以構(gòu)建專業(yè)知識體系為特色的教學模型探索與實踐研究

以構(gòu)建專業(yè)知識體系為特色的教學模型探究與理論研究〔〕:

摘要：為了引導學生進展自主學習，從學習動機、學習過程、學習結(jié)果三個環(huán)節(jié)出發(fā)，文章提出一種以構(gòu)建專業(yè)知識體系為特色的教學模型。模型從教學對象的專業(yè)應用需求出發(fā)，設計階段式任務并進展分解對應知識點，跟蹤督導學生學習進展，打破傳統(tǒng)教學單一課程的知識局限性，幫助學生構(gòu)建網(wǎng)狀專業(yè)知識體系，引導學生整體性學習。以機器人專業(yè)的軟件技術(shù)根底課程為例，對模型進展理論研究。

關(guān)鍵字：知識體系；任務驅(qū)動；整體性學習；機器人專業(yè)

本文引用格式：馬策，等.以構(gòu)建專業(yè)知識體系為特色的教學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)的教學形式以教師為中心，根據(jù)教材內(nèi)的知識點按部就班進展教學推進，在每堂課完畢后布置與課上相應的知識點的作業(yè)，以此穩(wěn)固和檢測學生對該知識點的掌握，并在期終進展學習結(jié)果考核。在該過程中學生大多處于被動學習，對學習該課程的意義和目的都難以明晰，繼而導致了學習動力的缺乏；課程中知識點與知識點之間的聯(lián)絡過弱，甚至互相獨立，難以形成網(wǎng)狀構(gòu)造，松散的知識鏈接容易遺忘；知識過于抽象化、理論化，應用理論內(nèi)容過少，場景應用不明晰，導致學生形成的學習意義與目的單純?yōu)榱送ㄟ^期末的考試。這樣，學生在考前一兩周進展突擊學習，并在考試后又很快地將知識拋諸腦后。

為了引導學生從被動學習中走出來，轉(zhuǎn)為以自主學習為主，并使學生可以形成良好的學習方法，在教學過程中教師以輔助角色進展引導催促的新教學場面，本文提出一種以構(gòu)建專業(yè)知識體系為特色的教學模型。該模型根據(jù)教學對象的專業(yè)進展任務內(nèi)容設計，旨在從學生專業(yè)應用需求出發(fā)，對教學課程進展專業(yè)領域的應用，以幫助學生構(gòu)筑專業(yè)知識體系；采用任務驅(qū)動的形式開展教學，課程內(nèi)知識點以循序漸進的方式進展階段式鏈接，構(gòu)筑課程內(nèi)的網(wǎng)狀知識鏈；同時加強學習過程的跟蹤督導，由單一的期末考核轉(zhuǎn)為期末考核與分階段測試并重的考試策略。

本文最后對該教學模型進展理論，在傳統(tǒng)的程序設計根底課程的根底上，設計機器人專業(yè)應用的編程任務，并分拆任務以對應程序設計根底的知識點；同時，納入數(shù)據(jù)構(gòu)造、算法以及用戶交互界面方面內(nèi)容，為學生搭建知識體系框架，形成新型特色課程軟件技術(shù)根底。

二以構(gòu)建專業(yè)知識體系為特色的教學模型探究

〔一〕學習動力鼓勵

如何激發(fā)學生內(nèi)在的學習動機是首要的問題，與自主學習動機性相關(guān)的因素主要包括價值意識、目的定向、自我效能感、學習興趣等【1】。

針對教學對象專業(yè)，在整體教學過程開始時，就應該先進展大量的課程知識應用場景例如，使學生明晰該門課程的價值與學習意義。意義構(gòu)建亦是基于腦學習理論的一大核心理念【2】；這種幫助學生進展學習意義構(gòu)建不僅在課程開頭局部，更需要貫穿整個教學過程。也就是說，每一次新知識點的引入都需要幫助學生理解這一堂課為什么要學習，在此根底上可順勢延伸出要學習到什么樣的標準目的定向。

能否快速地到達預期目的會影響學生的自我效能感，所以如何在教學過程中引導學生形成良好的學習方法會鼓勵學習動機；所以，高效的學習方法導致學生快速地汲取知識，到達預定學習目的，學生從中可以獲取成就感，形成正反響循環(huán)；而低效甚至無效的學習方法將使學生學習倍感吃力，并產(chǎn)生厭惡情緒，學習動力乏力。

學習興趣的萌發(fā)、形成和深化開展與已有知識經(jīng)歷的互相作用，對學習任務的認知加工，以及學習目的、學習動機、價值體系、評價標準等息息相關(guān)【3】?？梢钥闯龊侠淼膭訖C鼓勵也可以積極影響學習興趣的萌發(fā)，兩者在價值意識、目的定向、自我效能等方面是契合的。而學習興趣的形成與深化開展還受學習過程及結(jié)果的影響。學習過程中應不斷的調(diào)整與教學目的相對應地學習結(jié)果反響，以便學生可以通過自測評價自身學習狀況，反響每一階段學習目的的結(jié)果可以讓學生有成就感。

〔二〕整體性學習方法引導

除了意義建構(gòu)意外，整體學習是基于腦學習理論的另一個核心理念【2】。兩者彼此關(guān)聯(lián)，彼此交融。在整體學習的理論上面，麻省理工學院畢業(yè)生ScottYoung使用整體性學習法在1年內(nèi)完成了MIT4年33門課程，該方法的核心是構(gòu)建知識間的鏈接，將已有的知識經(jīng)歷與待學習的內(nèi)容銜接，在不斷地聯(lián)絡過程中形成網(wǎng)狀知識構(gòu)造，以增進學習興趣，并快速理解新知識且牢牢記憶【4】。

以學生為中心，以才能為本位的教學法任務驅(qū)動教學方法和工程驅(qū)動教學方法也廣泛的應用于現(xiàn)今的高校中，展現(xiàn)了對學生良好的驅(qū)動引導才能[5,6]。由于工程驅(qū)動教學中需用用到大量的專業(yè)技能與理論知識，對于未形成完好專業(yè)知識體系的學生來講難度過大，最終效果很難理想，所以本文采用任務驅(qū)動教學法。

那么如何引導學生進展整體性學習方法的養(yǎng)成？從教學對象的專業(yè)應用場景出發(fā)，構(gòu)建專業(yè)知識體系，以任務驅(qū)動教學的方式將課程內(nèi)包容入專業(yè)的整體框架中。任務設計如圖1所示。

挑選應用場景例如并對與該課程無關(guān)的知識進展剝離，設計為階段任務。這樣，每一個階段任務分別和教學對象所學專業(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。階段任務的設計秉持循序漸進原那么，逐步深化。

在與其他專業(yè)課知識進展鏈接的同時，需要盡量做好知識屏蔽【7】；因為一旦牽扯到過多的陌生知識點，會增加學習者的學習難度，進而影響學習熱情；所以在連接其他知識點的時候，盡量做到點到為止，防止過度深化，偏離本門課程的核心內(nèi)容。這樣既能盡可能地帶著學習者擴大視野，每個課程都為其他的課程打根底，同時防止過多的且雜亂的知識影響學習者的該門課程的主線學習進程。

每一個階段任務細分拆解下來成為教學大綱中每個需要掌握的知識點，然后再根據(jù)這些知識點進展對應的小任務設計。以上的任務設計應該盡量涵蓋課程大局部的知識要點，以形成課程內(nèi)的知識體系，剩余的知識點可作為補充教學設計。

〔三〕自我學習反響與評價

在進入大學以前，學生進展的反響主要來源于外部，如教師、家長等。進入大學以后，教師應該注重引導學生從以前的反響形式中走出，以形成來自學生自己的內(nèi)部反響。內(nèi)部反響帶來諸多好處，假設反響結(jié)果是負反響，內(nèi)部反響可以將負反響帶來的挫敗感與自尊心傷害降到最低；其次，學生內(nèi)部反響有很強的及時性，不需要時時依賴于外界教師的指導即可完成[8]。

任務驅(qū)動教學可以快速給予學生學習結(jié)果的反響，學生根據(jù)反響結(jié)果進展自我評估，以調(diào)整學習進度，優(yōu)化學習方法。在這個過程中，進展教學設計的教師應該注意學生在學習過程中正反響與負反響給學生心理帶來的影響。從直觀來講，教學設計目的由外部反響為主轉(zhuǎn)向內(nèi)部反響為主，將反響與評價的主體交給了學生。但任務設計環(huán)節(jié)照舊由教師把控，合理的任務設計可以增大正反響的可能性，這也是循序漸進進展任務設計的原因之一。

除此之外，反響頻率應考慮在內(nèi)。這就是為什么需要設置階段任務，且每一階段任務下的知也需要對應小任務，這些任務形成了一個個反響節(jié)點，這些反響節(jié)點設置得越密集，學生自學途徑越明晰，自學過程中經(jīng)過自我反響后可以精準找到薄弱環(huán)節(jié)進展加強。教師在教學過程中，也可以以階段任務反響節(jié)點作為考核節(jié)點，從結(jié)果性考核轉(zhuǎn)變?yōu)檫^程性考核，這樣跟蹤學生的掌握狀況，調(diào)整教學進度以及有針對性的對個別學生進展督導。

三教學模型理論以機器人專業(yè)下軟件技術(shù)根底課程為例

本文以機器人專業(yè)下軟件技術(shù)根底課程為例對該教學模型進展理論研究。該課程以吳文虎教師的程序設計根底課程為根底[9]，根據(jù)機器人專業(yè)應用場景設置階段任務，以聯(lián)絡專業(yè)內(nèi)其他課程，并汲取Stanford大學的計算機專業(yè)慕課cs229以及cs231n中對工具使用的重視，提升學生解決問題和動手理論的才能，搭建理論與理論的橋梁。

〔一〕價值意義構(gòu)建

為了明確課程在教學對象的專業(yè)應用場景，尤其在整個課程以及章節(jié)的開頭，應盡可能利用圖像、視頻配合教學講解，這樣可以讓學生直觀地感受到該課程知識的實際意義，以便學生構(gòu)建學習意義與目的，繼而刺激學習動力以及影響整個學習過程的合理推進。

〔二〕教學內(nèi)容設置

為了與機器人專業(yè)下其他課程進展關(guān)聯(lián)，同時要做好知識屏蔽以防止過多牽涉其他課程的知識，偏離本課程主線，軟件技術(shù)根底從眾多應用場景例如中，挑選并剝離非本課程知識，最終設計成4個可以進展自我反響的階段任務，如圖2所示。

C++語言是本門課程的核心，軟件設計根底課程也是由傳統(tǒng)的程序設計根底課程演變而來。所以，課程首要任務就是高效地將C++程序最根本的知識教授給學生。該階段下的每一個知識點都對應有一個或者多個相應的小任務，以便學生進展自我檢測反響。對應理論性很強的工科類課程，任務驅(qū)動或工程驅(qū)動教學可以很好地將"做中學";思想進展發(fā)揮。

當直線插補計算程序階段完成后，程序編寫難度開始進展逐步提升，以加快學生編程才能的提升。學習理論知識最終的目的是解決實際的問題，從人的學習動機出發(fā)，理論和理論的割裂對學習者的鼓勵是起負面作用的。所以應該注重理論和理論之間的銜接，而這個銜接需要學習相應編程工具的使用。Qt作為廣泛采用的圖形用戶界面實現(xiàn)的開源軟件開發(fā)工具包，在本階段進展初步學習，并以生活中常見的計算器軟件為對應任務進展理論。最后，完成階段任務圓弧插補計算小軟件。

上一章節(jié)完成階段任務后，已經(jīng)初步理解軟件技術(shù)中軟件開發(fā)包〔SoftwareDevelopmentKit〕的重要性。這一章繼續(xù)深化對此的認識，考慮到學習難度、專業(yè)相關(guān)性以及實驗設備限制等因素，選擇在機器視覺中應用廣泛的開源軟件開發(fā)包OpenCV為例進展講解，并實現(xiàn)彩色圖像轉(zhuǎn)為灰度圖像的任務。

由于在自動化、機電一體化以及機器人等相關(guān)專業(yè)中，PID算法應用極為廣泛并且意義重大，成為眾多課程的一個交集點，所以，該局部內(nèi)容對于構(gòu)建整個知識體系具有重要作用；但是PID算法的實現(xiàn)牽涉很多其他課程知識點，實現(xiàn)亦需要相應硬件設備，為了可以依靠計算機以及已有軟件進展學習，對PID算法在電機調(diào)速方面的應用做好知識屏蔽。該章節(jié)重點需要學生理解PID算法公式的意義，電機調(diào)速涉及電機與拖動根底、自動控制原理等課程的知識。通過對電機的給定電壓與實際轉(zhuǎn)速的關(guān)系進展程序模擬的方式，完本錢課程以外內(nèi)容的屏蔽目的。

將常用的算法以及軟件開發(fā)流程放在課程的最后作為補充，這樣學生對機器人方面的軟件開發(fā)知識建立起一個整體的骨干架構(gòu)，有了這個架構(gòu)后，學生就可以高效地有目的地進展自主延伸學習。

〔三〕任務節(jié)點反響

在課程任務中，四個階段任務構(gòu)成了明確的學習目的和自測反響節(jié)點。為了跟蹤學生在整個教學過程掌握情況并進展督導，每個階段任務節(jié)點進展測試，并設置問題進展一對一提問，節(jié)點考核分數(shù)計入最終成績里面。隨機抽取的一對一提問可以有效防止作業(yè)反響中非誠信行為帶來的反響偏向。合理的運用階段任務節(jié)點考核反響可以有效鼓勵學生，并修正學生學習方法，進展亡羊補牢。教學過程的嚴格催促指導也有利于學生從考前突擊的習慣中走出來，形成良好的學習態(tài)度。

明確的知識節(jié)點設置有助于學生形成明晰的學習途徑和檢測途徑，每一個節(jié)點的任務測試幫助學生對自身對相應知識掌握，學生可以根據(jù)階段任務節(jié)點以及階段任務下的小任務進展自測，出現(xiàn)學習障礙可以向前追溯；同時，計算機程序編譯軟件自帶的調(diào)試功能也有助于學生該環(huán)節(jié)的完成。在教學過程中，充分運用這些編程工具可以讓學生加強解決問題的才能，而非過于依賴教師的指導。

四結(jié)論

以洛陽理工學院自動化專業(yè)〔機器人方向〕和機械設計制造及自動化專業(yè)〔機器人方向〕的學生作為教學對象，對應用該教學模型設計的軟件技術(shù)根底課程進展理論。

在教學過程中，學生可以明確學習目的，并能以任務的完成情況作為知識的掌握情況反響，學習興趣有了顯著提升；由于學習目的明確，學生在朝著目的不斷進展嘗試的過程中，可以自主地發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，編程才能在這個過程中顯著提升；在進展完成階段性任務過程中，會主動地去理解，學習相關(guān)專業(yè)課程，對專業(yè)的知識構(gòu)造開始有一個大致的認