基于建构主义学习理论的发现法在中职理工学科课堂教学应用——以机器人用户坐标系设定优化批量生产工艺为例

毛旺斌

（中山市建斌职业技术学校 广东中山 528400）

在中职理工科教学中，教师基本以讲授法为主，通过手口相传，指导训练的方式，从而让学生掌握技术技能。这种教学模式依赖教师的讲授，并未充分尊重学生的主体地位。虽然技能传授效率较高，学生易于接受，但是忽视了学生自学能力的培养。面对日新月异的时代变化，掌握学习的方法比掌握学习的知识更加重要，终身学习的概念日益深入人心。因此，教学的重点应该转变成给学生提供机会解决问题，从而获得如何学习的经验，并通过训练，以提高学生的学习能力。同时，新时代下，中职教育改变以往以就业为导向，清晰定位为职业教育体系的起点，中职教育的基础性日益突出。因此，教师应该转变教育教学思想，丰富课堂教学模式，将在课堂上传授的基本知识与技能转变为教学载体，以期通过有效训练实现学生技术技能与学习技能双提高。因此，本文以笔者实际的教学经验为基础，浅析基于建构主义学习理论发现法在中职理工学科课堂教学的应用。

布鲁纳认为，人不是一个知识的被动接受者。个人的学习都是通过把新得到的信息和原有认知结构联系起来，去积极建构新的认知结构[1]。而发现法是教师指导学生通过再发现的步骤进行学习的方法，是学生对已有认知结构的延伸、重构[2]。

以机器人用户坐标系设定优化批量生产工艺为例，机器人运动轨迹是以编程和示教节点为基础的，在企业真实生产案例中，经常会由于夹具拆装后移位，导致毛坯件与机器人相对位置发生改变，机器人原有运动轨迹发生整体偏移，企业反馈需要重新编程与示教所有节点，生产效率低。从这一情境入手，教师通过发现法组织课堂，启发学生思考，引导学生发现，指导学生验证，帮助学生总结，从而让学生获得解决问题的经验。

但是布鲁纳的发现法思想过于强调学生的主动发现，尤其在充分分析中职生学情后，笔者发现简单地套用布鲁纳的发现法，忽视了科学探索与学生学习存在本质上的区别，存在一定的局限性。因此，笔者结合建构主义学习理论，弥补发现法在中职课堂上的缺陷，提出基于建构主义学习理论的发现法。

准确分析学情是有效教学的基础，针对中职学生思维能力较弱、学习能力较低的特点，在运用发现法开展课堂教学，教师要对环节进行重构，使学生在教师的指导下在时间的维度上将理冗长的发现过程缩短为捷径，在内容的维度上将攻克的项目分解为可解的问题，在方法的维度上将迷茫的探索清晰为可选择的途径。教师起到引导、支持的作用，学生充分发挥学习的主动性与积极性，信息技术成为学生探究的认知工具。学习是引导学生从原有经验出发，生长（建构）起新的经验。教师不能无视学习者已有的知识经验，不能简单、强硬地从外部对学习者实施知识的“填灌”，而是应该把学习者原有的知识经验作为新知识的生长点，引导学习者从原有的知识经验中，主动建构新的知识经验。教师和学生、学生与学生之间，需要共同针对某些问题进行探索，并在探索的过程中相互交流和质疑[3]。

因此，笔者通过教学实践提出课堂教学环节可遵循如下一般步骤

（1）创设问题的情境：使学生在这种情境中产生矛盾，觉察到目前无法解决的困难或问题；

（2）选择与确定问题：分析矛盾产生的原因，确定必须要解决的问题；

（3）讨论与提出假设：促使学生利用教师所提供的某些材料、所提出的问题，提出解答的假设；

（4）实践与寻求结果：从实践上检验自己的假设，并收集实践数据；

（5）验证与得出结论：分析实验获得的一定结果，在仔细评价的基础上得出结论。

以机器人用户坐标系设定优化批量生产工艺为例，笔者认为要充分了解学生的认知特点、学习基础，并在此基础上设计基于建构主义学习理论的发现法课堂教学实施流程图，如图1所示。

图1 课堂教学实施流程

在实践中构建“八步双循环”课堂教学范式，每次课的第一学时主要为理论探究，引导学生针对问题研究解决方案，进行“研后再改”的探究循环，第二学时主要为技能训练，指导学生锤炼技术技能，实行“练后再练”的实训循环，如图2所示。

图2 课堂教学范式

1.导任务：课前导入任务，学生自主学习，教师以学定教。

2.定方案：第一学时主要探究解决任务的方案，重点分为以下四个环节：

（1）探方案：小组探究解决方案，发散思维。充分调动学生学习自主性，尊重学生思想，鼓励学生探究。

（2）研方案：全班研讨小组方案，思维碰撞。借助信息技术与即对通信软件，搭建畅所欲言的场所，鼓励学生表达。

（3）修方案：师生分析修正方案，多元交互。企业导师与教师“双导师”参与教学互动，从企业与学校的不同角度与学生一起分析问题，优化方案。

（4）验方案：仿真软件验证方案，知行合一。借助仿真软件模拟最终方案是否合理，为实训教学提供理论支撑。

3.强技能：第二学时主要通过做中学，学中做，检验学生新知，锤炼学生技能，强化技术操作，引导技术创新。重点分为以下四个环节：

（1）学操作：微课辅助学习操作，直观明了。借助微课，学生可随时学习操作动作，反复观看操作细节，满足不同层次学生的不同学习要求。

（2）练技能：动手实训练习技能，内化知识。突出实训环节，在动手实操中培养学生技能，发现操作问题，提高职业素养。

（3）精技术：师生深究技术要点，精益求精。针对实操中遇到的难点，双师出手破难点，口诀辅助学方法，培养学生精益求精的工匠精神。

（4）得技巧：再次实训强化技能，形成技巧。落实技能训练，针对难点，反复练，练反复，夯实技能，习得技巧。

4.拓视野：课后发布拓展任务，开展企业调研活动等拓宽学生视野，了解新工艺、新规范。并在线完成多元评价、反思总结。

具体实施过程中要注意以下几点：

1.教师应该按照学生的认知水平创设情境，情境中的矛盾必须尖锐且易见。学生能够在认知范围内觉察甚至提出存在的问题，否则将无法确定学习目标，更不可能激发学习兴趣。笔者设计的情境来自企业常见问题，是在学生已经掌握了机器人编程示教的认知基础上提出的，通过简单思考推理即可得知，矛盾集中在机器人原有运动轨迹发生整体偏移导致原有程序不可用。

2.教师明确需要解决的问题后，需要通过讲解或引导学生分析问题产生的原因。这一步往往容易被忽略。笔者在本案例中，引导学生找出问题的原因，进而明确探究目标——实现无须重复示教节点的方法。学生只有明确研究方向，才能够针对性地结合知识经验提出一个或几个解决问题的假设。

3.教师应培养学生应用假设-验证的科学方法解决问题的能力。在理工学科课堂教学中，可借助实训实验设备提供学生探究验证的经历，使学生在探究的过程中发现学习的乐趣，掌握学习的方法。假设-验证环节是发现法的核心，其中引导学生自主学习和自主探究是教学的关键，并在此基础上实施的小组合作学习活动。学生只有在经过了认真地进行鼓励学生假设，引导学生验证，通过两轮的假设-验证，让学生充分体验发现法的科学思维。

4.布鲁纳所提倡的发现法强调以学生为中心，但是笔者认为教师为主导的地位同样不容忽视。教师在重要环节或节点及时给予学生反馈是发现法实施的关键。若提前给出反馈，学生缺乏对照总结的经历，难以理解验证结果；若延后给出反馈，学生无法对学习进行适时调整或补充。笔者在学生的验证结果与目标要求做出比较的关键节点，及时给予反馈，将问题研究进一步深入，将学生思维进一步拓展，培养学生精益求精的工匠精神。

5.依据建构主义学习理论要求，注意新旧知识之间的联系。教师应利用学生的认知最近发展区，充分引发思考，耐心等待反馈，通过知识迁移，引导学生将新知识与旧知识联系起来，有助于将新知识纳入认知结构中。

本教学课堂案例运用基于建构主义学习理论的发现法，学生在自己解决问题的经验中学会学习，培养了学生的自主探究和解决问题的能力。相比于传统的发现法，更关注学生的认知特点与学习基础，在原有经验基础上构建的新的认知结构更加稳定，同时教学效率更高。当然，发现法并不是万能的。笔者并不建议单纯地依据发现法来组织所有课堂的教学，而应该了解发现法，发展发现法，并将其与其他教学方法灵活组合，从而达到最佳的教学效果。