基于協同學習的互換性與測量技術教學模式

巴鵬++張秀珩++任金玉

摘 要：本文基于協同學習和知識建構理論，對協同學習的教學模式進行了調研，并研究了在計算機網絡支持下的學習環境中，如何設計教學模式，以協同知識建構的方式促進學生學習并提供相關的教學模式和技術支持。最后在互換性與測量技術課程的教學中加以實踐，這對于虛擬環境及教學實際中的專業人士及教育工作者具有重要幫助和實踐價值。

關鍵詞：知識建構 協同研究 學習環境 小組合作

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）08（b）-0191-02

情境學習的重要性在社會的互動活動與合作中已得到證明。發生在一個人頭腦中的學習過程不再被視為一個認知的過程，而是一個社會活動過程。它往往是通過人與人之間的對話以及相關的討論協同進行知識建構的。知識建構已成為教育界越來越強調以積極了解現有的獲得知識和創新想法的能力。綜合性的教學策略和協同學習相結合的方法常常被用于學生共同完成協同任務，一般可達到更好的學習效果和滿意度。

1 引言

協同知識建構是一種鼓勵學生進行洽談和共享信息，通過小組互動和討論進行知識建構的方法。在本文中，基于協同知識建構的研究背景，對如何支持協同知識建構、邊學邊做的教學環境及教學模式進行了討論和分析，解決了學生以小組合作的學習方法來解決復雜環境和不良結構的現實問題。經實踐證明其是一種有效進行協同知識建構的教學方式。

近來對教學中協同學習的研究更多集中在教學模式上。湯普森認為，社會共享的認知提供了關于人們如何創建，討論等的見解，并在小組討論中使用共享知識[1]。約翰遜·萊爾德發現思考模式往往通過分享想法來幫助成員協調任務和提高小組的綜合表現[2]。有學者認為，小組成員需要共享個人想法的模式來獲得對任務的共同理解和處理合作中的困難和適應不斷變化的環境[3]。當新成員進入一個群體，他們必須學會共享的思考模式，以跟團隊有效地開展工作。

2 協同教學模式

為促進協同知識建構，在教育領域中推行了四種行之有效的方法[4]。可以概括為邊學邊設計，以項目為基礎的課題，基于問題的學習和知識建構。邊學邊設計，使學生樹立目標，學生需要設想他們的設計原型，收集相關性能數據，并對設計進行優化。以項目為基礎的課題定位于在基本項目的科學調查，同時學生需要通過創造真正的作品來解決具有挑戰性的問題。基于問題的學習可以訓練學生學習批判性思維和推理能力來解決復雜問題。知識建構使學生基于現有的知識通過求解和開發新知識的問題使所學知識系統化。以上四種策略讓學生在不同的學習階段都處于自主的學習過程中，學生需要協同合作共同創建一個項目，形式可以是方案，產品或報告，并通過對其想法不斷地討論與共享來擴展他們的知識，使現有知識之間的互相聯系，并找到改進和整合方案的方法。

用于評估學生互換性與技術測量課程學習情況的標準之一是精度設計的能力。學生需要根據學習過程中對基本概念的理解，學會在設計過程中運用公差和標準。一些學者認為，這一方法成功與否，關鍵在于如何將基本概念融入設計，實現精度設計的準確性[5]。另一種看法則針對廣義的協同教學模式的研究，采取教師用傳統方法授課，學生的學習采取與他人協同互動，教師協助參與的教學策略[6]。這些課程評價策略在互換性與技術測量課程中對學生對概念的理解和實際解決問題能力的評估起到關鍵作用。為客觀評價協同學習在互換性課程教學應用的影響效果，定義了影響評估的Hake影響因子[7]：

（1）

式中：g為測試的實際得分與最大可能得分的比值；

為采用協同教學模式前測試結果的百分比；

為采用協同教學模式后測試結果的百分比。

另一個課程改革熱門方向是，互換性課程理論教學與實驗實踐的整合。在以往的課程評價中，實驗室通常會收到比過程的任何其他部門更多的詬病。學生們常常質疑理論教學和實驗教學之間的協調不力。盡管我們在不斷的改革實驗教學內容，改善實驗條件，但在大多數情況下，實驗教學的目的旨在加強和驗證理論教學的知識點，并在實驗報告中詳細給出實驗步驟和實驗數據，這些實驗和數據讓學生很困惑，他們通常不明白這樣做的意義何在。

為此，根據以上描述，我們采取“按需減少理論教學，只以少量的學時引導學生，擴大實驗規模至項目水平，同時縮減觀摩性實驗，通過具體項目（包括實驗項目）加強理論與實驗之間的關系，包括協同小組合作學習經驗，在課程進行過程中整合而不是疊加知識點。

3 協同模式的教學經驗

在互換性與技術測量課程的教學研究中，通過以學生為中心，結合自主學習和協同學習理論，改進互換性與技術測量的教學計劃。目標是使學生通過不斷的參與項目實踐、體驗設計學會公差的核心理念。

3.1 簡潔的理論講解

互換性與技術測量課程歷來采用30學時的理論教學和10學時的實驗教學的教學模式。傳統的教學通常會帶來以下問題。學生們常常認為公差是通過課本學習并通過實驗驗證的概念。但在實際應用中，學生則不知該如何將符號標注在圖紙上。而另一方面，學生單獨的學習比協同學習則浪費了更多的學習時間。為了解決以上問題，在查閱了有關教學方法的大量文獻后，我們設計了一些展新的教學計劃。這些教學方法離不開計算機的幫助。通常情況下，一個課程的開始，由教師分配相關項目任務前，學生應對相關內容進行預習。學生們在被分配了項目任務后，則專注于解決實際工程的細節。計算機則作為一種工具被用來解決問題，運行仿真，模擬分析或采集實驗數據。

3.2 快速的實驗反饋

實驗課題直接整合到課程中是確保實驗與理論的階段一致性，使實驗教學更具相關性。在實驗期間，教師在整個實驗過程巡視實驗室，監控學生的學習進度并在需要時提供幫助。大多數實驗都借助計算機完成。儀器測量尺寸，位置，形狀等的誤差會直接被快速、精確地采集到計算機上，并進行數據的處理和分析。此外，數字化儀器讓學生輕松地直接測量感興趣的量。例如：對復雜零件的誤差測量時，三坐標測量機可以輕松地同時測量體塊的尺寸和其上的孔的位置。endprint

3.3 體驗式學習

體驗式學習的過程是比任何其他學習方法都要重要得多。學生經過專業課程的學習后，要進行精度設計的學習。如同實際設計一樣，體驗式學習通常需要經過調查，反思，研究，開發，教學，實踐，口頭和書面溝通的程序。學生都力求實現針對自己的項目進行學術專題匯報的機會。在教學上，教師也鼓勵他們參加地區，國家和國際研究會議，并盡可能參與大型項目或與國際合作的機會，使其成為本科畢業設計課題的一部分。以各種不同的方式使學生分享他們的設計專長的同時，獲得接觸到當地的公司的機會，這樣，大多數學生都有機會做獨立的設計工作。

3.4 協同學習小組

學生建立的協同小組以3人或5人一組為佳，這樣有利于群體的討論和互動。教師在這些小組活動時加以引導。學生在課堂上進行積極討論和解決問題，獲得測量數據或分析結論，而將課余時間花在練習和設計上。當學生和他們的老師都積極參與課題時，課堂環境應是愉快和嘈雜的。無論是在課堂上還是在課外，都可以采用一套用于指導和促進合作的工具，使學生之間或學生與教師之間既可以面對面的溝通又可以實現遠程通訊，討論問題，提出解決策略，并協調合作。該工具還應提供以下功能，包括背景資料和教學視頻，可以獲取信息的電子白板等。

4 結論

基于協同學習理論的互換性與技術測量教學模式的提出，改變了學生由被動到自主的學習態度，使學生的實踐和設計能力得到鍛煉的同時，其基礎理論和知識得到了系統建構。通過學生在協同學習過程中的表現、作業、實驗和項目完成情況來看，課程評估結果表明，該教學模式行之有效，評估策略結果與教學實踐期望的目標相一致。

參考文獻

[1] McDermott L C，Redish E F.Resource letter：PER-1：Physics education research [J]. American journal of physics， 1999，67（9）：755-767.

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[3] Suthers D，Connelly J，Lesgold A，et al.Representational and advisory guidance for students learning scientific inquiry[J].Smart machines in education： The coming revolution in educational technology，2001：7-35.

[4] Suthers D D，Vatrapu R，Medina R，et al. Beyond threaded discussion：Representational guidance in asynchronous collaborative learning environments[J]. Computers & Education， 2008，50（4）： 1103-1127.

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[6] Manogue，C.A.，Krane，K.S.，"Paradigms in physics：Restructuring the upper level"，Physics Today，2003，56（9）：53-58endprint

3.3 體驗式學習

體驗式學習的過程是比任何其他學習方法都要重要得多。學生經過專業課程的學習后，要進行精度設計的學習。如同實際設計一樣，體驗式學習通常需要經過調查，反思，研究，開發，教學，實踐，口頭和書面溝通的程序。學生都力求實現針對自己的項目進行學術專題匯報的機會。在教學上，教師也鼓勵他們參加地區，國家和國際研究會議，并盡可能參與大型項目或與國際合作的機會，使其成為本科畢業設計課題的一部分。以各種不同的方式使學生分享他們的設計專長的同時，獲得接觸到當地的公司的機會，這樣，大多數學生都有機會做獨立的設計工作。

3.4 協同學習小組

學生建立的協同小組以3人或5人一組為佳，這樣有利于群體的討論和互動。教師在這些小組活動時加以引導。學生在課堂上進行積極討論和解決問題，獲得測量數據或分析結論，而將課余時間花在練習和設計上。當學生和他們的老師都積極參與課題時，課堂環境應是愉快和嘈雜的。無論是在課堂上還是在課外，都可以采用一套用于指導和促進合作的工具，使學生之間或學生與教師之間既可以面對面的溝通又可以實現遠程通訊，討論問題，提出解決策略，并協調合作。該工具還應提供以下功能，包括背景資料和教學視頻，可以獲取信息的電子白板等。

4 結論

基于協同學習理論的互換性與技術測量教學模式的提出，改變了學生由被動到自主的學習態度，使學生的實踐和設計能力得到鍛煉的同時，其基礎理論和知識得到了系統建構。通過學生在協同學習過程中的表現、作業、實驗和項目完成情況來看，課程評估結果表明，該教學模式行之有效，評估策略結果與教學實踐期望的目標相一致。

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3.3 體驗式學習

體驗式學習的過程是比任何其他學習方法都要重要得多。學生經過專業課程的學習后，要進行精度設計的學習。如同實際設計一樣，體驗式學習通常需要經過調查，反思，研究，開發，教學，實踐，口頭和書面溝通的程序。學生都力求實現針對自己的項目進行學術專題匯報的機會。在教學上，教師也鼓勵他們參加地區，國家和國際研究會議，并盡可能參與大型項目或與國際合作的機會，使其成為本科畢業設計課題的一部分。以各種不同的方式使學生分享他們的設計專長的同時，獲得接觸到當地的公司的機會，這樣，大多數學生都有機會做獨立的設計工作。

3.4 協同學習小組

學生建立的協同小組以3人或5人一組為佳，這樣有利于群體的討論和互動。教師在這些小組活動時加以引導。學生在課堂上進行積極討論和解決問題，獲得測量數據或分析結論，而將課余時間花在練習和設計上。當學生和他們的老師都積極參與課題時，課堂環境應是愉快和嘈雜的。無論是在課堂上還是在課外，都可以采用一套用于指導和促進合作的工具，使學生之間或學生與教師之間既可以面對面的溝通又可以實現遠程通訊，討論問題，提出解決策略，并協調合作。該工具還應提供以下功能，包括背景資料和教學視頻，可以獲取信息的電子白板等。

4 結論

基于協同學習理論的互換性與技術測量教學模式的提出，改變了學生由被動到自主的學習態度，使學生的實踐和設計能力得到鍛煉的同時，其基礎理論和知識得到了系統建構。通過學生在協同學習過程中的表現、作業、實驗和項目完成情況來看，課程評估結果表明，該教學模式行之有效，評估策略結果與教學實踐期望的目標相一致。

參考文獻

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