基于建構主義學習理論的發現法在中職理工學科課堂教學應用
——以機器人用戶坐標系設定優化批量生產工藝為例

毛旺斌

（中山市建斌職業技術學校 廣東中山 528400）

在中職理工科教學中，教師基本以講授法為主，通過手口相傳，指導訓練的方式，從而讓學生掌握技術技能。這種教學模式依賴教師的講授，并未充分尊重學生的主體地位。雖然技能傳授效率較高，學生易于接受，但是忽視了學生自學能力的培養。面對日新月異的時代變化，掌握學習的方法比掌握學習的知識更加重要，終身學習的概念日益深入人心。因此，教學的重點應該轉變成給學生提供機會解決問題，從而獲得如何學習的經驗，并通過訓練，以提高學生的學習能力。同時，新時代下，中職教育改變以往以就業為導向，清晰定位為職業教育體系的起點，中職教育的基礎性日益突出。因此，教師應該轉變教育教學思想，豐富課堂教學模式，將在課堂上傳授的基本知識與技能轉變為教學載體，以期通過有效訓練實現學生技術技能與學習技能雙提高。因此，本文以筆者實際的教學經驗為基礎，淺析基于建構主義學習理論發現法在中職理工學科課堂教學的應用。

布魯納認為，人不是一個知識的被動接受者。個人的學習都是通過把新得到的信息和原有認知結構聯系起來，去積極建構新的認知結構[1]。而發現法是教師指導學生通過再發現的步驟進行學習的方法，是學生對已有認知結構的延伸、重構[2]。

以機器人用戶坐標系設定優化批量生產工藝為例，機器人運動軌跡是以編程和示教節點為基礎的，在企業真實生產案例中，經常會由于夾具拆裝后移位，導致毛坯件與機器人相對位置發生改變，機器人原有運動軌跡發生整體偏移，企業反饋需要重新編程與示教所有節點，生產效率低。從這一情境入手，教師通過發現法組織課堂，啟發學生思考，引導學生發現，指導學生驗證，幫助學生總結，從而讓學生獲得解決問題的經驗。

但是布魯納的發現法思想過于強調學生的主動發現，尤其在充分分析中職生學情后，筆者發現簡單地套用布魯納的發現法，忽視了科學探索與學生學習存在本質上的區別，存在一定的局限性。因此，筆者結合建構主義學習理論，彌補發現法在中職課堂上的缺陷，提出基于建構主義學習理論的發現法。

準確分析學情是有效教學的基礎，針對中職學生思維能力較弱、學習能力較低的特點，在運用發現法開展課堂教學，教師要對環節進行重構，使學生在教師的指導下在時間的維度上將理冗長的發現過程縮短為捷徑，在內容的維度上將攻克的項目分解為可解的問題，在方法的維度上將迷茫的探索清晰為可選擇的途徑。教師起到引導、支持的作用，學生充分發揮學習的主動性與積極性，信息技術成為學生探究的認知工具。學習是引導學生從原有經驗出發，生長（建構）起新的經驗。教師不能無視學習者已有的知識經驗，不能簡單、強硬地從外部對學習者實施知識的“填灌”，而是應該把學習者原有的知識經驗作為新知識的生長點，引導學習者從原有的知識經驗中，主動建構新的知識經驗。教師和學生、學生與學生之間，需要共同針對某些問題進行探索，并在探索的過程中相互交流和質疑[3]。

因此，筆者通過教學實踐提出課堂教學環節可遵循如下一般步驟

（1）創設問題的情境：使學生在這種情境中產生矛盾，覺察到目前無法解決的困難或問題；

（2）選擇與確定問題：分析矛盾產生的原因，確定必須要解決的問題；

（3）討論與提出假設：促使學生利用教師所提供的某些材料、所提出的問題，提出解答的假設；

（4）實踐與尋求結果：從實踐上檢驗自己的假設，并收集實踐數據；

（5）驗證與得出結論：分析實驗獲得的一定結果，在仔細評價的基礎上得出結論。

以機器人用戶坐標系設定優化批量生產工藝為例，筆者認為要充分了解學生的認知特點、學習基礎，并在此基礎上設計基于建構主義學習理論的發現法課堂教學實施流程圖，如圖1所示。

圖1 課堂教學實施流程

在實踐中構建“八步雙循環”課堂教學范式，每次課的第一學時主要為理論探究，引導學生針對問題研究解決方案，進行“研后再改”的探究循環，第二學時主要為技能訓練，指導學生錘煉技術技能，實行“練后再練”的實訓循環，如圖2所示。

圖2 課堂教學范式

1.導任務：課前導入任務，學生自主學習，教師以學定教。

2.定方案：第一學時主要探究解決任務的方案，重點分為以下四個環節：

（1）探方案：小組探究解決方案，發散思維。充分調動學生學習自主性，尊重學生思想，鼓勵學生探究。

（2）研方案：全班研討小組方案，思維碰撞。借助信息技術與即對通信軟件，搭建暢所欲言的場所，鼓勵學生表達。

（3）修方案：師生分析修正方案，多元交互。企業導師與教師“雙導師”參與教學互動，從企業與學校的不同角度與學生一起分析問題，優化方案。

（4）驗方案：仿真軟件驗證方案，知行合一。借助仿真軟件模擬最終方案是否合理，為實訓教學提供理論支撐。

3.強技能：第二學時主要通過做中學，學中做，檢驗學生新知，錘煉學生技能，強化技術操作，引導技術創新。重點分為以下四個環節：

（1）學操作：微課輔助學習操作，直觀明了。借助微課，學生可隨時學習操作動作，反復觀看操作細節，滿足不同層次學生的不同學習要求。

（2）練技能：動手實訓練習技能，內化知識。突出實訓環節，在動手實操中培養學生技能，發現操作問題，提高職業素養。

（3）精技術：師生深究技術要點，精益求精。針對實操中遇到的難點，雙師出手破難點，口訣輔助學方法，培養學生精益求精的工匠精神。

（4）得技巧：再次實訓強化技能，形成技巧。落實技能訓練，針對難點，反復練，練反復，夯實技能，習得技巧。

4.拓視野：課后發布拓展任務，開展企業調研活動等拓寬學生視野，了解新工藝、新規范。并在線完成多元評價、反思總結。

具體實施過程中要注意以下幾點：

1.教師應該按照學生的認知水平創設情境，情境中的矛盾必須尖銳且易見。學生能夠在認知范圍內覺察甚至提出存在的問題，否則將無法確定學習目標，更不可能激發學習興趣。筆者設計的情境來自企業常見問題，是在學生已經掌握了機器人編程示教的認知基礎上提出的，通過簡單思考推理即可得知，矛盾集中在機器人原有運動軌跡發生整體偏移導致原有程序不可用。

2.教師明確需要解決的問題后，需要通過講解或引導學生分析問題產生的原因。這一步往往容易被忽略。筆者在本案例中，引導學生找出問題的原因，進而明確探究目標——實現無須重復示教節點的方法。學生只有明確研究方向，才能夠針對性地結合知識經驗提出一個或幾個解決問題的假設。

3.教師應培養學生應用假設-驗證的科學方法解決問題的能力。在理工學科課堂教學中，可借助實訓實驗設備提供學生探究驗證的經歷，使學生在探究的過程中發現學習的樂趣，掌握學習的方法。假設-驗證環節是發現法的核心，其中引導學生自主學習和自主探究是教學的關鍵，并在此基礎上實施的小組合作學習活動。學生只有在經過了認真地進行鼓勵學生假設，引導學生驗證，通過兩輪的假設-驗證，讓學生充分體驗發現法的科學思維。

4.布魯納所提倡的發現法強調以學生為中心，但是筆者認為教師為主導的地位同樣不容忽視。教師在重要環節或節點及時給予學生反饋是發現法實施的關鍵。若提前給出反饋，學生缺乏對照總結的經歷，難以理解驗證結果；若延后給出反饋，學生無法對學習進行適時調整或補充。筆者在學生的驗證結果與目標要求做出比較的關鍵節點，及時給予反饋，將問題研究進一步深入，將學生思維進一步拓展，培養學生精益求精的工匠精神。

5.依據建構主義學習理論要求，注意新舊知識之間的聯系。教師應利用學生的認知最近發展區，充分引發思考，耐心等待反饋，通過知識遷移，引導學生將新知識與舊知識聯系起來，有助于將新知識納入認知結構中。

本教學課堂案例運用基于建構主義學習理論的發現法，學生在自己解決問題的經驗中學會學習，培養了學生的自主探究和解決問題的能力。相比于傳統的發現法，更關注學生的認知特點與學習基礎，在原有經驗基礎上構建的新的認知結構更加穩定，同時教學效率更高。當然，發現法并不是萬能的。筆者并不建議單純地依據發現法來組織所有課堂的教學，而應該了解發現法，發展發現法，并將其與其他教學方法靈活組合，從而達到最佳的教學效果。