浅谈建构主义学习理论在“电机学”课程中的应用

20世纪90年代以后，由于多媒体计算机和基于Internet的网络通讯技术为建构主义学习环境的实现提供了技术支持，建构主义学习理论在教育界产生了深远的影响。建构主义强调教学应以学生为中心，注重学生的先前经验、知识实现对新知识意义建构的影响。本文在建构主义理论指导下对“电机学”课程的教学设计进行了探索，并辅以抛锚式教学和随机进入教学课例进行说明，“电机学”课程中以“学”为中心的教学设计正是顺应建构主义学习理论的要求而提出来的。

　　建构主义是认知学习理论的重要分支，较为深刻地揭示了人类学习的本质。它强调学习是在一定的情境下、借助他人的帮助，利用学习者已有的知识和新的认知材料，进行意义建构的过程。建构主义教学理论的核心是：以学生为中心，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。

　　一、建构主义学习理论

　　根据Jonassen·Peck以及Wilson的观点，建构主义学习环境是一种基于信息技术的新型的学习环境。在这个学习环境中，信息技术为他们提供了一些探索、体验、建构、交谈以及思考的工具，以便他们能够在已有经验的基础上，在与外界信息交互的过程中建构出新的知识。建构主义学习环境下，学生借助一定的情境，通过协作和会话等方式，结合自己的知识经验、心理结构，实现对知识的意义建构。所以，“情境”、“协作”、“会话”和“意义建构”是建构主义学习环境的四大要素。

　　1．情境

　　创设与当前学习主题相关的、尽可能真实的情境。教师在课堂上的教学内容应反映真实的社会生活，从生活中取材。源于生活的取材有利于学生用真实的方式应用所学的知识，同时也有利于学生认识到学习的有用性和意义性，从而维持对学习长期的积极性。

　　2．协作和会话

　　协作和会话是建构主义学习的重要手段。建构主义学习环境下，学习者在教师的组织下，一起讨论和交流，共同就某一问题找资料、分析资料、提出假设并验证，共同讨论和分享学习成果。这样每个学习者的智慧被学习群体共享，有助于学生用多重的观点来看待知识和信息，从而对知识和信息有一个全面的理解。

　　3．意义建构

　　意义建构是建构主义学习的最终目的，是学习者根据自身的经验，通过自己的努力学习，消化、吸收新知识，实现对知识的意义建构。

　　基于建构主义的学习理论，目前已开发出的比较成熟的教学方法有三种：支架式教学、抛锚式教学和随机进入教学。每一种教学方法都是围绕建构主义学习的基本特征进行设计的，下面以“电机学”课程为例，谈谈其在建构主义理论指导下的教学探索与尝试。

　　二、建构主义指导下的抛锚式教学课例

　　抛锚式教学要求建立在有感染力的真实事件或真实问题的基础上。确定这类真实事件或问题被形象地比喻为“抛锚”，因为一旦这类事件或问题被确定了，整个教学内容和教学进程也就被确定了(就像轮船被锚固定一样)。建构主义认为，学习者要想完成对所学知识的意义建构，即达到对该知识所反映事物的性质、规律以及该事物与其它事物之间联系的深刻理解，最好的办法是让学习者到现实世界的真实环境中去感受、去体验(即通过获取直接经验来学习)，而不是仅仅聆听别人(例如教师)关于这种经验的介绍和讲解。下面以“电机学”课程中“旋转磁场”为例来说明抛锚式教学设计的主要过程：
　1．设计真实“宏观情境”的“锚”

　　旋转磁场是学习交流电机的难点，其概念和内容十分抽象，直观性差，教师很难用言语进行描述，造成学生在学习时有畏难情绪。考虑到学生的基础，我们决定通过演示实验来给学生设计一个“锚”，以激发学生探求新知识的兴趣和动机，为突破难点提供良好的情境。我们抛“锚”的过程分三步：(1)装有旋转蹄形磁铁两极中间放置了一个小磁针，让学生观察要想让小磁针转动必须要让蹄形磁铁绕着小磁针旋转，当蹄形磁铁围着小磁针转动时，小磁针也随着转动，这个原理很容易被学生理解。(2)接着我们把中间的小磁针换成能够自由旋转的小鼠笼转子，告诉学生注意观察磁铁和转子之间没有任何机械联接，接着我们对该试验装置进行了正转、反转，快速、慢速旋转的演示，提示学生注意观察现象；老师演示完后，让学生总结实验现象，学生通过仔细观察和合作讨论，得出以下结论：磁铁正向旋转时，鼠笼就会跟着正向旋转；磁铁反转时，鼠笼就会跟着反转；磁铁转得快，鼠笼也转得快，反之则慢下来。(3)最后我们把购置的旋转磁场演示仪拿出来，这个演示仪在和刚才的实验装置不同仅在于把外面的蹄形磁铁换成了三相对称绕组，里面同样是没有任何机械联接的鼠笼转子，我们给三相绕组通电，让学生观察其现象，学生会惊奇地发现鼠笼转子也旋转起来了。从而老师抛出“锚”：为什么转子会旋转?通过三个演示实验很好地发展了学生的知识迁移能力，让他们学会类比思考，进而导人新课，让学生多通过感性认识来上升到理论认识，把学生引人了一个求知探索的情境。

　　2．围绕“锚”组织教学

　　抛锚以后，教师围绕这个“锚”组织教学，不是由教师直接告诉学生应当如何去解决面临的问题，而是由教师向学生提供鹪决该问题的有关线索。我们在课题上给学生提供波形图、剖面图、绕组接线图以及旋转磁场CAI课件，通过这些资料，结合三个演示实验，学生在探究中慢慢悟出了鼠笼转子之所以转起来是因为“旋转磁场”的产生，这些资料既可以让学生明白三相绕组在空间的连接关系，也可以从多个层面对电机的结构有一个立体的认识，为以后学习三相异步电动机的结构、绕组展开图打下基础。整个教学过程都在学生的自主学习和合作学习的过程中进行，我们鼓励学生自己通过演示实验发现解决问题的方法，收集信息、合作讨论，最后由学生对“旋转磁场产生的条件”进行总结。同时教师还可对“锚”进一步拓展：如何改变旋转磁场的转向?旋转磁场转速的快慢由什么因素决定?“锚”使学生在解决问题中学习，在动手实践中学习，在这一阶段，我们有意识地引导学生对解决问题的方案进行概括、总结和评价，即进行“意义建构”，找出知识间的内在联系，通过新旧知识间的相互作用来“生成”自己的知识。

　　3．消解具体的“锚”

　　师生交互，评价矫正。教师针对学生自主学习和协作学习得出的“锚”问题和拓展性问题的探究结果进行评价、释疑，由该过程可以直接反映出学生的学习效果。它往往不需要进行独

　　立于教学过程的专门测验，只需在学习过程中随时观察并记录学生的表现即可。抛锚式教学不仅是为了让学生能够解决“锚”中的问题，更重要的是要让学生通过教学自主地完成学习目标，自主地解决复杂背景中的真实问题，以及自主地与他人合作交流。

　　抛锚式教学注重引导学生通过观察，激励学生积极思考，尽可能地让学生运用已学过的电学、磁学知识主动地去解决新问题，教师在适当的时候作点拨、启发、梳理、归纳、概括。通过“锚”的设计和拓展，有效突破了教学重点和难点，实践证明这样的教学模式既有利于学生主动构建新知识，又有利于学生思维能力(批判性思维、问题解决、决策能力和创新能力)的发展。

　　三　网络环境下的随机进入教学课例

　　随着网络技术、多媒体技术日臻成熟，现代教育技术已悄然向第三阶段——网络教学过渡。与传统的课堂教学相比，网络教学具有丰富的信息资源、网状的信息呈现方式、时空开放性和广泛的交互性等特点，这些特点为创建建构主义的学习环境提供了理想的条件。把建构主义与网络教学结合起来，建立以学习者为中心的网络教学模式，正在得到迅速发展。

　　“随机进入式教学”指学习者对同一学习内容，在不同的时间、不同的环境下，带着不同的目的采取不同的方式进行学习，从而获得多方面的认识和理解。显然，学习者通过多次“进同一教学内容将能达到对该知识内容比较全面而深入的掌握。这种多次进入，绝不是像传统教学中那样，只是为巩固一般的知识、技能而实施的简单重复。这里的每次进入都有不同的学习目的，都有不同的问题侧重点。因此多次进入的结果，绝不仅仅是对同一知识内容的简单重复和巩固，而是使学习者获得对事物全貌的理解与认识上的飞跃。随机进入教学的基本思想源自建构主义学习理论的一个新分支——“弹性认知理论”。这种理论的宗旨是要提高学习者的理解能力和他们的知识迁移能力(即灵活运用所学知识的能力)。

　　随机进入教学法强调以学生为中心，强调情境教学，强调学生的自我学习，强调对学习环境而非教学环境的设计，强调利用各种信息资源来支持“学”而非支持“教”。我们以“电机学”课程中的“新型电机”为例，介绍网络环境下的随机进入教学设计。

　　“电机学”课程由于课时压缩的缘故，在以往的课堂教学中，往往只注重原理讲解，而忽视各种电机的具体应用及新型、特殊电机的了解。近年来，随着电力电子技术的发展，一些新型电机相继出现，并迅速在工业和民用产品中大量使用，如直流无刷电机、开关磁阻电机、直线电机、超声波电机等等，在以往的教学中我们几乎没有涉及这些新技术，这样培养出来的学生往往囿于理论范畴，跟不上科技前沿动态的发展，适应不了社会的需求。我们拟通过随机进入教学模式充分弥补这一课堂教学的不足。具体步骤是：
 

　1．呈现基本情境(演示型)

　　在各种普通电机原理的讲解结束后，向学生呈现与当前学习主题“各种新型电机”的基本内容相关的情境，老师在课堂上利用很短的时间向学生播放一些新型电机在工农业生产中大量应用的视频材料，随机而自然地把学生引入专业知识领域，引起学生求知的兴趣。学生的学习探究会一步一步地深入，从而产生迫不及待地想了解真相的学习动机。

　　2．随机进入学习(网络型)

　　学生通过网站上网学习，可以任意选择一种新型电机，进入学习内容，在教学网站上建立了“新型电机”学习专栏，里面有大量各类新型电机的图片资料以及相关网站链接，学生选取自己感兴趣的内容查看并学习，在此过程中发展了学生的自主学习能力。

　　3．思维发展训练

　　在网站“新型电机”专栏的内容设置上，注意发展学生的思维能力特别是学生的发散性思维。例如在网站内容的设置上，采取问题式体系：你知道这种新型电机的应用领域吗?你知道其原理和传统的电机有何不同吗?你知道它们的结构特殊在什么地方吗等等。网站发布的图片基本是关于这种新型电机的应用领域，而链按的网站则介绍了其原理结构等，学生通过对这些材料进行学习，同时自己在网络上查找一些相关的资料。根据这些“问题”作为主线把很多杂乱的材料在头脑里面组织起来，形成了自己对知识的初步认识。每进入一种新型电机的学习情境中，都可以激发其兴趣，动力在于探究出新型电机的原理、结构与传统电机的区别，不仅从另一个侧面再次巩固了传统电机的相关知识，也学习了许多新型电机的知识。

　　4．小组协作学习(网上论坛)

　　采取小组协作的学习方式，可展开面对面的讨论，也可利用网上BBS或网上论坛对所获得的认识展开小组讨论。在讨论中，每个学生的观点在和其他学生以及教师一起建立的社会协商环境中受到考察、评论，同时每个学生也对别人的观点、看法进行思考并作出反映。小组和集体的协作与竞争满足了学生的表现欲，培养了独立合作、竞争的意识，并具有一定深度的解决问题的能力，同时通过协作、讨论加深了对知识的进一步了解，形成了比较深刻的印象。

　　5．学习效果评价

　　包括自我评价与小组评价，学生在形成协作小组后，要求学生以小组为单位，对自己所学习的这种新型电机的相关材料进行组织，形成一个ppt的课件并发布到网站上，可用网络教室管理软件转播学生的课件投影到大屏幕上，让全班同学一起评价'教师也可通过网络教室管理软件对学生实行适时监控和评价。

　　这样只需要老师在课堂上创设一个情境，引导学生在课后利用网络自主学习或者协作学习，不仅让学生学到了知识，也适应了课时压缩的需要。整个教学过程都是在网络环境与课堂教学的结合中完成，通过学生与学生之间，学生与老师之间的互助协作完成，教学效果非常好。同时，学生在完成一种新型电机的学习任务之后，还可以再次随机进入另一种电机的学习。以随机进入教学法组织教学案例的最终目的是为了促进学生学习方式的改变，使学生能够主动地获取科学知识，理解科学本质，形成一定的科学探究能力以及科学的态度和价值观，并发展创新精神。

　　四、建构主义学习环境中教师职能的转变

　　实践证明，建构主义指导下的“电机学”课程教学设计其优势是明显的。其设计理念是以培养学生思维和能力作为教学的目的，教师逐渐把解决问题的主动权交给学生，课堂教学注重使学生主动建构自己的知识体系，能够自行将知识进行连接，能够通过知识的迁移和能力的内化，形成属于自己的分析问题和解决问题的能力。

　　用建构主义指导教学设计和教学过程，强调以学生为中心，并非否认和忽略了教师的主导作用。建构主义认为教师的作用是帮助学生建构知识，帮助学生形成和检验观点，得出结论，在合作的学习环境中汇集和传递知识，因此教师是由“信息的传播者”向“意义建构的协助者”转变。教师要成为学生建构意义的帮助者，要能够起到激发学生的学习兴趣，帮助学生形成学习动机的作用；要通过创设符合教学内容要求的情境和提示新旧知识之间联系的线索，帮助学生建构当前所学知识的意义；为了使意义建构更有效，教师应在可能的条件下组织协作学习，并对协作学习过程进行引导使之朝有利于意义建构的方向发展。由此可见，在意义建构的过程中，教师的责任不是减轻了'而是加重了，其主导作用更突出教师对整个学习过程的组织、安排、引导和调控，对意义建构能否实现非常重要。只要充分意识到这一点，协调好“主体”和“主导”的关系，才能充分发挥教师和学生的积极性，真正体现意义建构的思想。
 

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