基于建构主义学习理论的工程图学实践

张宝庆， 孙立华 ， 吴 星

（1. 长春理工大学机电工程学院，吉林 长春 130022；2. 长春工业大学工程训练中心，吉林 长春130012；3. 长春理工大学0903116班，吉林 长春 130022）

众所周知，强调认知主体的内部心理过程，即把学习者看作是信息加工主体的认知学习理论已经取代了作为强调刺激—反应，即把学习者看作是对外部刺激做出被动反应的行为主义学习理论。近年来，随着心理学家对人类学习过程与认知规律研究的不断深入，作为认知学习理论的一个重要分支—— 建构主义学习理论已成为当代西方最为流行的学习理论。多媒体计算机和基于Internet的网络通信技术也从客观上促进并刺激了该理论的进一步发展，建构主义学习理论正愈来愈显示出其强大的生命力，已成为影响教学设计理论与实践发展走势的重要力量。

建构主义学习理论和认识论，即关于人是如何学习的和知识的本质观点，日益成为教育领域的流行话语。固然，我们没有必要趋附于某种流行，但是我们有必要认真思考建构主义学习理论和认识论与教学实践的关系[1]。它给教育工作者提出了一种全新的教育心理学视角，然而，我国绝大多数教师对其蕴涵的教学思想还较陌生。因此，本文在对建构主义学习理论作简要介绍的同时，从工程图学实践二、三维教学相融合的角度，给出其指导下的一个具体生动且成功的教学改革应用案例。

1 基于建构主义学习理论的教学方法

传统的输入教学模式是指以讲座的形式教授并把信息传输给学生，学生记忆所学内容并通过考试的形式来展示他们所学的知识。建构主义的教学模式是指针对各种信息的来源，通过各种方式把信息传输给学生，学生思考并分析这些信息，以运用这些信息的方式来显示他们所学的知识，达到某一目标的过程。显而易见的是建构主义教学模式更易于整合、运用知识，它所追求的目标是确定的，达到目标的过程是具体、有步骤的，而输入教学模式则是泛泛的、过程是模糊的。其优劣一看便知，故各专业教学模式已经或正在从输入模式中以教授为中心的教学形式转变为建构主义模式中以学生为中心的教学形式。其两种教学模式的主要差异前者是教师控制学习过程，后者是学生和教师共同分担学习过程。为方便应用该理论教学，介绍基于建构主义学习理论下已开发、总结出的几种新教学方法[2]：

（1）随机通达教学、实践法

从建构主义学习理论出发，实施随机通达教学。即在学习过程中对信息意义的建构可以从不同的角度入手，在获得不同方面理解的同时，得到不同解决问题的答案。因此，对同一内容的学习、同一个问题的解决，在不同时间、不同阶段、不同情境，不同人，都会有不同的视角。

（2）由难而易的教学法

传统教学采取的都是由易而难，由下而上的教学进程；但从建构主义学习理论出发，则是相反的教学进程。即由难而易、自上而下的教学进程。在教学中教师先呈现整体性的任务，让学生尝试解决，在解决过程中，学生需首先完成子任务及其所需的知识技能。这样的教学就不是从脱离情境的，过于简单化的低层次开始，而是从联系实际的，具有整体性的高层次开始。

（3）环境情景教学法

从建构主义学习理论出发的情境教学。即弱化学科界限，强调学科交叉，让学生在与现实情境相类似的情境中进行学习。教师并不搬用事先准备好的内容，而是展示与现实中专家解决问题相似的探索过程，学生解决具体问题的过程本身就反映了学习的效果，这也称为融合式环境情景教学。

（4）合作式学习教学法

建构主义学习理论强调，每个人都应以自己的经验和知识背景来理解事物，并且只能理解事物的某些方面，不存在唯一正确的理解。因此，在教学中提倡合作学习，让学生增进相互讨论、切磋、交流的机会，有助于了解彼此的见解，丰富对事物的理解，减少片面性、局限性，促进学生建构能力的发展，这是现代教学实践中尤其应强调的团队合作精神。

（5）支架式教学法

建构主义学习理论推崇支架式教学：教师在教学中的指导、帮助作用随着学生学习的进展而渐弱，直至最后由学生自己独立进行，以充分发挥学生自我管理学习的能力。这种教学思想来源于前苏联著名心理学家维果茨基的“最近发展区”理论。这也是我们强调在教学中“授人以鱼，不如授人以渔”的道理所在。

2 建构主义工程图学实践方法与步骤

随着工程图学教学改革的不断深入，二、三维图学技能相结合、强化实践能力等的要求日显迫切。而现在许多高校二、三维理论教学与实践不能有机融合，如何对二、三维教学进行有机融合便成为许多图学教育工作者思考的问题，笔者通过学习与研究，就基于建构主义学习理论指导下的工程图学实践给出具体实施方法：

（1）设立终极目标，实施由难而易的教学实践法

对于机械类学生，工程图学课时较多，一般在二、三维教学过程中穿插少量的练习，在学习之后安排有一次集中的课程训练，以检验其教学效果。少量的练习一般依章节内容面定，零散而且片面，集中的课程训练才是综合检验、提高教学效果的最后关卡。我们以具体的实际产品作为实践对象，在训练期间完成其整体到细节的二、三维建模、仿真、甚至有限元分析设计等，这就要求学生综合所学图学知识，将零散知识串线、拼凑、优化，结合实际设计出数字化模型与样机。这种题目给了他们一个思考的空间，是由难而易发展的良好开端。

（2）团队形成、任务分工，实施合作式学习教学法

任何一个产品都是由几十个、甚至成百上千个零件组成，题目较大，必须形成团队合作，进行任务分工。团队成员全部是大二学生，即刚刚学完图学课程，这样便于检验效果。三维表达用哪个软件较好？装配图的二维表达有几个方案、用哪个软件等？以二、三维实践相结合为中心，给学生留有思考的空间，在合作探究时提出有价值的议题，合作式学习教学法的特点是必须建立在独立思考的基础上，提出有价值的问题，合作讨论，求同存异。

（3）以学生为主体，教师统领，实施支架式教学法

支架式教学法在这次教学实践中体现的尤为明显，其特点是教师在整个过程中的作用不断弱化，直至消失。也就是学生教师共同分担其任务，初始时教师分担任务较多，且以指导为主，最后教师的作用弱化至零。

应用以上三种教学方法的实践步骤如图1所示。

图1 建构主义工程图学实践步骤

3 建构主义学习理论指导下工程图学实践教学效果

在建构主义学习理论指导下开展工程图学实践，经实践产生的作品参加了于 2010年在江苏常州举办的全国三维数字化创新设计大赛现场总决赛，并荣获了二等奖的殊荣。作品见图2。

图2 端子压接工装（3D总决赛作品）

0903116班吴星等四名参赛队员均为大二学生，经过前期训练，在比赛现场仅用 10小时的时间就完成了从零件二、三维建模、装配、原理仿真、实物仿真、有限元分析的全过程，同时还完成了二、三维转换、说明书撰写、PPT答辩等多项内容。

这仅仅是基于建构主义学习理论指导下工程图学实践效果的一个实例展现，该学习理论强大的生命力将在我们今后学习生活中进一步展现。

4 建构主义学习理论对教学改革的启示

教学改革的重点就是教学中教与学的关系问题，即教师在整个过程中为学生提供了一个什么样的环境与条件，对学生起到了一个什么样的引导等。通过以上分析与总结，我们发现教学改革中应注意的中心原则：

（1）教师的作用在转变

即从传统的向学生传递知识的权威角色转变为学生学习的引导者、辅导者、学生学习的高级合作者。

（2）教师和学生应该共同面对真实世界的、复杂的真实问题

因为，他们不仅需要发现这些问题，更需要最终解决这些问题。它们只有对最终实现的目标有所了解，对真实世界有所了解，才能认识到真实世界的复杂问题有可能有多种答案，也才能提出问题解决的多种观点。在这一过程中必须放弃那种只有唯一正确答案的观点，当然这也意味着需要改变传统的评价策略。

（3）创设良好的学习环境与氛围

良好的学习环境与氛围不是指一流的硬件学习条件、也不是指大家努力刻苦、甚至是沉闷的学习氛围。而是指可以独立探究、合作学习的环境与氛围。

（4）教学目标包括认知目标与情感目标的双重方面

教学过程中教师要重视学生的情感领域，教学是逐渐减少外部控制，逐渐增加学生自我控制学习的过程。

（5）改变评价策略，重视过程评价

一定要秉持过程和结果相统一的评价原则，即要求评价不但应贯穿于教学活动的始终，而且应把过程、教学和效果进行整合，使它们融合为一个有机的整体，贯穿到实践活动中去，从而形成有效的教学评价。

5 结束语

我们认为，任何一种理论存在的价值，都在于它有针对的解决了一些问题，或者在解决某些问题上有其独特的功能，比如行为主义与技能操作、认知主义与概念学习、人本主义与人格发展等[3]。而教学面对的是多重学习与发展任务，对应着多种学习理论，在完成整体的教学任务过程中，应偿试在各种理论指导下的教学设计，它以实践为需求，不能以先入为主的教条理论去指导实践的方式，否则便很容易陷入教条主义或形式主义，使理论与实践牵强附会。其实，教育理论与实践的关系问题，归根到底是教育研究主体和教育实践主体之间的交往与相互转换的问题[4]，只有解决了两类主体间交往和转换的质与量的关系问题，才能推动教育理论与实践相结合的进一步发展。

[1]Constructivist Learning Theory [DB/OL]. http://www.exploratorium.edu/IFI/resources/constructivist learning.html/, 2002-11-11.

[2]何文理. 浅谈建构主义学习理论的现实意义[J]. 企业家天地(理论版), 2009, (1): 153.

[3]赵 健. 学习共同体[M]. 上海: 华东师大出版社,2006. 1-110.

[4]李政涛. 论教育理论主体和教育实践主体的交往与转化[J]. 高等教育研究, 2007, 28(4): 45-50.