基于建构主义的中职工业机器人编程课程信息化教学探析——以IO接口应用为例

课程

基于建构主义的中职工业机器人编程课程信息化教学探析—以I/O接口应用为例——

张晓忠

（福建省晋江职业中专学校，福建泉州362251）

［摘要］在信息化浪潮环境下，教育教学方式方法发生了很大变化，这种变化需要理论的支撑。建构主义的四个维度

影响了信息化教学的思想和理念，从而避免信息化教学方向的偏差。建构主义的认知情景式教学模式给信息化教学提供了很好的样板借鉴，从而避免了信息化教学的盲目性。反之，信息化环境下的教学又是对建构主义教学思想的一次有益探索和验证，从而丰富了建构主义下的教学模式，也再一次对建构主义进行教学实践。

［关键词］建构主义；课程；信息化

［文献标志码］A

［文章编号］2096-0603（2020）4远-0110-02

［中图分类号］G712

建构主义引入我国多年，对它的研究至今方兴未艾，在此理论支撑下形成的直导、讨论、体验、问题以及情景五种教学模式都对今天信息化环境下的教学具有很强的指导意义。当前，工业机器人专业在很多中职校开设，而工业机器人编程是该专业最核心的课程之一，目前这门课各校普遍还是沿用计算机语言类教学模式，该模式存在很明显的几个弊端：（1）实训工位少而导致等待时间过长，实训项目偏少。（2）学生调试太过于盲目，缺乏预判性。（3）实训更多的是验证指令而缺乏综合项目应用。（4）对系统集成经验形成几乎没有帮助。我校是福建省最早一批开设工业机器人专业的学校，本人有幸作为主要成员参与了省级重点课题———工业机器人实训基地建设的研究。在研究过程中，我们对基于建构主义的工业机器人编程课程信息化教学做了较为深入的探析，形成了基于培养职业技能与素养为中心目标的认知情景式教学模式，下面就结合本课程中I/O接口应用这节课来谈谈我们的一些探索经验和体会。

一、思想指引着方向，理念渗透于课堂

信息化教学基本形态是建构主义四个维度的具体展现。一位对课堂教学颇有研究的学者说过，一堂好课有三个必要要素———思想、文化和智慧。思想是课堂的灵魂，指引着教学的方向。行为主义、认知主义、建构主义三大主义都在教育教学方面起到了很好的理论指引作用。在信息化教学日益普及的今天，作为20世纪提出的建构主义越来越体现出它对信息化教学的理论指导意义。建构主义有四个维度：世界观、知识观、学习观和教学观。其核心概念就是知识是要学习者自我主动建构的，是要在引导者和学习者对话中建构的，并且要在创设一定场景中

建构的。其对引导者来说，就是利用知识和经验建立和结构一套属于自己的教学思想、教学原理、教学模型、教学方法以及教学工具。对学习者来说，就是与外部环境相互作用，逐步建构起关于外部世界的知识进而达到优化自身认知结构的目的，最终实现“学习使人进步”的教育结果。在这个思想和理论指引下，我们在“I/O接口应用”这节课的信息化教学设计中，确立了本节课的教学基本形态：（1）教学目标：课程从整体入手展开至部分，强调接口物理地址和逻辑地址大概念，着重学生知识结构和技能素养的构建。（2）教学内容：围绕课程知识点，利用项目研究，追踪学生的问题和兴趣。（3）教学资源：网络和校内平台大量与项目有关的原始信息和可被操纵材料。（4）教学信息：由学习者自己去收集、整理、分析、加工和应用。（5）教学过程：教师的实时干预和学习者学习过程中的多维交互。（6）教学方法：抛锚、搭架和示范。（7）教师角色：协调者、发问者、引导者、帮助者和评价者。（8）学生角色：主动作为、团队协作和各负其责。（9）教学评价：定量与定性结合，过程和结果并重。（10）知识状态：学习者建构的知识是动态和发展的。形态的确定，教学设计和教学过程就确立了一根主线，整个教学避免盲人摸象无章法。

二、策略影响着内容，文化决定了深度

信息化教学设计是建构主义下认知情景式教学模式的具体实践和例证。

建构主义认知情景式教学模式基本特点有五个：（1）项目情境化；（2）环境真实化；（3）内容连贯性；（4）学习适应性；（5）评价过程性。和传统教学模式相比，它体现了一个目标（解决问题），两个关键（学生主体、教师主导），三个转变（内容变问题、传授变

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教法◆经验◆课程

研讨、答案变模型），四个要素（情景、经验、协作、对话），五个原

则（平等、程序、强化、精简、开放）[1]。而信息化教学大环境下教师

的教学是从以传授知识技能为核心转变为大数据支撑的多形态的能力培养过程，在这个过程中学生的学情精准分析和任务推送的图形化、可视化和直观化都可以利用互联网平台较便利地实现，而学生的学习方式也由课堂单一被动接受老师单方向的影响发展到课前、课中和课后都可以通过多种形式研究、讨论和总结，从而主动对知识和技能的模型建构。所以教师的教学设计策略和文化底蕴不仅决定了学生视野的广度，而且决定了学生思维方向的维度。

根据上述内容，我们对工业机器人编程的“I/O接口应用”这节课确立了以下信息化教学设计方案内容。

方案环节

分析诊断

结构设计

内容开发

课程呈现

评估考核

教学方法新课导入，教学实施，情景分析，设计，案例组织，专业点评，解析工艺，课堂结构重点内容，精彩互动，过程评估，方案内容

明确问题，设计，作业扩展，现场控制，体验评估，确定主题，单元模块精彩元素，分组研讨，知识评估，分解任务，设计，

制定目标。学习策略PPT资料制推作送，课堂控制，效果评估。，问题引导，设计。

干预方案。实时介入。三、方法决定了效果，智慧来源于研究

当前大数据下信息化教学平台为建构主义认知情景式教学模式有效开展提供软硬环境支撑，并能保证教学目标的达成。

以“I/O接口应用”一课为例，工业机器人应用极其广泛，不同应用环境下硬件系统和加工工艺差别较大，很多生产项目和过程是无法用语言准确描述的，同时I/O接口种类繁多，物理地址和逻辑地址匹配理解困难，接口安装、调试和检测需要丰富经验，同时实训设备的昂贵也限制了实训工位数，所以只有在当前信息化教学平台广泛应用的前提下才能真正架构真实情景式教学环境并有效开展教学。比如通过互联网或现场广泛收集各种机器人生产现场视频并进行剪辑，通过引导学生观看、分析和总结机器人I/O接口在这些应用中的作用，并以实训现场的传感器、控制器和上位机为平台设计模拟各种工业现场和生产工艺，从而尽量使实训现场逼近真实环境。再比如接口的安装、调试和检测，通过微课技术，学生现场实训之前已充分了解掌握和理解各种接口的形状、安装技巧、调试方法、检测要求以及安全注意事项，学生实训时速度加快，准确率高，损坏率大大降低，避免因机器被无效长时间占据而影响整个班级实训进程。再比如教学

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效果评价，建构主义提倡“立足过程，促进发展”，学习者学习的过程、方法、思维、体验以及知识掌握并重，但现实师生比限制没办法真正做到教师实时关注学习者学习的过程和体验，更不可能去真正了解每位同学的思维和体验[2]。最终只能通过学习者学习的结果定量分析，从而对学习者学习评价较为片面和狭隘。信息化大数据下，教师可以通过学习过程视频回放、学习过程数据实时记录了解学习者学习的过程，并能通过报警值的设定及时进行干预。

四、无万能，需改进，建构主义下信息化教学开展过程中应注意的问题

1援中职党的教育方针是“育人为本，德育先行”，建构主义下信息化教学最大问题就是过分强调知识的建构，而忽略引导者

和学习者之间情感的互动、交流，从而也失去教育在德育渗透过程中润物细无声的功能。

2援建构主义下信息化教学提供的情景对个别化学习和协作式学习都要有利。实践证明，个别化学习有利于良构知识的学习，即系统知识的获得，协作式学习有利于非良构知识的学习，即知识的迁移与应用[3]。学习者既能独立学习又能有充分交流与讨论的空间，这样才能从真正意义上完成对知识的建构。

3援信息化提供的情景要体现无歧视原则和自我评价，积极互动和良性竞争的学习方式对学习者个体的发展具有很好的促进作用，情景也要协调好有意注意与无意注意之间的关系。

4“教与学”援是两位一体的一个活动过程，现在信息化教学更多关注的是教师运用信息化的能力，对学生的信息化学习方法几乎没有理论和实践研究，这偏离了学生为主体、教师为主导的现代教育原则，也让我们的信息化教学效果打了不少折扣。

总之，在建构主义支撑下，信息化教学不仅要注意情景的环境设计，还要注意教育理论与心理理论在其中的内化与渗透，使学习者能在兴奋愉悦中获取知识，解决问题，锻炼思维，增强能力，从而促进学习者的全面发展。

参考文献：

［1］郭静.浅谈建构主义学习理论［J］.数码设计，2018（3）：145-147.

［2］彭立，徐玉明.信息技术与高中学科教学［M］.长春：东北师范大学出版社，2005：234-235.

［3］侯庆来，王太昌.建构主义学习理论在课件开发中的作用J］.现代教育技术，2003（6）：34-38.

因编辑

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琴

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