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摘要:讨论了建构主义的学习理念,其核心的思想是让学生通过自主学习来解决问题。以此为目的设计开发了一个支持该模式的基于Web服务的自主学习平台,并设计了一个建构主义情境教学案例。该平台采用面向服务的体系结构,综合考虑了教师、学生和管理者三者的信息流转,对各类软硬件教学资源进行合理规划和整合。通过个性化门户将应用集成起来,为用户提供单一访问点服务,并能通过学习平台,辅助学生进行发现式和探索式的自主学习,并培养学生利用创造性思维方法去分析和解决问题的能力,从而提高教学效率。
关键词:建构主义情境设计;自主学习;Web 服务;计算机辅助学习平台
作者简介:张昭玉(1975-),女,湖北襄樊人,苏州科技学院电子与信息工程学院,讲师,工学硕士,主要研究方向:计算数学与应用软件、软件工程、教育信息化等;周虹(1958-),女,云南通海人,苏州科技学院电子与信息工程学院,副教授,主要研究方向:计算机应用。(江苏 苏州 215011)
基金项目:本文系江苏省教育科学“十一五”规划项目“面向服务的信息化教学体系构建与研究”(项目编号:C-b/2009/01/049)的研究成果之一。
传统教学模式中,学生在学习过程中只是被动地接受现成的结论,而缺乏对问题的分析和独立的见解。在这种教学中,学习者的思维能力受到限制,独立性和扩展能力受到压制,而求知欲和学习兴趣也被消磨在机械、枯燥的学习活动中。如何充分发挥学习者的主观能动性,使其在教学中自发地、自主地和创造性地学习,是许多高校教学改革所面临的普遍问题。对此,我们引入建构主义的学习理念,提出一个面向服务的计算机辅助自主学习平台。该平台结合了学校各类软硬件教学资源,硬件设施如校园网、网络中心、多媒体教室、网络教室、计算机终端、手持终端等;软件资源如多媒体素材(文字、图片、图形、动画、音频、视频)、多媒体课件、电子教案、教学案例、题库、电子文献(图书、期刊、报纸)、网络课程和电子文档等。学习平台将上述资源进行合理规划和整合,通过个性化门户将应用集成起来,为用户提供单一访问点服务,并辅助教师的教学活动和学生的学习活动。通过辅助学习平台,可以让学生利用大块的业余时间进行自主学习,并培养其创造性思维方法去分析和发现问题、寻找原因、提出改进方案,并随时进行师生交流和学生之间的交流,通过这个学习平台有效地培养了学生的创新兴趣和创新意识,激发了学生应用学到的理论与方法解决实际问题的热情。
一、建构主义学习理论
建构主义是以主体为核心的知识论,它将知识论的重点放在认知的主体——人上,主要强调主体在认知过程中的主动建构性,强调对任何事物的认知都与主体有关,认知过程中充满了主体积极的意义建构,而不去过分研究知识内容的客观性问题。[1]
建构主义认为,知识不是通过教师传授得到的,而是学习者在一定的情境即社会文化背景下,借助其他人(包括教师和学习伙伴)的帮助,利用必要的学习资料,通过意义建构的方式而获得。由于学习是在一定的情境即社会文化背景下,借助其他人的帮助即通过人际间的协作活动而实现的意义建构过程,因此建构主义学习理论认为“情境”、“协作”、“会话”和“意义建构”是学习环境中的四大要素或四大属性。[2]学习者获得知识的多少取决于学习者根据自身经验去建构有关知识的意义的能力,而不取决于学习者记忆和背诵教师讲授内容的能力。
二、基于传统教学理念和建构主义的计算机辅助教学平台的不同
传统的网络教学平台是“以教为中心”的知识传播平台,网络课程的开发者根据教学大纲和教学要求,将内容制作成网络课件,通过计算机平台传输,用多媒体形式向学习者传授内容。教学平台上的网络课堂是传统的“传授式”课堂的网络化,学习平台是“展示平台”,学习者在这一过程中往往被动地接受学习,缺少主动性和独立思考及创新性。在建构主义学习环境下,教学设计不仅要考虑教学目标分析,还要考虑有利于学生建构意义的情境的创设问题,并把情境创设看做是教学设计的最重要内容之一。
与建构主义学习理论以及建构主义学习环境相适应的教学模式可以概括为:“以学生为中心,在整个教学过程中由教师起组织者、指导者、帮助者和促进者的作用,通过利用情境、协作、会话等学习环境要素充分发挥学生的主动性、积极性和首创精神,最终达到使学生有效地实现对当前所学知识的意义建构的目的。”[3]基于建构主义的计算机辅助教学平台以“知识推送,自主学习,独立思考,培养创新”为中心,强调学习者获取知识的情境、途径和过程。计算机网络教学平台的角色也从“知识的传播者”转化为“建设学习环境、提供学习资源、帮助学生主动学习”。网络课程的制作也从传统的“课堂展示”转化到“知识推送”,并强调学习者的“主体性”,根据学习者学习特性的差异和学习环境的差异提出不同的教学策略,从而支持不同的学习者进行“发现式”和“探究式”学习。
三、基于建构主义的计算机辅助自主学习平台
1.计算机辅助自主学习平台的体系结构
计算机辅助教学平台既要适应建构学习情境的要求,又要实现对教学资源的全面整合,充分利用现有应用系统,避免出现“信息孤岛”。为此我们采用了基于Web服务的多层体系结构设计方案。整个系统分为客户端、Web服务层、业务组件服务层、资源访问服务组件层、资源层。其结构如图1所示。
系统利用Web Service处理层与层之间的交互和安全问题;整合了各个分散的软硬件资源,解决计算机辅助学习平台与本地信息系统集成问题,使用高效方便;同时支持Web浏览器和各类手持式工具,拥有即时通信的优势。
2.计算机辅助自主学习平台功能设计
计算机辅助自主学习平台各层功能设计如下:
(1)客户端:提供和部署灵活的业务访问用户界面,保证访问的安全。用户按照不同角色区分业务访问权限,如教师和教务工作人员属于管理者的角色,而学生属于学习者角色。角色的访问由客户端控制,通过客户端访问组件提供身份认证的服务。客户端还支持不同的接入方式,特别是便携式、手持式终端,如笔记本电脑、手机、学习机、PDA等。
(2)Web服务层:以完整的方式向业务应用提供数据和功能接口,提供访问的安全接入保障,提供信息流转服务。
(3)业务应用层:定义了业务流程和业务功能,并用标准的方法包装为Web服务,并以服务组件的方式提供给用户,或供其他的应用程序调用。
我们在综合考虑国内高校学生的学习习惯、自学方式、学习条件等多种因素的情况下,以自主学习和创新能力培养为基本出发点,参考借鉴了国内已有的网上教学平台,[4]设计搭建了计算机辅助学习平台。系统设计的主要业务功能如图2所示。
系统提供的主要业务功能包括学习管理子系统、交流协作子系统、课程管理子系统以及附加功能子系统等。
学习管理子系统依托学生自身开展网络辅助教学工作,为学生在网上进行学习提供一个自主式的学习环境。它应具备如下功能:针对性的辅导、疑难解答、协作监控、联机考试等。并通过为班级建制的网络化教学活动与教学文件的发布场所,将传统上学生之间通过简单自学的活动转移到了统一的网络环境之中,通过应用灵活多样的导航技术,为学习者自主地学习相关课程及内容提供快速通道,学生通过检索链接数据库服务器上相关的多媒体CAI软件建构自身知识结构,并能进行自我测试、个性Blog展示,以实现自主式个别化学习。同时系统还提供团队管理功能,支持学习者之间的合作和协作学习方式。
交流协作子系统提供学生之间和师生之间的交流协作,突破了传统课程网站建设的思维局限,通过BBS公告、电子邮件、MSN、QQ、在线答疑、教学评估等手段,为课程的自主学习和交互式学习提供了一个强大的网络平台,为教师提供准确的信息反馈。
课程管理子系统为管理者提供了各类资源的管理接口,管理用户可以根据具体的权限,对课程信息和教学资源进行维护。自主教学设计实现了对教学的各个环节进行管理,并支持个性化授课。课程的制作者可以通过它来导入新的网络课程及其针对不同的学习者的教学策略,调整已有网络课程的教学目标,更新教学内容和学习者的特征,并能及时调整和充实教学策略。教学资源管理系统主要功能是对各种教学资源进行采集、管理、检索和利用。它由计算机辅助学习软件和学习资源库组成,能够为学生提供丰富的学习工具、背景材料、扩展学习材料以及各类多媒体素材。
附加功能子系统包括课程建设的各项支持功能,如短信收发子系统通过对选中联系人或机构发送短信或消息,达到信息及时推送的目的。
(4)资源访问服务层:包括后台的一系列应用支撑服务(如决策支持和协作组件等),基于Web服务的接口集成部署。
(5)资源层:独立于业务逻辑的数据资源,通过业务服务组件和Web服务进行部署和交互。
3.建构主义情境设计
健全的学习服务支持体系是自主学习成功的基础,也是计算机辅助自主学习平台的主要目标。利用该平台,能将学生课下自主学习、师生交流、教师教学、管理者日常办公、数据处理等都在平台上统一实现,并能够同时在一个平台中集成多种特性:即时通讯(MSN、QQ)、办公自动化、短信服务、远程管理等,还可以通过二次开发符合自身需求的各类应用,提高教学和办公效率,增强自主学习和创新作业的能力。辅助学习平台的主要信息流转如图3所示。
我们将建构主义的教学理念应用到实践教学中,利用该平台进行教改实验。实验选取了大学信息技术基础课程的某班级进行改革实验,要求教师使用该平台进行辅助教学和管理,学生利用该平台进行自主学习,一个典型的教学情境设计如下。
首先由教师围绕当前学习主题,分析教学目标,搭建课程知识概念框架,实施者为教师。
然后设计与当前学习主题相关的情境,在平台上通过多媒体影像资料创设的接近实际的情境进行学习引导,将学生引入一定的问题情境,如知识框架中的某个节点。接下来让学生进行独立探索、自主学习。学习内容包括:确定与给定与概念有关的各种知识,提取各知识点的重要性,按大小顺序排列。由教师通过演示或介绍启发引导学习过程,然后让学生自己去分析;期间教师要适时提示,引导学生沿知识框架逐步攀升,引导要逐步进行,最后做到无需引导,让学生自己能在知识框架中自主攀升。学习活动中允许协作学习,可以进行小组协商、讨论,讨论的结果使原有的各种矛盾、复杂、发散的局面逐渐清晰明朗起来,在集体思维的基础上达到对当前所学概念比较全面、正确、集中的理解,最终完成对所学知识的意义建构。最后进行能力评价,评价内容包括学生个人的自我评价和学习小组对个人的学习评价,如学生自主学习能力、对小组协作学习所做出的贡献、是否完成对所学知识的建构等。
实验结果表明,实施该情境教学的学生能够主动思考、主动地学习,学生兴趣得到了提升,潜力得到了挖掘。这种自主学习改变了以往以教师为中心的教学模式,使学生成为了教学的主体,从而有效地提高了学生学习和研究的素质,提升了教学质量。
四、小结
建构主义学习理论认为,意义建构是学习的目的,它要靠学生自觉、主动去完成。教师和外界环境的作用都是为了帮助和促进学生的意义建构。[5]计算机技术由于能提供界面友好、形象直观的交互式学习环境以及图文声并茂的多媒体感官综合刺激,并能方便地组织与管理各种教学信息和学科知识,因此对学生所学知识的意义建构是非常有利的,这是其他媒体或其他教学环境无法比拟的。要实现建构主义的学习模式,必须充分发挥计算机网络技术和多媒体技术的优势,使学生能在学习过程中更好地发挥积极性和主动性,促进知识建构。
参考文献:
[1]李芒.建构主义到底给了我们什么[J].电化教育,2002,(6):82-87.
[2]何克抗.建构主义——革新传统的教学理论基础[J].电化教育研究,1997,(3):3-9.
[3]贠丽萍.基于建构主义学习理论的多媒体网络教学[J].电化教育研究,2008,(7):69-71.
[4]王珠珠,张伟远.我国普通高校网上教学平台及网站建设的现状分析[J].中国远程教育,2005,(2):40-44.
[5]何克抗.多媒体教育应用的重大意义及发展趋势[Z].http://www.etc.edu.cn/20010829/209453.shtml.
(责任编辑:郝魁府)
关键词:建构主义情境设计;自主学习;Web 服务;计算机辅助学习平台
作者简介:张昭玉(1975-),女,湖北襄樊人,苏州科技学院电子与信息工程学院,讲师,工学硕士,主要研究方向:计算数学与应用软件、软件工程、教育信息化等;周虹(1958-),女,云南通海人,苏州科技学院电子与信息工程学院,副教授,主要研究方向:计算机应用。(江苏 苏州 215011)
基金项目:本文系江苏省教育科学“十一五”规划项目“面向服务的信息化教学体系构建与研究”(项目编号:C-b/2009/01/049)的研究成果之一。
传统教学模式中,学生在学习过程中只是被动地接受现成的结论,而缺乏对问题的分析和独立的见解。在这种教学中,学习者的思维能力受到限制,独立性和扩展能力受到压制,而求知欲和学习兴趣也被消磨在机械、枯燥的学习活动中。如何充分发挥学习者的主观能动性,使其在教学中自发地、自主地和创造性地学习,是许多高校教学改革所面临的普遍问题。对此,我们引入建构主义的学习理念,提出一个面向服务的计算机辅助自主学习平台。该平台结合了学校各类软硬件教学资源,硬件设施如校园网、网络中心、多媒体教室、网络教室、计算机终端、手持终端等;软件资源如多媒体素材(文字、图片、图形、动画、音频、视频)、多媒体课件、电子教案、教学案例、题库、电子文献(图书、期刊、报纸)、网络课程和电子文档等。学习平台将上述资源进行合理规划和整合,通过个性化门户将应用集成起来,为用户提供单一访问点服务,并辅助教师的教学活动和学生的学习活动。通过辅助学习平台,可以让学生利用大块的业余时间进行自主学习,并培养其创造性思维方法去分析和发现问题、寻找原因、提出改进方案,并随时进行师生交流和学生之间的交流,通过这个学习平台有效地培养了学生的创新兴趣和创新意识,激发了学生应用学到的理论与方法解决实际问题的热情。
一、建构主义学习理论
建构主义是以主体为核心的知识论,它将知识论的重点放在认知的主体——人上,主要强调主体在认知过程中的主动建构性,强调对任何事物的认知都与主体有关,认知过程中充满了主体积极的意义建构,而不去过分研究知识内容的客观性问题。[1]
建构主义认为,知识不是通过教师传授得到的,而是学习者在一定的情境即社会文化背景下,借助其他人(包括教师和学习伙伴)的帮助,利用必要的学习资料,通过意义建构的方式而获得。由于学习是在一定的情境即社会文化背景下,借助其他人的帮助即通过人际间的协作活动而实现的意义建构过程,因此建构主义学习理论认为“情境”、“协作”、“会话”和“意义建构”是学习环境中的四大要素或四大属性。[2]学习者获得知识的多少取决于学习者根据自身经验去建构有关知识的意义的能力,而不取决于学习者记忆和背诵教师讲授内容的能力。
二、基于传统教学理念和建构主义的计算机辅助教学平台的不同
传统的网络教学平台是“以教为中心”的知识传播平台,网络课程的开发者根据教学大纲和教学要求,将内容制作成网络课件,通过计算机平台传输,用多媒体形式向学习者传授内容。教学平台上的网络课堂是传统的“传授式”课堂的网络化,学习平台是“展示平台”,学习者在这一过程中往往被动地接受学习,缺少主动性和独立思考及创新性。在建构主义学习环境下,教学设计不仅要考虑教学目标分析,还要考虑有利于学生建构意义的情境的创设问题,并把情境创设看做是教学设计的最重要内容之一。
与建构主义学习理论以及建构主义学习环境相适应的教学模式可以概括为:“以学生为中心,在整个教学过程中由教师起组织者、指导者、帮助者和促进者的作用,通过利用情境、协作、会话等学习环境要素充分发挥学生的主动性、积极性和首创精神,最终达到使学生有效地实现对当前所学知识的意义建构的目的。”[3]基于建构主义的计算机辅助教学平台以“知识推送,自主学习,独立思考,培养创新”为中心,强调学习者获取知识的情境、途径和过程。计算机网络教学平台的角色也从“知识的传播者”转化为“建设学习环境、提供学习资源、帮助学生主动学习”。网络课程的制作也从传统的“课堂展示”转化到“知识推送”,并强调学习者的“主体性”,根据学习者学习特性的差异和学习环境的差异提出不同的教学策略,从而支持不同的学习者进行“发现式”和“探究式”学习。
三、基于建构主义的计算机辅助自主学习平台
1.计算机辅助自主学习平台的体系结构
计算机辅助教学平台既要适应建构学习情境的要求,又要实现对教学资源的全面整合,充分利用现有应用系统,避免出现“信息孤岛”。为此我们采用了基于Web服务的多层体系结构设计方案。整个系统分为客户端、Web服务层、业务组件服务层、资源访问服务组件层、资源层。其结构如图1所示。
系统利用Web Service处理层与层之间的交互和安全问题;整合了各个分散的软硬件资源,解决计算机辅助学习平台与本地信息系统集成问题,使用高效方便;同时支持Web浏览器和各类手持式工具,拥有即时通信的优势。
2.计算机辅助自主学习平台功能设计
计算机辅助自主学习平台各层功能设计如下:
(1)客户端:提供和部署灵活的业务访问用户界面,保证访问的安全。用户按照不同角色区分业务访问权限,如教师和教务工作人员属于管理者的角色,而学生属于学习者角色。角色的访问由客户端控制,通过客户端访问组件提供身份认证的服务。客户端还支持不同的接入方式,特别是便携式、手持式终端,如笔记本电脑、手机、学习机、PDA等。
(2)Web服务层:以完整的方式向业务应用提供数据和功能接口,提供访问的安全接入保障,提供信息流转服务。
(3)业务应用层:定义了业务流程和业务功能,并用标准的方法包装为Web服务,并以服务组件的方式提供给用户,或供其他的应用程序调用。
我们在综合考虑国内高校学生的学习习惯、自学方式、学习条件等多种因素的情况下,以自主学习和创新能力培养为基本出发点,参考借鉴了国内已有的网上教学平台,[4]设计搭建了计算机辅助学习平台。系统设计的主要业务功能如图2所示。
系统提供的主要业务功能包括学习管理子系统、交流协作子系统、课程管理子系统以及附加功能子系统等。
学习管理子系统依托学生自身开展网络辅助教学工作,为学生在网上进行学习提供一个自主式的学习环境。它应具备如下功能:针对性的辅导、疑难解答、协作监控、联机考试等。并通过为班级建制的网络化教学活动与教学文件的发布场所,将传统上学生之间通过简单自学的活动转移到了统一的网络环境之中,通过应用灵活多样的导航技术,为学习者自主地学习相关课程及内容提供快速通道,学生通过检索链接数据库服务器上相关的多媒体CAI软件建构自身知识结构,并能进行自我测试、个性Blog展示,以实现自主式个别化学习。同时系统还提供团队管理功能,支持学习者之间的合作和协作学习方式。
交流协作子系统提供学生之间和师生之间的交流协作,突破了传统课程网站建设的思维局限,通过BBS公告、电子邮件、MSN、QQ、在线答疑、教学评估等手段,为课程的自主学习和交互式学习提供了一个强大的网络平台,为教师提供准确的信息反馈。
课程管理子系统为管理者提供了各类资源的管理接口,管理用户可以根据具体的权限,对课程信息和教学资源进行维护。自主教学设计实现了对教学的各个环节进行管理,并支持个性化授课。课程的制作者可以通过它来导入新的网络课程及其针对不同的学习者的教学策略,调整已有网络课程的教学目标,更新教学内容和学习者的特征,并能及时调整和充实教学策略。教学资源管理系统主要功能是对各种教学资源进行采集、管理、检索和利用。它由计算机辅助学习软件和学习资源库组成,能够为学生提供丰富的学习工具、背景材料、扩展学习材料以及各类多媒体素材。
附加功能子系统包括课程建设的各项支持功能,如短信收发子系统通过对选中联系人或机构发送短信或消息,达到信息及时推送的目的。
(4)资源访问服务层:包括后台的一系列应用支撑服务(如决策支持和协作组件等),基于Web服务的接口集成部署。
(5)资源层:独立于业务逻辑的数据资源,通过业务服务组件和Web服务进行部署和交互。
3.建构主义情境设计
健全的学习服务支持体系是自主学习成功的基础,也是计算机辅助自主学习平台的主要目标。利用该平台,能将学生课下自主学习、师生交流、教师教学、管理者日常办公、数据处理等都在平台上统一实现,并能够同时在一个平台中集成多种特性:即时通讯(MSN、QQ)、办公自动化、短信服务、远程管理等,还可以通过二次开发符合自身需求的各类应用,提高教学和办公效率,增强自主学习和创新作业的能力。辅助学习平台的主要信息流转如图3所示。
我们将建构主义的教学理念应用到实践教学中,利用该平台进行教改实验。实验选取了大学信息技术基础课程的某班级进行改革实验,要求教师使用该平台进行辅助教学和管理,学生利用该平台进行自主学习,一个典型的教学情境设计如下。
首先由教师围绕当前学习主题,分析教学目标,搭建课程知识概念框架,实施者为教师。
然后设计与当前学习主题相关的情境,在平台上通过多媒体影像资料创设的接近实际的情境进行学习引导,将学生引入一定的问题情境,如知识框架中的某个节点。接下来让学生进行独立探索、自主学习。学习内容包括:确定与给定与概念有关的各种知识,提取各知识点的重要性,按大小顺序排列。由教师通过演示或介绍启发引导学习过程,然后让学生自己去分析;期间教师要适时提示,引导学生沿知识框架逐步攀升,引导要逐步进行,最后做到无需引导,让学生自己能在知识框架中自主攀升。学习活动中允许协作学习,可以进行小组协商、讨论,讨论的结果使原有的各种矛盾、复杂、发散的局面逐渐清晰明朗起来,在集体思维的基础上达到对当前所学概念比较全面、正确、集中的理解,最终完成对所学知识的意义建构。最后进行能力评价,评价内容包括学生个人的自我评价和学习小组对个人的学习评价,如学生自主学习能力、对小组协作学习所做出的贡献、是否完成对所学知识的建构等。
实验结果表明,实施该情境教学的学生能够主动思考、主动地学习,学生兴趣得到了提升,潜力得到了挖掘。这种自主学习改变了以往以教师为中心的教学模式,使学生成为了教学的主体,从而有效地提高了学生学习和研究的素质,提升了教学质量。
四、小结
建构主义学习理论认为,意义建构是学习的目的,它要靠学生自觉、主动去完成。教师和外界环境的作用都是为了帮助和促进学生的意义建构。[5]计算机技术由于能提供界面友好、形象直观的交互式学习环境以及图文声并茂的多媒体感官综合刺激,并能方便地组织与管理各种教学信息和学科知识,因此对学生所学知识的意义建构是非常有利的,这是其他媒体或其他教学环境无法比拟的。要实现建构主义的学习模式,必须充分发挥计算机网络技术和多媒体技术的优势,使学生能在学习过程中更好地发挥积极性和主动性,促进知识建构。
参考文献:
[1]李芒.建构主义到底给了我们什么[J].电化教育,2002,(6):82-87.
[2]何克抗.建构主义——革新传统的教学理论基础[J].电化教育研究,1997,(3):3-9.
[3]贠丽萍.基于建构主义学习理论的多媒体网络教学[J].电化教育研究,2008,(7):69-71.
[4]王珠珠,张伟远.我国普通高校网上教学平台及网站建设的现状分析[J].中国远程教育,2005,(2):40-44.
[5]何克抗.多媒体教育应用的重大意义及发展趋势[Z].http://www.etc.edu.cn/20010829/209453.shtml.
(责任编辑:郝魁府)