基于建构主义的轮机工程专业课程教学模式探析

严志军，程东，朱新河，于桂峰

(大连海事大学 轮机工程学院，辽宁 大连　116026)



基于建构主义的轮机工程专业课程教学模式探析

严志军，程东，朱新河，于桂峰

(大连海事大学 轮机工程学院，辽宁 大连116026)

摘要：在分析船机维修和制造方向本科教学特点的基础上，通过引入建构主义理论开展教学模式改革和实践研究，提出以学生知识体系建构为中心配置教学资源，创造实际情境，使学生在学习过程中接触实际工程，培养学习兴趣，增强掌握和运用知识的能力，提升教学质量。

关键词：建构主义；船机修造；教学模式；轮机工程专业

一、引言

基于建构主义的教学设计是进入20世纪90年代以后随着多媒体和网络技术的日益普及而逐渐发展起来的一种关于知识和学习的理论。[1]建构主义学习理论认为：学习过程是人的认知思维活动的主动建构的过程，是人们通过原有的知识经验与外界环境进行交互活动以获取、建构新知识的过程，知识不是通过教师灌输得到，而是学习者在一定的情景下，借助其他辅助手段(包括教师和学习伙伴以及其他学习工具)，利用必要的学习材料，通过意义建构的方式而获得的。[2]教师不再是教学内容的传递者，而是教学活动的组织者；学生也不再是教学内容的被动接受者，而是知识的主动获取与建构者。[3-4]教学过程不再是一个同步的，而是一个异步的、发散式的思维过程，不同的学生沿着不同的学习路径，完全可以建构出相同的结果。此外，建构主义的教学设计还提出了一系列以“学”为中心的教学策略，如支架式教学策略、认知学徒教学策略、随机进入教学策略、抛锚式教学策略、社会建构教学策略等。[5]

随着我国船舶修造行业的快速发展，船机维修和制造产业也逐渐从劳动密集型向知识密集型产业转变和升级，同时对人才的培养也提出了新的要求[6]。企业要求从业人员具有熟练快速掌握制造维修技术和工艺的能力,[7]同时要求技术人员具备对一些创新的工作如工艺和装备的研发能力，此外对技术人员的工程管理能力也要求越来越高[8]。经过多年努力，轮机工程专业船机维修和制造方向本科教学已具有较完整、严密的理论方法体系，但在教学模式上仍采用传统的以教师为中心的教学模式，只强调教师的“教”而忽视学生的“学”。以往船机维修和制造人才培养中“重灌输与考试，轻思考和创造”的人才培养模式越来越不能适应行业的发展需求，同时也不符合知识学习的规律，需要对人才培养教育模式进行根本的改革。本文提出在轮机工程船机维修和制造方向的相关专业课程中引入建构主义思想开展教学模式改革和实践，提出以学生知识体系建构为中心配置教学资源，创造实际情境，使学生在学习过程中接触实际工程，培养学习兴趣，增强掌握和运用知识的能力，提高教学质量。

二、船机维修和制造方向本科培养要求与教学不足

1．扎实的专业知识

船机维修和制造方向本科生除了要学习工科专业必需的基础课程，如高等数学、外语和物理等，还需要具备一些专业性较强的专业基础知识，如计算机软件运用、工程制图和识图、工程材料基础知识、常用机械零件和机械原理以及基本的测试技术等，同时需要在校期间掌握其他相关的专业课程，如制造和维修技术等，这些专业知识和技能能够帮助学生毕业后快速适应岗位技术工作。在以往教学中，这些专业知识的教学普遍采用简单的知识灌输式教学方法，与知识获取的规律相违背，教与学的效果均不理想。

2．较强的实践和解决问题能力

船机维修和制造方向本科教学目标是培养现代化船舶机电设备制造与维修工作的高级工程技术人才，本专业对人才培养的要求是具备扎实的专业知识，同时具备较强的实践和解决问题的能力，要求学生毕业后能够快速适应工作并具有一定的提升空间。因此，仅仅具备一定的知识积累是不够的，还需要具有知识的综合运用能力。而实践中学校教育为了系统性，一般把理论知识分散至各门课程中，而对这些理论的综合运用培养不足；其次，专业教育往往采用知识讲授、验证试验再加考试这种方法，以后的课程往往很少再涉及相关知识，由此导致记忆不牢，学习效果不理想；再次，在实际工作中，往往会遇到非常规的问题，在学校实践环节中只进行重复验证试验，没有培养探索解决未知问题的能力；此外，实际工作还要求学生具备工程计划和管理能力、动手能力、知识获取能力、人际交往沟通和协调能力以及成果的总结和展示能力等其他能力，这些能力和素养在以往的教学环节中往往被弱化甚至被忽略，这与行业对人才的需求严重脱节。

三、建构主义在轮机工程专业教学模式设计中的应用

如前所述，在建构主义教育理论的深入研究中，开发出了抛锚式教学、支架式教学、随机进入式教学、认知学徒教学策略、社会建构教学策略等教学方法，教学过程不再是一个同步的，而是一个异步的、发散式的思维过程，不同的学生沿着不同的学习路径，完全可以建构出相同的结果。但不同的教学策略也有其适用范围，例如，对于学习知识点之间具有较强的相似性、学生学习资源充分、也具有工程的完整性的知识，建议采用抛锚式教学模式；而对于知识点较散、知识前后逻辑连接紧密、理论较深的知识，建议采用支架式教学模式。当然学习者和教师也可以根据需要对不同的学习策略进行组合以巩固所学知识。基于以上对建构主义教学策略和传统教学策略深入分析的基础上，本文尝试提出将两者有机融合形成可行的船机维修和制造方向本科教学模式，其结构如图1所示。

图1　基于建构主义的综合教学设计模式

1．确定和分析教学目标

分析教学目标是为了确定学生学习的主题即与基本概念、基本原理、基本方法或基本过程有关的知识内容。以“工程材料及其工艺学”课程为例，教学目标包括：理解金属学的原理和基本知识，掌握钢的热处理原理和工艺，掌握常用材料(工业用钢、铸铁、铜及其合金、轴承合金)的分类、牌号、性能和用途等，了解非金属材料的一般知识以及让学生掌握船机主要零件的材料和关键热处理，了解金属材料和典型零件的加工工艺过程等。可以对总体目标进行分解后成为子目标，例如将“理解金属学的原理和基本知识”分解为理解金属材料的性能、理解金属的晶体结构和结晶原理及过程、理解金属的塑性变形和再结晶原理及过程、理解合金的构造与有关合金相图等几个子目标。

2．将知识点分解并分析知识的特征

对学习内容做深入分析，明确所需学习的知识点内容、知识点类型(陈述性、程序性、策略性知识)、要求知识点掌握程度等，这样，在后面教学策略设计时，才能既很好地涵盖教学目标所定义的知识体系，又能根据不同的知识类型，将建构主义学习环境嵌入教学中的不同要素中。例如陈述性知识可以通过学习资源的方式提供，而策略性的知识，则可通过设计自主学习活动来体现并展开。仍以“工程材料及其工艺学”课程为例，根据教学目标分解的“理解金属的晶体结构和结晶原理及过程”子目标，分解成知识点并分析其特征，如表1所示。

表1　知识点的分解和知识点特征

3．依据学习者特征确定综合学习策略

建构主义学习模式的核心就是教学目标所设定基于真实问题情景下的探索、学习的过程，就是尝试解决实际问题的过程。首先根据知识点的特性确定不同的教学策略，由表1可见，除了部分知识点(例如一些基本的概念和组织结构分析)仍采用基于客观主义的教学模式，多数教学内容可以依据建构主义用问题来驱动学习，而不像原来那样仅充当概念、原理的实例；学习是为了解决问题，而不是把解决问题看成是学习的一个应用。例如，“细化晶粒的方法和过程”教学内容可以先引入真实的工程项目(如船舶柴油机曲轴材料的制备)，通过提供一套完整的零件图、材料性能要求以及生产企业装备，要求学生作为制造方提供一套完整的曲轴材料制备方案，包括材料特性分析、工艺流程、影响因素分析、检测报告。教师则通过讲解晶粒细化技术原理、生产装备、关键工艺控制参数、流程、操作方法等，提供解决问题的一般原型，从而形成支架式教学模式。

不同的建构主义学习策略均是以问题(或项目、案例、分歧)为核心，建立学习“定向点”，然后围绕这个“定向点”，通过设计“学习情景”“学习资源”“认知工具”“管理和帮助”而展开。“学习情景设计”将问题置于一个真实的任务环境中，“学习资源设计”提供与问题解决有关的各种信息资源(包括复印资料、书刊、文本、图形、声音、视频和动画等)，“认知工具设计”提供与问题解决有关的信息查询硬件和实验测试硬件，“管理和帮助设计”则提供教师和专家帮助和指导渠道。表2是“工程材料及其工艺学”课程中“理解金属的晶体结构和结晶原理及过程”部分围绕各核心知识点提供的情景和资源。

表2　围绕各核心知识点提供的教育情景和资源

需要注意的是各种教学策略的适用性关系并不是截然分离的，而是有一定重复的，对于同一类型的学习任务，可以采用不同的学习策略实现。教学设计者的任务就是要在给定的学习任务、学习者和学习环境下，选择和推荐一种主要的学习策略，设计出最适合的学习策略。

4．总结与强化练习

为了防止采用建构主义学习策略中出现知识碎片化、零散化的弊端，需要对教学内容进行及时梳理，并对教学过程进行及时评价，在“工程材料及其工艺学”课程教学实践中形成了一套比较好的做法，包括向学生提供教学目标、核心知识材料、随堂问卷以及强化知识的练习题。

5．学习者学习成果评估

评价意味着根据某些标准对一个人或他的业绩所进行的一种鉴定或价值判断。评价通常包括形成性评价和总结性评价，它们在教学过程中起着不同的作用。形成性评价是在某项教学活动过程中，为了能更好地达到教学目标的要求、取得更佳的效果而不断进行的评价，它能及时了解阶段教学的结果和学生学习的进展情况和存在问题，因而可据此及时调整和改进教学工作。总结性评价又称“事后评价”，一般是在教学活动告一段落后，为了解教学活动的最终效果而进行的评价。学期末进行的各科考试、考核都属于这种评价，其目的是检验学生的学业是否最终达到各科教学目标的要求。

6．教学总结和评估

教师完成一个学期的教学后，依据学生参与程度和热情、对学生的评估结果以及各方的反馈，总结教学效果以利于课程的不断完善。通过调整教学的策略、完善情景和资源、改进考核机制，实现课程教学水平的不断提升。

四、结语

通过引入建构主义教学法，对船机维修和制造方向本科教学模式改革进行了探索，针对轮机工程专业“工程材料及其工艺学”课程建立了一套基于建构主义的综合教学模式，为提高学生积极性、培养学生能力等方面提供了有益的方法和尝试。通过今后不断丰富完善教学资源和策略，并扩展应用至轮机工程其他课程的教学实践中，相信能有效促进专业课程教学水平的提升。

参考文献：

[1]刘艳芹,栾述文.以人为本的建构主义教学模式实证研究[J].山东外语教学,2012(5):59-64.

[2]周军平.建构主义学习理论及其倡导的教学模式[J].兰州交通大学学报:社会科学版,2006(4):121-124.

[3]孙得人.基于建构主义教学理论的翻转课堂教学模式探讨[J].西安航空学院学报,2015,22(4):85-88.

[4]张红艳.从模式结构的角度探讨建构主义教学[J].现代教育技术,2007,17(2):13-15.

[5]王晓燕.建构主义教学理论与信息化教学模式的构建[J].现代情报,2006(2):184-186.

[6]单海校,江平.船舶修造业高技能人才培养的探索与改革[J].中国水运,2011(10):39-42.

[7]王欢,孙自力.船机修造专业人才培养模式的研究与探索[J].南通航运职业技术学院学报,2010(9):106-108.

[8]胡强生,高积慧,薛召.浙江造船企业现状分析及船舶修造专业建设思考[J].浙江交通职业技术学院学报,2015,6(3):54-56.

中图分类号：U676.2

文献标识码：A

文章编号：1006-8724(2016)01-0029-04

作者简介：严志军(1967-),男,教授,博士,主要从事轮机工程船机维护与修理研究。

收稿日期：2015-10-10