基于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的“紡織CAD”課程教學(xué)改革

劉 嫻，劉 瑞，肖遠淑，王新厚

(1.新疆大學(xué) 紡織與服裝學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830046；2.東華大學(xué) 機械工程學(xué)院，上海 201620)

在科技革命和產(chǎn)業(yè)變革大背景下，紡織工業(yè)的發(fā)展急需實用技能型、創(chuàng)新型、復(fù)合型人才[1]，因而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力成為紡織工程專業(yè)教學(xué)改革的主要目標(biāo)之一。紡織CAD因其具有高效、精準(zhǔn)、快捷的優(yōu)勢，目前已成為紡織企業(yè)快速設(shè)計新產(chǎn)品的關(guān)鍵技術(shù)，也是我國紡織工業(yè)由制造向“智造”轉(zhuǎn)型的重要技術(shù)，因此“紡織CAD”是紡織工程專業(yè)培養(yǎng)方案中的重要課程之一?！凹徔桟AD”課程的信息量大，實操要求高，在教學(xué)過程中存在知識體系零散、理論與實訓(xùn)脫節(jié)，以及傳統(tǒng)教學(xué)方法不利于學(xué)生將所學(xué)知識轉(zhuǎn)化為創(chuàng)新實踐能力等問題，亟需進行改革。

一、建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論[2]最早由皮亞杰提出，認為學(xué)習(xí)是一種自我建構(gòu)，知識的產(chǎn)生離不開認知主體的建構(gòu)活動[3]；維果茨基提出學(xué)習(xí)是基于社會建構(gòu)的觀點，認為學(xué)習(xí)是認知主體從已有的受到社會、文化環(huán)境影響的經(jīng)驗建構(gòu)新的知識；布魯納提出知識是某一學(xué)科領(lǐng)域的基本觀念，而學(xué)習(xí)應(yīng)該是一個能動的、積極的探究知識的過程，認知主體依靠已有知識主動探索并建構(gòu)新的思想和概念，強調(diào)激發(fā)學(xué)習(xí)者的內(nèi)部動機以產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣，從而主動參與到學(xué)習(xí)中去[4]。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論是一種認知主體在其先驗知識基礎(chǔ)上積極主動重組、建構(gòu)新知的學(xué)習(xí)理論。

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的四個基本觀點[5]：(1)知識觀。知識不是對現(xiàn)實的準(zhǔn)確表征，而是會隨著人類的進步不斷革新和改變的現(xiàn)實參照。(2)學(xué)習(xí)觀。學(xué)習(xí)不是教師對學(xué)生的知識灌輸，而是學(xué)生自我主動構(gòu)建新認識的過程。(3)學(xué)生觀。強調(diào)以學(xué)生為主體，激發(fā)學(xué)生的求知欲和探索激情，促進學(xué)生建構(gòu)能力的發(fā)展。(4)教師觀。教師不是知識的傳遞和呈現(xiàn)者，而是學(xué)生學(xué)習(xí)過程的幫助者和引導(dǎo)者。因此，基于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的教學(xué)模式可以概括為教師在教學(xué)過程中激發(fā)學(xué)生的能動性和積極性，并利用情境、協(xié)作、會話等要素來組織和引導(dǎo)學(xué)生實現(xiàn)所學(xué)知識的意義建構(gòu)[6-7]。

二、“紡織CAD”課程教學(xué)存在的問題

1.知識點多且體系零散

“紡織CAD”課程的知識點多，知識體系零散，學(xué)生難以掌握課程的知識信息，從而影響實踐能力的提高?！凹徔桟AD”課程不僅包含計算機和紡織方面的知識，在實驗教學(xué)中還融合了藝術(shù)學(xué)、設(shè)計學(xué)基礎(chǔ)內(nèi)容，從課程內(nèi)容的學(xué)科交叉性和應(yīng)用實踐的創(chuàng)新性角度來講，該課程不是一門輔助設(shè)計的計算機操作類課程，而是一門以應(yīng)用多學(xué)科交叉領(lǐng)域知識來實現(xiàn)綜合設(shè)計與創(chuàng)新實踐能力訓(xùn)練的課程，而這也使該課程存在知識信息龐雜、學(xué)生難以掌握的問題。

2.傳統(tǒng)講授法不利于能力培養(yǎng)

傳統(tǒng)的講授和引導(dǎo)型教學(xué)方法不利于培養(yǎng)學(xué)生將知識信息轉(zhuǎn)化為創(chuàng)新實踐的能力。“紡織CAD”課程實操要求高，傳統(tǒng)的教學(xué)方法雖可以使學(xué)生按部就班地掌握課程知識，但不利于提升其解決實際工程問題的能力。

3.理論與實訓(xùn)脫節(jié)

“紡織CAD”課程理論和實訓(xùn)脫節(jié)，難以有效調(diào)動學(xué)生的探索興趣，從而影響其深度學(xué)習(xí)的自主性以及創(chuàng)新實踐能力的提升。我們在學(xué)情分析和課程調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對該課程的主要學(xué)習(xí)預(yù)期是提升自我創(chuàng)新能力。學(xué)生對課程興趣點和難點內(nèi)容(表1)的調(diào)研結(jié)果顯示，學(xué)生最感興趣的是織物組織分析和來樣設(shè)計，最難掌握的是計算機輔助設(shè)計原理和各種模型的建立與設(shè)計。此外，在調(diào)研中還發(fā)現(xiàn)，學(xué)生最想進一步加強學(xué)習(xí)的是圖案設(shè)計與創(chuàng)作方法，他們希望教師多提供一些能夠拓展思維的案例分析等。這說明學(xué)生對于課程的學(xué)習(xí)預(yù)期不只是計算機操作實踐，更傾向于課程內(nèi)容的創(chuàng)新實踐；學(xué)生不僅提出對于專業(yè)基礎(chǔ)知識、拓展思維案例、設(shè)計與創(chuàng)作的要求，同時對紡織與計算機、藝術(shù)學(xué)、設(shè)計學(xué)等學(xué)科的交叉領(lǐng)域知識具有自主學(xué)習(xí)的期望。

表1 學(xué)生對課程的興趣點和難點內(nèi)容分析

三、“紡織CAD”課程教學(xué)的改革實踐

針對上述問題，借鑒建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論，“紡織CAD”課程教學(xué)改革思路為：(1)教學(xué)內(nèi)容改革應(yīng)以學(xué)生知識體系的建構(gòu)效果為指標(biāo)，在學(xué)生已有知識的基礎(chǔ)上逐步、分層次地整合課程知識體系。(2)教學(xué)方法改革應(yīng)以學(xué)生創(chuàng)新實踐能力的意義建構(gòu)為指標(biāo)，結(jié)合多種教學(xué)方式，利用情境、協(xié)作、會話等教學(xué)活動實現(xiàn)意義建構(gòu)。通過教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改革使學(xué)生從知識建構(gòu)到意義建構(gòu)，最終實現(xiàn)創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)。

1.教學(xué)設(shè)計

首先，結(jié)合“紡織CAD”課程的學(xué)科多元化和交叉性特點，將課程定位從原來的計算機輔助設(shè)計操作訓(xùn)練類課程改變?yōu)榫C合設(shè)計與創(chuàng)新實踐能力訓(xùn)練課程。其次，針對該課程知識體系零散以及理論與實訓(xùn)脫節(jié)的問題，在課程內(nèi)容方面通過增加小樣試織訓(xùn)練來銜接紡織CAD系統(tǒng)理論教學(xué)和仿真設(shè)計實訓(xùn)，整合課程知識體系，使學(xué)生在調(diào)用已有的織物組織結(jié)構(gòu)和織造訓(xùn)練知識的基礎(chǔ)上，能更好地理解紡織CAD系統(tǒng)開發(fā)與設(shè)計的理論背景和技術(shù)原理，同時也使學(xué)生易于把握仿真設(shè)計實訓(xùn)的技術(shù)要點。再次，教學(xué)過程根據(jù)內(nèi)容的難易程度采用梯度設(shè)計的方法分階段實施，主要包括三個層次：基礎(chǔ)知識、綜合訓(xùn)練、創(chuàng)新實踐。整合后的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)過程旨在逐步實現(xiàn)理論—實踐—檢驗—提升的學(xué)習(xí)目標(biāo)。

2.“梯度設(shè)計、建構(gòu)新知”的系統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容

以學(xué)生知識體系的建構(gòu)效果為目標(biāo)，在合理拓展學(xué)科交叉領(lǐng)域知識范圍以及挖掘知識深度的情況下，將課程內(nèi)容依據(jù)難度梯度分成基礎(chǔ)知識、綜合訓(xùn)練、創(chuàng)新實踐三個層次。

(1)在基礎(chǔ)知識層次，以學(xué)生課前的知識結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，以紡織CAD技術(shù)基礎(chǔ)、系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用原理、模擬仿真原理、軟件應(yīng)用等知識點為主，使學(xué)生從整體上認知紡織CAD的學(xué)習(xí)意義和實現(xiàn)路徑。相應(yīng)的訓(xùn)練以軟件應(yīng)用為主，條件明確、要求具體、答疑細致的訓(xùn)練可以幫助學(xué)生盡快熟悉軟件應(yīng)用和任務(wù)分析中的問題，并提高完成設(shè)計任務(wù)的興趣和信心。

(2)在綜合訓(xùn)練層次，采用案例教學(xué)方式，以織物來樣設(shè)計、上機仿真設(shè)計和小樣試織訓(xùn)練為主，使學(xué)生熟練掌握所學(xué)知識并建構(gòu)知識體系，相應(yīng)的訓(xùn)練以來樣分析為主。這一階段應(yīng)注意使學(xué)生在對比仿真效果與織造效果的差異中，逐步建立實踐觀念和工程思維。這種實踐觀念需要學(xué)生正視將科學(xué)理論應(yīng)用于工程實踐時所存在的問題，并且這些問題是對學(xué)生長期應(yīng)試教育下形成的“正確答案”思維模式的挑戰(zhàn)，也是幫助學(xué)生理解科學(xué)理論在工程實踐中需要通過修正才能真正得以應(yīng)用的過程，這也將達成培養(yǎng)學(xué)生工程實踐觀念的目標(biāo)。

(3)在創(chuàng)新實踐層次，以織物產(chǎn)品設(shè)計、模擬仿真設(shè)計和織造效果對比分析為主要內(nèi)容，使學(xué)生學(xué)會根據(jù)項目需要拓展學(xué)習(xí)相關(guān)知識。相應(yīng)的訓(xùn)練主要是以市場需求為導(dǎo)向的設(shè)計實踐，學(xué)生需逐步自主深度學(xué)習(xí)設(shè)計過程中所需的綜合知識，如調(diào)查問卷的設(shè)計與統(tǒng)計方法，創(chuàng)新設(shè)計中的圖案、色彩搭配方法等，從而達成培養(yǎng)創(chuàng)新實踐能力的目標(biāo)。

3.“意義建構(gòu)、能力提升”的組合教學(xué)方法

以學(xué)生創(chuàng)新實踐能力的意義建構(gòu)為指標(biāo)，針對傳統(tǒng)教學(xué)方法難以實現(xiàn)知識信息向能力培養(yǎng)的有效轉(zhuǎn)化，根據(jù)上述三個層次的教學(xué)內(nèi)容和對應(yīng)的階段訓(xùn)練，逐次組合運用相應(yīng)的教學(xué)方法，使學(xué)生在知識體系上實現(xiàn)“意義建構(gòu)”和在實操訓(xùn)練中得到“能力提升”，如圖1所示。

圖1 組合教學(xué)方法與實施過程

在第一階段，圍繞基礎(chǔ)知識，采用問題驅(qū)動式講授方法，有利于學(xué)生調(diào)動已有知識，參與到新知識點的思考與學(xué)習(xí)中；同時在實踐環(huán)節(jié)輔以任務(wù)驅(qū)動式訓(xùn)練，使學(xué)生在整體認知的基礎(chǔ)上，對訓(xùn)練任務(wù)產(chǎn)生一定的探索興趣。在第二階段，圍繞綜合訓(xùn)練內(nèi)容，采用案例教學(xué)方式，使學(xué)生在分析和模仿案例實施過程中，深入探究與學(xué)習(xí)知識點，尤其在任務(wù)驅(qū)動和小組討論教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生可以通過配套的織造練習(xí)，對比設(shè)計效果與織造效果間的不同，分析原因并改進等，逐步樹立工程實踐觀念。在第三階段，圍繞創(chuàng)新實踐內(nèi)容，進一步拓展學(xué)生完成創(chuàng)新實踐所需的知識結(jié)構(gòu)，在實踐中檢驗知識信息的準(zhǔn)確性與合理性，在思維層面和應(yīng)用層面建構(gòu)自己的知識體系，并在實踐中實現(xiàn)自主學(xué)習(xí)、思考、協(xié)作、創(chuàng)新設(shè)計和表達輸出等能力的全面提高，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力。

4.教學(xué)效果

在課程教學(xué)改革后的反饋和評價中，我們發(fā)現(xiàn)改革后的課程內(nèi)容和相應(yīng)的梯度訓(xùn)練不僅與學(xué)生的學(xué)習(xí)預(yù)期相契合，而且借助這一課程的訓(xùn)練，學(xué)生對于織物組織結(jié)構(gòu)、紡織CAD仿真設(shè)計和織物小樣織造三部分知識逐步構(gòu)建起了系統(tǒng)的認知，避免了因知識點龐雜而造成學(xué)習(xí)效果不佳的問題，并且解決了理論知識和實訓(xùn)要求脫節(jié)的問題。同時，梯度設(shè)計的課程教學(xué)過程以及多種組合的教學(xué)方法使學(xué)生完成了知識點從單一到復(fù)雜的逐步建構(gòu)，也實現(xiàn)了學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)從被動參與到主動求知的轉(zhuǎn)變，尤其在梯度設(shè)計的各教學(xué)環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)反饋中，學(xué)生不斷得到肯定，其解決實際問題的能力和信心也不斷增強。在鼓勵和指導(dǎo)學(xué)生參與各種學(xué)科競賽(如國家紡織工程教學(xué)指導(dǎo)委員會主辦的中國高校紡織品設(shè)計大賽等)過程中，學(xué)生對提高自身綜合能力表現(xiàn)出較強的責(zé)任驅(qū)動意識，說明學(xué)生已逐步進入深度自主學(xué)習(xí)狀態(tài)，這將有助于學(xué)生形成持續(xù)發(fā)展的創(chuàng)新實踐能力。

四、教學(xué)反思

總結(jié)本次教學(xué)改革成果，借鑒建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論進行課程教學(xué)改革需注意以下幾個方面：(1)要充分了解學(xué)情，與學(xué)生共建學(xué)習(xí)預(yù)期。這是以學(xué)生為中心開展教學(xué)的重要基礎(chǔ)工作。(2)在教學(xué)設(shè)計中需要安排系統(tǒng)、合理的課程內(nèi)容。常規(guī)采用單一教材的授課內(nèi)容易局限于教材本身，而忽略學(xué)生在建構(gòu)新知過程中遵循承前啟后的規(guī)律，從而造成課程內(nèi)容繁雜、脫節(jié)等問題，因此課程內(nèi)容的設(shè)計應(yīng)考慮知識體系的整體性以及適于各學(xué)習(xí)階段的合理性。(3)根據(jù)具體教學(xué)內(nèi)容采用合適的教學(xué)方法。合適的教學(xué)方法有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，并且可以培養(yǎng)學(xué)生解決工程實際問題的信心和能力。(4)配套相應(yīng)的創(chuàng)新實踐能力訓(xùn)練項目。通過項目訓(xùn)練使學(xué)生不斷運用和檢驗所形成的知識體系，全面提高創(chuàng)新設(shè)計能力和實踐操作能力，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力。

基于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論開展教學(xué)改革的難點在于，應(yīng)防止主觀經(jīng)驗主義和教條主義。由于學(xué)生存在認知有限、基礎(chǔ)不同的情況，主觀經(jīng)驗主義和教條主義會在一定程度上影響學(xué)生知識建構(gòu)和能力提升的效果，因而也給教學(xué)效果的提高帶來阻礙。因此，在教學(xué)中除了對應(yīng)階段的授課和訓(xùn)練以外，針對性地開展主題講座、跨學(xué)科教學(xué)合作和知識講座，以及鼓勵學(xué)生參加各種活動和競賽等，可幫助學(xué)生在交流中減少或避免此類學(xué)習(xí)障礙。

五、結(jié)語

在培養(yǎng)紡織工程專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新實踐能力的目標(biāo)下，以建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論為指導(dǎo)，對“紡織CAD”課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法進行了深入分析和改革實踐，將創(chuàng)新實踐能力具化為工程實踐觀念和創(chuàng)新實踐能力兩個層面，將理論授課和計算機操作訓(xùn)練課程重新定位為學(xué)生創(chuàng)新實踐訓(xùn)練的綜合課程，解決了以往知識體系零散、傳統(tǒng)教學(xué)方法不足以及理論與實訓(xùn)脫節(jié)等問題，實現(xiàn)了“梯度設(shè)計、建構(gòu)新知”教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)整合和“意義建構(gòu)、能力提升”的組合教學(xué)方法改革，使學(xué)生不僅在學(xué)習(xí)與訓(xùn)練中逐步建構(gòu)新的知識體系，而且提高了創(chuàng)新實踐能力，同時也奠定了深度自主學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。