建構主義理論在大數據時代課程教學模式改革中的應用研究

李弘+王建國+王曉燕

摘要：隨著大數據時代的到來，“互聯網+”為探索新型教學模式提供了發展動力與廣闊前景。文章以建構主義理論為指導，圍繞從“以教師為中心”向“以學生為中心”核心理念的轉變，以數據庫課程為例，分析了課程現有教學模式中的問題，進而從整體課程體系重構到單元課程教學過程、方法及個性化學習手段集成兩個層次提出了教學改革模式。

關鍵詞：建構主義；大數據時代；數據庫課程；個性化學習

一、改革的必然性及建構主義理論依據

（一）改革的必然性

大數據與互聯網技術相互融合，為行業變革提供了發展動力和廣闊前景。2015年7月，國務院印發《國務院關于積極推進“互聯網+”行動的指導意見》，針對教育行業明確指出，要探索新型教育服務供給方式，即基于互聯網的學習和教育方式。

作為最早預見大數據時代發展趨勢的科學家，舍恩伯格在《大數據時代：學習和教育的未來》中指出當前教育的主要問題及大數據對改善教學效果的顯著優勢，主要表現在以下方面。

1.以“教”為中心，難于發揮學習者主動性，難以進行教育過程評價的問題將向以“學”為中心、支持互動反饋、實時評價的合作學習環境轉變。

2.因優質教育資源有限，教育只能以大規模批量進行的問題向資源無時空限制、支持個性化學習轉變。

大數據時代多樣化、在線式的教育資源的爆發性增長（如慕課、學術研究網站、學術社交網絡等），在線教學交互與評價、分析，為從以教師“教”為中心到以學生“個性化學習”為中心的轉變提供支持。該轉變將推動現有教學模式（即以教學理論為基礎的教學活動）的改革，而以學生為中心的教育理念與建構主義理論的宗旨契合。

（二）建構主義理論及其發展

建構主義的理論雛形由18世紀哲學家維柯提出，他認為知識的認知源于自身內部構建。20世紀，心理學家皮亞杰提出建構主義理論，闡明了人類學習過程的認知規律，即學習者可借助他人的幫助實現意義建構。該理論強調學習者的認知主體作用，同時也說明了學習情境即社會文化背景的重要性，即肯定了來自教師及共同學習者的指導和幫助作用。“情境”“協作”“會話”和“意義建構”是該理論學習環境中的四大要素。

在皮亞杰理論的基礎上，斯騰伯格和卡茨等強調了個體的主動性在建構認知過程中的關鍵作用。維果茨基則強調學習者在認知過程中的社會建構作用，認為個人的認知結構是在社會交互作用中通過“活動”和“社會交往”形成的，主要體現在師生和生生間交流及互動性反饋。在網絡時代的新形勢下，王竹立提出了新建構主義理論，將網絡視為虛擬知識銀行，主張通過與網絡建立聯系，進行知識的建構與創造。學生進行個性化學習，以個人興趣和需要為中心構建蛛網式知識結構，學生是學習主體和學習分享者，而教師是學習的共同分享者、示范者和組織者。建構主義及其發展理論都遵循在意義建構過程中學習者的認知主體作用，體現了以學生為中心的宗旨。

二、大數據時代數據庫課程教學中存在的問題

數據庫技術是計算機領域中最為廣泛的應用技術，其相應的課程是教育部計算機及信息類專業教學指導委員會確定的專業基礎課程。盡管各高校所開設的相關課程名稱不盡相同，但其教學目標都是培養學生掌握數據庫的基本理論、基本知識及實踐知識。該課程具有很強的理論性和實踐性，要求學生在掌握數據庫基本理論的基礎上，具有使用數據庫語言、依托數據庫管理系統進行數據庫設計、操作及開發數據庫應用系統的基本能力。現有課程教學普遍采用“以教師為中心”+“灌輸式”的模式，難以激發學生的積極性，而大數據時代開放在線式教學資源、交互手段使得現有課程教學模式面臨更嚴峻的挑戰。

（一）“以教師為中心”的課程體系結構不合理

“以教師為中心”的體系結構是按照反映教師意志的、既有的教學大綱形成的。通常由設計數據庫（基礎理論）、管理數據庫（實踐平臺）、應用數據庫（數據平臺）三部分構成。其不合理性表現在以下方面。

1.先理論后實踐。課程由數據庫理論基礎開始，而這部分知識相對抽象、枯燥，易使學生在課程前期就對課程失去興趣。

2.理論與實踐脫節。數據庫課程具有很強的理論及實踐性，但現有課程教學通常采用教師課上講、學生課下練或教師講一節、學生練一節的方式，課上學生因缺乏實際感受而不感興趣，實踐時學生感興趣卻無從下手。理論教學和實踐脫節使學生對課程學習缺乏積極性。

（二）現有課程內容、教學過程及考核評價機制不完善

1.課程內容涉及新技術、實用案例不足。如大數據時代數據的4V特征推動數據庫技術在傳統SQL基礎上，出現了NoSQL新技術；再比如，學生從校園注冊、選課上課、成績查詢到淘寶購物、美團訂餐，其學習和生活情境都離不開數據庫技術。但因存在課時限制、學生興趣不一致等問題，使課程內容改革不易實施。

2.在數據庫教學過程中，現有師生及生生間的互動性體現在：面對面情緒交流、問答、討論及上機實踐環節。其中情緒交流缺乏具體測度，問答與上機環節的互動涉及面小，課程中的討論環節占比少。由于缺乏互動，教師無法了解學生對知識的需求和掌握程度，無法做到有的放矢。

3.數據庫課程現有考核評價方式還停留在“出勤”+“實驗報告”+“期末考試”的方式，最重要的期末考試又多以理論考核為主。此考核評價方式既無法反映學生的實際應用水平，也無法體現真正的教學效果。

隨著移動互聯技術的發展和數字化實驗室的普及，學生可按照自身興趣隨時隨地獲取在線教育資源，自主選擇學習內容。在以教師為中心、被灌輸式地接受知識和按照自身興趣、主動式吸收知識之間，后者顯然更具吸引力?，F有教學模式難以滿足學生對知識的個性化需求，學生在課堂上“流失”的現象將日益嚴重。

三、大數據時代基于建構主義理論的課程教學改革模式設計與應用

（一）課程教學改革模式設計

大數據時代，數字化教學環境及移動終端的應用為實時交互提供了條件，使在線測試、問答、討論、實時交互成為可能，個性化學習成為新的學習趨勢。但這種新方式會相對削弱信息管控，造成權威缺失、信息良莠不齊的混亂狀態。因此，依據建構主義理論，大數據背景下的教學模式改革一方面應滿足學生個性化學習需求，向“以學生為中心”轉變；另一方面，要充分認識到教師的引導監控及師生間的分享協作作用。據此，本文設計了包括教學過程、個性化學習手段及教學方法的教學改革模式。

1.教學過程?，F有課程教學過程是教師按照靜態計劃的直線型過程；改革模式下的教學過程是教師及學生間圍繞子任務的動態分支和整合的過程。其過程可分為兩個階段：預備和引入、探索交互和調整。

預備和引入階段：在預備階段，教師在開始教學之前，分解知識點并分析其相互關系，通過重構提煉出子任務并設置情境，歸納出基礎教學參考資源（如各類學習資料、題庫等）、規劃教學進度節點；在引入階段，教師向學生說明子任務、情境、基礎教學參考資源及進度節點，各子任務間的順序可由教師及學生協商決定。

探索交互和調整階段：學生進行個性化探索學習，實時與教師、學生進行交互協作，完成對知識的個性化分支建構過程。教師通過與學生互動，如在線問答（針對個別或全體學生）、題庫測試等手段，考查學生的學習效果，并綜合考慮子任務、學習效果及教學進度節點，進行點評和共同討論，完成知識整合。此動態分支——整合過程可根據子任務完成情況循環多次，產生師生及生生之間的互動、反饋信息，根據這些信息在調整階段教師動態調整子任務、情境、教學參考資源及教學進度節點，開始下一次的分支——整合過程。

2.個性化學習手段。大數據時代新型信息技術支持下的個性化學習手段有：移動終端、智慧教室、慕課、個人學習環境（空間）、個性化學習平臺，不同的學習手段適用范圍不同。其中，移動終端靈活方便，適用于內容短小的碎片化學習；智慧教室可實現通過多感官刺激和體驗的個性化學習，適用于需要身臨其境的主題學習；慕課為相對完整的課程，有利于完成系統性的個性化學習，適用于課下補充學習；個人學習環境（空間）則通過登錄各類空間（個人、小組、班級），支持交流、協作和互動，可拓展學習資源，適用于某主題的廣泛學習；個性化學習平臺支持師生間的差異化定制與學習，可充分發揮學生的自主學習能力，適用于某主題的深入學習。

3.教學方法。建構主義理論的教學方法有支架式教學、拋錨式教學及隨機進入教學。不同的教學方法都包含情境設置、自主學習、協作學習和效果評價基本環節，但在核心環節及應用中其側重點各有不同。

其一，支架式教學。按照學生的“最鄰近發展區”建立概念框架，即學習過程中的腳手架，通過腳手架的支撐作用不斷提升學生的智力水平。其核心環節為搭腳手架，適用于教學內容抽象難理解情況。

其二，拋錨式教學。以真實事例或問題為基礎（“錨”），進行“實例式教學”或“基于問題的教學”，讓學習者到現實世界的真實環境中去感受和體驗。其核心環節為確定問題，適用于教學內容與現實應用直接相關情況。

其三，隨機進入教學。隨機進入教學是對同一教學內容，在不同時間及情境下、為不同目的、用不同方式呈現，每次進入都是針對問題的不同側重點，學習者通過多次“進入”同一教學內容達到對該知識內容全面而深入的掌握。其核心環節為思維發展訓練，適用于教學內容復雜、涉及面多的情況。

（二）數據庫課程教學改革模式應用

在數據庫課程的教學實踐中，從課程整體教學體系和單元課程教學兩個層次進行改革。

1.采用隨機進入法重構課程體系。數據庫課程內容復雜且涉及面廣泛，采用隨機進入法重構課程體系，在不同情境下對知識進行反復滲透，實現對知識的融會貫通。如圖1中所示，新的課程體系分成4個部分：第1部分以實際應用及新技術應用案例激發學生的學習興趣，樹立學習目標；第2、3和4部分分別從DBMS系統應用操作級（如采用企業管理器工具）、DBMS系統語句級（如SQL語句）、開發工具編程（如ADO.NET編程）組織課程。這三部分課程內容相互交叉、迭代，便于學生不斷提高對知識的掌握水平。此外，此體系將理論后置，在學生掌握應用功能后，激發其探尋功能背后理論的積極性，取得良好的學習效果。

2.圍繞子任務集成教學過程、方法及學習手段，營造互動協作的學習環境。以SQL SERVER中數據庫及數據表單元課程教學為例，在教學過程中的預備階段，由教師進行教學單元分析，提出初始方案。

其一，教學單元分析，形成基本知識點及拓展知識點（體現差異化）。基本知識點可包括庫——表關系、表——表關系、庫組成成分（庫中文件類型、文件存儲策略、文件組成成分、權限）、表組成成分（字段、表間約束、記錄）、管理庫及表（建刪改、制約）。拓展知識點包括庫、表及記錄的SQL操作。

其二，綜合教學方法，形成子任務、設置情境。子任務歸納為基于支架式教學法的Access數據庫（表、記錄）管理、基于拋錨式教學法的SQL SERVER數據庫管理。Access的相關學習為后者搭建支架，并以學生數據庫管理為實例情境。

其三，提供教學資源。如聯機幫助、多媒體課件、精品課參考網址、教學歷史錄像、知識點動畫及視頻教程、在線題庫等。

在教學過程的引入階段，圍繞子任務，教師向全體學生發布基本知識點，交互進行對知識點的廣泛學習。在探索交互和調整階段，學生通過移動終端、個人學習環境（空間）、個性化學習平臺等個性化學習手段進行學習。教師通過在線交互，了解學生差異化需求，有針對性地進行指導、按需調整學生學習內容，并根據學習進度，共同討論、點評歸納，完成知識點的動態分支——整合，根據在此過程中的互動、反饋信息調整方案，提高學習效果。

總之，大數據時代，課程教學從“以教師為中心”向“以學生為中心”轉變，教師由知識的“灌輸”者變為學生學習知識過程中的引導和互動分享者，幫助學生通過個性化學習手段完成知識建構。通過課程教學改革模式的設計和應用，將課堂還于學生，發揮其主動性探索知識，解決現有課程教學中的問題。

參考文獻：

[1]（英）舍恩伯格， 庫克耶. 趙中建， 張燕南 （譯） . 與大數據同行： 學習和教育的未來[M].上海：華東師范大學出版社，2015.

[2]柳海民.試論教學模式[J].中國教育學刊，1988，（5）：34-37.

[3]何克抗.建構主義——革新傳統教學的理論基礎[J].電化教育研究，1997，（3）：3-9.

[4]王竹立.新建構主義教學法初探[J].現代教育技術，2014，24（5）： 5-11.

[5]鄭云翔.新建構主義視角下大學生個性化學習的教學模式探究[J].遠程教育雜志，2015，（4）：48-58.