了對

25、知識的進一步了解，形成了比較深刻的印象。 </p><p><b>　　5．學習效果評價 </b></p><p>　　包括自我評價與小組評價，學生在形成協(xié)作小組后，要求學生以小組為單位，對自己所學習的這種新型電機的相關材料進行組織，形成一個ppt的課件并發(fā)布到網(wǎng)站上，可用網(wǎng)絡教室管理軟件轉播學生的課件投影到大屏幕上，讓全班同學一起評價’教師也可通過網(wǎng)絡教室管理軟件對

26、學生實行適時監(jiān)控和評價。 </p><p>　　這樣只需要老師在課堂上創(chuàng)設一個情境，引導學生在課后利用網(wǎng)絡自主學習或者協(xié)作學習，不僅讓學生學到了知識，也適應了課時壓縮的需要。整個教學過程都是在網(wǎng)絡環(huán)境與課堂教學的結合中完成，通過學生與學生之間，學生與老師之間的互助協(xié)作完成，教學效果非常好。同時，學生在完成一種新型電機的學習任務之后，還可以再次隨機進入另一種電機的學習。以隨機進入教學法組織教學案例的最終目的是為了促

27、進學生學習方式的改變，使學生能夠主動地獲取科學知識，理解科學本質，形成一定的科學探究能力以及科學的態(tài)度和價值觀，并發(fā)展創(chuàng)新精神。 </p><p>　　四、建構主義學習環(huán)境中教師職能的轉變 </p><p>　　實踐證明，建構主義指導下的“電機學”課程教學設計其優(yōu)勢是明顯的。其設計理念是以培養(yǎng)學生思維和能力作為教學的目的，教師逐漸把解決問題的主動權交給學生，課堂教學注重使學生主動建構自己的

28、知識體系，能夠自行將知識進行連接，能夠通過知識的遷移和能力的內(nèi)化，形成屬于自己的分析問題和解決問題的能力。 </p><p>　　用建構主義指導教學設計和教學過程，強調(diào)以學生為中心，并非否認和忽略了教師的主導作用。建構主義認為教師的作用是幫助學生建構知識，幫助學生形成和檢驗觀點，得出結論，在合作的學習環(huán)境中匯集和傳遞知識，因此教師是由“信息的傳播者”向“意義建構的協(xié)助者”轉變。教師要成為學生建構意義的幫助者，要能

29、夠起到激發(fā)學生的學習興趣，幫助學生形成學習動機的作用；要通過創(chuàng)設符合教學內(nèi)容要求的情境和提示新舊知識之間聯(lián)系的線索，幫助學生建構當前所學知識的意義；為了使意義建構更有效，教師應在可能的條件下組織協(xié)作學習，并對協(xié)作學習過程進行引導使之朝有利于意義建構的方向發(fā)展。由此可見，在意義建構的過程中，教師的責任不是減輕了’而是加重了，其主導作用更突出教師對整個學習過程的組織、安排、引導和調(diào)控，對意義建構能否實現(xiàn)非常重要。只要充分意識到這一點，協(xié)調(diào)好