建構主義理論在工業控制網絡課程中的教學應用

【摘 要】在建構主義理論指導下，綜合考慮當前的工業控制對人才的現實需求，本文論述了工業控制網絡課程的教學嘗試。本文論述了基于建構主義理論進行的課程教學組織與展開、教學評價和結果分析，擬通過精選的課程內容體系讓學生在教學實踐中獲得對工業控制網絡的認識，實現知識的建構。

【關鍵詞】建構主義理論；工業控制網絡課程；自動化物流系統；教學嘗試

中圖分類號： H319.3 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）32-0184-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.32.085

【Abstract】Under the guidance of constructivism theory and considering the actual demand for talents in industrial control，this paper discusses the teaching attempt of industrial control network course.This paper discusses the organization and development of curriculum teaching，teaching evaluation and result analysis based on Constructivism theory.It is intended to enable students to acquire the knowledge of industrial control network in teaching practice and realize the construction of knowledge through the selected curriculum content system.

【Key words】Constructivism theory；Industrial control network course；Automated logistics system；Teaching attempt

工業網絡控制是高職電氣自動化專業一門核心課程，其強調理論結合實踐、以專業實訓為主的專業課程，在專業課程體系中處于主干地位，是職業性和實用性很強的專業課程。隨著移動物聯網、人工智能、電子商務、自動化物流系統、自動駕駛等不斷成為社會技術進步和發展的熱點工業網絡控制技術的控制模型、核心技術、作用和應用都發生了深刻變化。

高職院校電氣自動化專業進行工業網絡控制課程教學中，如何適應這些新的變化，如何使我們的學生能夠適應這種變化以滿足社會對應用型人才的需求？重要的不僅僅是學習、掌握現有的成熟技術，重要的是在頭腦中構建工業互聯網絡的知識體系，重要的是學會知識的遷移，本文基于新型的認知學習理論-建構主義理論對工業網絡控制課程的教學開展了有益的教學嘗試。

1 教學內容的選擇

課程內容選擇上，以工業控制網絡的一個分支自動化物流系統的電氣控制系統為載體，選材重點首先突出任務的實踐性，其次考慮先進性，最后考慮拓展性，以期在能夠幫助構建學生的知識體系的基礎上能夠進行知識遷移。

課程內容安排上，主要包括以下方面：第一部分是工業控制網絡認知，主要介紹工業控制網絡的特點、發展歷程、技術現狀和發展趨勢；第二部分是人機界面HMI 的組態與運行，主要結合實驗室現有西門子相關設備，練習在構建網絡之后如何進行組態；第三部分是現場總線構建與運行，重點介紹了PROFIBUS、CAN、DeviceNet等經典現場總線技術；最后是工業以太網構建與運行，介紹了EPA、PROFINET、HSE、Ethernet/IP及Modbus TCP等工業以太網技術。

2 課程教學組織與展開

建構主義作為當代影響教育教學最為重要的理論之一，是目前西方日漸流行的學習教學理論。其教學思想在知識觀、學習觀、學生觀、師生角色的定位及其作用、學習環境和教學原則等6個方面與傳統的教學思想不同，因而其教學模式也與傳統的教學模式相異，具體可以概括為：突出以學生為中心的核心思想，強調教師在整個教學過程中作為組織者、指導者、促進者的作用，強調情境、協作、會話等學習環境要素對充分發揮學生的主動性、積極性、創造性的積極影響，最終有效實現學生對當前所學知識的建構的目的。在上述建構主義的教學模式下，目前開發出的、較成熟的教學方法主要有以下幾種：拋錨式教學、支架式教學、隨機進入教學。

考慮自動化物流系統的電氣設計、電氣維修方面崗位的技能要求，考慮當前高職院校學生的心理、生理特點，考慮今后學生繼續學習的需要，考慮實驗室現有設備，因而在課堂中主要采用的是拋錨式教學。

下面以自動化物流系統中電機的正反轉、連續運行控制的教學為例，遵循拋錨式教學的理念進行教學的展開：

2.1 引入問題以創設情境

根據學生的現有理論與技能的基礎，提供自動化物流系統真實一致或類似的情境，以工業應用非常廣泛，電氣控制中必須掌握的電機的正反轉、連續運行控制作為課程的首個教學案例，以引導學生進入學習情境。

2.2 彰顯中心以拋錨定靶

選擇出與當前學習主題密切相關的真實問題，定出項目中心以實現拋錨定靶的目的。教師給出問題如什么是自動化物流系統？自動化物流系統的電氣控制核心是什么？操作人員如何進行簡單快捷的操作控制？

2.3 問題剖析以自主學習

教師的任務不是講授應當如何去解決面臨的問題，主要任務則是向學生提供解決問題的有關線索：何處獲取有關信息、搜集哪一類資料、現實中專家如何解決類似問題等，并要特別注意學生的自主學習能力的引導與培養。學生通過使用互聯網、參考資料、教材，通過找到解決問題的探索過程以發展自主學習的能力。學習的主要內容包括電機電氣控制的原理、控制過程中框架結構的構建、每個畫面的處理、軟件系統函數的調用、如何進行程序調試、如何進行控制的優化，學習過程中以自動化物流系統如何運行、如何監控、如何保證系統的運行為線索。

2.4 團隊交流助協作學習

學生在完成問題學習的基礎上通過小組討論，通過團隊成員各自不同觀點間的交流、修正，通過不同觀點的交鋒，補充、修正、加深每個學生對當前問題的理解，加深對自動化物流系統的認知，及達到與超越今后工作中對知識與技能的要求。

2.5 知識建構贏效果評價

拋錨式教學要求學生直面待解決的現實問題，而且其學習過程就是解決問題的過程，因而只需要教師在學習過程中隨時觀察并記錄學生的表現，結合自動化物流系統的真實應用對學生電機控制體系的構建起引導評價、促進建構的作用，不需要獨立于教學過程的專門測驗。

3 課程教學評價與分析

建構主義理論源自關于兒童認知發展的理論，是認知心理學派中的一個分支，其理論的主要代表人物有：皮亞杰、科恩伯格、斯滕伯格、卡茨等。建構主義理論的內涵非常豐富，但其核心可以只用一句話就加以概括：突出學生為中心，強調學生在學習過程中的主動性，強調學生對知識的主動探索、主動發現和對所學知識意義的主動建構。建構主義理論的教學評價觀有別于傳統教學評價重視取得知識的數量，而是重視知識獲取的過程， “立足過程、促進發展”是建構主義理論教學評價的核心。可從以下幾方面理解其教學評價觀。

3.1 評價目標

建構主義理論的教學評價方法是基于動態的、持續的學習過程，基于教師采用的教學策略及創設的學習環境，因而其評價目標則變化為如何更好地根據學習者的需要設計教學，如何促進學習者通過建構性的學習，獲得持續發展的能力，而非傳統教學觀念中的結果評價。

本單元的評價目標在于學生學習過程中對自動化物流系統總體的把握，及對電機正反轉、持續運行控制的過程把控。

3.2 評價過程

建構主義理論認為有效的評價應與教學過程同步進行，推崇評價和教學的一體化，突顯的是形成性評價，與教學渾然一體、密不可分的教學評價在充分考慮高職學生的學習起點，考慮當下學生的學習態度，考慮學生的學習策略，考慮學生小組間的互動程度與教師的互動程度等各方面信息來進行，盡力使學生不感到特別的壓力、樂意去進行，又能客觀地、確切地評價出每個學生學習效果。

3.3 結果分析

建構主義理論強調在基于真實任務的基礎上，強調學生任務完成度，強調學生知識建構、強調教學過程的多元化，評價結果分析主要從三個方面：自主學習能力、協作學習過程中作出的貢獻、是否達到意義建構的要求進行。

采用建構主義理論的教學新理念而對高職學生開展的工業網絡控制的教學嘗試，通過踐行完整的拋錨式教學流程來來有效地激發學生學習工業網絡控制課程的積極性，來促進學生職業素質的全面發展。在下一步提高對課程的整體理解和把握，以及進一步對課程內容的沿襲和發展都要做深入的分析和研究，以在今后的課程改革中實現“揚棄”，既要保留好的部分，還要改進不足的地方，不斷追逐、研究工業控制網絡的發展態勢。

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