新工科背景下生成性学习资源驱动的学习动机迁移研究

陈 磊

（徐州工程学院，江苏 徐州 221008）

新工科给应用型本科高校的教学资源建设提出了更高的要求。教学内容不但需要承前启后，循序渐进，逻辑性强，还需要符合学生现有认知水平与知识结构，支撑学生的知识重构过程，尤其强调基础能力的培养。围绕这一需求组织的教学资源必须能够反映或者联系学科的新理论、新思想、新概念和新成果，与时俱进，充分地反映时代发展对人才素质的新要求[1]。

一、生成性学习资源在新工科教学中的作用

在新工科的教学中，培养学生的学习兴趣，是强化学习动机和促进教学活动顺利进展的重要措施，并在一定程度上极大地影响着学生的学习效果和对学习的积极性。教师要促进学习动机迁移，使学生产生学习需要[2]。在教学过程中，需要运用各种手段去提高学生的学习兴趣，引导学生能更加积极主动地去学习[3]。教师需要用丰富新颖的教学内容，良好的师生互动和先进的教育技术增强学生的学习兴趣。因此，本文认为教师和学生应该共同建设课堂，共同组织学习资源。在共同协作的过程中，不但更新和优化了教学资源，而且有助于强化学生的学习动机。学习动机的产生依赖于学习需求和诱因两大因素。在教育教学过程中，我们可以巧借外力，从这两大因素入手，激发学生的学习动机，促使学生主动学习[4]。本文提出在新工科教学中规模化的使用生成性学习资源，目的在于拉近教学案例和学生的距离，通过学长自制的案例和工具，让学生感觉到自身和学长之间的差距，产生一种不平衡却力求满足的内部状态。且由于这些资源是学长生成的，所以可以增强学生通过学习达成满足的信心，有利于把考试、评奖等外在学习动机向内迁移。

本文分析了在教学实验中的教学案例。在生成性学习资源的制作和使用两个阶段中，重点研究学生学习动机的变化情况。从成功实施的案例中，本文总结出了生成性学习资源制作和使用的基本流程和关键环节。

二、生成性学习资源的使用原则和效果

根据学者拉金的观点[5]，教师在教学中的主要作用是打造一个学习环境和学习活动运行机制。而学生则在教师引导下，自我定义各种学习要素。包括学习内容、学习形式等。所学知识由学生自我再发现获得，所培养的能力由学生在“做中学”的过程中锻炼。对于学习对象，教师给出多元化的指导意见，学生在一定范围内有自主判断和选择的权利。

具体到学习资源的组织和教学模式的设计，袁翔[6]认为可以打造基于生成性学习资源的教学框架，在该框架下实现教学的“生成”模式。把该框架应用于新工科教学，本文认为教学框架的三个主要方面是：（1）学习形式上，强化自主实践探索，通过探索创建复杂的知识关联，完成知识重构。（2）学习对象上，推动学生之间的学习交流，利用学生之间知识结构的相似性打破知识的诅咒。（3）学习内容上，利用生成性学习资源不断地调整、优化和完善教学案例、实践工具和参考资料。目前已有越来越多的教学实践表明，生成性学习资源在计算机技术教学方面具有积极作用[7]。但是还缺少其对学习动机影响的具体分析。本文通过四个生成性教学案例验证了生成性教学资源在驱动学习动机迁移方面的作用。四个生成性学习资源教学案例分别来自面向对象程序设计和计算机网络原理两门课程，包含了实践技能和原理知识，具有一定的代表性。

第一个案例是面向对象程序设计中的文件读写案例，由教师和学生共同讨论主题，学生运用课堂学习的基础知识独立查阅资料完成。在该案例中，课堂基本知识包括文件读写和基本形状绘制。学生提出若干备选主题之后和教师一起讨论确定最终主题，查阅了中国边境线坐标文件和重点高校坐标文件。引用JAVA 工具包，用短线绘制了边境线，用方块绘制了985 和211 高校分布。最终学生不但完成了文件读写，并且将文字资料翻译成了直观的图形信息。负责制作该案例的学生在实施期间，自主查找了GIS 系统资料，查找了多个版本的中国国境坐标文本，了解了相关地理信息发布机构，并了解了985 和211 高校信息及其专业特点，完成了一定量的编码和纠错工作，对文件读写和绘图的工作机制有了深度的理解，专业技能获得提升。当该案例在全班使用时，该案例的视觉效果对其他同学造成一定的心理刺激，看到同班同学完成的案例，产生了一定的不满足感，自觉学习并完成该案例。在整个过程中，教师仅主要参与选题工作，教师并不掌握案例实施所需的资料，不确定案例可以成功，学生在面临一定失败风险的情况下，独立完成了案例。案例引入课堂后，也是由学生制作教学材料并以翻转课堂的形式进行讲解和讨论。

第二个案例如图1 所示，是呈现递归算法的分形特征。在学习递归过程中，由学生自主提出该主题。利用课堂的递归算法模板和基本的绘图知识，学生完成了分形树的绘制。教学效果显示，分形树相对传统的斐波那契数列等案例对递归的体现更为直观，把抽象问题具象化，学生制作的这一案例在递归算法的讲解中起到了较好的教学效果。学生制作的案例有时更加贴近学生的需求，更加易于理解，比教师提供的案例更能引起学生之间的共鸣。

图1 递归分形树案例

第三个教学案例如图2 所示，是一个策略对抗游戏，用于泛型和集合的编程教学。该游戏是在学生学习了斯坦福相关课程案例后，从一个鱼群捕食动画修改而成的。学生制作者向每个参赛组提供所有鱼和食物的坐标集合，参赛者根据这些坐标，设置自己的鱼的游动策略，捕食最多者获胜。每次比赛分为一次验证赛和一次正式比赛，两年来，验证赛和正式赛之间总会发生较大的排名翻转，证明学生参赛者都认真分析了他人的策略并进行了针对性的策略修改。从排名翻转的情况可以看出学生对这个生成性教学案例的参与度极高，产生了浓厚的兴趣。

图2 鱼群捕食竞赛案例

生成性学习资源不但适用于实践课程教学，也适用于原理性课程的教学。如图3 所示，案例四是一个路由器制作案例。学生为了展示路由器的工作原理，从一台电脑的USB 接口扩展出三个RJ-45 接口，并分别连接了另外三台电脑的网卡，形成一个小型网络。同时设置了路由表，并编程路由程序，使其可以根据路由表替换链路层报文首部字段，实现了路由转发功能。该学生制作的案例不但为计算机网络原理的讲解提供了良好的实验工具，同时也扩宽了教师的教学思路，真正做到了教学相长。

图3 软路由制作教学案例

三、生成性教学资源的制作与使用

从本文列举的案例可以看出，生成性教学资源的使用可以有效驱动学习动机的向内迁移。但对其制作和使用的过程研究尚不充分。本文根据近年的教学经验提出了经验的总结。有研究认为，在“生成”模式中，技能的熟练程度处于相对次要的地位，“验证”处于主要地位[6]。根据新工科的要求，立足于应用型本科的实际情况，本文认为需要在生成过程中强调设计和创新的地位。教学案例一和教学案例二表明，学生的自制教学资源完全可以超越教师和课本的教学案例，通过更为复杂的设计和更加直观的展现方式，对所学知识和技能的本质进行更加深入的探索。教学案例三表明，学生也可以对原有教学资源进行再创新，扩展原有资源的使用范围，强化其效果。教学案例四表明，学生甚至可以开发全新的实验教学工具，提高课程的教学深度。

在教学案例的制作过程中，一个有效的经验做法是旧案例激发学生创作新案例的灵感和信心。并对较高价值的生成性教学案例进行持续改进，形成不同级学生之间的传承。最终摸索出了选择—使用—生产—再选择—再使用的流程。

首先是从学生自制作品筛选教学资源。从经验角度，本文总结的两个原则是，既能有益于课程目标的达成又能在学生中引起共鸣。因此，被选中的案例必须尽可能满足培养目标的要求，并且以学生喜闻乐见的形式呈现。例如教学案例三涵盖了面向对象编程中的集合、泛型和对象的概念，锻炼了化简复杂问题的能力。该案例以对抗性游戏的方式呈现，具有较好的趣味性。将选中的学生自制作品加以完善形成生成性教学资源。

其次是将生成性教学资源引入教学过程中。该环节的关键是形成学生之间的交流讨论。因为生成性教学资源来源于学生自制作品，以学生为主对技术细节进行讲解，尽可能使用非专业话的语句，可以帮助其他学生打破知识诅咒，尽快进行知识重构。同时减少教师的直接干预还有助于打破教师的定势思维，激活创新意识。案例四的实施过程中，制作该工具的学生起到了主要作用，通过交流，各组通过代码实现和数据包分析，比较顺利地理解了路由器的工作原理。

最后是生成性教学资源的持续生产。在使用现有生成性教学资源的过程中，必须鼓励学生形成新的自制作品，不断更新和优化教学资源库。需要设置开放性的大作业和实验，教师应以开放的态度和学生进行讨论。在学生查找资料动手实践的过程中，教师要包容失败，允许反复试错，当学生面临问题时要耐心引导其寻找解决方案，教师不要急于亲自下场帮忙。以教学案例一为例，学生在设计初期计划通过大量数据的可视化自然形成中国地图轮廓，但是由于中国东西部的差异，西部地区数据密度一般较低，难以看出地图轮廓。因此学生提出查找国家地图GIS 数据，用短线连成边界。最终把边界数据和高校数据同时显示，提高了教学案例在锻炼学生实践能力方面的作用。

在上述过程中，新工科背景下生成性学习资源使用的核心要素是“非预设”性。“非预设”性体现在三个方面。第一个方面，生成性学习资源自制过程中可能遇到的具体问题是非预设的。生成性学习资源的初始问题情景应该是真实的，而非人为设定的。教学经验表明过多的人为设定痕迹往往会破坏真实情景中的天然逻辑性，从而阻碍学生分析问题能力的发展。第二个方面，解决问题的技术路线应该是非预设的。解决问题过程中的知识和工具不应该是教师提前准备好的，学生需要根据问题去检索所需知识和工具，并依据获得知识和工具给出自己的可行方案。第三个方面，结果应该具有不确定性。由于技术路线的不确定，能够把问题解决到什么程度也是不确定的，甚至有可能失败。在结果不可预知的情况下进行解题探索对训练学生创新能力是至关重要的。案例二中，学生的原始意图是用JAVA 编程展示L 系统三维分形树的生长过程，但最终没有达成预期效果改用二维平面图。教师需要容忍这种失败的发生，并帮助学生寻找原因。近年来，有研究担心“非预设”给学生的自由度过大，会影响生成性学习资源的质量[8]。其担心的问题是“教师会被学生牵着鼻子走”。这种情况下，由于学生有限的认知能力和已有经验，学生只能探求到知识的某个侧面，难以系统全面地掌握知识，因此需要强调生成教学指导。而本文认为工科的天然特性恰恰抵消了这个风险。在工科教学中，由于其内在技术逻辑的约束，不会使得学生获得所谓的过大自由度。如果学生非理性的重构知识必然很快因为违反底层工程逻辑而遭到失败，最终学生会在探索中完成自我修正。同时这种非预设性反而会帮助学生摆脱教师的个人偏见束缚。

四、结束语

本文分析了学习动机迁移在新工科教学中的重要作用，提出采用生成性教学资源促进在新工科教学中的学习动机强化。通过案例分析验证了生成性教学资源在促进学习动机向内迁移过程中具有良好作用。最后，本文对生成性教学资源的使用方式进行了经验总结，提出了迭代更新和使用的流程。

本研究主要采用对教学实验案例进行主观观察和师生访谈的方法。该方法定性地分析了学生的学习主动性的变化。分析是基于教学实验中的具体案例做出的。相对于定量的客观观测，本文使用的方法有助于发现生成性学习资源在教学中的作用方式，对学生个体的观察更为准确，也有利于梳理出一套生成性学习资源的使用流程。而该方法的不足在于，分析的样本量较小，不能对生成性学习资源使用过程中的各个关键因素进行权重分析，难以将研究结果应用到其他工科专业的教学设计中去。在后续研究中，课题组将扩大生成性学习资源的使用范围，采用客观观测的方法进行定量分析，获得生成性学习资源质量评价的关键指标，为该方法的推广使用提供理论指导。