李升　陳宇婷　徐艷

[摘 要]建構(gòu)主義與CDIO教學模式在大學生科技創(chuàng)新中應(yīng)用廣泛。建構(gòu)主義和CDIO教學模式在大學生科技創(chuàng)新中具有指導(dǎo)作用。分析了支架法、拋錨法、隨機進入法等建構(gòu)主義教學方法及CDIO教學方法在大學生科技創(chuàng)新課題指導(dǎo)中的應(yīng)用情況和實踐成果。長期教學改革實踐表明，建構(gòu)主義和CDIO教學模式在工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)中可發(fā)揮顯著作用。

[關(guān)鍵詞]建構(gòu)主義 CDIO 大學生科技創(chuàng)新 教學

[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2015）09-0150-03

一、引言

當今社會的用人需求決定了高校培養(yǎng)應(yīng)用型人才的緊迫性，因此，工程應(yīng)用型高校的教學改革是不可避免的，建構(gòu)主義與CDIO教學模式便是這幾年國外工程教育改革的重大成果。建構(gòu)主義理論也譯作“結(jié)構(gòu)主義”，認為學習過程與學習者的認知發(fā)展之間存在密切聯(lián)系，知識不是由教師直接教授得到的，而是由學習者在一定的情境下，在教師指導(dǎo)及其他學習者的幫助下，通過主動學習而達到對知識的意義建構(gòu)。[1]CDIO教學模式則是基于建構(gòu)主義理論發(fā)展起來的[2]，讓學生能夠以一種主動的態(tài)度將理論課程和實踐創(chuàng)新有機聯(lián)系起來的工程教學思路，旨在培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性和團隊協(xié)作能力。

目前工程應(yīng)用型高校開展大學生科技創(chuàng)新活動具有重要的意義，一方面有助于培養(yǎng)學生的科學探索精神、工程意識及實踐創(chuàng)新能力，另一方面也積極推進了學生就業(yè)。而建構(gòu)主義和CDIO的教學模式特別適用于大學生科技創(chuàng)新活動的指導(dǎo)，本文就此進行探討。

二、建構(gòu)主義教學模式在大學生科技創(chuàng)新中的應(yīng)用

建構(gòu)主義教學模式強調(diào)學生在課題研究過程中的主動性，大學生創(chuàng)新項目指導(dǎo)的整個教學過程應(yīng)以學生為中心展開，導(dǎo)師應(yīng)起到課題組織、資料幫助、提醒和促進的作用，利用情境、協(xié)作、會話等學習環(huán)境要素充分發(fā)揮學生的創(chuàng)新精神，師生共同參與課題，相互啟發(fā)探討，最終使學生達到對所研究課題的意義建構(gòu)，從而解決問題。在這種模式下，學生將從被動接受知識的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃咏?gòu)學習內(nèi)容，媒體也不再僅僅是幫助教師傳授知識的手段，而是用來創(chuàng)設(shè)情境、進行協(xié)作學習和會話交流的工具。[3]這樣的教學方法，使學生能自主展開學習，在好奇心、創(chuàng)造力和質(zhì)疑精神的驅(qū)使下主動進行研究性學習，是一種靈活開放的教育教學制度，“因材施教”地保護和發(fā)展學生的差異與個性。建構(gòu)主義教學模式下比較成熟的教學方法有：支架法教學、拋錨法教學和隨機進入教學?，F(xiàn)結(jié)合長期指導(dǎo)大學生科技創(chuàng)新的教學實踐經(jīng)驗對這三種方法作簡單介紹。

方法一：支架法是指在教師的引導(dǎo)教學下，通過給學生搭建“支架”（“腳手架”），把管理學習的任務(wù)轉(zhuǎn)移給學生，指引他們進入某一問題情境，讓學生獨立探索思考，并自己提出疑問不斷創(chuàng)新，通過小組形式互相協(xié)作學習，既有分工，也有合作。學習者自己掌握和建構(gòu)所學的知識，從而使他們進行更高水平的認知活動。例如在“電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性研究”大方向課題指導(dǎo)中，導(dǎo)師通過發(fā)布微博的形式采用支架法開展教學，從必讀書目、電壓穩(wěn)定性定義和系統(tǒng)穩(wěn)定三道防線三個方面搭建腳手架，讓學生自行深入研究。最終該研究方向成功立項了省級大學生創(chuàng)新項目2項、校級大學生創(chuàng)新項目5項，取得了優(yōu)異的成果。圖1所示為導(dǎo)師提供必讀書目為學生搭建支架。

方法二：拋錨法是指選擇與當前課題密切相關(guān)的真實問題或者是真實事件作為研究的中心內(nèi)容，這一環(huán)節(jié)即“拋錨”，然后由教師向?qū)W生提供解決問題的線索，師生之間、學生之間通過討論交流，以及對不同觀點的補充修正以加深對當前研究課題的理解。這種教學方式無需設(shè)置專門的測驗環(huán)節(jié)，只需在學習過程中觀察并記錄學生表現(xiàn)即可，并采用激勵手段不斷促進學生的研究水平。在指導(dǎo)軟件開發(fā)課題“電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定與控制演示平臺”時（如圖2所示），即采用拋錨法進行指導(dǎo)。導(dǎo)師并不直接告訴學生如何解決問題，而是拋出對該軟件的最終演示效果想象，引導(dǎo)學生開展自主學習和自主設(shè)計，最終學生出色地完成了該軟件的設(shè)計開發(fā)并成功申請獲得國家計算機軟件著作權(quán)授權(quán)，學生的個人能力得到了充分肯定。

方法三：隨機進入法是指通過不同的時機、不同的情境、不同的方法進行教學，從而達到不同的教學目的，對同一課題獲得不同層面的認識與理解。在國家級大學生實踐創(chuàng)新訓(xùn)練計劃項目“光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)電壓穩(wěn)定試驗研究”的指導(dǎo)過程中，采用了現(xiàn)場調(diào)研、微博和QQ群組討論、專題演講、小組研討、實物安裝等多種方式進行了隨機進入教學。圖3所示為課題組學生在校內(nèi)500W光伏發(fā)電并網(wǎng)裝置安裝現(xiàn)場開展學習研究。該項目最終獲計算機軟件著作權(quán)授權(quán)1項、申請實用新型專利1項，發(fā)表論文3篇，建成500W光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)1套，撰寫調(diào)查報告1份，獲校大學生課外學術(shù)科技作品競賽獎2項，該項目取得的豐碩成果充分說明了隨機進入教學方法卓有成效。

上述三種教學方法雖然形式不同，但它們的教學環(huán)節(jié)中都包含有情境創(chuàng)設(shè)、協(xié)作學習、自主學習等因素，并在此基礎(chǔ)上最終由學習者自己完成對研究課題所需知識的意義建構(gòu)，而教師（導(dǎo)師）也不再是知識的傳授者，而是課題的組織者、合作者、促進者。

三、CDIO教學模式在大學生科技創(chuàng)新中的應(yīng)用

CDIO工程教學模式是由跨國研究組織經(jīng)過不斷探索而創(chuàng)立的一種較為適合工程創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的方式，在我國的教學改革中也起到了相當大的借鑒作用。[4]CDIO的基本指導(dǎo)思想就是建構(gòu)主義，其中C代表構(gòu)思（Conceive），D代表設(shè)計（Design），I代表實現(xiàn)（Implement），O代表運作（Operate），是“做中學”和“基于項目教育和學習”的集中概括和抽象表達。[5] [6] [7]CDIO教學模式更注重學生在校期間的工程實踐教學活動，為學生提供真實的工程實踐環(huán)境，使學生能夠獲得對工程項目整個過程的全面認識。

CDIO教學模式使學生從理論走向?qū)嵺`。面對實驗室中的一些實驗器件，不應(yīng)該僅僅是固定在一個知識點，只知道如何連線，如何操作是遠遠不夠的[5]，應(yīng)該使所學的知識，能夠真正應(yīng)用到生活和工作中去，實現(xiàn)教、學、做的真正統(tǒng)一。只有為學生提供更多的動手與互相溝通的機會，才能使其具備更好的實踐能力，在日后的人際交往和團隊協(xié)作中，才能充分發(fā)揮自己的創(chuàng)新開發(fā)以及合作雙贏精神，從而培養(yǎng)出更富有自我思考能力的創(chuàng)新型應(yīng)用人才。例如基于DSP的變電站電壓無功控制裝置就是在CDIO教學模式的理念下指導(dǎo)學生完成的，學生根據(jù)自己所學的專業(yè)知識，并結(jié)合工程實際，通過團隊協(xié)作，不斷地實驗調(diào)試，最終完成了裝置的設(shè)計、制作及試運行。圖4所示即為裝置樣機。

四、結(jié)束語

在大學生科技創(chuàng)新活動指導(dǎo)中，建構(gòu)主義教學模式的應(yīng)用偏向于理論研究型課題，而CDIO教學模式偏向于應(yīng)用開發(fā)型課題。建構(gòu)主義確保了CDIO教學模式實施的可能性，為CDIO提供了實施思路與方案。CDIO為工程應(yīng)用型高校的大學生科技創(chuàng)新活動提供了教學典范，而它的教學方法是建立在建構(gòu)主義的理論基礎(chǔ)上的。只有在充分認識建構(gòu)主義的知識觀、學習觀及學生觀之后，才能更好地根據(jù)當前大學生科技創(chuàng)新的實際環(huán)境開展建構(gòu)主義與CDIO模式的教學活動。

CDIO教學模式是建構(gòu)主義的實踐成果，兩者之間密不可分，因此，建構(gòu)主義與CDIO教學模式在工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)中發(fā)揮的作用是相輔相成、相得益彰的。兩者在當今教育界獲得了廣泛的認可，其嶄新的教育教學理念對現(xiàn)代教學改革起著諸多的積極作用，培養(yǎng)了更多與中國社會甚至是國際市場接軌的人才。

[ 注 釋 ]

[1] 李升，龔臻琰，孫愛兵.建構(gòu)主義和CDIO教學模式的應(yīng)用及比較分析[J].中國電力教育，2014（27）：25-26，34.

[2] 于佐東，黨承華，丁光彬.以建構(gòu)主義的學習理論認識CDIO工程教育模式[J].中國電力教育，2012（4）：7-8.

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

[4] 陶勇芳，商存慧.CDIO大綱對高等工科教育創(chuàng)新的啟示[J].中國高教研究，2006（11）：81-83.

[5] 李善壽.“CDIO”工程教學模式在實踐教學中的實施方法研究[J].重慶科技學院報（社會科學版），2010（20）：164-166.

[6] 徐懂理，韓笑.電氣工程專業(yè)實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實例[J].中國電力教育，2011（12）：140-141.

[7] 畢俊喜，王連波，王麗琴，等.基于CDIO教育模式的“數(shù)控技術(shù)”人才培養(yǎng)研究[J].內(nèi)蒙古師范大學學報（教育科學版），2013（3）：71-73.

[責任編輯：鐘 嵐]