前置式项目诱导型教学模式的研究与实践

殷素峰, 黎小巨, 陈小艳

(东莞理工学院城市学院 机电工程系, 广东 东莞 523419)

大学教育属于“实践—理论—实践” 认识论辩证链条的第二个环节,其实质是将理论有效地“植入”学生大脑并使之形成改造世界的力量。为了提升学生对知识的理解度,项目导向式教学模式得到广泛的认可,其以工程项目贯穿整个教学过程,使学生从中感知、体验和领悟相关知识,从而激发学习兴趣,提高学习主动性[1-8]。项目导向教学模式对增强教学效果起到了积极作用,但实践发现,由于教改后课程学时较少,授课过程中理论与项目实践交融并不充分,项目导向教学模式没有充分发挥出其应有的效果。本文提出前置式项目诱导型教学模式,旨在从内涵、结构、功能各方面深化项目导向教学模式的研究。

1 前置式项目诱导型教学模式内涵

前置式项目诱导型教学模式是在项目导向教学模式的基础上,提倡合理选择工程项目,在授课前学期,以参观演示等方式向学生介绍课程内容应用领域、应用价值,激发学生的好奇心和学习兴趣,诱导学生利用寒暑假提前介入项目学习,并在授课学期,加强教师指导,帮助学生完善项目,实现在实践的基础上充分消化、吸收理论知识。

前置式项目诱导型教学模式分4个阶段,如图1所示。第一阶段为项目诱导期,时间为授课前学期,教师通过组织集中参观、展示等方式,有目的地宣讲课程的应用领域及应用价值,激发学生主动探索意识。第二阶段为项目引导期,时间为寒暑假,给学生布置初级项目,通过微课、PPT讲义、提供实验器材等形式引导学生检索相关资料完成任务。第三阶段为项目指导期,时间为课程授课学期,教师将初级项目升级为高级项目,对项目提出更高要求,通过师生互动,对存在的问题及时协商解决。第四阶段为项目主导期,时间为授课学期末,教师提出综合性项目,学生通过团队协作,综合多学科知识,实现项目创新。

图1 前置式项目诱导型教学模式

2 前置式项目诱导型教学模式理论基础

2.1 人类学习与学生学习的本质区别

人类学习是人凭借经验而产生的行为或行为潜能的相对持久变化[9],包括3方面内容 : 人类学习为了改造客观物质世界,具有主动性；人类学习是一种凭借经验而进行的活动,也就是说,学习一定要以学习者已有的经验为基础,经过反复的练习后发生的行为变化；人类学习所引发的变化既包括行为的变化,又包括行为潜能的变化。因此,人类学习具有主动性、持久的、深刻性。

学生的学习是在教师的指导下,有目的、有计划、有组织地进行,是在较短的时间内系统地接受前人积累的文化经验,以发展个人的知识技能[10]。学生的学习与人类学习的区别有3点:学生的学习以间接经验的掌握为主线；学生的学习具有较强的计划性、目的性和组织性；学生的学习具有一定程度的被动性。因此,学生的学习具有被动性、短暂性、肤浅性。

前置式项目诱导型教学模式使学生在接触理论知识之前,首先接触实际项目,为学生提供直接感性认识,模拟人类认识世界的本质,使学习过程变被动为主动,变短暂为持久,变肤浅为深刻。

2.2 建构主义学习理论

建构主义( constructivism)学习理论强调学生在学习过程中以个人原有的经验、心理结构和信念为基础来建构和理解新知识[11]。建构主义学习理论要求教师把握并利用学生正规学习前的非正规学习,以及科学概念学习前的日常概念学习,来理解与建构新知识或信息,从而更好地保证教学所要达到的预期效果。建构主义强调学习过程中体现学习者的主动性、建构性、探究性、创造性[12]。建构主义的核心内容是以学生为中心,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。

前置式项目诱导型教学模式与建构主义学习理论相一致,使学生在接触理论知识之前,让学生首先建构自己的理解,在自己理解的基础上通过自主探索达到一定的认识高度,然后通过教师干预、师生互动,将理论知识内化为学生解决实际问题的能力。

3 学习动机与前置式项目诱导型教学模式的设计与组织

学习动机是激发学习活动、维持学习活动,并使学习行为朝向一定目标的内部心理状态,学习过程必须充分激发、维持学习动机,才有可能达到事半功倍的效果。

3.1 学习动机来源

美国教育心理学家奥苏贝尔(Ausubel,D.P)认为,学生学习动机由认知内驱力、自我提高内驱力、 附属内驱力 3个方面构成[13]。认知内驱力是一种要求了解和理解的需要,主要从好奇的倾向(如探究、操作、领会以及应付环境等有关的心理素质)中派生出来,是一种最重要和最稳定的动机；自我提高内驱力是指由自己的学业成绩而获得相应地位和威望的需要,可促使学生把自己的行为指向当时学业上可能达到的造诣； 附属的内驱力指的是一个人为了赢得长者(如家长、教师等)的赞许或认可而表现出来的把工作做好的一种需要。

3.2 学习动机缺失

Legault[14]及其同事认为学习动机缺失包括4个维度:能力信念、努力信念、任务价值与任务特征。

能力信念指动机缺失者对自己完成行为的能力具有消极的认知；努力信念指动机缺失者对自己所能够付出的努力程度的消极认知；任务价值指学生对所需完成的学业任务的重要性与意义的消极认知，假如学业任务对学生并不重要,那么就可能导致动机缺失；任务特征指可能导致学习动机缺失的学业任务的具体特征，比如当一个任务缺乏兴趣或刺激时,或者枯燥乏味、冗长、繁杂时,动机可能就会缺失。

根据学习动机理论,前置式项目诱导型教学模式必须自始至终都要能够激发学习动机,并要避免实施过程中学习动机的缺失。因此,在项目设计中,需要甄选趣味性、应用性强,且难度与学生实际水平相当的题目,吸引学生主动学习。而在教学执行过程中,教师需时刻洞察学生学习状态,实时引导,帮助学生不断克服困难,使学生对自己分析问题、解决问题能力的获得高度自信,并具有成就感。前置式项目诱导型教学模式中项目设计及组织过程与学习动机的关系见表1。

表1 前置式项目诱导型教学模式中项目的设计与组织

4 前置式项目诱导型教学模式实践

为了验证前置式项目诱导型教学模式的效果,在 A、B、C 3个班“单片机原理与应用”教学过程中分别采用前置式项目诱导型、课内项目引导型、传统教学模式进行试验,其中 A班在授课前一学期参观了科技馆智能控制展厅,观看了电子显示屏等与单片机相关的应用案例,同时购置了10套单片机学习板(包括流水灯制作、LED点阵、液晶显示等项目实验及其完整的程序等,还有相应的讲解视频),要求学生利用假期观看视频,动手实践。B班在授课过程中引入部分项目,如“基于流水灯设计遥控光立方”“基于数码管设计按键计分器”等。C班授课采取非项目导向的传统教学模式。

基于yaahp软件运用层次分析法[15]对3种教学模式效果进行分析。层次模型以工程应用能力为决策目标,包含专业理论知识、思维判断能力、创造创新能力、创作动手能力和表达交流能力共5个一级指标。每个一级指标包含3个二级指标,如专业理论知识包括核心课程成绩、学生对核心课程目标的理解、学生对课程之间关联的理解,另有3种教学模式为备选方案,具体参见图2。

图2 各级指标及备选方案对工程应用能力的相对权重

一级指标相对决策目标、二级指标相对一级指标判断矩阵中各要素的相对重要性用 1、2、3……9 及其倒数来标度,由专家打分决定,如表2所示。备选方案相对二级指标判断矩阵中各要素的相对重要性由教学资料总结分析及问卷调查决定,如3个备选方案对核心课程成绩的判断矩阵是通过对A、B、C 3个班“单片机原理及应用”考试平均成绩进行分析,以C班平均成绩为基准,A、B班平均成绩与C班成绩相比,规定1分差相当于0.2等级标度,从而决定3个备选方案对核心课程成绩的相互重要程度。

表2 判断矩阵标度

如5个一级指标相对决策目标的判断矩阵及计算结果如表3所示,其中判断矩阵一致性比例为0.010 3,对工程应用能力的总权重为1.000 0,判断矩阵最大特征值λmax为5.046 0,5个一级指标相对权重Wi分别为0.187 3、0.196 5、0.291 3、0.234 1、0.090 7。

要求各判断矩阵一致性比例均小于0.1,检验合格后进行计算,各要素对决策目标“工程应用能力”的权重分布如图2所示。从图中可知,在一级指标中,专家认为创造创新能力、创作动手能力对工程应用能力的权重较大,分别为0.302和0.283,二级指标中,创新设计能力、综合制作、自主学习能力、专业竞赛更能体现工程应用能力,其权重分别为0.117、0.116、0.087、0.087。方案层中,经教学资料分析和学生问卷调查,前置式项目诱导型、课内项目引导型、传统教学模式工程应用能力的排序权重依次为0.667、0.255、0.076。评价结果显示,前置式项目诱导型教学模式相对于传统教学模式对学生工程应用能力的培养具有绝对的优势,而相对于课内项目引导型教学模式同样具有明显的优越性。

表3 5个一级指标相对决策目标的判断矩阵

工程应用能力: 一致性比例:0.010 3； 对“工程应用能力”的权重:1.000 0； λmax:5.046 0

5 结语

前置式项目诱导型教学模式适应认识规律,着眼于“以教为中心”向“以学为中心”的转变,实施过程中,学生能够充分利用时间理解课程内容,有利于激发和保持强烈的学习动机,通过项目的循序深入,使学生理论知识与实践能力相辅相长,树立自信心,增强成就感。同时,在前置式项目诱导型教学的实践过程中,其对学生工程应用能力的培养具有明显的优势,因此,该模式对“应用型”本科院校的人才培养工作有着显著的指导意义。

参考文献(References)

[1] 刘少克,李晓龙.基于项目导向的研究性教学模式探索[J].教育教学论坛,2015(36):114-115.

[2] 石爱业,张振,徐枫,等.基于项目导向的专业综合实践教学[J].计算机教育,2010(13):137-141.

[3] 李军.项目导向教学方法研究和实践[J].科教导刊,2011(12):111-112.

[4] 季丽琴.基于项目导向的“PLC 控制编程技术”课程教学模式改革[J].职教通讯,2014(33):49-51.

[5] 赵仕宇,周超.基于项目导向的《塑料模具设计与制造》课程教学研究与探讨[J].中国制造业信息化,2012,41(3):74-76.

[6] Chandrasekaran S, Stojcevski A, Littlefair G,et al. Project-Oriented Design-Based Learning: Aligning Students’ Views With Industry Needs[J].International Journal of Engineering Education, 2013,29(5):1109-1118.

[7] Filho W L, Shiel C, Paco A D.Implementing and operationalising integrative approaches to sustainability in higher education: the role of project-oriented learning[J].Journal of Cleaner Production, 2016,133:126-135.

[9] 冯忠良,伍新春,姚梅林,等.教育心理学[M].2版.北京:人民教育出版社,2010.

[10] Teneva M. The essence of school education[J].The Journal of Supercomputing, 2015,13(3):237-240.

[11] Palmer D. A Motivational View of Constructivist-informed Teaching[J].International Journal of Science Education, 2012,27(15):1853-1881.

[12] 傅四保.建构主义学习理论指导下的项目教学法初探[J].中国大学教学,2011(2):56-58.

[13] 方相成.论学习动机的优化[J].教育评论,2010(2):37-40.

[14] Legaul L, Green-Demers I, Pelletier L. “Why do high school students lack motivation in the classmcm? Toward an understanding of academic amotivation and the role of social support”[J].Journal of Educational psychology，2006, 98(3):567-582.

[15] 邱文教,赵光,雷威.基于层次分析法的高校探究式课堂教学评价指标体系构建[J].高等工程教育研究,2016(6):138-143.