基于自適應學習理論的產(chǎn)品創(chuàng)新設計教學實踐

王靈玲 俞岳平 陳宇曉

摘 要： 產(chǎn)品創(chuàng)新設計課程探索運用自適應產(chǎn)生式學習理論，構建了利于不同類型的學生獲得知識和能力的教學方式，開發(fā)了一系列具體生動的示例和演練項目，使學生能夠通過自適應的方式，通過對條件的學習，直接獲取產(chǎn)生式。同時通過實踐辨別出了那些忽視了情境特征與個性化表現(xiàn)的偽產(chǎn)生式的示例。構建了課程項目各個階段的評審體系，來調控學生的解決問題的思路，使學生能夠根據(jù)評審結果，不斷調整解決問題的方法，生成解決問題的最佳方案。

關鍵詞： 自適應學習； 產(chǎn)品創(chuàng)新設計； 示例； 評審體系

中圖分類號： G710 文獻標志碼： A 文章編號： 1671-2153（2016）05-0011-03

產(chǎn)品創(chuàng)新設計一般分為需求發(fā)現(xiàn)與分析、產(chǎn)品概念設計、方案設計、產(chǎn)品樣機制作和正樣設計幾個階段，每個階段有特定的工作內容及其必須遵守的關鍵點。“產(chǎn)品創(chuàng)新設計”課程采用教學做一體的CDIO教學模式，學生通過小組合作，在教師的指導下采用相應的工程方法和技術手段完成各個階段的工作內容，最后產(chǎn)生自己的成果。創(chuàng)新設計教學過程中除了啟發(fā)創(chuàng)新意識，培養(yǎng)創(chuàng)新能力外，教學的重要目標之一是培養(yǎng)學生在各個環(huán)節(jié)的問題解決能力。由于環(huán)節(jié)多樣，涉及不同領域的各種問題，如何培養(yǎng)學生解決各種問題的能力是決定該課成功與否的重要因素。

“產(chǎn)品創(chuàng)新設計”課程的教學探索基于自適應產(chǎn)生式學習理論的教學方式，為學生創(chuàng)造良好的學習條件，通過項目驅動，引導和輔助學生通過考察實例和解決問題，自主地歸納和發(fā)現(xiàn)所學的知識，培養(yǎng)解決問題的能力和學習能力。

一、自適應產(chǎn)生式學習理論

有很多專家，如朱新明等，將自適應學習理論應用到數(shù)學、物理等文化基礎課程教學中，給予學習者特定的任務，讓他們通過考察具體實例和解決具體問題的操作過程，自主發(fā)現(xiàn)新的方法和程序，通過在完成任務的過程中獲得有關知識和技能。實踐證明了自適應學習理論的可行性和有效性，朱新明等建立了基于產(chǎn)生式系統(tǒng)的人類自適應學習模型和“條件建構—優(yōu)化理論”，具體如下[1][2][3]。

（一）知識可以統(tǒng)一地表示為產(chǎn)生式

當人在腦海中存儲了大量的概念、事實、原則和程序的產(chǎn)生式，在情境中出現(xiàn)產(chǎn)生式的條件，就會激活人的相應動作。

（二）“條件建構”和“條件優(yōu)化”代表學習的兩個階段

人類通過考察示例和解決問題來尋找線索，稱為“條件建構”，即實現(xiàn)學習者由“不會”到“會”。在解決問題的過程中，通過對條件的精細加工、逐步完善，稱為“條件優(yōu)化”， 即實現(xiàn)學習者由“會”到“熟練”。

（三）產(chǎn)生式條件的學習是關鍵

對產(chǎn)生式條件的再認能力是決定技能水平的一個關鍵因素。這就意味著學生不僅要掌握產(chǎn)生式的動作部分，而且更重要的是掌握這些動作執(zhí)行的條件。值得注意的是，引導學習者對條件部分進行自我解釋是有效地促進認知技能獲得的重要手段。

二、基于自適應產(chǎn)生式學習理論的產(chǎn)品創(chuàng)新設計教學實踐

產(chǎn)品創(chuàng)新設計課程面向全校學生開設，學生在學習目標、知識結構、學習能力以及學習興趣等方面具有較大差異。為了給學生提供個性化的學習支持，本課程實踐自適應產(chǎn)生式學習理論，構建了有利于不同類型的學生獲得知識和能力的教學方式，并且建立了有利于師生之間、學生之間形成互動關系的教學組織形式。

課程的實施關鍵環(huán)節(jié)如圖1所示。開課初期，

不同學習風格的學生組成創(chuàng)新小組（5人左右），成立模擬公司，分別擔任產(chǎn)品經(jīng)理、市場代表、設計師、品質代表以及制造和采購代表。公司成員自適應學習后，每人發(fā)現(xiàn)一個需求，通過交流評審產(chǎn)生一個公司的需求，接著對該需求做市場求證即設計調查表并實施調查，將收集到的調查表做統(tǒng)計分析，隨后公司發(fā)布需求并進行評審。評審通過就可以進入產(chǎn)品概念設計階段，否則重復本階段的任務。項目后續(xù)中的產(chǎn)品概念設計、方案設計、產(chǎn)品樣機制作等均經(jīng)歷自適應學習、資料查詢、協(xié)作交流、階段評審等環(huán)節(jié)。以下重點介紹自適應診斷、教學內容自適應性呈現(xiàn)和項目階段評審的具體內容。

（一）自適應診斷

為了識別學習者特征，了解他們的動機、感知覺、情感等與學習風格相關的內部心理特征，以問題庫為基礎編制了調查問卷和學習風格測量表。其中，問卷用于了解學生當前學業(yè)水平、認知能力；學習風格模型采用了榮格的心理類型理論，參照邁爾斯—布里格斯個性分析指標[4][5]，從四個角度即精力支配、判斷事物、生活態(tài)度、認識世界，八個類型即外傾與內傾、感覺與直覺、思維與情感、判斷與知覺來編制測量表。通過測量，分析學生的學習風格與知識能力，一方面提供相適應的產(chǎn)品設計示例。另一方面，合理安排各種學習風格的學習者組成項目小組，使學習者通過團隊學習項目所涉及的知識，培養(yǎng)相應的技能。

（二）教學內容自適應性呈現(xiàn)

首先將知識表示為產(chǎn)生式，然后為學生創(chuàng)造學習的條件，使學生能夠通過自適應的方式，通過對條件的學習，直接獲取產(chǎn)生式。課程開發(fā)了一系列具體生動的示例和演練，引導學生進行由淺入深的學習，直至獲得抽象的概念和相關技能，然后布置實際任務與要求讓學生去解決。如“清潔地面的需求演化”、“AVM系統(tǒng)的廣角需求”等，把“需求”表示為產(chǎn)生式；用“開水燒制工具的演化”、“衣架的演化”等示例把“產(chǎn)品概念設計”表示為產(chǎn)生式等。同時，在教學中不斷引導學習者對條件部分進行自我解釋，從而加強了對產(chǎn)生式條件的學習，讓學生在學習中自主發(fā)現(xiàn)，有效地促進學生認知技能的獲得。通過設置不同的情境[6]，實際任務的演練，項目小組又產(chǎn)生了各自尋找的需求、產(chǎn)品的概念設計、方案設計等。課程通過項目的階段評審等環(huán)節(jié)，將學生演練的成果發(fā)布出來進行相互學習，又形成新的產(chǎn)生式。

課程通過實踐辨別出那些忽視了情境特征的偽產(chǎn)生式的示例，即在解決學生實踐性問題時常常是無效的那些示例，并將這些作為反面教材。如“黑板上下滑移過程中把黑板字擦掉”、“低功率加熱器”等，曲解了需求，沒有把需求真實地表達出來的示例。

（三）項目階段評審

研究并實踐了產(chǎn)品創(chuàng)新設計課程項目各個環(huán)節(jié)的測評體系，來調控學生的解決問題的思路，使學生能夠根據(jù)測評結果，不斷調整解決問題的方法，生成解決問題的最佳方案。如在概念創(chuàng)意階段，要根據(jù)調查得到的用戶對需求的想法，討論提出解決本需求的方案即完成產(chǎn)品概念描述，并進行外觀線條構思和素描、制作電腦二維效果圖和三維數(shù)模表達產(chǎn)品概念，這個過程要開數(shù)次評審會議及商業(yè)測試，反復討論提出解決方案并修改產(chǎn)品創(chuàng)意。項目后續(xù)的方案設計、產(chǎn)品樣機制作環(huán)節(jié)，各個階段結束前進行評審及測試，通過了才能轉入下一階段。通過此環(huán)節(jié)的設定，保證了教學目標的達成。

三、結語

產(chǎn)品創(chuàng)新設計課程建立了基于產(chǎn)生式系統(tǒng)的自適應學習模型，探索了促進自適應學習的方法，并介紹這一理論在教學實踐中的應用。這是一種自主的、個性化的學習，但它不是一種完全獨立的學習，小組的交流與討論也是必不可少的。實踐中突出了“以人為本”的教學觀，不僅強調了學習者對知識的獲得，還培養(yǎng)了學習者的創(chuàng)新、解決問題等多方面能力。通過幾年的課程教學實踐，取得的成效明顯：本創(chuàng)新小組成功申報實用新型等專利二十多項并多次在各類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽中獲獎。其中，便攜式短途代步車、山地水稻脫谷收割一體機項目分別獲得浙江省第四、第五屆高職高專“挑戰(zhàn)杯”特等獎。

參考文獻：

[1] 李亦菲. 自適應學習的理論與實踐[J]. 天津師范大學學報（基礎教育版），2004（04）：55-58.

[2] 芮玎玎. 自適應學習系統(tǒng)中適應模型的構建[J]. 高等繼續(xù)教育學報，2013（03）：41-44.

[3] Martin V. Butz，Olivier Sigaud，Pierre Gérard. Anticipatory Behavior in Adaptive Learning Systems：Foundations，Theories，and Systems[M]. berlin：Springer，2003.

[4] （美）哈蘇克蘇（Huszczo，G.E.）發(fā)現(xiàn)你的職業(yè)性格[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2011.

[5] 高虎子，周東岱. 自適應學習系統(tǒng)學習者學習風格模型的研究現(xiàn)狀與展望[J]. 電化教育研究，2012（02）：32-38.

[6] （美）杰拉爾迪·S·漢納，（美）佩姬·A·德特默. 課程的情境適應性評價[M]. 杭州：浙江教育出版社，2008.

Abstract： It developed a series of specific and vivid examples and exercises for product innovation design course by practicing adaptive generative learning theory. It constructed teaching methods for different types of students to acquire knowledge and ability. Students can acquire production-rule by Adaptive learning. And identify those who ignore the situational characteristics and personalized performance of the pseudo generative example through practice. it structured the evaluation system of each stage of the course project to help students to find problems. Students can continue to adjust the solution to the problem according to the results of the review.

Keywords： adaptive learning； product innovation design； example； evaluation system

（責任編輯：程勇）