构建教学法在高校实验教学中的应用探索——以浙江大学“海洋装备集成”实验教学为例

郝帅　周大成（浙江大学海洋实验教学中心，浙江舟山316000）



构建教学法在高校实验教学中的应用探索
——以浙江大学“海洋装备集成”实验教学为例

郝帅周大成
（浙江大学海洋实验教学中心，浙江舟山316000）

摘要：本文简单介绍了构建主义理论，在高校实验教学中运用构建主义学习理论，采用以学生为主体的构建主义教学模式，让学生在“海洋装备集成”实验课程中自行构建知识。通过构建主义实验教学激发学生对本专业课程的学习兴趣，建立更为全面、多重实验考核体系，调动了学生的主观能动性。

关键词：构建主义；海洋装备集成实验；以学生为主体；海洋工程与技术专业

Abstract:This paper introduces constructivism theory and its application in university experimental teaching. The constructivism teaching mode taking students as the centre makes students construct knowledge themselves in the course of "Marine equipment integration"，inspiring students' interest of the professional course and mobilizing the students' subjective initiative. By constructivism experiment teaching，a more comprehensive and multiple experiment examination system can be established with better effects.

Keywords:constructivism；marine equipment integration experiment；taking students as the centre；marine engineering and technology

引言

近年来，高校逐渐加大对实验教学的投入，高校实验教学的地位及其重要性逐渐凸显，高校对实验教学功能的认识也有了质的提高，然而高校实验教学长期受行为主义理论影响，以教师为中心，学生被动灌输教学内容，难以激起学习兴趣，不利于对学生自学能力和创新能力的培养，更不能适应当前形势下对创新型人才的需求。新形势下，发挥实验教学的特殊功能，提升实验教学质量，促进学生知识、能力、素质综合发展，是高校实验教学的最终目标与最高境界。

一、构建主义理论

构建主义认为，知识不是通过教师传授得到，而是学习者在一定的情境即社会文化背景下，借助他人（包括教师和学习伙伴）的帮助，利用必要的学习资料，通过意义构建的方式而获得。由于学习是在一定的情境即社会文化背景下，借助其他人的帮助即通过人际间的协作活动而实现的意义构建过程，因此构建主义学习理论认为“情境”、“协作”、“会话”和“意义构建”是学习环境中的四大要素［1］。学习效果的好坏取决于学生运用自身已有经验构建相关知识的能力，而非学生记忆讲授内容的能力。

二、构建主义教学模式

（一）传统实验教学中存在的问题

以行为主义学习理论为基础的传统教学，注重经验的传承。授课过程以教师为中心，通过板书，多媒体，讲解等手段，向学生灌输教材内容，忽视了学生创新性的开发，使得学生被动的、机械的接受知识。在考核完成后，很快的忘记死记硬背的知识，教学质量和效率低下，难以培养出具备跨越思维和创新性的优秀人才。在实验教学中，此类情况尤为严重，教师讲解实验目的、原理、仪器及注意事项，学生再按教师的讲解乃至演示来重复实验、测量数据并验证结果。这样的实验教学中学生失去了作为学习主体的学习主动性，只是照葫芦画瓢，收益甚微［2］。

（二）构建主义教学模式

构建主义教学模式不以教师为中心，而是以学生为中心。教师在整个教学过程中起到组织、指导、帮助和促进的功能。利用情境、协作、会话等学习环境要素帮助学生利用已有的知识经验积极构建新的知识，这种学习是主动的，不是单纯的记忆与再现，充分激发学生的积极能动性，最终达到使学生有效地实现对当前所学知识的意义构建的目的。在构建主义教学模式中，学生是教学过程中的主动构建者；教师的功能在教学过程中从讲解转化为协助、指导、组织；实验任务则成为学生主动构建意义的对象；实验小组提供了协作与回话等学习要素，课下自学等手段转换为情境创设工具，其与教师、学生分别发挥不同的作用，彼此之间形成不同的关系，是一种结构稳定的教学形式。

针对在实验教学中存在的问题，如验证性实验项目与演示性实验项目偏多，而设计性的实验项目于探索性实验偏少，多数实验是教师进行演示和主导使得学生处于被动学习的地位，实验考核制度的单一性和不完善等问题，我们结合构建主义理论在海洋装备集成实验教学中应用这种新型的教学模式，锻炼了学生的自学能力和设计能力，提高了学生的主动性。

海洋工程技术专业基础课程内容多，涉及知识冗杂，我们基于构建主义学习理论，根据海洋准备集成教学具体内容和教学目标，提出课程任务结合学生已有的各门课程知识体系完成课程作品，既完成教学大纲的任务，又有利于学生自主设计和探索能力的培养，体现学生在学习过程中的主体地位。

同时与传统实验不同的是，以前一些由教师包办实验内容选定、实验准备、实验演示等工作现在由学生自己承担，作品设计由学生自己创意，所有使用的配件、器材、仪器都由学生自行选择。而教师在其中更多的是起到引导的作用，把握整体的进度，指导学生找出解决实验中问题的方法，配件购置与加工联系。整个教学内容紧凑而有连续性，虽然表面上仅有16个学时，但整个过程囊括了从概念设计，详细设计，选型，加工，组装调试到最后完成作品。充分调动了学生的主动性和科学的思维，体现了构建主义中的观点-学习是由学生自己构建知识的过程，学习不是被动接收信息刺激，而是主动地构建。

三、基于构建主义学习理论“海洋装备集成”实验课程实践

（一）确立教学目标

海洋装备集成实验课程任务是结合学生已有的各门课程知识体系完成船模整体设计与制作，既是教学大纲的内容，又能够启发学生自主创新能力的培养。

（二）创设学习情境

学习情境是影响教学成果的重要因素，是教学活动的基石，知识的构建依托于一个良好的学习情境。创设一个合适的学习情境，能够使人在意义构建中事半功倍，更好得构建新的知识。在这里，教师就应该就船模整体设计与制作的任务做一个整体的介绍，并提出相应的要求，如载重需求，船模类型等等。同时对所必备的条件进行阐释，例如一般步骤，所需知识等，让学生能就这个具体的任务有一个框架性的了解，在这种情境下，学生便可以开始自己构建新的知识。

（三）教学模式设计——抛锚式

构建主义理论有支架式和抛锚式两种教学方法。在海洋装备集成实验教学中，我们采取抛锚式教学。在这种教学模式中，学生往往处于教师创设的与现实相同的情境中，身临其境得面对这些实际问题，通过逐一解决问题从而构建知识。船模整体设计与制作中，学生能在设计与制作过程中亲身体会到一些难点与技术要点，并逐一克服它们，从而加强对相关知识内容的学习掌握。

（四）协同讨论设计

协同讨论是思想意念的碰撞与融合，既是改正错误的方法方案，又能深化原有的认知，从而能从更高的角度全方位理解所学的知识。在这个过程中，学生要自行分组，确定组长，根据优缺点自行选择船型，并完成整体设计方案。教师对每一组的设计方案进行评价，对可行性进行分析。对一些学生没有关注到的或是有所缺陷的技术要点与难点进行一定的引导，引导他们共同对这些问题进行探讨与深入剖析，完善设计方案。最终学生需要完成详细的设计报告，包括船模动力与遥控系统，并提交配件的采购清单。

（五）船模制作

船模制作便是海洋装备集成实验课程的的最终目标，是意义构建。学生根据各自的设计方案与加工图纸，加工调整，整体组装，装备调试。

（六）教学效果评价

对于教学效果的评价，主要依据意义构建的程度，同时兼顾在学习过程的表现，最终以模型下水试航效果与实际工作量作为考核指标。将构建主义教学理论运用到海洋装备集成实验教学中，激发了学生对专业课程的兴趣，调动了学生的主观能动性，锻炼了学生的创新能力，优化了海洋装备集成实验教学的教学成果。

（七）教学内容与成果展示

海洋装备与集成实验课程为小班教学，每组4人，以2013年海洋装备集成实验课程为例，每组都非常成功完成了布置的任务，分别命名为“U-325”、“黑角号”、“胖胖号”和“雪龙号”。

图1　 2013年海洋装备集成实验课程作品

从左到右依次为：1、U-325 2、黑角号3、胖胖号4、雪龙号船型选择上，“U-325”和“黑角号”选择了稳定性更高的双体船。在最后的试航中也得到验证，最后试航的结果是船的稳定性保持的非常好，而且直线航行的过程中也是一直保持着直线进行，并没有发生肉眼可见的弯曲航线。“胖胖号”和“雪龙号”则选用相对简单的船型。

图2　“黑角号”、“雪龙号”船体结构

图3　“U-3252号”组装过程

从教学效果分析，以学生为主体的构建主义学习理论运用到海洋装备集成实验教学非常成功，学生在制作过程中使用了多门前置课程的授课内容，例如：机械制图及CAD基础、电工电子学、机械设计甲1，机械设计甲2，流体力学等课程。在船模制作过程中其中船体控制部分提前用到了微机原理与接口技术，也为后续海洋工程与技术专业培养方案制定提出

图4　浙江大学紫金港校区启真湖试航

建议，将微机原理与接口技术提前到大三秋学期，保证后续知识体系的连贯性。

学生4人组成一组，共同商讨、设计和完成课程任务。合作学习能扩展学生的视野，对自己和他人的观点进行反思或批判，从而构建起新的和更深层次的理解，同时还能增强学生的团队精神和合作意识。

四、结束语

构建主义学习理论“海洋装备集成”实验课程中的实践，通过该课程激发了学生对专业课程的兴趣，调动了学生的主观能动性，锻炼了学生的创新能力，优化了海洋装备集成实验教学的教学成果，证明此次改革确实取得了一定的效果。

当然在此次尝试中我们也发现不少问题，例如个别小组设计的可加工性差，学生对实验室借用及仪器共用的自我管理意识较差等。我们还需进一步根据学生的反馈调整教学模式，如教师需要花更多的精力指导具体的设计，合理安排各小组的实验室使用时间等。

总之，海洋装备集成实验改革是一项细致而长期的工作。我们只有不断的学习和实践，进一步在海洋装备的各类实验教学中进行探索总结经验，才能充分激发学生的学习兴趣，以学生为主体，使之成为具有综合能力的创新人才。

参考文献

［1］徐先荣，付迎春.建构主义学习理论的教育意义［J］.长江大学学报：社会科学版，2009（2）.

［2］赵辉.大学物理实验课程教学现状与改革［J］.科技创新与应用，2012（25）：310.

［1］杨维东，贾楠.构建主义学习理论述评［J］.理论导刊，2011（5）：77-80.

［2］姚恩全，李作奎.高等学校理论教学与实验教学嵌入模式研究——构建主义学习理论的应用［J］.教育科学，2009，25（6）：47-50.

［3］张建伟，陈琦.从认知主义到构建主义［J］.北京师范大学学报：社会科学版，1996（4）：75-82.

中图分类号：G642

文献标志码：A

文章编号：2096-000X（2016）10-0122-03

作者简介：郝帅（1987，12-），女，民族：汉，籍贯：内蒙古包头，学历（学位）：硕士，职称：初级工程师，研究方向：主要从事深海装备相关的教学、设计与研究。