以構(gòu)建專業(yè)知識(shí)體系為特色的教學(xué)模型探索與實(shí)踐研究

以構(gòu)建專業(yè)知識(shí)體系為特色的教學(xué)模型探究與理論研究〔〕:

摘要：為了引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)展自主學(xué)習(xí)，從學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、學(xué)習(xí)過(guò)程、學(xué)習(xí)結(jié)果三個(gè)環(huán)節(jié)出發(fā)，文章提出一種以構(gòu)建專業(yè)知識(shí)體系為特色的教學(xué)模型。模型從教學(xué)對(duì)象的專業(yè)應(yīng)用需求出發(fā)，設(shè)計(jì)階段式任務(wù)并進(jìn)展分解對(duì)應(yīng)知識(shí)點(diǎn)，跟蹤督導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)展，打破傳統(tǒng)教學(xué)單一課程的知識(shí)局限性，幫助學(xué)生構(gòu)建網(wǎng)狀專業(yè)知識(shí)體系，引導(dǎo)學(xué)生整體性學(xué)習(xí)。以機(jī)器人專業(yè)的軟件技術(shù)根底課程為例，對(duì)模型進(jìn)展理論研究。

關(guān)鍵字：知識(shí)體系；任務(wù)驅(qū)動(dòng)；整體性學(xué)習(xí)；機(jī)器人專業(yè)

本文引用格式：馬策，等.以構(gòu)建專業(yè)知識(shí)體系為特色的教學(xué)模型探究與理論研究[J].教育現(xiàn)代化,2022,6(18):115-118.

一引言

傳統(tǒng)的教學(xué)形式以教師為中心，根據(jù)教材內(nèi)的知識(shí)點(diǎn)按部就班進(jìn)展教學(xué)推進(jìn)，在每堂課完畢后布置與課上相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)的作業(yè)，以此穩(wěn)固和檢測(cè)學(xué)生對(duì)該知識(shí)點(diǎn)的掌握，并在期終進(jìn)展學(xué)習(xí)結(jié)果考核。在該過(guò)程中學(xué)生大多處于被動(dòng)學(xué)習(xí)，對(duì)學(xué)習(xí)該課程的意義和目的都難以明晰，繼而導(dǎo)致了學(xué)習(xí)動(dòng)力的缺乏；課程中知識(shí)點(diǎn)與知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)絡(luò)過(guò)弱，甚至互相獨(dú)立，難以形成網(wǎng)狀構(gòu)造，松散的知識(shí)鏈接容易遺忘；知識(shí)過(guò)于抽象化、理論化，應(yīng)用理論內(nèi)容過(guò)少，場(chǎng)景應(yīng)用不明晰，導(dǎo)致學(xué)生形成的學(xué)習(xí)意義與目的單純?yōu)榱送ㄟ^(guò)期末的考試。這樣，學(xué)生在考前一兩周進(jìn)展突擊學(xué)習(xí)，并在考試后又很快地將知識(shí)拋諸腦后。

為了引導(dǎo)學(xué)生從被動(dòng)學(xué)習(xí)中走出來(lái)，轉(zhuǎn)為以自主學(xué)習(xí)為主，并使學(xué)生可以形成良好的學(xué)習(xí)方法，在教學(xué)過(guò)程中教師以輔助角色進(jìn)展引導(dǎo)催促的新教學(xué)場(chǎng)面，本文提出一種以構(gòu)建專業(yè)知識(shí)體系為特色的教學(xué)模型。該模型根據(jù)教學(xué)對(duì)象的專業(yè)進(jìn)展任務(wù)內(nèi)容設(shè)計(jì)，旨在從學(xué)生專業(yè)應(yīng)用需求出發(fā)，對(duì)教學(xué)課程進(jìn)展專業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，以幫助學(xué)生構(gòu)筑專業(yè)知識(shí)體系；采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)的形式開(kāi)展教學(xué)，課程內(nèi)知識(shí)點(diǎn)以循序漸進(jìn)的方式進(jìn)展階段式鏈接，構(gòu)筑課程內(nèi)的網(wǎng)狀知識(shí)鏈；同時(shí)加強(qiáng)學(xué)習(xí)過(guò)程的跟蹤督導(dǎo)，由單一的期末考核轉(zhuǎn)為期末考核與分階段測(cè)試并重的考試策略。

本文最后對(duì)該教學(xué)模型進(jìn)展理論，在傳統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)根底課程的根底上，設(shè)計(jì)機(jī)器人專業(yè)應(yīng)用的編程任務(wù)，并分拆任務(wù)以對(duì)應(yīng)程序設(shè)計(jì)根底的知識(shí)點(diǎn)；同時(shí)，納入數(shù)據(jù)構(gòu)造、算法以及用戶交互界面方面內(nèi)容，為學(xué)生搭建知識(shí)體系框架，形成新型特色課程軟件技術(shù)根底。

二以構(gòu)建專業(yè)知識(shí)體系為特色的教學(xué)模型探究

〔一〕學(xué)習(xí)動(dòng)力鼓勵(lì)

如何激發(fā)學(xué)生內(nèi)在的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)是首要的問(wèn)題，與自主學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)性相關(guān)的因素主要包括價(jià)值意識(shí)、目的定向、自我效能感、學(xué)習(xí)興趣等【1】。

針對(duì)教學(xué)對(duì)象專業(yè)，在整體教學(xué)過(guò)程開(kāi)始時(shí)，就應(yīng)該先進(jìn)展大量的課程知識(shí)應(yīng)用場(chǎng)景例如，使學(xué)生明晰該門(mén)課程的價(jià)值與學(xué)習(xí)意義。意義構(gòu)建亦是基于腦學(xué)習(xí)理論的一大核心理念【2】；這種幫助學(xué)生進(jìn)展學(xué)習(xí)意義構(gòu)建不僅在課程開(kāi)頭局部，更需要貫穿整個(gè)教學(xué)過(guò)程。也就是說(shuō)，每一次新知識(shí)點(diǎn)的引入都需要幫助學(xué)生理解這一堂課為什么要學(xué)習(xí)，在此根底上可順勢(shì)延伸出要學(xué)習(xí)到什么樣的標(biāo)準(zhǔn)目的定向。

能否快速地到達(dá)預(yù)期目的會(huì)影響學(xué)生的自我效能感，所以如何在教學(xué)過(guò)程中引導(dǎo)學(xué)生形成良好的學(xué)習(xí)方法會(huì)鼓勵(lì)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)；所以，高效的學(xué)習(xí)方法導(dǎo)致學(xué)生快速地汲取知識(shí)，到達(dá)預(yù)定學(xué)習(xí)目的，學(xué)生從中可以獲取成就感，形成正反響循環(huán)；而低效甚至無(wú)效的學(xué)習(xí)方法將使學(xué)生學(xué)習(xí)倍感吃力，并產(chǎn)生厭惡情緒，學(xué)習(xí)動(dòng)力乏力。

學(xué)習(xí)興趣的萌發(fā)、形成和深化開(kāi)展與已有知識(shí)經(jīng)歷的互相作用，對(duì)學(xué)習(xí)任務(wù)的認(rèn)知加工，以及學(xué)習(xí)目的、學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、價(jià)值體系、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等息息相關(guān)【3】。可以看出合理的動(dòng)機(jī)鼓勵(lì)也可以積極影響學(xué)習(xí)興趣的萌發(fā)，兩者在價(jià)值意識(shí)、目的定向、自我效能等方面是契合的。而學(xué)習(xí)興趣的形成與深化開(kāi)展還受學(xué)習(xí)過(guò)程及結(jié)果的影響。學(xué)習(xí)過(guò)程中應(yīng)不斷的調(diào)整與教學(xué)目的相對(duì)應(yīng)地學(xué)習(xí)結(jié)果反響，以便學(xué)生可以通過(guò)自測(cè)評(píng)價(jià)自身學(xué)習(xí)狀況，反響每一階段學(xué)習(xí)目的的結(jié)果可以讓學(xué)生有成就感。

〔二〕整體性學(xué)習(xí)方法引導(dǎo)

除了意義建構(gòu)意外，整體學(xué)習(xí)是基于腦學(xué)習(xí)理論的另一個(gè)核心理念【2】。兩者彼此關(guān)聯(lián)，彼此交融。在整體學(xué)習(xí)的理論上面，麻省理工學(xué)院畢業(yè)生ScottYoung使用整體性學(xué)習(xí)法在1年內(nèi)完成了MIT4年33門(mén)課程，該方法的核心是構(gòu)建知識(shí)間的鏈接，將已有的知識(shí)經(jīng)歷與待學(xué)習(xí)的內(nèi)容銜接，在不斷地聯(lián)絡(luò)過(guò)程中形成網(wǎng)狀知識(shí)構(gòu)造，以增進(jìn)學(xué)習(xí)興趣，并快速理解新知識(shí)且牢牢記憶【4】。

以學(xué)生為中心，以才能為本位的教學(xué)法任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)方法和工程驅(qū)動(dòng)教學(xué)方法也廣泛的應(yīng)用于現(xiàn)今的高校中，展現(xiàn)了對(duì)學(xué)生良好的驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)才能[5,6]。由于工程驅(qū)動(dòng)教學(xué)中需用用到大量的專業(yè)技能與理論知識(shí)，對(duì)于未形成完好專業(yè)知識(shí)體系的學(xué)生來(lái)講難度過(guò)大，最終效果很難理想，所以本文采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法。

那么如何引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)展整體性學(xué)習(xí)方法的養(yǎng)成？從教學(xué)對(duì)象的專業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景出發(fā)，構(gòu)建專業(yè)知識(shí)體系，以任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)的方式將課程內(nèi)包容入專業(yè)的整體框架中。任務(wù)設(shè)計(jì)如圖1所示。

挑選應(yīng)用場(chǎng)景例如并對(duì)與該課程無(wú)關(guān)的知識(shí)進(jìn)展剝離，設(shè)計(jì)為階段任務(wù)。這樣，每一個(gè)階段任務(wù)分別和教學(xué)對(duì)象所學(xué)專業(yè)的其他課程關(guān)聯(lián)，形成專業(yè)體系下的網(wǎng)狀課程構(gòu)造。階段任務(wù)的設(shè)計(jì)秉持循序漸進(jìn)原那么，逐步深化。

在與其他專業(yè)課知識(shí)進(jìn)展鏈接的同時(shí)，需要盡量做好知識(shí)屏蔽【7】；因?yàn)橐坏砍兜竭^(guò)多的陌生知識(shí)點(diǎn)，會(huì)增加學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)難度，進(jìn)而影響學(xué)習(xí)熱情；所以在連接其他知識(shí)點(diǎn)的時(shí)候，盡量做到點(diǎn)到為止，防止過(guò)度深化，偏離本門(mén)課程的核心內(nèi)容。這樣既能盡可能地帶著學(xué)習(xí)者擴(kuò)大視野，每個(gè)課程都為其他的課程打根底，同時(shí)防止過(guò)多的且雜亂的知識(shí)影響學(xué)習(xí)者的該門(mén)課程的主線學(xué)習(xí)進(jìn)程。

每一個(gè)階段任務(wù)細(xì)分拆解下來(lái)成為教學(xué)大綱中每個(gè)需要掌握的知識(shí)點(diǎn)，然后再根據(jù)這些知識(shí)點(diǎn)進(jìn)展對(duì)應(yīng)的小任務(wù)設(shè)計(jì)。以上的任務(wù)設(shè)計(jì)應(yīng)該盡量涵蓋課程大局部的知識(shí)要點(diǎn)，以形成課程內(nèi)的知識(shí)體系，剩余的知識(shí)點(diǎn)可作為補(bǔ)充教學(xué)設(shè)計(jì)。

〔三〕自我學(xué)習(xí)反響與評(píng)價(jià)

在進(jìn)入大學(xué)以前，學(xué)生進(jìn)展的反響主要來(lái)源于外部，如教師、家長(zhǎng)等。進(jìn)入大學(xué)以后，教師應(yīng)該注重引導(dǎo)學(xué)生從以前的反響形式中走出，以形成來(lái)自學(xué)生自己的內(nèi)部反響。內(nèi)部反響帶來(lái)諸多好處，假設(shè)反響結(jié)果是負(fù)反響，內(nèi)部反響可以將負(fù)反響帶來(lái)的挫敗感與自尊心傷害降到最低；其次，學(xué)生內(nèi)部反響有很強(qiáng)的及時(shí)性，不需要時(shí)時(shí)依賴于外界教師的指導(dǎo)即可完成[8]。

任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)可以快速給予學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果的反響，學(xué)生根據(jù)反響結(jié)果進(jìn)展自我評(píng)估，以調(diào)整學(xué)習(xí)進(jìn)度，優(yōu)化學(xué)習(xí)方法。在這個(gè)過(guò)程中，進(jìn)展教學(xué)設(shè)計(jì)的教師應(yīng)該注意學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中正反響與負(fù)反響給學(xué)生心理帶來(lái)的影響。從直觀來(lái)講，教學(xué)設(shè)計(jì)目的由外部反響為主轉(zhuǎn)向內(nèi)部反響為主，將反響與評(píng)價(jià)的主體交給了學(xué)生。但任務(wù)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)照舊由教師把控，合理的任務(wù)設(shè)計(jì)可以增大正反響的可能性，這也是循序漸進(jìn)進(jìn)展任務(wù)設(shè)計(jì)的原因之一。

除此之外，反響頻率應(yīng)考慮在內(nèi)。這就是為什么需要設(shè)置階段任務(wù)，且每一階段任務(wù)下的知也需要對(duì)應(yīng)小任務(wù)，這些任務(wù)形成了一個(gè)個(gè)反響節(jié)點(diǎn)，這些反響節(jié)點(diǎn)設(shè)置得越密集，學(xué)生自學(xué)途徑越明晰，自學(xué)過(guò)程中經(jīng)過(guò)自我反響后可以精準(zhǔn)找到薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)展加強(qiáng)。教師在教學(xué)過(guò)程中，也可以以階段任務(wù)反響節(jié)點(diǎn)作為考核節(jié)點(diǎn)，從結(jié)果性考核轉(zhuǎn)變?yōu)檫^(guò)程性考核，這樣跟蹤學(xué)生的掌握狀況，調(diào)整教學(xué)進(jìn)度以及有針對(duì)性的對(duì)個(gè)別學(xué)生進(jìn)展督導(dǎo)。

三教學(xué)模型理論以機(jī)器人專業(yè)下軟件技術(shù)根底課程為例

本文以機(jī)器人專業(yè)下軟件技術(shù)根底課程為例對(duì)該教學(xué)模型進(jìn)展理論研究。該課程以吳文虎教師的程序設(shè)計(jì)根底課程為根底[9]，根據(jù)機(jī)器人專業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景設(shè)置階段任務(wù)，以聯(lián)絡(luò)專業(yè)內(nèi)其他課程，并汲取Stanford大學(xué)的計(jì)算機(jī)專業(yè)慕課cs229以及cs231n中對(duì)工具使用的重視，提升學(xué)生解決問(wèn)題和動(dòng)手理論的才能，搭建理論與理論的橋梁。

〔一〕價(jià)值意義構(gòu)建

為了明確課程在教學(xué)對(duì)象的專業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景，尤其在整個(gè)課程以及章節(jié)的開(kāi)頭，應(yīng)盡可能利用圖像、視頻配合教學(xué)講解，這樣可以讓學(xué)生直觀地感受到該課程知識(shí)的實(shí)際意義，以便學(xué)生構(gòu)建學(xué)習(xí)意義與目的，繼而刺激學(xué)習(xí)動(dòng)力以及影響整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程的合理推進(jìn)。

〔二〕教學(xué)內(nèi)容設(shè)置

為了與機(jī)器人專業(yè)下其他課程進(jìn)展關(guān)聯(lián)，同時(shí)要做好知識(shí)屏蔽以防止過(guò)多牽涉其他課程的知識(shí)，偏離本課程主線，軟件技術(shù)根底從眾多應(yīng)用場(chǎng)景例如中，挑選并剝離非本課程知識(shí)，最終設(shè)計(jì)成4個(gè)可以進(jìn)展自我反響的階段任務(wù)，如圖2所示。

C++語(yǔ)言是本門(mén)課程的核心，軟件設(shè)計(jì)根底課程也是由傳統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)根底課程演變而來(lái)。所以，課程首要任務(wù)就是高效地將C++程序最根本的知識(shí)教授給學(xué)生。該階段下的每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)都對(duì)應(yīng)有一個(gè)或者多個(gè)相應(yīng)的小任務(wù)，以便學(xué)生進(jìn)展自我檢測(cè)反響。對(duì)應(yīng)理論性很強(qiáng)的工科類(lèi)課程，任務(wù)驅(qū)動(dòng)或工程驅(qū)動(dòng)教學(xué)可以很好地將"做中學(xué)";思想進(jìn)展發(fā)揮。

當(dāng)直線插補(bǔ)計(jì)算程序階段完成后，程序編寫(xiě)難度開(kāi)始進(jìn)展逐步提升，以加快學(xué)生編程才能的提升。學(xué)習(xí)理論知識(shí)最終的目的是解決實(shí)際的問(wèn)題，從人的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)出發(fā)，理論和理論的割裂對(duì)學(xué)習(xí)者的鼓勵(lì)是起負(fù)面作用的。所以應(yīng)該注重理論和理論之間的銜接，而這個(gè)銜接需要學(xué)習(xí)相應(yīng)編程工具的使用。Qt作為廣泛采用的圖形用戶界面實(shí)現(xiàn)的開(kāi)源軟件開(kāi)發(fā)工具包，在本階段進(jìn)展初步學(xué)習(xí)，并以生活中常見(jiàn)的計(jì)算器軟件為對(duì)應(yīng)任務(wù)進(jìn)展理論。最后，完成階段任務(wù)圓弧插補(bǔ)計(jì)算小軟件。

上一章節(jié)完成階段任務(wù)后，已經(jīng)初步理解軟件技術(shù)中軟件開(kāi)發(fā)包〔SoftwareDevelopmentKit〕的重要性。這一章繼續(xù)深化對(duì)此的認(rèn)識(shí)，考慮到學(xué)習(xí)難度、專業(yè)相關(guān)性以及實(shí)驗(yàn)設(shè)備限制等因素，選擇在機(jī)器視覺(jué)中應(yīng)用廣泛的開(kāi)源軟件開(kāi)發(fā)包OpenCV為例進(jìn)展講解，并實(shí)現(xiàn)彩色圖像轉(zhuǎn)為灰度圖像的任務(wù)。

由于在自動(dòng)化、機(jī)電一體化以及機(jī)器人等相關(guān)專業(yè)中，PID算法應(yīng)用極為廣泛并且意義重大，成為眾多課程的一個(gè)交集點(diǎn)，所以，該局部?jī)?nèi)容對(duì)于構(gòu)建整個(gè)知識(shí)體系具有重要作用；但是PID算法的實(shí)現(xiàn)牽涉很多其他課程知識(shí)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)亦需要相應(yīng)硬件設(shè)備，為了可以依靠計(jì)算機(jī)以及已有軟件進(jìn)展學(xué)習(xí)，對(duì)PID算法在電機(jī)調(diào)速方面的應(yīng)用做好知識(shí)屏蔽。該章節(jié)重點(diǎn)需要學(xué)生理解PID算法公式的意義，電機(jī)調(diào)速涉及電機(jī)與拖動(dòng)根底、自動(dòng)控制原理等課程的知識(shí)。通過(guò)對(duì)電機(jī)的給定電壓與實(shí)際轉(zhuǎn)速的關(guān)系進(jìn)展程序模擬的方式，完本錢(qián)課程以外內(nèi)容的屏蔽目的。

將常用的算法以及軟件開(kāi)發(fā)流程放在課程的最后作為補(bǔ)充，這樣學(xué)生對(duì)機(jī)器人方面的軟件開(kāi)發(fā)知識(shí)建立起一個(gè)整體的骨干架構(gòu)，有了這個(gè)架構(gòu)后，學(xué)生就可以高效地有目的地進(jìn)展自主延伸學(xué)習(xí)。

〔三〕任務(wù)節(jié)點(diǎn)反響

在課程任務(wù)中，四個(gè)階段任務(wù)構(gòu)成了明確的學(xué)習(xí)目的和自測(cè)反響節(jié)點(diǎn)。為了跟蹤學(xué)生在整個(gè)教學(xué)過(guò)程掌握情況并進(jìn)展督導(dǎo)，每個(gè)階段任務(wù)節(jié)點(diǎn)進(jìn)展測(cè)試，并設(shè)置問(wèn)題進(jìn)展一對(duì)一提問(wèn)，節(jié)點(diǎn)考核分?jǐn)?shù)計(jì)入最終成績(jī)里面。隨機(jī)抽取的一對(duì)一提問(wèn)可以有效防止作業(yè)反響中非誠(chéng)信行為帶來(lái)的反響偏向。合理的運(yùn)用階段任務(wù)節(jié)點(diǎn)考核反響可以有效鼓勵(lì)學(xué)生，并修正學(xué)生學(xué)習(xí)方法，進(jìn)展亡羊補(bǔ)牢。教學(xué)過(guò)程的嚴(yán)格催促指導(dǎo)也有利于學(xué)生從考前突擊的習(xí)慣中走出來(lái)，形成良好的學(xué)習(xí)態(tài)度。

明確的知識(shí)節(jié)點(diǎn)設(shè)置有助于學(xué)生形成明晰的學(xué)習(xí)途徑和檢測(cè)途徑，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的任務(wù)測(cè)試幫助學(xué)生對(duì)自身對(duì)相應(yīng)知識(shí)掌握，學(xué)生可以根據(jù)階段任務(wù)節(jié)點(diǎn)以及階段任務(wù)下的小任務(wù)進(jìn)展自測(cè)，出現(xiàn)學(xué)習(xí)障礙可以向前追溯；同時(shí)，計(jì)算機(jī)程序編譯軟件自帶的調(diào)試功能也有助于學(xué)生該環(huán)節(jié)的完成。在教學(xué)過(guò)程中，充分運(yùn)用這些編程工具可以讓學(xué)生加強(qiáng)解決問(wèn)題的才能，而非過(guò)于依賴教師的指導(dǎo)。

四結(jié)論

以洛陽(yáng)理工學(xué)院自動(dòng)化專業(yè)〔機(jī)器人方向〕和機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化專業(yè)〔機(jī)器人方向〕的學(xué)生作為教學(xué)對(duì)象，對(duì)應(yīng)用該教學(xué)模型設(shè)計(jì)的軟件技術(shù)根底課程進(jìn)展理論。

在教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生可以明確學(xué)習(xí)目的，并能以任務(wù)的完成情況作為知識(shí)的掌握情況反響，學(xué)習(xí)興趣有了顯著提升；由于學(xué)習(xí)目的明確，學(xué)生在朝著目的不斷進(jìn)展嘗試的過(guò)程中，可以自主地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題，編程才能在這個(gè)過(guò)程中顯著提升；在進(jìn)展完成階段性任務(wù)過(guò)程中，會(huì)主動(dòng)地去理解，學(xué)習(xí)相關(guān)專業(yè)課程，對(duì)專業(yè)的知識(shí)構(gòu)造開(kāi)始有一個(gè)大致的認(rèn)