建構主義理論下非機類工程制圖教學研究

胡簧 陳建鋒 李小兵

摘要：文章提出基于建構主義理論的工程制圖教學改革，使學生由被動參與變為主動參與，不斷實現從支架內一個重要支點向另一重要支點攀升。同時，納入結果考核與過程考核進行效果評價，并兼顧拔尖教育思維。教學實踐表明，實驗組比對照組學生的課堂氛圍更活躍，教學效果顯著提高。

關鍵詞：工程制圖;教學改革;建構主義理論;支架式教學

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）36-0177-02

一、我國工程制圖教學改革的現狀研究

建構主義理論屬于認知心理學的一個重要分支，最早由瑞士心理學家皮亞杰于1966年提出，其后又不斷吸收奧蘇伯爾（1968）的“有意義言語學習”以及維果斯基（1978）的“最近發展區”等學習理論。中國知網最早有關建構主義理論工程制圖的文獻發表于2005年，共檢索到25篇文獻，只占近20年來工程制圖教改研究文獻總量的0.26%。它主要是一種結合傳統教學手段與多媒體教學手段，具備一定情境性與實踐性的教學方法。

此外，還可借助互聯網技術，采用慕課、微課以及翻轉課堂等新型教學模式。國外的三大慕課教學平臺主要包括Udacity、Coursera以及edX。國內主要包括中國大學MOOC、學堂在線以及好大學在線等平臺。現以中國大學MOOC平臺為例，截至2018年4月9日，在其發布有關工程制圖課程的單位多達16家，共計19門課程。

本文在慕課資源建設的基礎上，遵循建構主義學習理論，采用支架式教學方法，對教學資源建設、教學過程以及考核評價體系進行教學改革，以促進工程制圖教學效果的提升。

二、建構主義理論下工程制圖教學策略的設計與實踐

建構主義理論教學主要有三大教學策略：（1）支架式教學;（2）拋錨式教學;（3）隨機進入教學。結合工程制圖知識體系的結構特點，發現其存在一個層層遞進的緊密框架，適合采用支架式教學法。

（一）搭建工程制圖學習腳手架

支架式教學法的首要任務是搭建腳手架，按照“最近發展區”理論構建。它是將個體目前所處的“現有，實在發展區”和經教師指導后所能夠達到的“可能，潛在發展區”聯系起來。很顯然，“最近發展區”由教學創造，通過教學將個體的認知能力不斷向前延伸，牽引個體達到更高的認知水平。工程制圖知識體系與脈絡關系如圖1所示。構建的腳手架以點的投影為基礎，這是最簡單的圖形投影。從圖1可以看出，整個知識牽引過程始終由前一個知識點匯集而成。學生只需要對前一知識點有深刻的了解，再對后一知識點的學習過程中，教師做好引導工作，學生能夠在已有知識體系中不斷向更高認知能力攀升。

（二）進入支點學習情境設計

思維是一個過程，進入支架學習的某個支點時，最好能根據支點特征，設計相應的情境，讓學生主動進入，了解問題的來龍去脈。現以一個簡單箱體兩圓柱孔長度方向定位尺寸為例，如圖2所示。

圖2所示的兩圓柱孔長度方向的定位尺寸是初學者的兩種常見標注情形。考慮實際加工不可避免地存在誤差，假設圖2所示尺寸的加工精度分別表示為20±0.01、35±0.01以及55±0.015。按圖2（a）所示，大小圓柱孔的誤差帶為±0.01。按圖2（b）所示，大小圓柱孔的誤差帶為±0.025。雖然兩者的基本尺寸均為35，但按圖2（b）所示的尺寸標注會給兩圓柱孔帶來較大的定位誤差，因此，圖2（a）所示的尺寸標注優于圖2（b）。通過這樣的情境設計，學生能夠深入理解知識點的含義，并能在同類問題中聯想記憶，舉一反三。

（三）獨立探索資源建設與組織

建構主義教學理論強調的是學生自主學習，獨立探索。教師的角色是提出問題，適當地為學生提供解決問題的線索和必要的學習資料。近年來，本教研室教師根據多年來豐富的教學經驗，對工程制圖的重要知識點進行細分與提煉。結合非機類學生教學目標，編寫了《工程制圖》以及《工程制圖習題集》等一系列相關教材。針對腳手架的重要支點，在專門的微格教室進行視頻錄制。這部分視頻資源制作成二維碼，學生可隨時隨地掏出手機掃描學習。

（四）線上，線下師生協作學習

通過微助教網絡教學平臺，在課堂上構建一個線上/線下師生協作學習模式。每個學生的問題都有機會在這個平臺得到討論，教師和學生均能發表自己的見解，學生還可以在移動終端進行“彈幕”點評，充分地調動協作學習熱情。

（五）基礎，拔尖教育思維效果評價體系

拋棄依賴期末考試單一考核評價機制，引入過程考核與結果考核相結合的評價機制，同時提出拔尖思維教育模式，即通過組織校內非機類《工程制圖》競賽，對于獲獎的學生申請免考。通過頂層設計，將校內非機類工程制圖競賽級別等同省級競賽，進一步促進拔尖思維教育模式的落實。

三、改革效果分析

改革效果以學生最終的評價成績為分析數據，實驗組采用建構主義理論教學法，對照組采用凱洛夫五步教學法。期末考試試卷由任課教師輪流出題，經教研室集體討論并由教研室主任最終核對后作為試卷，以確保每學期試卷難度與知識考查點過渡平穩、連貫，對比結果如圖3所示。對照組為2016-2017學年春季學期，學生總人數為63，平均分為71.4，標準差為10.5。實驗組一為2017-2018學年秋季學期，學生總人數為60，平均分為75.2，標準差為9.8。實驗組二為2017-2018學年春季學期，學生總人數為59，平均分為84.8，標準差為8.3。數據表明，實驗組采用建構主義理論教學后，60-80分區間占比從63%降到30%，80-100高分區間占比從24%提高到70%，不及格率從13%降至0%。學生的學習成績得到明顯提高，差異也在縮小。從課堂氛圍來看，建構主義課堂上，學生參與熱情高，發言積極，充分體現學習主動性，顯示出建構主義理論教學改革效果。