（机械电子工程专业论文）基于网络《机械制造基础》课程的探究性教学模式的研究.pdf

摘要 摘要 现代信息技术尤其是多媒体网络技术是网络教育不可或缺的重要条件。我 们将多媒体网络技术与机械制造基础课程进行整合，探讨网络环境下探究 性教学模式，构建新的教学模式，优化课堂的教学方法，取得了初步成果。利 用多媒体网络技术优化机械制造基础教学，充分利用计算机的各种功能， 突破传统教学的思路，提高了学生的学习兴趣，使他们主动学、乐于学，从而 取得更佳的教学效果。 本文从多媒体网络教学模式的理论分析入手，研究了教育心理学相关理论 在机械制造基础课程探究性教学中的应用。在相关理论的指导下，完整设 计了基于网络机械制造基础课程探究性教学的教学模式、教学策略、教学 过程和教学评估的原则和方法，并通过实例进行了详细阐述。为构建基于网络 机械制造基础课程探究性教学模式的教学平台，制作了机械制造基础素材 库、机械制造基础题解、常用机械加工设备图册等网络教学资源，并对机械 制造基础的网络课件进行了完善提高。 关键词：网络教学机械制造基础课程探究性教学模式 a b s t r a c t a b s t r a c t t h em o d e mi n f o r m a t i o nt e c h n o l o g ym u l t i m e d i an e t w o r kt e c h n o l o g yi sa n e s s e n t i a lp r e r e q u i s i t ef o re d u c a t i o n a lr e f o r m i no r d e rt oc o n s t r u c tt h et e a c h i n g m o d e l sw h i c ha l es u i t e df o rt h ec h a r a c t e r so fs t u d e n t sa n dt h ea g ea n dm a k et h e f u n d a m e n t a l so fm e c h a n i c a lm a n u f a c t u r i n g t e a c h i n gp e r f e c t e dw ec o m b i n et h e m u l t i m e d i an e t w o r kt e c h n o l o g yw i t ht h i sc u r r i c u l u m t h et e a c h i n gm o d e lw h i c hi s c a r r i e do u tw i t ht h eh e l po fm u l t i m e d i an e t w o r kt e c h n o l o g yi so n ei m p o r t a n ta s p e c ti n t h et e a c h i n ga n dt h er e s e a r c ho ft h i sc o u r s e m a k i n gf u l lu s eo ft h ec o m p u t e ra n dt h e m u l t i m e d i an e t w o r kt e c h n o l o g yn o to n l yh e l p st h et e a c h e r sr a i s et h es t u d e n t s i n t e r e s t i nm e c h a n i c a lm a n u f a c t u r i n gb u ta l s ob r e a k st h et r a d i t i o n a lt e a c h i n gm e t h o d sa n d a c t i v e st h eb e s tt e a c h i n gr e s u l t s i nt h ep a p e r , w es t u d yt h er e l a t e dt h e o r i e so fe d u c a t i o n a lp s y c h o l o g yu s i n gi nt h e i n q u i r yt e a c h i n g m o d e lf o r t h ec o u r s eo f f u n d a m e n t a l so fm e c h a n i c a l m a n u f a c t u r i n g ”，w h i c hi sb a s e do nt h et h e o r yo fm u l t i m e d i an e t w o r kt e a c h i n gm o d e l w i t ht h eg u i d a n c eo ft h er e l e v a n tt h e o r y , w ec o m p l e t et od e s i g nt h et e a c h i n gm o d e l ， t h et e a c h i n gs t r a t e g i e s ，t h et e a c h i n gp r o c e s sa n dt h ep r i n c i p l e sa n dm e t h o d so f t e a c h i n ga s s e s s m e n t ，w h i c hi sf r o mw e b b a s e di n q u i r yt e a c h i n gm o d e lo f c u r r i c u l u m f u n d a m e n t a l so fm e c h a n i c a lm a n u f a c t u r i n g ，a n dt h e nd e s c r i b e di ti nd e t a i lf r o m e x a m p l e s f o rb u i l d i n gt h et e a c h i n gp l a t f o r mo ft h a t , w ep r o d u c e ds o r t i eo n l i n e t e a c h i n gr e s o u r c e s ，s u c ha st h em a t e r i a ll i b r a r ya n dt h es o l v e n t st op r o b l e m so f m e c h a n i c a lm a n u f a c t u r i n gf u n d a m e n t a l s ，p i c t u r e so fc o m m o l lm e c h a n i c a lp r o c e s s i n g e q u i p m e n ta n ds oo n , a n dt h e ni m p r o v et h en e t w o r kc o u r s e w a r eo ft h ec o u r s e “f u n d a m e n t a l so fm e c h a n i c a lm a n u f a c t u r i n g k e yw o r d ：n e t w o r ke d u c a t i o n , f u n d a m e n t a l so fm e c h a n i c a lm a n u f a c t u r i n g ，i n q u i r y t e a c h i n gm o d e l i i 学位论文独创性声明 学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得直昌太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与 我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确 的说明并表示谢意。 学位论文作者签名( 手写) ：角学萼年签字日期：加了年f7 月乙日 l 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解直昌太堂有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁 盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权直昌太堂可以将学位论文的全 部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存、汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究 所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通过网络向 社会公众提供信息服务。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：自棒寄导师签名：罗孙净 签字日期：砂1 壬g flf l2 e t 签字日期：7 _ 年1 1 ，月哆日 第一章绪论 第一章绪论 1 1 教育模式的发展 随着社会的进步和科技的发展，教学模式也经历了一次又一次的技术革命。 在七八十年代，由于没有太多的科技设备作为教学的支撑，教学模式是以老师 为中心、学生听课做笔记的传统教学模式。九十年代初，大量的电脑运用到高 校的教育，教学模式也开始向多媒体教学模式开始转变。在教学中，有大量的 图片信息、视频信息进入到教室、课堂。学生可以通过多媒体看到许多很抽象、 难以用语言描述的知识。基本上可以达到，在课堂能理解机械加工的过程、原 理及相关的操作技术，是教育界的一大突破。九十年代未，二十一世纪初，网 络发展迅速，大批量的电脑进入家庭，网络教学就成为教学模式发展的一种急 迫的需要。同时，社会对人才的需要也有了质的改变。学校为了培养具有较强 实践能力、设计能力、自主学习能力、创新能力和解决实际问题能力的人才， 探究性教学模式就成为现代教育的主题。因此，基于网络的可探究性教学模式 成为当今主要的研究课题。现将三种不同的教学模式的相关内容对照表1 一l ： 1 1 1 传统教学模式 传统教学模式是指以教师为中心，教师授课、学生听讲，并进行相应练习 的一种教学模式。其主要活动是教师按照教学大纲来制订教学进度表，将教材 内容按照进度表的顺序向学生进行讲解，要求学生在课堂上必须按照教师的思 维专心听讲，再采取课堂练习、课外作业和课后复习的形式来巩固教师所讲授 的课程知识。在课堂中，教师有可能会对课程前沿知识进行补充以弥补教材内 容的不足。传统教育模式是一种较人性化的教育模式，它可以给教学过程带来 更多的感情色彩。教育以育人为本，一名优秀教师人格的影响力往往胜过他传 授给学生的知识，教师能否赢得学生的尊重和爱戴，依靠他的学识、能力、性 情、品德修养等综合素质熔铸而成的人格。教师的人格魅力来源于他渊博的学 识和教书育人的能力，他的善良和慈爱，对学生的信任和宽容，对事业的忠诚 等等，具备这样条件的老师不但在教学上游刃有余，而且善于处理、协调跟学 第一章绪论 生以及同事之间的关系，创造融洽和谐的学习工作氛围。从这样的老师身上， 学生的性格也能受到各方面的良好影响，受益终身。传统教育模式也有明显的 局限性，如时间上、空间上要求的整齐划一，学习内容的统一安排，厚基础而 不利于专题等等，不能完全适应学员的学习兴趣和个性发展需要，学生更多地 是被动地学而不能自主地选择学习时间、学习内容和学习进度，这些都不利于 学生主动探索问题的精神培养，不利于发挥学生的主观能动性，毋庸讳言，也 不利于学生的创造性思维的形成。【6 j 表1 1 教学模式的比较 项目比较传统教学模式多媒体教学模式网络教学模式 人本丰义、认知丰义建构人本主义、认知主义建构 理论基础人本主义 主义、经验之塔主义、经验之塔 培养思维、传授知识、掌握培养实践能力、自主学习培养实践能力、自丰探究 教学目标 技能 能力 能力、独立设计能力 教学进度统一教学进度统一教学进度自主能动控制进度 教学地址传统教育多媒体教室办公室、家 教学方法说教式教学灌溉式、交互式问题式、探究式、交互式 教师导向、师生交- 瓦、学自主设计、探究合作、师 教学方式 教师导向为主 生之间交瓦生交互 个性化、多层次、立体式 学习方式集体式学习集体式学习、个性化学习 学习 老师丰导地位，学生被动接老师主导，学生主观能动老师引导，学生自主探究 师生关系 受知识地接受知识式学习 多媒体课件、实物展示、多媒体课件、实物加工视 教学设备传统教室、课本、参考书 操作演示频、模拟软件 课程设置分科单一教学多学生科综合教学多学科综合探究 交流平台、情境创设、问 媒体技术的应用辅助教学、播放教学内容 传播知识、情境创设 题探究、综合测评 自主设计能力、实际解决 评价方式 对单一知识的和技能的评估对能力综合性评估 问题能力评估 2 第一章绪论 教学设计过程的一般过程大致上可以分成五个阶段：教学前端分析、学习 目标阐明、教学策略的制定、教学媒体的选择、教学设计成果的评价，具体的 内容如图1 1 所示。 学 习 嚣 新 求 分 析 学习 内容 分析 学习 者分 析 学 习 目 标 的 阐 述 修改 教 学 策 略 的 制 定 教 学 媒 体 的 选 择 和 】歪 用 教 学 设 计 成 果 的 评 价 形成性评价 总结性评价 图卜l教学设计过程的一般模式【l q 1 1 2 多媒体教学模式 多媒体( m u l t i m e d i a ) 是融合两种以上的媒体的人机交互式信息交流和传 播媒体，主要有以下几个特点： 1 多媒体是信息交流和传播媒体，它和电视、报纸、杂志等媒体功能的； 2 多媒体是人机交互式媒体，主要和计算机或者由微处理器控制的其 它终端设备交互； 3 多媒体信息是以数字的形式而不是以摸拟的信号形式存储和传输的； 4 传播信息的媒体种类很多，可以是文字、声音、图形、图像、动画等。 多媒体是通过图形、图像、声音、文字、视频、动画等信息的综合使用， 对人产生直接、综合的感观作用。多媒体信息具有很强的集成性和交互性，各 种信息媒体能同时、统一地表达同一信息，可减少信息理解上的多义性；这种 交互性突出表现在它能提高人对信息表现形式的选择和控制，能提高信息表现 形式与人的逻辑和创造能力结合的程度，有利于人对信息的主动索取而不是被 动接收。采用网络多媒体形式进行教学，还可充分利用校园网或i n t e m e t 的优 势，实现资源共享。我们不仅在课堂上可以以多媒体课件的形式进行教学，而 3 第一章绪论 r l 可以使学生在课后任意时间复习课堂上的内容，查询感兴趣的问题或进行深 入研究、网卜讨论、答疑和考试。这样可大大地增强学生对此类课程学习的浓 厚兴趣，了解更广泛的知识领域，获得最佳的学习效果。 7 1 1 1 3 网络教学模式 网络教育作为信息技术与教学实践科学结合的一种新的教育形态，不仅从 手段和形式上改变了传统的教育，更从观念、过程、方法以及师生角色诸多深 层面上赋予教育新的含义。丽这一切都源于网络教育融台国际网络技术的特点 都源丁多媒体网络教育所具有的优势。 相比其它教育模式。网络教育具有学习活动不受时、卒限制学生采取自 主方式学习，有利于培养学生获取、应用知识和创新的能力有利于知识信息 的整合，有利于协作互动关系的建立，有利于教育的均衡发展有利产生良好 的规模效应等特点。 教育网络根据地理范围分，主婴有救室网，校园嘲和国际互联网三种类型。 网络教室是指在一个物理教室范围内的训算机局域嘲，主要服务r 课堂教学。 通常是一个南服务器、教师机、学生机组成的网络，在此挂础上利用多媒体技 术实现教师机和学生机之间的屏幕和声音的交互切换，井辅助多种教学功能。 网络教室一般是交换式局域阿即使用多个集线器或交换机和网线把教室 里的所有计算机联在一起，选择一台配置较好的训算机做服务器。服务器也可 兼做教师机使用。有的教室还配有扫描仪、打印机、视频捕捉卡等多媒体设备。 图1 2 是典型的网络教室的结构。【1 3 】 厂磊、 、 一节 服务若 r - - l 口 竺謦荡 、7 。 、 占t-it-i占口口 圈】2 网络教室的结构”】 第一章绪论 网络教室一般有一个外部出口连接到外部网络，如连接到校园网或是直接 连接到互联网。另外，在教室局域网上安装一套多媒体传输系统，就业成了多 媒体网络教室。 1 1 4 探究性教学模式 互动探究教学模式指教师引导学生依据教学目标，确定研究主题，创设一种 类似科学研究学习的情境，运用类似科学研究的方法，通过多维互动的教学关系， 使学生主动探究问题，获得知识、技能、情感和态度的发展，促进学生创新意识 和创新能力提高的教育模式。在互动探究教学活动中，互动是教学关系，探究是 主要的学习方式，教师是引导者，学生是探索者，目的是学生建构性地获取知识 它具有主体性、开放性、合作性、建构性、综合性、实践性等特点。 该教学模式强调目标的导向作用，以增强教学的有效性，强调情境贯穿课 堂教学的始终，以激发学生的兴趣，唤醒学生的内驱力构建以学生探究问题为 中心的教学过程，减少教学的强制性、划一性、预设性，从而增强教学的选择 性和开放性，达到培养学生的主体意识和创新意识的目的。培养学生的交往、 合作、竞争和创新能力。面向全体学生，使不同层次的学生都有所发展。1 9 j 情境与探究的教学模式，是指在教学中师生共处于一种和谐、探究的学习 情境，由教师或学生提出问题，通过实验、自学或讨论等方法，让学生积极主 动地探求科学结论，在未知的境界里去研究、分析、解决问题，成为知识的探 索者，从而在获得知识的同时发展能力。学生探索研究的学习结构如图1 3 。 刨设情境 实验探索 协作交流 反馈评价 图1 3 学生探索研究学习结构图 5 重一想l|监一验=象=堡一堡一量一鱼一测=堕一移阔=猜=耳|盎一现=数i|讨=概=结=检=思|迁弼i一蕉一堕一计=塞一量一查盟一盛一叠一堑一识堡宣盟一设=婆一亟一量一熊一毖一过|i开=知 第一章绪论 1 2 基于网络探究性教学发展现状 1 2 1 探究性教学研究现状 网络探究教学引起了各围的普遍高度重视，但对全球范围的教育网站的分 析表明，其中只有2 8 2 的网站包含有探究活动。相对而言，我国的网络探究 活动的研究和实践更为单薄。究其原因，一方面是许多教育工作者对网络探究 教学的认识还存在着不同的看法甚至是某些偏差，另一方面则是技术、政策、 文化等多方面的因素，使得实施探究教学存在一定的困难。因此，如何利用现 有的网络资源网络技术开展网络探究教学成为了一个急待探讨的问题。 从大学教学自身的特点来说，大学教学过程的特殊性要求学生具有更大的 探究性。这就要求对探究性教学模式的研究，以指导教师学生探究性教学的实 践。依据潘懋元教授的观点，大学教学过程的特殊性为：一是专业性；二是受 教育者是1 8 岁以上的成年人；三是把科研引入教学过程。与中小学生相比，大 学生的生理、心理发育基本成熟，已经基本具备独立的思维能力、判断能力， 具备更强的参与意识和探究能力。与中小学教学过程相比，大学教学具有明显 的探索性，它是“学习己知”与“探索未知”的统一。因此，与中小学相比， 大学教学中学生的探索将更为突出，大学探究性教学的实践对于培养学生的创 新精神、实践能力的效果将更为显著。通过构建基r 网络探究性教学模式，以 实现教学效果的最优化。探究性教学模式由两个模块构成：一个是大学课程探 究性教学模块，另一个是探究性教学支撑模块。前者的构成要素是教师、学生、 教学内容和教学方式，探究性教学模式对课堂教学四要素提出的要求，主要体 现在三方面的转变：大学教学内容从唯学科逻辑向统合逻辑的转变，大学教学 主体从单项控制向多元交往的转变，大学教学方式从知识授受向参与探究的转 变。 当今已经进入网络时代，应该充分运用现代技术丰富大学探究性教学，大 学教师应该思考如何设计教学，通过技术丰富教学而不是取代教学。网络的普 及，一方面为学生自主探究学习提供了良好的资源，另一方面也为学生与教师 之问互动提供了良好的渠道。教师可以建立自己的课程网站或向学生提供与课 程有关的网站供学生查阅；通过电子邮件就课程的某些专题、作业或其他信息 进行网上交流；建立共时性或非共时性的网上学习讨论小组将教学延伸到课堂 之外，通过i n t e m e t 网资源的开发，扩大学生探究教学的渠道，等等。 6 第一章绪论 尤其需要指出的是，我们倡导多元化的教学方式以促进学生的探究，并不 时对讲授方式的完全反对。讲授有利于学生获取知识的系统性，这是探究性教 学无法比拟的。因此，在进行探究性教学时，不是取代讲授方式，而是与讲授 方式一起共同丰富大学教学。只不过传统的讲授需要加以改革，在讲授的过程 中不时以压抑学生创造性的面目出现，而是在讲授中与其他方式恰当地结合起 来，鼓励学生在讲授中发问、质疑，以捕捉和激发学生的具有创造性的思想火 花。【1 9 】 1 2 2 探究性教学模式在网络教学中的应用 当网络在我们身边日渐普及时，教学改革的视野一下子从封闭走向了开放。 在建构主义理论的指导下，重新审视教学过程中教师的作用、学生的地位、教 学的本质和教学环境的定位等一系列问题形成了关于课堂教学的一些全新的 理念：第一，学习方式应是自主的探索性的；第二，教学的本质是沟通与合作； 第三，教学环境“信息化 ；第四，重视学习中解决问题的过程。 教学、学习资源除了课程本身的内容外教学中还需要有与教学内容有关的 各种信息资源，像网上获取的各种有关信息通过超链接获得的参考资料、自制 的多媒体视频和声音资料等，这些资料通常要经过搜集筛选、分类、组织和数 字化等整合才能有效地为教学服务。对于网上资源，上课时可把相关网站网址 提供给学生，并进一步明确相关资料的准确位置及使用方法。如果有教师主页， 要告诉学生如何利用教师主页进行学习、交互和反馈等。对教学内容进行教学 目标的分析，确定当前所学知识中的基本概念、基本理论、基本方法和基本过 程，形成所谓的教学主题。1 2 2 j 学习环境是学生可以在其中进行探究学习和自主学习的场所，它是一个支 持和促进学生学习的场所。建构主义认为，学生在丰富的学习环境下，充分利 用学习资源，借助老师、同学的帮助，通过意义建构的方式获得知识。“丰富 的学习环境不仅有充裕的信息资源，一般包括电子教材、录像资料、文字材料、 音频资料、视频教学、实践案例、网络信息资源等信息库和促进合作的认知工 具，而且在整个学习过程中更加强调学生对学习的自主控制。学生学习资源包 括学生的硬件和软件资源。 硬件教学环境的建设是学校的多媒体网络教室，配有一台代理服务器，接 入宽带网供学生上因特网使用，配有教师机、实物展示台、实验演示平台、数 7 第一章绪论 字摄像机和多媒体教学控制系统，学生每人配一台多媒体电脑作为学生工作站， 供学生随时使用，所有电脑均连接在学校的校园网上，成为学生自主学习的工 具。 软件教学环境包括网络资源库和讨论区，核心是校园网上的网络资源库。 网络资源库是一种基于网络技术搭建的智能化平台所支撑的、丰富的学习环 境。该学习方式和学习环境结构。如图1 4 所示。 图l - 4 网络资源学习方式和学 - - j 环境1 1 4 j 教学素材库主要存放多媒体课件。包括自己开发和引进的多媒体课件，基 本覆盖该学科教材中的各章内容，主要为学生提供自学素材。 网络课件库，包括学校开发的网络课件及部分引进的课件，上课时学生、 教师可以通过校园网直接调用，在课余时间，学生、教师也可以通过权限进行 访问。 学习资料库存放资料，由该学科教学负责人收集、引进的与教材内容相关 的多媒体资料，供学生课外自学用，以扩大学生的知识面同时提供对学生自主 学习、改进学习方法、提高学习效率、提高分析解决问题能力等方面的指导性 自学资料，帮助学生解决学习过程中所遇到的困难，激发学生的学习积极性， 不断提高学生自主学习能力。 虚拟实验库可以是自己开发的实验仿真系统，也可以是模拟软件。有演示 实验、辅助实验、拓展实验、设计实验。尤其是设计实验系统，为学生提供一 个展示自己才华的天地。 智能习题库是自己开发的智能题库系统、智能考试系统。学生可根据自己 8 第一章绪论 的需要，选用不同内容、不同层次的智能习题进行自我检测，以检查自己的学 习效果。 探究式学习案例库是用来存放科学探究的问题，可以是学生提出的，也可 以是老师提出的，科学探究的形式也是多种多样的，将课堂内的探究活动和课 外的实验、调查及其他学习活动联系在一起交叉进行。这里提供探究式学习的 案例供学生参考。 相关链接从这里将向外延伸，连接到因特网获取相关资料。 1 3 研究背景和主要内容 1 3 1 理论背景 自从1 9 7 2 年美国学者乔伊斯提出教学模式这个概念到现在，教学理念发生 了很大的变化，由传授知识为主的应试教育，转变为更重视培养学生的自主性， 提高学生的学习能力、创新意识、创新能力的素质教育，从而派生出培养学生 获取知识的能力、研究能力和自主设计能力的探究性教学。 目前我国也开展了一些网络教学，其主要是中小学的普及教育和网络学院 的教育，国内许多高校也建立了一些教学网站，其主要用于发布教学软件和教 学资料。利用现代信息技术开展高等教育，特别是利用网络的开放性和互动性 进行教学，改变教学方法提高教学质量是我们困内同行共同面临的一个新的问 题。由于受到各方面因素的挑战，我国在高校发展网络探究性教学才n , j n 开始 发展，离真正的利用网络开展探究性的互动性教学还具有一定的距离。要把基 于网络的探究性教学广泛地应用在高等院校，还有很长的一段路要走。但是随 着现代信息技术的发展，培养较强的学生动手能力和实践能力的愿望越来越强 烈，我国实施基于网络的探究性教学也只是时间问题。 机械制造基础课程是工科院校必修的技术基础课和工程实践课，对培 养学生的工程实践能力起着举足轻重的作用。为了减缓日显突出的课程内容不 断完善、社会对学生动力能力和实践能力的需求与学时日益缩减的矛盾，在教 学手段方面进行了力度比较大的改革，研制多媒体课件、c a i 课件、网络版教学 课件等。还建立了优质课程网站，大大地提高了教学效率和教学效果，也取得 了一些令人满意的成绩。但也还有某些方面还需要改进和完善，如学生的主观 能动性还没有充分发挥，师生之间、生生之间互动不够。对于这些方面的不足， 9 第一一章绪论 开展机械制造摹础课程的探究性教学的研究，可以使学生在学习知识的同 时提高学生的求知能力、动手能力、实践能力和创新能力。 本课题研究的对象主要是学习机械制造基础课程的大学本科生。在本 项目的指导下，这些学生将会体验到一种全新的教学模式和教学方法，在经过 这一轮试点后，学生将会有一种成就感，觉得自己的学习能力、学术交流能力、 创新思维能力有较大的提高，为他们打开了探究性学习的大门，增强了他们对 学习能力的自信心，提高了他们在社会中的竞争能力。 对于教师来说，如何更好的使用现代信息技术进行探究性教学，是一个全 新的课题和前所未有的挑战，也是一个提高教师能力的一个绝佳的机会。基于 网络的探究性、互动性教学模式，可以推广到大多数学科，能在许多教学环节 上使用，普及推广该项研究，使我国探究性教学在高等院校全面应用，可以推 动我国教育事业的发展，也能使更多的学生能快速地适应当今强烈竞争的社会。 2 q 1 3 2 研究内容 经过该项研究可以改变目前网上丰富的教学资源使用不足的状况，提高师 生充分使用网络教学的积极性，充分发挥了传统教学、多媒体教学和网络教学 的优势，使教师的“教”与学生的“学”的教学氛围更加充满活力，促进了由 应试教育向素质教育的转变。 本课题主要研究内容： l 、研究网络探究式教学模式的理论基础； 2 、网络探究式教学模式的设计； 3 、研究探究性教学的教学策略、教学过程和教学形式； 4 、精心设计机械制造基础教学案例和教学情境； 5 、网上教学资源的开发、改进和完善。 1 0 第- 二章网络探究性教学模式的理论基础 第二章网络探究性教学模式的理论基础 任何一种教学模式的确立都必须以正确的理论作指导，也只有以正确的理 论作指导才能在实践中减少盲目性，增强该模式的生命力。 2 0 世纪初至今，西方心理学迅速发展，有许多内容都形成了经典的心理学 理论，对当今生活，特别是教育事业产生了巨大的影响。本章主要从人本主义、 认知主义、建构主义和戴尔的“经验之塔”等心理理论来探讨基于网络教学的 探究教学模式。 2 1 人本主义理论和网络探究性教学模式相结合 人本主义心理学家认为，要理解人的行为，必须理解他所知觉的世界，即 必须从行为者的角度来看待事物。要改变一个人的行为，首先必须改变其信念 和知觉。人本主义者特别关注学生的知觉、情感、信念和意图，认为它们是导 致人与人的差异的“内部行为”，因此他们提倡真正的学习应以“人的整体性”为核 心，强调“以学生为中心”的教育原则，学习的本质是促进学生成为全面发展的人。 它关心学生的自尊和提高，学生是教学活动中的焦点，自主地选择学习课程、 方式和教学时间。教师被看作是促进者角色，应具有高度的责任感。教师要创 建合适氛围，帮助学生成为全面发展的人。学校在社会中扮演着重要的角色。 它把学生的创造和自我实现放在了很高的位置上，教育的目标就是帮助学生满 足“自我实现”的需要。所谓自我实现的需要，马斯洛认为就是“人对于自我发挥 和完成的欲望，也就是一种使它的潜力得以实现的倾向”。 人本主义心理学理论强调，学习要以学生为中心，老师在很大程度上起的 是一个指导性作用。机械制造基础课程的教学目标是让学生理解制造的相关 概念、原理，更重要的是让学生学会如何去操作机器、能够从事设计到生产到 包装一系列的生产活动。要荤点培养学生的学习能力、设计能力和解决实际问 题的能力。因此，人本主义理论对这门实践性很强的学科具有实际的指导意义。 【l o 】 。 第一章网络探究性教学模式的理论基础 2 2 认知主义理论和网络探究性教学模式相结合 有人对于行为主义教学设计思想与认知主义教学设计思想之间的差别作了 简单的概括：行为主义致力于寻求教学事件与学习结果二者之问的关系，而认 知主义则力图寻求教学事件、记忆结构和学习结果三者之间的关系。认知主义 教学理论的结构特征可由图2 1 来描述。 认知主义学习理论在形成之初主要从与行为主义不同的角度来探讨学习。 在他们看来，环境的刺激是否受到注意或被加工，主要取决于学生的内部的心 理结构。个体在以各种方式进行学习的过程中，总是在不断地修正自己的内部 结构。认知主义学习理论促进了多媒体教学的改进，也为探究性教学模式提供 理论依据。人们通过对人类的思维过程和特征的研究，可以建立起人类认知和 思维活动的模型，使得计算机在一定程度上完成了人类教学专家的工作，也使 得网络教学更加迅速的发展。 输入变量过程变量输出变量 图2 1 认知教学理论的模型【l 习 以认知主义学习理论为依据，专家们提出了一系列指导教学设计的原则： 直观的形式向学生显示学科内容结构，应该让学生了解教学内容中涉及的各类 知识元之间的相互关系。学习材料的呈现应适应学生认知发展水平，按照由易 到难的原则来组织教学内容，强调知识间的层次关系。强调学生兴趣的蕈要性， 调动学生的积极性。学习以求理解才能有助于知识的持久性和迁移性。向学生 提供认知反馈，可以确认他们的正确知识，也可以纠正他们的错误学习。 1 2 第二章网络探究性教学模式的理论基础 2 。3 建构主义理论和网络探究性教学模式相结合 建构主义的教学观认为传统教学观低估了教和学等环节的复杂性，建构主 义教学观更为注重的是在教与学的过程中学生分析问题、解决问题和创造性思 维能力的培养，其核心是以学生为中心，强调学生对知识的主动探索、主动发 现和对所学知识意义的主动建构。教师为学生实现建构的组织者、指导者、帮 助者和促进者，在教学过程中利用情境、协作、会话等学习环境要素充分发挥 学生的主动性、积极性和创新精神，达到使学生有效实现意义建构的目的。 建构主义学习理论非常适应机械制造基础等实践性强的课程教学的特 殊需要，学生通过自主学习、协作交流，实现学习内容的意义建构，从而获得 学习和应用的能力。同时计算机及其网络技术作为教学过程中一种有效的认知 工具，特别适合于实现建构主义学习环境，是建构主义学习环境下的理想认知 工具。 学习是获取知识的过程，建构主义认为，知识不是通过教师传授得到的， 而是学生在一定的情境及社会文化背景下，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。因此，建构主义 学习理论认为“情境”、“协作”、“会话”和“意义建构”是学习环境中的网大 要素或四大属性。 情境：学习环境中的情境必须有利于学生对所学内容的意义建构，即教学 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，并把情境创设看作是教学设计的最重要内容之一。 协作：协作发生在学习过程的始终。协作对学习资料的搜集与分析、假设 的提出与验证、学习成果的评价直至意义的最终建构均有重要作用。 会话：是协作过程中不可缺少的环节。学习小组成员之间必须通过会话商 讨如何完成规定的学习任务的计划。此外，协作学习过程也是会话过程，在此 过程中，每个学生的思维成果( 智慧) 为整个学习群体所共享，因此会话是达到意 义建构的重要手段之一。 意义建构：是整个学习过程的最终日标。所要建构的意义是指事物的性质、 规律以及事物之间的内在联系。在学习过程中帮助学生建构意义就是要帮助学 生对当前学习内容所反映的事物的性质、规律以及该事物与其他事物之间的内 在联系达到较深刻的理解。这种理解在大脑中的长期存储形式就是关于当前所 学内容的认知结构。i l l j 1 3 第= 章网络探究性教学模式的理论基础 2 4 戴尔“经验之塔”理论和网络探究性教学模式相结合 美圜教育学家戴尔( e d g a rd a l e ) 在对他人的学习经验做了划分，指出了这些 经验是通过什么渠道得来的，并以塔样的图形来表示这些经验的抽象层次。故 他的理论叫“经验之塔理论。因为该理论关注的是各种学习方式对学生带来 不同的经验，实际重点是放在关注学生选择的模式不同上，而不是放在学生的 反应之上。所以戴尔理论可作为“基于网络控究性教学模式 的理论基础。 戴尔的“经验之塔”理论将人的学习经验划分为三大类，十三个层次。三 大类经验是做的经验、观察的经验、抽象的经验。三大类又包括十三个层次， 由塔底到塔尖分别是：语言符号、视觉符号、静画、计算机、电影、教育电视、 网络通讯系统、展览、校外学习旅游、观摩示范、参与演戏、设计的经验、直 接的有目的的经验。如图2 2 所示： 图2 2 戴尔的“经验之塔” 由经验之塔可知，塔的底层是最具体的经验，越往塔的上面则越抽象。很 清楚地划分层次，说明各种不同的经验的抽象程度和取得这些经验的渠道、取 得的模式有很大的关联，因此，对设计教学模式有很大的参考价值。教学模式 应该从具体的经验入手，逐步发展到抽象经验，有效的学习之路往往充满具体 经验。所以我们应该以最大限度地用具体经验做学生的支柱而取代让学生记忆 1 4 第二章 网络探究性教学模式的理论基础 大量的普通法则和概念的落后的教学模式。【1 2 】 2 5 本章小结 本章主要介绍了人本义、认知主义、构建主义和戴匀的“经验之塔”理论 的基本内容和适应范畴，并和网络探究式教学模式有机地相结合，为基于网络 机械制造基础探究性教学提供了良好的理论基础。 1 5 第三章基于网络机械制造基础探究性教学设计 第三章基于网络机械制造基础探究性教学设计 3 1 基于网络机械制造基础课程的探究性教学模式的设计 机械制造基础是研究常用机械零件制造方法的综合性技术基础课。它 主要研究各种工艺方法本身的规律性及其在机械制造中的应用和相互联系；金 属机件的加工工艺过程和结构工艺性；常用金属材料性能对加工工艺的影响； 工艺方法的综合比较等。介绍热加工，包括铸造、锻造、焊接三大部分毛坯生 产的理论和方法，介绍冷加工，包括切削加工的基础理论、零件机械加工工艺 和所用设备；同时要求学生掌握毛坯、零件的结构工艺性问题；为学生介绍各 种加工方法的先进制造技术和设备，以拓宽学生的视野，提高学生的兴趣。1 2 l 】 随着社会的快速发展，培养学生的方向也有着质的改变，以前那种灌溉式 的教育模式已经不再适合现在培养有较强动手能力、独立的设计能力、独特的 创新思维能力。机械制造基础是- i - i 要求动手能力、实践能力很强的学科。 根据心理学原理，基于网络的机械制造基础课程探究性教学模式应该是以 学生为中心、老师为指导，以学习基础知识为基本、以操作能力为重点、以设 计制造能力为目标。在此基础上设计一个探究性教学模式的模板，本模板按时 间分为预习阶段、指导教学阶段和自主设计阶段( 图3 1 ) 。 图3 1自主探索准备阶段 1 6 第三章基于网络机械制造基础探究性教学设计 第一阶段是预习准备阶段，由于探究性教学模式是以学生为中心的，在教 学中，老师始终只是一个指导的角色。在老师讲解该专项之前，学生应该花大 量的时问去做好准备。在准备阶段，学生应该了解当前该项目的最新进展，老 师会适量地给学生一些参考文献，或者也可以让学生通过数据库自行去查找自 己所需要的资料。在这个快速发展的时代，很多书本上的知识已经不再是最近 的发展状况了，而是一些经典的形成了体系的知识。在学习中，学生应该更好 地去了解书本上的知识和最新发表的相关文献。多媒体课件和网络素材库是上 课老师或者是该课程的研究小组，根据该项目目前的发展情况制作而成。多媒 体课件主要讲述一些理论性较强的知识，从学生的接受能力出发，设计、制作 一整套适合当今学生的课件。网络素材库主要包括比较先进的设备和设备的一 些相关的运行和加工的全过程动画。提供给学生一些相关的模拟软件、虚拟实 验室软件。在学生准备阶段，设计一个可以供学生在线交流的平台，大家有什 么问题或是有什么好的创新点可以相互讨论，也可以和老师交流。在学生对该 专题有一定了解的基础以后，仔细分析自己的疑问点，或是对某些知识点提出 质疑，并对自己的想法做一个总结。 图3 - 2 授课阶段 第二阶段是老师授课阶段，对于网络教学，相比于传统的教学模式，不可 能很多学生在一起上课，老师授课也是以视频、图片、动画等相关材料展示在 学生的面前，在一定程度上阻碍了学生和老师、学生和学生之间的交流，因此 要求学生要做更多的准备。在线讲述的内容大致为，该专题当前的热点问题， 1 7 第三章基于网络机械制造基础探究性教学设计 设备、加工模式的最新发展情况。可以借助相关的图片、动漫、实物为辅助教 学材料解释当前国内外的先进加工设备，从经济、加工精度等各方面考虑选择 相关设备。展示操作可以是在模拟软件上操作也可以是实物操作，然后选取相 关的例子，以模拟软件为平台让学生了解有关加工过程和有可能产生的问题。 实物加工，是从设计到加工到设备的试调一体化的教育过程，要学生有那种自 身参与加工的感觉。这些内容并不是一个个独立的个体，而是相互联系的统一 整体。在授课中，相互联系、相互渗透( 图3 2 ) 。 第三阶段是同学自我补充、自我设计、自我模拟阶段，也是最重要的一个 阶段。到此阶段，学生对相关知识有了较为深刻的了解，也在一定程度上具备 了自主设计的能力。如果觉得自己还有什么不太熟悉的地方，可以通过网络资 源库找到相关的资料。相关链接主要包括一些国内外知名的相关学习网站或公 司主页的链接。系统还提供大量各个等级的相关习题( 图3 3 ) 。 图3 - 3 自主设计创新阶段 最后，根据不同专题的特点，让学生动手进行独立的项目设计，培养学生 独立解决具体问题的能力。从设计软件模拟虚拟实验室加工，从建立 模型到优化模型，得出自己较为满意的实践性成果。学生采取自我评估，对自 己所做的优缺点简单的概述，也可以提出相应的改进方式。学生们可以在交流 平台相互讨论，相互评估，也可以成立一个相应的评估小组，或是建立一个对 学生成绩进行评估的评价体系。再把相关信息反馈给学生，让学生发现更多自 1 8 第三章基于网络机械制造摹础探究性教学设计 己的不足。 当然，这只是网络模式的一个基本模板，由于各个专题的内容、培养方式 和对学生掌握的知识有不同的要求，具体的应用还需对每个专题做相应的变化， 突出每个专题的特色和重点。 3 2 基于网络机械制造基础课程的探究性教学策略的设计 3 2 1 教学策略的设计依据 教学策略是指系统的教授学生学习的方法、途径和策略，使学生最终学会 学习的教学活动。教学策略中的策略并不是指向某种具体的方法或要求，而是 一种抽象性、一般性的方法。在设计中要注意以下几个原则： 过程性原则：过程性原则就是要让学生有机会体验自己的学习过程，并同 教师所呈现的学习策略加以比较，有意识地改进和优化自己的学习策略。 训练性原则：训练性原则是指教师在进行学习策略教学时，必须事先设计 好训练内容，根据训练内容，为学生提供有助于策略学习的示范和足够的练习。 分解性原则：分解性原则是学习策略教学的关键性原则。具体指在学习策 略教学中，教师为了明确指点和解释某种策略的意义、功能、使用条件和使用 程序，必须把完成某一学习任务的完整思维过程分解为几个阶段，总结出每一 个阶段中的最有效学习策略并最终帮助学生把所有的有效策略加以概括和总 结。 一体性原则：一体性原则是指学习策略教学必须与具体学科的学习内容相 结合，并且能根据学生的实际特点和个别差异性有针对性地进行。 迁移性原则：在学习策略教学中，必须“为迁移而教”，做到条件化、熟练化。 教师在教学习策略的同时，要向学生指明学习策略的使用条件，要注意不能把 条件限制得过死，要考虑策略性知识在尽可能广泛的条件中的运用；要给学生 提供一般策略在学科中运用的实例，并启发学生思考如何将一般策略运用到各 f - j q ：科之中去，进而达到灵活熟练地迁移。 效能感原则：学生应当清楚地意识到一份努力、一份收获，还要有信心学 好学习策略，树立学习策略学习的效能感。教师要促进学生使用学习策略，会 让学生感到运用学习策略进行学习会有更大的收获。【2 6 】 1 9 第三章基丁网络机械制造基础探究性教学设计 3 2 2 探究教学策略的设计 教学策略是对完成特定教学目标而采取的教学活动程序、教学方法、教学 形式和教学媒体等因素的总体考虑。由于机械制造基础是一门实践性很强 的学科，强调的是学生的实践操作能力和设计能力。网络教学跟传统教学相比， 有它本身的特殊性。因此设计基于网络机械制造基础的探究性教学策略具 有独特性，基本设计思路如图3 4 所示： 修改反馈 图3 4 教学策略的设计 市场需求分析：机械制造基础的内容大多都是直接指导当今工厂生产