基于建构主义理论的机械精度设计与检测课程教学改革

[摘           要]  建构主义理论是一种以学生为主体，强调学生对知识的主动探索、主动发现和对所学知识意义的主动建构。高职中机械精度设计与检测课程需要紧跟智能制造高速发展，根据岗位需求进行一系列的教学改革，建构主义刚好适用于其改革。所以教师应该充分利用建构主义理论，针对课程中所存在的问题，将课程内容进行重组，并且合理运用建构主义的教学方法，以学生为主体，激发学生的学习动机，从而更好地提高学生的机械精度设计与检测能力，培养学生的创新和实践精神，为智能制造发展提供顺应岗位需求的专业人才。

[关    键   词]  机械精度设计与检测课程;建构主义理论;抛锚式教学;支架式教学

[中图分类号]  G712                 [文献标志码]  A              [文章编号]  2096-0603（2020）28-0111-02

教育理论中，建构主义理论以学生为中心，学生的学习是通过他人的帮助，同时利用一切可利用的学习资源，在意义建构下完成整个系统性学习的过程，鼓励学生主动交流、合作及探索，并在这个过程中寻找问题、解决问题，让学生成为知识的主动构建者。这种学习方式不仅有助于培养学生独立思考的能力和逻辑推理能力，更能够激发学生的潜在特质，使其思维有很大程度的扩散，还能增进师生间、同学间的情感交流[1]。在工业4.0时代下，智能制造是当今制造业的核心，企业更注重员工的综合素质。高职中的机械精度设计与检测课程作为制造业的机电类专业基础课程，需要针对制造业未来发展的岗位需求进行一系列的教学改革。所以该课程应该最大限度地发挥学生的学习主动性和创造性，开发学生的机械精度设计与检测能力的潜能，因此建构主义理论在提高该课程的教学质量、培养综合应用创新型人才上具有显著的指导意义。

一、机械精度设计与检测课程的特点和教学中存在的问题

（一）课程特点

机械精度设计与检测课程是高职机电类专业基础课程，其在机械工程学科知识结构中占有非常重要的地位，主要介绍机械零件几何参数的精度设计与误差检测方法，贯穿于机械零件的设计、生产、使用和维修的整个生产周期，既要求较强的精度设计理论知识，又要求较强的误差检测操作技能，集理论与实践于一体，是联系设计类课程和工艺类课程的纽带，主要培养学生的综合应用能力、实践动手能力及创新能力[2]。

（二）教学中存在的问题

现阶段，高職教育中的机械精度设计与检测课程，因课时有限，教学内容又比较繁杂，所以教师普遍参考本科教学内容中的专业知识，采用传统“自下而上”的组织模式，在教学前将一些比较复杂、难理解、难消化的知识拆分成简单的、易于学生理解的知识[3]。然而这些简单的知识点经过合并，就会演变成复杂的内容，如此一来，教师在教学的过程中，就会逐渐形成知识的单向灌输，忽视了学生的主体地位，从而导致整个课堂变得索然无味，渐渐的学生对该课程内容也就提不起兴趣，久而久之丧失了学习的主动性和积极性，从而无法全面提高机电专业人才的机械零件的精度设计与检测能力。

二、基于建构主义的课程教学改革

在机械精度设计与检测课程的教学过程中，教师应该在建构主义的指导下组织课程内容，合理运用抛锚式、支架式以及随机进入式等建构主义的教学方法。以学生为主体，为学生创造良好的问题情境，创造易于学生思考和实际操作的环境，针对学生在学习过程中遇到的疑惑和困难进行指导和帮助，使学生能够通过实践、独立探究、合作学习等方式来展开学习，同时可以让学生对自己已掌握的知识技能进行迁移和运用，实现对机械零件的精度设计与检测知识的建构，最终积累和获得项目实践的知识和技能，缩小理论与实际问题之间的差距，提高教学效果。

（一）教学内容改革

机械精度设计与检测课程内容摒弃传统“自下而上”的知识导入方式[4]，采用建构主义中“自上而下”的模式从复杂到简单的知识整合，根据新时代智能制造需求，以习近平总书记提出的“一带一路”智能制造产业发展为目标，创设真实可行的项目情境，引入高职课堂中最为经典的减速器项目作为例子，以提供思路、辅助引导的方式进行重构课程内容。

首先，为学生发布相应的课程项目任务，让学生在教学开展前了解所要学习的内容，明确学习目标，让学生通过识别减速器实物和装配图，明晰需要完成的项目要求，激发学生的学习欲望，使其想要进一步探索;其次，减速器的检测案例，让学生使用不同的测量工具对减速器零件进行简单的检测和实践，让学生亲身体验实践，引起其好奇心，提高其学习自信;再次，减速器零件的尺寸精度、形位公差及表面粗糙度的设计与检测，加深学生对精度知识的了解，并提高其误差检测能力;最后，典型结构的精度设计与检测，此处是课程拓展知识，有助于学有余力的学生对机械零件的典型结构精度进行一系列的设计以及特殊的误差检测。因此面对整体性任务，学生需要根据自己的实际情况去尝试分解，在已有的知识、技能和各任务之间建立联系点，采取独立思考和小组讨论相结合的方法解决问题、完成任务。这种“自上而下”的以项目工程为例的课程教学内容必将激活课程的生命力。

（二）教学方法改革

1.抛锚式教学

抛锚式教学要求将问题建立在富有真实性和感染力的案例之上，这些真实的案例被称作“锚”，而确定这些真实事件或真实问题就称为“抛锚”，其思路来源于轮船被锚固定的原理，在教学过程中一旦确定一个真实的事件与问题，教学进程和教学内容即可确定下来。应用此教学方式的课堂中，首先，通过播放减速器工作视频和展示减速器实物，创设减速器项目情境;其次，确定主要研究的问题，即减速器究竟由哪些零件组成、如何根据减速器技术要求来设计和选择这些零件参数、如何检测减速器产品内部零件是否合格等问题;最后，通过学生之间的独立研究和团队协作，让学生能够独立地研究问题，确定要建构的减速器项目内容，通过各种方式搜集资料、获取相关信息，并通过学生与学生、学生与教师之间的讨论和交流，将自己的思路整理成为一个清晰的框架，进一步完善自己处理问题的方式，加深对减速器地了解和认识，最终通过积攒的经验将项目问题彻底地解决。而在学生解决项目问题过程中，教师应该随时观察并记录学生的表现，从而实现真实的效果评价，所以抛锚式教学能够激发学生的学习动机，使其在掌握有利知识的基础之上，提升自己各方面的技能，如对知识的迁移能力、理解能力和对问题的推理能力和解决能力。

2.支架式教学

支架式教学需要教师为学生的知识理解提供一种概念框架[5]，也就是搭建知识的“支架”。教师应针对不同学生以及其自身的特色，将复杂的学习任务加以分解，提出问题并提供援助，帮助学生的理解逐步引向深入。以课程项目中的“减速器的尺寸精度设计”任务为例，首先，搭建脚手架即围绕尺寸精度设计的学习内容，教师先给出减速器的技术要求，为进入知识框架提供必要的准备;其次，引入支架，即教师根据减速器的技术要求，提出“如何选择尺寸精度中的公差与配合”问题，将学生带入知识框架中的具体节点中去;最后，让学生通过探索尺寸公差与配合的选择原则，进行进一步的自主学习和小组讨论，将自己的思路整理清楚，并在此基础之上找到问题的答案。在此过程中，教师应该时刻观察学生的表现，并在其讨论结果有偏差时给予适当的引导，最后点明问题的本质，以完成对知识比较全面和正确的构建。而对任务的效果评价，应该以学生的自主学习能力的自我评价、学习小组对内部成员小组学习贡献率的评价以及完成该知识的意义建构程度评价三种形式给出，从而可以通过支架式教学提高学生的知识和技能。

3.随机进入教学

随机进入教学认为人们如果从不同的角度对信息进行意义建构，就会获得相异的建构结果。所以，教师应该针对同一知识内容，根据学生的不同特质，在不同的教學时间、不同的教学情境下，运用不同的教学手段，呈现出不同的教学效果。以课程项目中的“减速器的形位公差设计”知识为例，在整个教学过程中，教师不仅可以创设减速器零件的形位公差影响工况的情境，还可以创设形位误差检测的实践情境，引导学生自主探索或者小组协作探索，通过对如何根据减速器的工作状况和形位误差检测来设计形位公差这个问题的研究来达到教学目标。教师在项目过程中可以提出不同问题，如“你怎么得出这样的判断结果？”“如果不同型号的减速器如何选择此参数？”“还有没有其他的选择依据？”等，帮助学生明晰自己的思维方向，建立数学模型和知识框架，有意识地训练和发展学生的思维能力。由于随机进入教学采用不同的呈现方式进行，所以效果评价应该包括小组评价和自我评价。同时在此过程中，教师也需要全过程中观察并记录学生的表现，帮助学生在不同情境中发现自己的不足，并进行针对性的训练，不断地完善自己，使学生能够在知识的理解和实际的运用中提升自己，最终达成身心兼修的目标。

参考文献：

[1]王志玲，杨晓盆.基于建构主义理念的园林植物类课程教学改革探索[J].大学教育，2019（2）：32-34.

[2]赵宏平.信息环境下“机械精度设计与检测”的实践教学[J].苏州市职业大学学报，2018（4）：74-77.

[3]孙楠，郝艳红，王嘉伟.建构主义教学理念在《大气污染控制工程》课程教学中的应用[J].教育理论与实践，2016（3）：53-55.

[4]侯涛.建构主义理论在高校教学中的运用[J].黑龙江畜牧兽医，2016（10）：256-258.

[5]李春艳.支架式教学策略在开放教育中的应用研究[J].成人教育，2016（10）：49-52.

编辑 王海文