馬瑩瑩

（華南理工大學，廣東 廣州 510640）

基于建構主義學習環(huán)境設計理論的交通設計課程教學設計*

馬瑩瑩

（華南理工大學，廣東 廣州 510640）

以喬納森建構主義學習環(huán)境設計理論為指導，針對交通設計課程以問題解決為核心的特點，對該課程進行教學設計。主要包括問題設計、案例設計、認知工具設計、支架設計、共同體設計、資源設計和評價設計幾個部分，并以“解決某交叉口交通擁堵問題”為例進行關鍵環(huán)節(jié)的設計與說明。

交通設計；建構主義；學習環(huán)境設計；教學設計

一、概述

近年來，建構主義教學理論在國內外廣泛流行，并取得較好的教學效果。該教學理論認為認知是一種以主體已有的知識和經驗為基礎的主動建構。建構主義的教學理論以學生為中心，教師在整個教學環(huán)境中是促進者、組織者、發(fā)起者，學生能動的利用各種條件對所學的知識進行建構。建構主義教學系統(tǒng)設計特別強調“學習中心”的有意義學習環(huán)境的設計，稱為建構主義學習環(huán)境設計［1］。

交通設計課程是一門整合交通工程基本概念、基本知識與基本技能于一體的專業(yè)課程，其理論基礎廣、實踐性強［2］。傳統(tǒng)的以教師為中心的知識傳授式教學在該門課程教學上很難取得較好的效果［3］，特別是在學生掌握解決問題的能力方面。而培養(yǎng)學生運用交通設計手段解決城市交通問題的能力是本門課程的重要目的。建構主義的學習環(huán)境設計理論恰恰是以解決問題為主線，幫助學習者積極地探究復雜的主題或環(huán)境，并且像領域專家一樣思考問題。因此，基于建構主義學習環(huán)境設計理論的教學設計是對于交通設計課程的教學有益探索。

二、建構主義學習理論

建構主義理論是由瑞士哲學家、心理學家皮亞杰（Piaget）于1966年提出，他創(chuàng)立的學派被稱為“皮亞杰派”或“日內瓦派”，是認知發(fā)展領域中最優(yōu)影響的學派［4］，后來許多學者和教育實踐者不斷豐富該理論，目前該理論已在西方教育界產生深遠的影響［5］，在中國也得到一定的發(fā)展［6］。建構主義學習觀認為，學習者并不是被動的信息接受者，而是主動的進行信息的建構，而且這種建構不能由其他人代替。每個學習者都以自己獨有的方式去理解知識，學習不是一個復試的過程，而是個體對知識和信息進行思考和處理的結構［7］。因此，在建構主義視角下，教學不再是單向的控制過程。教師由傳統(tǒng)的知識傳遞者轉變?yōu)閷W生知識建構的合作者、組織者和促進者。

三、學習環(huán)境設計理論

建構主義學習環(huán)境是“一種以技術為支持的學習環(huán)境，學習者從中可以展開有意義的，有益的學習。在學習過程中，技術作為學習者探索、實驗、建構和反思學習的工具，可以使學習者從經驗中學習”［1］。20世紀90年代后，建構主義教學設計研究構建了許多創(chuàng)新性的學習環(huán)境設計，其中比較有代表性的是喬納森的學習環(huán)境設計理論。

建構主義學習環(huán)境設計以問題解決為主線，主要包含六個基本要素：問題、相關案例、信息資源、認知工具、會話或協(xié)作工具、社會或境脈支持［8］。該設計將知識和技能的學習都融匯于問題解決之中，因此，學習者需要做的是解釋、解決問題或者完成一個項目，而不是對去除背景情況的抽象知識的學習。雖然學習環(huán)境設計強調學習者的自我控制，然而教學設計人員在教學過程中擔任指導學生如何建構知識、評價和更新已經建構的知識、為學習者定位與設計經驗等重要任務。

表1 建構主義學習環(huán)境設計理論基礎

圖1 “解決某交叉口交通擁堵問題”相關概念和策略性知識關系圖

四、交通設計課程教學設計

在交通設計課程學習過程中，學習目的是培養(yǎng)學生運用交通設計手段解決城市交通問題的能力［2］，即將學生培養(yǎng)成解決相關城市交通問題的專業(yè)技術人員。學習解決問題是一個漸變的過程，學生需要從系統(tǒng)的概念性知識和獨立于問題背景的策略性知識發(fā)展到對問題的個人認識和問題記憶，即圍繞著某種類型問題的圖式，其中整合了專業(yè)理論知識、系統(tǒng)知識、操作性知識、策略性知識和經驗知識等。作為專業(yè)技術人員，在解決城市交通問題時，一般包括構建問題空間、識別問題、對策分析、生成并驗證解決方案以及記憶經驗幾個環(huán)節(jié)。研究表明，經驗在問題識別、對策分析以及生成和檢驗方案方面具有重要的作用［8］。因此，在進行教學設計過程中，要重點考慮解決問題的主要環(huán)節(jié)。

（一）問題設計

由于交通設計課程是一門以解決實際問題為主要目的的課程，因此可根據交通設計課程的教學內容，分別設計相關問題。這些問題的解決將應用到本門課程或其他相關課程的基本概念、方法和相關技術。在問題設計過程中，需要注意以下幾方面的問題：

1.設計的問題應覆蓋本門課程的主要教學內容。

2.在問題描述過程中，要注意將問題的境脈、表征和問題空間描述清楚。

交通設計課程涉及到的問題屬于結構不良問題，往往是以復雜的真實世界為境脈，即現(xiàn)實中的交通系統(tǒng)，例如城市道路交叉口、公共汽車?？空镜取Ｒ虼嗽趯栴}描述時，應包含問題提出的社會背景、歷史信息、軟硬件約束條件及與該問題相關的事件等境脈信息。在問題表述過程中還應該提供必要的關鍵概念及其相互關系、策略性知識及任務目標等。

文章以“解決某交叉口交通擁堵問題”為例進行問題設計：

1.涉及教學內容：交通問題及特征分析、交通設計基礎及流程、交通組織設計、斷面設計、平面交叉口設計、交通信號方案設計、慢行交通設計等。

2.境脈描述內容應包括：城市交通發(fā)展社會背景、交叉口地理位置（最好選擇學校附近交叉口，便于學生進行現(xiàn)場調查）、交叉口目前交通運行特征、交叉口拓撲結構和空間資源約束條件等。

3.任務目標：改善該交叉口交通擁堵現(xiàn)狀，實現(xiàn)在空間資源約束條件下的交通運行最優(yōu)。

圖2 基于案例推理的交通設計問題學習過程

4.相關概念及策略性知識關系圖（如圖1所示）

（二）相關案例設計

基于案例的推理是揭示問題解決過程的良好機制［9］，可以用來支撐學生應用交通設計手段進行城市交通問題解決學習?；诎咐评淼膯栴}解決學習過程一般包括四個環(huán)節(jié)，被稱為4-R（Retrieve，Reuse，Revise，Retain）方法［10］，基于案例推理的交通設計問題學習過程如圖2所示。

在案例設計中，教師提供的案例應該是與學生需要解決的問題直接相關或相似。所謂相似，即與待解決問題有著相似的情境、解決方案或結果。這些案例可以為學生提供解決問題的經驗，同時也可以為即將解決的問題提供多種觀點或解釋。

（三）認知工具設計

所謂認知工具，是指觸發(fā)學習者思考并輔助特定認知過程的計算機工具［11］。認知工具主要包括信息收集與加工工具、操作支撐工具、問題表征工具以及知識建構工具等。以“解決某交叉口交通擁堵問題”為例，進行認知工具的詳細設計，如表2所示。

（四）支架設計

表2 “解決某交叉口交通擁堵問題”認知工具設計

表3 “解決某交叉口交通擁堵問題”的支架設計

該問題的支架主要包括信息鋪墊式支架、概念支架、元認知支架、策略支架、任務支架五種類型，其主要內容和實施途徑如表3所示。

（五）共同體設計

解決該問題的共同體除了學生，還包括教師、交通專家以及交通參與者。在共同體設計中，應明確共同體中各成員的職責和分工，并由教師做必要的引導，監(jiān)控和調節(jié)學生的交互過程。例如，在進行問題分析討論過程中，教師參與其中引導學生發(fā)現(xiàn)問題，并幫助小組的每個學生都參與到問題討論中。

（六）資源設計

資源設計是為學生提供生成更好的問題表征、填補知識空缺、搭建學生新舊知關聯(lián)、支撐問題解決策略等方面的資源和材料，例如相關的統(tǒng)計數(shù)據報告、相關的研究文獻等。

（七）評價設計

評價設計是對學生的學習效果進行評價。評價的方式主要包括：

1.對研究報告的評價：包括問題的分析和解決思路、設計方案、改善效果、報告撰寫情況以及是否體現(xiàn)的小組合作。

2.對學習過程的評價：主要關注學生在解決問題的過程中，是否進行著主動的、建構的、有意圖的、真實的和合作的學習。該評價是過程性評價，可以利用教師評價、學生自我評價、小組間互評、小組內互評等方式。

3.對知識建構的評價：讓學生圍繞教師提出的問題生成概念和策略結構圖，評價學生的概念和策略結構圖是否抓住核心概念、概念的數(shù)量與相關性等。評價方式可以采用教師評價、專家評價等方法。

五、結束語

建構主義學習環(huán)境設計以問題解決為主線，并在設計過程中追求有意義的學習，促使學生形成合理的心智模型［8］。因此基于此的教學設計對于交通設計課程的教學具有較強的適用性。通過幾個問題的分析和解決，學生將形成交通設計相關的概念、策略和方法的心智模型，完成交通設計相關知識的建構過程。但在教學過程中，教師對整個教學環(huán)節(jié)要進行充分的準備、指導和干預。因此，基于建構主義教學環(huán)境的教學設計對教師提出了更高的要求。

［1］劉欣.建構主義學習環(huán)境教學設計模式［J］.大學教育，2014（1）：7-9.

［2］陳茜，陳峻，季彥婕.CDIO理念下“交通設計”課程教學模式探索［J］.東南大學學報（哲學社會科學版），2013，15（Supplement）：149-151.

［3］馬萬經，楊曉光.基于項目學習模式的交通設計課程教學改革探索［J］.理工高教研究，2010，29（3）：105-107.

［4］孔憲遂.試論建構主義理論對教學的啟示［J］.清華大學教育研究，2002（S1）：128-133.

［5］薛國鳳，王亞暉.當代西方建構主義教學理論評析［J］.高等教育研究，2003，2 4（1）：95-99.

［6］溫彭年，賈國英.建構主義理論與教學改革——建構主義學習理論綜述［J］.教育理論與實踐，2002，22（5）：17-22.

［7］艾興.建構主義課程研究［D］.重慶：西南大學，2007.

［8］李妍.喬納森建構主義學習環(huán)境設計研究［D］.上海：華東師范大學，2007.

［9］Jonassen，D.H.，J.Hernandez-Serrano，Case-Based Reasoning and Instructional Design:Using Stories to Support Problem Solving.2002，Association for Educational Communications and Technology.p.65.

［10］López，B.，Case-based reasoning.［electronic resource］:a concise introduction.Synthesis lectures on artificial intelligence and machine learning:#20.2013:San Rafael，Calif.（1537 Fourth Street，San Rafael，CA 94901 USA）:Morgan＆amp;Claypool，c2013.

［11］Duffy Thomas，M.，CONSTRUCTIVISM AND THE TECHNOLOGY OF INSTRUCTION A CONVERSATION.1992:Lawrence Erlbaum Associates Publishers.

Under the guidance of the design theory of learning environments in Jonathan's constructivism，a teaching design of traffic design course，with the core of problem solving，is studied in this paper.It includes design of problem，cases，cognitive tools，bracket，community，resource and evaluations.A case of"solving the problem of traffic congestion at a certain intersection"is used to illustrate the key parts of this teaching design.

traffic design；constructivism；learning environment design；teaching design

G642

A

2096-000X（2016）20-0069-03

廣東省學位與研究生教育改革研究項目（編號：2015JGXM-ZD05）；華南理工大學學位與研究生教育改革研究項目（編號：yjjg2014011）；華南理工大學教改項目。

馬瑩瑩（1983-），博士，華南理工大學土木與交通學院副教授。