基于建构主义理论的汽车构造课程教学改革

徐国艳 姬芬竹 王岩

摘  要：汽车构造课程内容繁多，有些知识点之间的关联性不强，采用传统的讲授法，学生普遍感觉课程学习难度大，知识掌握不牢固。将建构主义理论引入教学过程中，教师在教学中创设情境，引导学生实现对新知识的主动建构。采用建构主义环境下的教学设计和教学方法，充分发挥了学生的主体作用，培养了学生自我学习能力和合作学习能力，同时提高了学生的自主探索能力。

关键词：汽车构造;建构主义学习理论;协作学习;自主学习

中图分类号：G642        文献标志码：A         文章编号：2096-000X（2020）10-0113-04

Abstract： The course of automobile construction has many contents， and some knowledge points are not highly related. With the traditional teaching method， students generally feel that the course is difficult to learn and the knowledge is not mastered. Constructivism theory is introduced into the teaching process. Teachers create situations and Guide students to construct new knowledge actively. The teaching design and teaching methods in the constructivism environment give full play to the main role of students， cultivate students' self-learning ability and cooperative learning ability， and improve students' independent exploration ability.

Keywords： automobile construction; constructivism learning theory; collaborative learning; autonomous learning

汽車构造课程是各高校车辆工程的第一门专业核心基础课程，汽车构造和汽车理论课程一起为将来汽车行业的技术人员和研究人员提供扎实的专业基础知识结构，培养他们理论联系实际、利用专业基础知识解决工程实际问题的综合素质，提高他们的创新研究能力。同时，汽车构造课程也是车辆工程专业基础课与专业课之间的重要桥梁。通过汽车构造课程系统学习可以达到的目的：使学生具备汽车结构及工作原理的基本知识，具备分析汽车工程实际问题的基本能力，掌握汽车动力驱动传动系统、汽车行驶系统、汽车转向和制动系统的基本结构和工作原理，为学生毕业后从事汽车研发、汽车先进零部件的设计分析、进行相关学科的创新性科学研究等方面的工作奠定坚实的基础。

一、汽车构造课程特点与教学改革背景

汽车构造教材内容多，知识点多。主要的内容包括汽车动力系统、传动系统、行驶系统，转向和制动系统，这五部分内容有一定的关联性，但又具有相对独立性。学生学习时总感觉这几部分内容关联性不太强，导致对汽车构造知识点的掌握有些支离破碎，难以形成一个有机的整体。而且汽车技术发展迅速、汽车新技术新结构不断涌现，课程内容也应该与时俱进，如何平衡课程基础内容和先进技术内容的比例，也是必须要考虑的问题。

如何提高学生对汽车构造课程的学习效率、提高知识内化效果（掌握课程知识的程度），并培养学生的知识外化能力（如自主探索学习能力、创新研究能力等），是任课老师要进行教学改革的主要方向。

本课程教师基于翻转课堂设计的理论基础之一——建构主义理论，把翻转课堂的理论精髓用于教学过程中，针对课程内容和学生特点进行教学设计和实践，对汽车构造课程的教学改革进行了有益的探索。

二、建构主义学习理论

建构主义有久远的思想渊源和演变过程，早期哲学认识论中苏格拉底、柏拉图等就包含了建构主义的思想。现代的欧洲哲学家维科、康德成为建构主义的先驱，维特根斯坦的后期哲学思想则为当代建构主义思想提供了重要的理论支持。建构主义学习理论的主要提出者有皮亚杰、维果茨基等[1]。国内对建构主义学习理论的研究主要集中在师范类大学的专家和学者中。

基于建构主义的学习方法与传统的知识学习方法有较大的差异。建构主义学习理论认为，知识不是用文字描述出来的，也不能精确地概括成为某种一定的法则。建构主义理论认为，不同的人，由于原有经验和知识基础的不同，对同一事物的理解就会不同。每个学习者对知识的理解都是在自己原有经验和知识基础上学习而建构起来的。建构主义学习理论认为，学生并不是类似于知识接收器的角色，知识学习不应该是教师把书本知识进行转移传递给学生，因为他们在以前的学习中已经有了一定的知识基础，对新知识的学习，不应该是被动的知识吸收，而应该是教师引导学生主动建构知识的过程，教师引导学生通过知识主动建构去接收新知识，完成新知识的内化，并在教师的引导下，进一步实现知识拓展，完成知识的外化[2，3]。

中外各国研究者一致认为情境、协作、会话和知识建构是建构主义学习理论的四个主要组成部分。在建构主义学习理论中，学习知识应该是学习者在丰富的情境中，通过主动思考、探索、合作交流、实践等建构新知识体系的过程。建构主义学习理论强调学生是学习的主体，是新知识的主动建构者，不是通过外界刺激或灌输的被动接受者。建构主义学习理论同时强调教师的主导作用，教师不再单纯是知识的传授者与灌输者，而是学生知识建构引导者、帮助者和促进者。总的来说，建构主义学习理论强调的是学生的学习主动性和教师的目标指引性，建构主义学习理论核心内容为：以学生为中心，强调学生对知识的主动探索，教师主要起引导作用，引导学生去发现问题、分析问题和解决问题，实现对所学知识的主动建构[4]。

三、建构主义学习理论下的课程教学改革

课程教学团队基于建构主义学习理论，对汽车构造课程进行了课程设计和教学改革，在近几年的教学改革中，逐步减轻传统教学中教师“教”的份量，而逐步提高学生“学”的份量。

教师的工作重点放在对每一位学生的知识基础的了解上，引导学生在已有的知识基础和学习情景中，通过讲授、研讨和对话构建新知识，实现新知识内化，并培养学生知识外化能力。在汽车构造教学过程中通过情境创设、协作学习设计、对话情景创设和学习效果评价四个环节的灵活综合应用引导学生完成课程知识的建构。

（一）情境创设

知识总是源于生活的，不管是经验知识，还是书本知识，都应该是在一定环境和情景中产生的。汽车构造课程的一个较大优势是所有知识点的源头对象——汽车，是大家熟悉的，汽车的使用要求和一些常识知识学生基本都具备。在教学的过程中，尽量利用这个优势，避免把课程知识独立于生活中，变成条条框框的内容或生硬的知识点，不能让学生从死记硬背的出发点去掌握知识点。无情境化的教学，让学生带应试目的背现有的结论，而不是引导学生去理解知识是为解决什么问题而得来的，学生就不能深刻理解學习的内容，容易培养出思维僵化、没有辩证思维和创新思维的人才[7]。

为课程教学创设情景，就是要把知识放到产生和运用知识的情景中，让学生清晰地感知到所学知识能够解决的具体问题，让学生对所学知识知其然，并知其所以然。使学生在已有知识和生活常识基础上，牢固地掌握新知识应用的条件，并能灵活地拓展应用学到的知识，把死的书本知识变成活的知识[5，6]。

汽车构造课程的情景创设，主要有两方面的情景创设。第一方面是基于学生已有知识的问题情景创设，学生的已有知识，包括已知的理论知识和生活常识，教师在学生已有知识基础上设置系列问题情景，各章节之间情景问题的设置要环环相扣、互相呼应。通过问题情景创设，在学生的已知知识和未知知识之间搭起桥梁。第二方面是实验室实践环境的创设，汽车构造不仅是一门理论性强的课程，也是一门实践性强的课程，教师在教学过程中发现，有些学生的抽象思维能力和空间想象能力还是相对比较差的，这就需要搭建必要的模型情景，来助力学生对知识的建构。

基于学生已有知识的问题情景创设，以汽车构造的传动系统内容为例，在讲这部分内容时，发动机构造和工作原理已学完，机械原理和理论力学中相关传动理论基础知识也学完，教师设计的情景问题如图1所示，教师引导学生回顾发动机性能和输出的动力特性，并引导学生结合生活常识，分析汽车使用时的要求，引导出发动机输出的动力和汽车需求功率的差距，在这个情景中请学生思考如何解决这些矛盾。

在具体讲解汽车关键零部件功能时，如离合器的结构和功能的讲解，离合器是发动机扭矩输出的第一个部件，从发动机的工作原理出发，引导学生思考发动输出的动力能否和传动系统进行刚性连接，继而引导学生基于理论力学和机械学知识出发，思考柔性连接方式以及主要零件的结构形式，最后综合应用图片、实物模型、动画、视频展开离合器的结构和功能的讲解，引导学生构建离合器知识体系。

模型情景创建方面，有实物模型和虚拟模型的建设。本单位汽车构造实验室配备了传统机械四轮驱动底盘综合试验台，纯电动驱动动力底盘模型，模型上关键部件结构已解剖出来，另外模型可以插电运转，直观的显示动力传递过程。实验室还配置了汽车上所有关键部件的实物模型。

本单位设计并建设了一款混合动力车分解爆炸吊装模型（如图2），把整车的零部件结构按照实车中的位置有序的立体展开吊装展示，不仅把传动系统的部件结构展示得很清楚，其他系统的结构及各结构之间的相互关联也展示得很清楚。这套系统上集成了混合动力驱动、电动助力转向、线控制动等方面的汽车先进技术。

另外，实验室配置了传统燃油车、混合动力车、纯电动车的虚拟结构拆装和原理教学软件。

（二）协作学习设计

学习不能是依赖模仿与记忆，动手实践、自主探究与合作交流应该成为学生学习的重要方式。教师在课程教学过程中，设计学生协作学习过程，引导学生动手实践、合作交流，通过解决问题和总结规律来学习知识，这样让学生会交流，能学习，能合作，而且培养了学生自主探索和创新研究的能力。协作学习能使学生以更加深刻的方式学习并掌握知识点[7]。

本教学团队在组织教学过程中，将学生分小组，每组人数控制在3～5人，尊重学生之间的意愿自由组合，同时教师会协调一下学生之间能力的组合，每组保证有一位较优秀学生或组织能力较强的组长，能起到领导或领军的作用，能带领团队不断向前学习，这一点也符合北京航空航天大学这所双一流大学双领人才（领导领军型）培养的定位。

在学习过程中，对于课程重要知识点，教师借助视频、动画、图片、试验台和实物模型等丰富的手段、设计ppt，设置引导性问题，布置任务，进行必要的讲解，对于课程的难点和重点，引导小组组织协作讨论学习，在老师设计的问题情景和提供的模型情景中展开研讨学习，达到引导学生在已有知识和常识基础上初步构建新知识体系的目的。

学生通过协作学习，得出的结论可能不正确，或者一些结论不够深刻，或者对某些知识是有疑惑的，所以就需要进行下一步的对话情景创设。

（三）对话情景创设

课程知识点对于教师是已有知识，但对于学生是未知知识，在知识阅历和能力方面，教师是有一定优势的，所以在上一步学生之间的协作学习完以后，在师生之间、不同小组之间组织对话环节，教师完成进一步的引导，针对上一步学生之间讨论中存在的问题或疑惑，进行平等轻松的交流对话，把学生之间存在的某些错误认识、存在疑惑的知识或者学生忽略的知识通过提问对话的方式完成，教师注意营造一种轻松和身份平等的对话环境，用商量探讨的口吻组织教学，使学生在学习过程中始终保持无压力的心情，激发学生对学习的欲望和积极性[7]。

针对重要的知识点或者难点，可以先指定具有代表性的优秀学生或小组进行课堂展示，然后教师自己组织总结性点评报告，将学生学习中遇到的共性问题和难点问题指出，并能抛出延伸性问题，培养学生“跳出书本看知识”的能力，使学生学到的不仅仅是课程知识，而且达到提升他们的探究学习和创新研究能力的效果。

如针对图2混合动力车爆炸吊装模型，关于混合动力的三种工况下动力传递方式，是教学难点和重点。在我们的教学过程中，对于一个40人的班级，能独立分析出三种工况下的动力传统路线的同学大概5人左右，很多同学刚开始的理解是比较模糊的，在这个知识点讲解时，请学生分析三种工况：高压蓄电池供电的纯电工况下的动力传递路线、发动机发电纯电工况下的动力传递路线、发动机直接驱动的动力传递的路线，思考各工况下主要部件两个电机和超越离合器的作用，设置由浅入深的问题，引导学生逐步走向清晰，并引出拓展问题：请学生思考制动能量是如何回收的，为制动系统讲解埋下伏笔。

（四）学习效果评价设计

有效且公平的评价是课程教学考核必不可少的环节，评价是相互的，包括小组成员之间的互评、学生个人的自我评价、老师对学生的评价，也包括学生对老师的评价。

对学生学习的评价，要重在学习过程的评价，内容主要围绕三个方面：自主学习能力;协作学习过程中做出的贡献;是否达到学习成效。

教师制定的课程考核方法中给予组长一些小幅度的奖励分，目的是为了激励组长，发挥出他们的能力优势，加分一定要根据他们对小组的贡献来决定，而且要考虑小组成员对组长的评价，不能让其他同学觉得考核不公平。

學习是小组一起学习，要考核团队的协作学习能力，考核方法中对小组有一个整体的分数，另外还要有具体到个人的考核，避免有些学生逃避学习的做法，老师在这个过程中做好引导，多用正面鼓励的语言来激励学生，要促进学生勇于思考、勤于思考，大胆说出自己对问题的理解。对不同的学生要区别对待，对学习能力强的同学，要鼓励他们知识外化和拓展的能力，对知识外化部分，也设置小幅度的奖励分，引导他们去查阅国内外汽车新技术新结构研究进展，并写出总结报告，给其课堂展示汇报机会。对基础比较差的同学，重点是课堂知识的掌握，让他们感觉到和同学的差距，激励他们迎头赶上，教师为这类学生设计出一套可供选择并有一定针对性的补充学习材料和强化练习。这类材料和练习经过精心挑选，反映基本概念、基本原理，通过强化练习纠正原有的错误理解或片面认识， 最终达到符合要求的知识建构。

评价还包括学生对老师的评价，学生对老师的评价可以通过多种方式：书面纸质的、邮件、微信或交谈式。引导学生针对课程学习中的收获是否达到预期的要求，对教学内容和老师教学方法的适应度等说出自己的想法。

四、结束语

基于建构主义学习理论，进行了汽车构造课程教学改革探索，教学过程中强调学生作为学习主体的作用，同时也注重教师主导作用，教师既要引导学生主动探索，积极投入知识的理解掌握、延伸运用的过程，同时做到点到即止，教而不留痕。教师在教学过程做到“有所为，有所不为”。

作为教学过程的组织者、引导者和学生的学习合作者为学生设计和创造出良好的学习情境和轻松民主的交流环境，激励他们主动探究，互动交流，发挥自主学习的主动性，将新旧知识融会贯通，从而建构新的知识结构，帮助学生树立终身学习的意识，为我国汽车行业培养出专业基础扎实、能力强、会学习、能创新的适应行业发展的新人才。

参考文献：

[1]吕林.皮亚杰建构主义理论模式下大学英语自主学习培养研究[J].海外英语，2017（2）：73-74.

[2]何克抗.建构主义的教学模式、教学方法与教学设计[J].北京师范大学学报（社会科学版），1997（5）：74-81.

[3]何克抗.建构主义革新传统教学的理论基础（上）[J].电化教育研究，1997（3）：3-9.

[4]张建伟，陈琦.从认知主义到建构主义[J].北京师范大学学报（社会科学版），1996（4）：75-81.

[5]钟丽佳，盛群力.建构主义教学理论之科学性探讨[J].电化教育研究，2016（3）：22-27.

[6]郝连明.建构主义学习观对学习方式转变的影响[J].教学与管理，2016（4）：13-16.

[7]梁文辉.建构主义理念下的教学理论研究[J].甘肃教育，2017（9）：50.