基于有效失敗理論的機(jī)械課程教學(xué)實(shí)踐研究

曹素紅　劉偉華

摘要：基于有效失敗理論研究開發(fā)教具，深入剖析有效失敗理論特點(diǎn)及其對(duì)促進(jìn)深度學(xué)習(xí)、促進(jìn)學(xué)生解決非良構(gòu)問題的價(jià)值，提出基于有效失敗理論機(jī)械課程的教學(xué)設(shè)計(jì)原則。實(shí)踐表明，有效失敗理論在機(jī)械課程教學(xué)中，能強(qiáng)化學(xué)生知識(shí)構(gòu)建，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生素質(zhì)、培養(yǎng)其分析和解決問題能力及探究意識(shí)具有促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞： 有效失敗理論；深度學(xué)習(xí)；機(jī)械課程；教學(xué)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G712? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? 文章編號(hào)：1672-5727（2023）09-0079-06

《中國(guó)教育現(xiàn)代化2035》明確指出：“大力發(fā)展素質(zhì)教育，促進(jìn)德育、智育、體育、美育和勞動(dòng)教育有機(jī)融合，全面提升學(xué)生意志品質(zhì)、思維能力、創(chuàng)新精神等綜合素質(zhì)，提高身心健康發(fā)展水平，培育擔(dān)當(dāng)民族復(fù)興大任的時(shí)代新人。”建設(shè)教育強(qiáng)國(guó)，注重學(xué)生德智體美勞全面發(fā)展，培養(yǎng)實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的高素質(zhì)建設(shè)者，特別注重學(xué)生意志力和精神品質(zhì)方面的成長(zhǎng)要求。

新加坡研究學(xué)者馬努·卡普爾提出“有效失敗”理論，這一理論認(rèn)為學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中經(jīng)歷有效失敗體驗(yàn)，在一定意義上會(huì)有利于其學(xué)習(xí)能力提升，并對(duì)其思維能力形成和解決問題能力提高產(chǎn)生積極的影響[1]。近年來，國(guó)內(nèi)學(xué)者在總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，也開始關(guān)注有效失敗教學(xué)理念和模式的研究，結(jié)果證明了有效失敗有助于改善教學(xué)質(zhì)量，提升學(xué)生學(xué)習(xí)效果[2-3]。失敗是成功之母，在中國(guó)傳統(tǒng)文化觀念中，失敗者堅(jiān)韌不拔，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)而成功是積極進(jìn)取人格品質(zhì)的重要體現(xiàn)，失敗包含著正面積極的推動(dòng)意義。應(yīng)該如何利用有效失敗推動(dòng)和促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)，本文從理論出發(fā)，聯(lián)系教學(xué)實(shí)際，深入研究高職機(jī)械課程中有效失敗的教學(xué)原則及課程教學(xué)模式。

一、有效失敗與深度學(xué)習(xí)

（一）有效失敗理論

馬努·卡普爾在2008 年第一次提出有效失敗（Productive failure）的概念。他認(rèn)為，學(xué)生學(xué)習(xí)過程中表現(xiàn)為失敗結(jié)果是正常現(xiàn)象，學(xué)生在探究或解決問題的過程中經(jīng)歷失敗，不意味著有效學(xué)習(xí)沒有發(fā)生。相反，在經(jīng)歷失敗挫折的過程中，學(xué)生會(huì)積極尋找問題的解決辦法，主動(dòng)思考并建構(gòu)自己的知識(shí)[4]。有效失敗給予學(xué)生更多更積極的鍛煉機(jī)會(huì)，有利于學(xué)生加深對(duì)知識(shí)的理解，從而形成更好的知識(shí)構(gòu)架。從長(zhǎng)期來看，經(jīng)歷有效失敗的學(xué)習(xí)后，學(xué)生的知識(shí)記憶更扎實(shí)，知識(shí)遷移能力和運(yùn)用能力都得到了提高。從知識(shí)的交叉性及學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律等因素考慮，除個(gè)別學(xué)生表現(xiàn)差異外，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中遇到困擾而未能達(dá)到預(yù)期結(jié)果是顯而易見的。未獲得預(yù)期結(jié)果與獲得成功具有同等價(jià)值。傳統(tǒng)教學(xué)中，教師過早地給予學(xué)生正確的知識(shí)構(gòu)建和方法指導(dǎo)，學(xué)生沒有經(jīng)歷過獨(dú)立思考的訓(xùn)練，雖然獲得成功的喜悅感，但學(xué)習(xí)過程中的感受并不深刻。有效失敗不是面向?qū)W生情感層面而言，而是關(guān)注其精神層面，即有效失敗的體驗(yàn)對(duì)學(xué)生心理層面的刺激，能夠切實(shí)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，并提高其認(rèn)知能力。

（二）有效失敗符合建構(gòu)主義學(xué)習(xí)觀

周亮通過教學(xué)實(shí)際發(fā)現(xiàn)，在初中動(dòng)畫軟件操作課程教學(xué)中，以往該課程教學(xué)采取教師演示、學(xué)生模仿的方式，學(xué)生根據(jù)教師指導(dǎo)逐步實(shí)施操作并完成作品。從學(xué)習(xí)過程和成果上看，學(xué)生具備“理解”“知道”“能用”等技能，教學(xué)目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)，但進(jìn)一步教學(xué)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)教師給予新任務(wù)，要求學(xué)生利用已學(xué)技能拓展練習(xí)時(shí)，部分學(xué)生難以達(dá)到技能遷移的能力[5] 。筆者在教學(xué)實(shí)踐中也遇到過相似問題，學(xué)生能夠模仿操作，但對(duì)操作方法的要點(diǎn)及錯(cuò)誤操作有何結(jié)果的理解比較淺，從而導(dǎo)致無法觸類旁通、舉一反三。究其原因，從教師角度看，教師在教學(xué)中處于主導(dǎo)地位，沒有深刻把握學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，直接傳遞知識(shí)，學(xué)生機(jī)械地接受知識(shí)；從學(xué)生角度看，已取得成功的滿足心理感受掩蓋了處理問題的迫切心理，學(xué)生錯(cuò)失從有效失敗中體驗(yàn)到的學(xué)習(xí)快樂，因此很難達(dá)到自己加工知識(shí)、自主構(gòu)建知識(shí)系統(tǒng)的能力。

隨著人們對(duì)學(xué)生素質(zhì)全面培養(yǎng)的關(guān)注，現(xiàn)代教育理念逐漸突出學(xué)生在教與學(xué)關(guān)系中的主導(dǎo)性。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)觀強(qiáng)調(diào)學(xué)生是主動(dòng)的學(xué)習(xí)者，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心。學(xué)生必須在現(xiàn)有知識(shí)基礎(chǔ)上，自己去發(fā)現(xiàn)和轉(zhuǎn)換復(fù)雜的信息，教師通過多種方法促進(jìn)學(xué)生完成知識(shí)構(gòu)建，從而完成教學(xué)[6]。從建構(gòu)主義學(xué)習(xí)觀來看，學(xué)生基于已有的知識(shí)來檢驗(yàn)新體驗(yàn)，獲取新知，學(xué)習(xí)過程中勢(shì)必會(huì)出現(xiàn)挫折和失敗，有效失敗理論突出學(xué)生學(xué)習(xí)中的主動(dòng)性和主導(dǎo)地位，更符合以學(xué)生為中心的建構(gòu)主義學(xué)習(xí)觀。

（三）有效失敗促進(jìn)非良構(gòu)問題解決能力發(fā)展

按照問題組織程度，學(xué)習(xí)者需要解決的問題分為良構(gòu)問題和非良構(gòu)問題兩大類型。良構(gòu)問題是指具有明確的初始狀態(tài)、目標(biāo)狀態(tài)和解決方法的問題，例如求兩點(diǎn)間距離、求面積、計(jì)算角度或者復(fù)雜的物理問題等。良構(gòu)問題定義完整、給定條件充分，解決方法思路較為清晰。相對(duì)而言，非良構(gòu)問題是指沒有明確初始狀態(tài)、目標(biāo)狀態(tài)和解決方法的問題，也稱為定義不完整的問題。例如利用軟件制作漂亮的玫瑰花、撰寫論文、修理自行車等。非良構(gòu)問題不是指本身包含什么錯(cuò)誤或不恰當(dāng)，而是指它沒有包含明確的結(jié)構(gòu)或者解決途徑[7]。非良構(gòu)問題的特征如圖1所示。由于問題條件不充分、解決方案多樣化等因素，學(xué)生在解決非良構(gòu)問題時(shí)經(jīng)歷失敗的可能性更大。然而，實(shí)踐研究表明，非良構(gòu)問題對(duì)提升學(xué)生思維能力、問題解決能力及塑造科學(xué)素養(yǎng)等具有不可替代的作用。馬努·卡普爾研究發(fā)現(xiàn)，有效失敗可以促進(jìn)學(xué)生解決非良構(gòu)問題時(shí)的能力。其研究方法如下：學(xué)生被隨機(jī)分配來解決良構(gòu)問題和非良構(gòu)問題，在同樣時(shí)間內(nèi)，解決良構(gòu)問題的學(xué)生小組相對(duì)順利地完成任務(wù)，被分配解決非良構(gòu)問題的學(xué)生小組則經(jīng)歷更多的掙扎和糾結(jié)，最后也解決了問題。接下來兩個(gè)實(shí)驗(yàn)小組被分配以同樣難度的新任務(wù)，前面解決非良構(gòu)問題的學(xué)生小組顯然具有更多的耐力、信心面對(duì)新的問題，在定義問題、邏輯思考、分析診斷方面，非良構(gòu)問題解決小組的表現(xiàn)更加突出[8]。這一研究表明，有效失敗不僅有助于學(xué)生更好地構(gòu)建知識(shí)，還能鍛煉其品質(zhì)，從而能應(yīng)對(duì)更多的新問題，因此，有效失敗能夠更好地促進(jìn)學(xué)生的全面培養(yǎng)。

（四）有效失敗激發(fā)深度學(xué)習(xí)發(fā)生

美國(guó)研究院（American Institutes for Research）組織實(shí)施的SDL項(xiàng)目（Study of Deeper Learning： Opportunities and Outcomes）對(duì)深度學(xué)習(xí)概念做出如下界定：深度學(xué)習(xí)指從學(xué)習(xí)結(jié)果角度出發(fā)，使學(xué)生獲得適應(yīng)21世紀(jì)工作和生活必備的能力，包括掌握核心學(xué)科知識(shí)、批判性思維和復(fù)雜問題解決、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、有效溝通、學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)毅力六個(gè)維度的基本能力[9]。通過深度學(xué)習(xí)，學(xué)生可以獲得高階的問題解決能力，知識(shí)遷移能力及批判性思維更加突出。“機(jī)械工程基礎(chǔ)”課程深度學(xué)習(xí)與淺層學(xué)習(xí)比較如表1所示。

在教學(xué)過程中，教師通過設(shè)計(jì)提供非良構(gòu)問題，引導(dǎo)學(xué)生思考探究解決途徑。學(xué)生在探究中需要將新舊知識(shí)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，合作討論，從不同角度理解、剖析和批判，這一思維鍛煉過程促使學(xué)生從深層次挖掘問題本源，自主構(gòu)建知識(shí)，形成高階思維能力。因此，有效失敗是激發(fā)學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí)的有效途徑之一[10]。

二、基于有效失敗理論的機(jī)械課程教學(xué)原則

（一）有效失敗教學(xué)原則

馬努·卡普爾對(duì)有效失敗理論的教學(xué)設(shè)計(jì)模式進(jìn)行深入研究后，提出教學(xué)設(shè)計(jì)的三個(gè)原則，即創(chuàng)設(shè)涉及復(fù)雜問題的情境、創(chuàng)設(shè)解釋和詳細(xì)闡述解決方案的環(huán)節(jié)、創(chuàng)設(shè)比較失敗的解決方案與標(biāo)準(zhǔn)的解決方案的環(huán)節(jié)[11]。杜鴻羽等人總結(jié)計(jì)算機(jī)編程課程教學(xué)的教學(xué)實(shí)踐，提出了基于有效失敗理念的計(jì)算機(jī)編程課程三個(gè)原則：第一，設(shè)計(jì)具有挑戰(zhàn)性強(qiáng)的開放性編程任務(wù)。編程任務(wù)挑戰(zhàn)度高，意味著學(xué)習(xí)失敗發(fā)生的可能性大[12] 。編程任務(wù)中刻意設(shè)計(jì)出導(dǎo)致學(xué)生失敗的因素，學(xué)生先基于現(xiàn)有的先驗(yàn)知識(shí)和直覺猜測(cè)嘗試編程，由于信息模糊，屬于非良構(gòu)問題，學(xué)生將面臨編程結(jié)果的不確定性，教師根據(jù)學(xué)生探究結(jié)果進(jìn)行總結(jié)，并在隨后的鞏固階段分析學(xué)生的解決方案，引導(dǎo)其發(fā)現(xiàn)方案設(shè)計(jì)與執(zhí)行中的問題所在。第二，采用協(xié)作探究促使編程方案迭代，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)。學(xué)生探究問題解決方案過程中，需經(jīng)歷探索、生成、整合、建構(gòu)四個(gè)相互聯(lián)系的環(huán)節(jié)，上述環(huán)節(jié)前后聯(lián)系緊密，每個(gè)環(huán)節(jié)都對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)基礎(chǔ)提出要求，對(duì)于非良構(gòu)問題，這些要求越顯突出。教師未給定最佳的解決方案前，倡導(dǎo)學(xué)生互動(dòng)學(xué)習(xí)，分享解決策略或設(shè)計(jì)方案，充分交流不同的設(shè)計(jì)想法，深化學(xué)生對(duì)自身方案的理解。這能夠降低學(xué)生探究的難度，減少面對(duì)學(xué)習(xí)失敗時(shí)的挫折感，促使學(xué)生以積極的心態(tài)面對(duì)學(xué)習(xí)任務(wù)。第三，采用結(jié)構(gòu)化反思支持編程經(jīng)驗(yàn)整合。反思過程可使學(xué)生將學(xué)習(xí)中的探究經(jīng)驗(yàn)成果轉(zhuǎn)化為可遷移的計(jì)算策略。深層次反思激發(fā)學(xué)生形成計(jì)算思維邏輯能力趨于縝密、系統(tǒng)。但其研究表明，學(xué)生以撰寫報(bào)告為主要形式的反思過程難以深入理解其他小組的方案，教師需要為學(xué)生提供結(jié)構(gòu)化的支持，才能促進(jìn)后者深入的、批判的反思。

（二）面向知識(shí)應(yīng)用的機(jī)械課程教學(xué)原則

“機(jī)械工程基礎(chǔ)”作為高職院校機(jī)械、機(jī)電專業(yè)重要的基礎(chǔ)課程之一，內(nèi)容涵蓋機(jī)構(gòu)原理、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、機(jī)械傳動(dòng)、裝配工藝等機(jī)械工程技術(shù)方面的基礎(chǔ)性知識(shí)，課程涵蓋的知識(shí)點(diǎn)不僅需要學(xué)生熟識(shí)記憶，還需要學(xué)生能夠正確運(yùn)用相關(guān)知識(shí)分析實(shí)際生產(chǎn)中的問題及從事一般機(jī)械的設(shè)計(jì)。本課程學(xué)習(xí)的特點(diǎn)體現(xiàn)在知識(shí)的靈活應(yīng)用上，表現(xiàn)為學(xué)生知識(shí)體系基礎(chǔ)扎實(shí)，知識(shí)關(guān)聯(lián)能力強(qiáng)，分析問題全面，提出解決方案時(shí)具有積極的思考意識(shí)。何種學(xué)習(xí)失敗體驗(yàn)才能正向激勵(lì)學(xué)生，成為有效失敗呢[13]？“機(jī)械工程基礎(chǔ)”課程的教學(xué)設(shè)計(jì)原則如下：

第一，預(yù)先設(shè)定學(xué)習(xí)失敗的情境。從設(shè)計(jì)結(jié)果來看，機(jī)械設(shè)計(jì)方案通常具有非唯一性，從知識(shí)連貫來看，機(jī)械課程需要學(xué)習(xí)者在解決一個(gè)問題時(shí)將離散的、獨(dú)立的知識(shí)和原理綜合運(yùn)用。教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，教師應(yīng)先分析問題本身，根據(jù)其內(nèi)容、要求等預(yù)設(shè)不同的學(xué)習(xí)結(jié)果，促使學(xué)生學(xué)習(xí)中遇到難以解決的問題。例如本研究中，教師依據(jù)生產(chǎn)實(shí)際，設(shè)計(jì)加工出包含預(yù)設(shè)非良構(gòu)問題的教具，如圖2所示的攪拌機(jī)模型。教具中L1、L2、L3、L4對(duì)應(yīng)尺寸規(guī)格不同的桿，如表2所示。在教學(xué)過程中，學(xué)生首先需要自行選擇四根桿完成組裝。學(xué)生所選擇的桿的組合不同，組裝后機(jī)構(gòu)的動(dòng)作也不完全一致。根據(jù)四桿機(jī)構(gòu)原理，不同尺寸的桿的組合可以實(shí)現(xiàn)曲柄連桿機(jī)構(gòu)、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)和雙曲柄機(jī)構(gòu)，有些組合組裝后導(dǎo)致攪拌機(jī)的攪拌動(dòng)作無法實(shí)現(xiàn)，正確解決方案未獲得，學(xué)生進(jìn)而激發(fā)繼續(xù)探究學(xué)習(xí)的動(dòng)力。

第二，有效失敗的情境應(yīng)可控[14]。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為教師應(yīng)該為學(xué)生學(xué)習(xí)提供腳手架，在課程的開始階段教師要給學(xué)生更多的框架，然后逐漸將責(zé)任交給學(xué)生，讓學(xué)生自己進(jìn)行活動(dòng)。當(dāng)學(xué)生無法完成任務(wù)時(shí)，教師的引導(dǎo)角色應(yīng)能幫助使學(xué)生繼續(xù)發(fā)現(xiàn)問題，因此，教具的設(shè)計(jì)應(yīng)該保證失敗最終可以解決。教具中各桿尺寸的設(shè)計(jì)不能是隨意的，應(yīng)該滿足學(xué)生再次探究后可以找到正確機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。學(xué)生遇到失敗，但教學(xué)仍可控。通過學(xué)生小組討論，互相借鑒，經(jīng)過教師點(diǎn)評(píng)，學(xué)生應(yīng)能保持學(xué)習(xí)興趣，繼續(xù)探究問題解決方案。有效失敗的目的是通過曲折的學(xué)習(xí)過程激發(fā)學(xué)生信心，而不是阻止教學(xué)進(jìn)行。

第三，應(yīng)通過強(qiáng)化訓(xùn)練鞏固探究效果。當(dāng)學(xué)生經(jīng)歷自我探究，獲得正確的設(shè)計(jì)方案后，教師需要重新提出新的進(jìn)階性任務(wù)，例如提出另一裝置要求，啟發(fā)學(xué)生再次選擇合適的桿進(jìn)行組裝。強(qiáng)化訓(xùn)練對(duì)有效失敗的學(xué)習(xí)過程具有積極的推動(dòng)意義：一方面，能使學(xué)生再次鞏固剛剛完成的知識(shí)構(gòu)建，加深知識(shí)運(yùn)用能力，鍛煉思考能力、解決問題能力及創(chuàng)新意識(shí)；另一方面，可以從正面激勵(lì)學(xué)生，弱化失敗的挫折感，增強(qiáng)學(xué)生信心。

第四，采用小組學(xué)習(xí)模式。學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)可以鍛煉自主性，但支持式合作和協(xié)作式互動(dòng)很少出現(xiàn)。有效失敗教學(xué)過程中，學(xué)生需要有效的學(xué)習(xí)策略，有動(dòng)力探尋問題解決方法。由于“機(jī)械工程基礎(chǔ)”課程中的非良構(gòu)問題較復(fù)雜且包含超出學(xué)生現(xiàn)有知識(shí)和技能的內(nèi)容，學(xué)生在沒有獲得結(jié)構(gòu)性支撐或協(xié)助的情況下，合作能力無法訓(xùn)練，也不能很好地獨(dú)立面對(duì)和解決非良構(gòu)問題。因此，學(xué)生需要其他學(xué)習(xí)者的參與和協(xié)作，從互相協(xié)作中獲得更多的學(xué)習(xí)成果。采用小組學(xué)習(xí)模式能夠促進(jìn)學(xué)生在有效失敗學(xué)習(xí)中獲得更好的學(xué)習(xí)結(jié)果。

第五，及時(shí)回顧總結(jié)學(xué)習(xí)過程。“機(jī)械工程基礎(chǔ)”課程由于包含的知識(shí)點(diǎn)較多，課后需要學(xué)生對(duì)整個(gè)學(xué)習(xí)過程進(jìn)行回顧，包括發(fā)現(xiàn)什么問題—分析失敗原因—提出解決方法—包含哪些知識(shí)原理等學(xué)習(xí)過程的總結(jié)。倡導(dǎo)學(xué)生制作思維導(dǎo)圖，形象化記憶，重點(diǎn)是失敗原因和解決方案，從而達(dá)到深度學(xué)習(xí)的教學(xué)目的。

三、基于有效失敗的“機(jī)械工程基礎(chǔ)”課程教學(xué)設(shè)計(jì)

通常高職類“機(jī)械工程基礎(chǔ)”課程為大一下學(xué)期或者大二上學(xué)期開設(shè)，64課時(shí)。本研究中采用線上線下混合教學(xué)方式，下面以“槽輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)”為例，分析有效失敗理論在“機(jī)械工程基礎(chǔ)”課程中的具體應(yīng)用方法。

（一）初步探究

由于課時(shí)有限，學(xué)生的嘗試性實(shí)驗(yàn)無法全部在課上進(jìn)行，將學(xué)生探究學(xué)習(xí)的一部分前置到課前預(yù)習(xí)階段。在這一階段，教師在學(xué)習(xí)平臺(tái)上提供槽輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫，學(xué)生小組討論，利用身邊現(xiàn)有的材料制作簡(jiǎn)易的槽輪機(jī)構(gòu)，觀察該機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)是否順利。由于采用的材料強(qiáng)度、材質(zhì)、尺寸等不能滿足結(jié)構(gòu)要求，學(xué)生初步制作的簡(jiǎn)易槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)一般不夠合理。通過這部分探究，教師可以引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)和分析自己組裝的槽輪機(jī)構(gòu)中的問題。初步探究階段中學(xué)生遇到的問題，可以增加學(xué)生對(duì)槽輪機(jī)構(gòu)組成和動(dòng)作原理的直觀感受，但尚未得出槽輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法和要點(diǎn)，課上再次探究時(shí)學(xué)生繼續(xù)深入研究。

（二）再次探究

課上學(xué)習(xí)時(shí)，教師首先點(diǎn)評(píng)學(xué)生課前學(xué)習(xí)情況，引導(dǎo)學(xué)生闡述本組作品中存在的問題。教師利用自己設(shè)計(jì)的教具，按照小組分發(fā)槽輪機(jī)構(gòu)零件，要求學(xué)生組裝運(yùn)動(dòng)合理的槽輪機(jī)構(gòu)。為引入有效失敗情境，教具包中提供的零件數(shù)目冗余，尺寸規(guī)格不同，這種提供不同尺寸零件的目的即人為地、有意識(shí)地創(chuàng)設(shè)有效失敗的情境，零件的規(guī)格不同，組合方式不同，會(huì)出現(xiàn)不同的裝配結(jié)果。各小組選擇零件不同，組裝的機(jī)構(gòu)也各有所異，這樣就形成了組間討論學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。探究時(shí)，學(xué)生根據(jù)零件功能、零件結(jié)構(gòu)等自行判斷，選擇認(rèn)為合適的零件，然后進(jìn)行組裝。學(xué)生可能遇到的問題包括：槽輪槽尺寸與圓柱銷尺寸不匹配、圓柱銷不能順利進(jìn)入槽輪槽、圓柱銷不能順利滑出槽輪槽、槽輪鎖止弧與外凸弧配合不好等。信息冗余，此問題屬于非良構(gòu)問題。學(xué)生需要反復(fù)嘗試，找到合理的解決方法，替換零件，調(diào)整零件位置，最終完成動(dòng)作協(xié)調(diào)的槽輪機(jī)構(gòu)裝置。教師隨時(shí)觀察學(xué)生探究進(jìn)展，提供適時(shí)必要的引導(dǎo)，不過多過早指出錯(cuò)誤，待學(xué)生有了一定的進(jìn)展后，再啟發(fā)學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)和解決問題，修改并完善設(shè)計(jì)方案。采用學(xué)生小組合作方式，倡導(dǎo)共同操作、觀察、分析，教師在學(xué)生合作學(xué)習(xí)中承擔(dān)引導(dǎo)者角色。協(xié)作學(xué)習(xí)可以有效減小學(xué)生學(xué)習(xí)的難度，讓學(xué)生更快發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。

（三）整合與鞏固

教師根據(jù)學(xué)生探究結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生展示成果，介紹本組遇到的問題和解決方法。教師根據(jù)學(xué)生闡述，評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)過程，包括槽輪機(jī)構(gòu)的組裝效果及小組學(xué)習(xí)的表現(xiàn)，鼓勵(lì)學(xué)生從失敗中尋找解決方法的學(xué)習(xí)精神。同時(shí)，強(qiáng)化槽輪機(jī)構(gòu)原理、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)原則等理論知識(shí)，使學(xué)生對(duì)機(jī)構(gòu)的感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)，加深理論知識(shí)的構(gòu)建，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)。為進(jìn)一步固化知識(shí)，結(jié)合課前預(yù)習(xí)階段的視頻學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生思考槽輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用。教師提供高進(jìn)階性的槽輪組裝任務(wù)，說明適用場(chǎng)合及裝置功能，要求各學(xué)生小組之間交換零件，完成新任務(wù)。學(xué)生在總結(jié)前述任務(wù)的基礎(chǔ)上，能夠比較明確地規(guī)避組裝中的問題，思路更加清晰，零件選擇更快更準(zhǔn)確，機(jī)構(gòu)組裝更加合理。教師加以點(diǎn)評(píng)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性，提升學(xué)生問題解決能力、學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)意識(shí)。

（四）回顧與總結(jié)

課后學(xué)習(xí)階段，通過網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生回顧課上小組學(xué)習(xí)過程，分析發(fā)現(xiàn)的問題，提出問題解決方法，繪圖總結(jié)，再次固化知識(shí)。教師提出裝置進(jìn)一步設(shè)計(jì)要求，即如何固定槽輪機(jī)構(gòu)，通過問題引導(dǎo)學(xué)生建立起部分與整體之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，逐漸培養(yǎng)學(xué)生對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)整體思考的能力。通過課后任務(wù)，拓展課上學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)知識(shí)的邏輯關(guān)系理解更清晰，能夠從根源上反思問題，思維能力得以訓(xùn)練。

總之，從有效失敗理論出發(fā)設(shè)計(jì)教學(xué)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)，提高學(xué)生問題解決能力，實(shí)現(xiàn)全面培養(yǎng)。對(duì)于高職機(jī)械課程，基于有效失敗理論開展實(shí)施課程教學(xué)，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果有極大的促進(jìn)作用。

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（責(zé)任編輯：劉東菊）

Research on Teaching Practice of Mechanical Courses

Based on the Effective Failure Theory

CAO Su-hong， LIU Wei-hua

（Beijing Information Technology College， Beijing 100015， China）

Abstract：Based on the effective failure theory， this paper deeply analyzes the characteristics of effective failure theory and its value in promoting deep learning and facilitating students to solve ill-structured problems， and proposes the teaching design principles of mechanical courses. The practice shows that the theory of effective failure can strengthen students' knowledge construction in the teaching of mechanical course， promote students' quality， ability to analyze and solve problems， and awareness of inquiry.

Key words： productive failure theory；deeper learning；mechanical courses；teaching? design

作者簡(jiǎn)介：曹素紅（1978—），女，碩士，北京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授，研究方向?yàn)閿?shù)字化建模及3D打印；劉偉華（1978—），男，碩士，北京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，研究方向?yàn)闄C(jī)械設(shè)計(jì)。