基于建构主义理论的交通设计教学模式研究与探索

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  摘要:以建构主义理论为指导,根据交通设计课程的特点对该课程的教学模式进行改革和实践,分别针对课程学习的初级阶段、高级阶段和专家阶段设计教学模式,根据各阶段的教学特点将“自学-指导”式教学、“传递-接受”式教学、“支架式”式教学、“随机通达”式教学和“抛锚式”教学有效结合起来,并对教学环节进行设计和实践。实践效果表明,该教学模式具有较好的教学效果,对相关课程也有一定的借鉴和参考作用。
  关键词:建构主义;交通设计;教学模式改革
  中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)37-0150-03
  一、引言
  “交通设计”是交通工程专业重要的必修课成之一,是一门整合交通工程基本概念、基本知识与基本技能于一体的专业课程,是交通工程学与系统工程学、工业设计原理以及城市科学的有机结合[1]。然而,正是由于该课程理论基础广、实践性强等特点,传统的以讲授为主的教学模式不能达到很好的教学效果。我国已有很多高校的教师意识到该门课程的特点,开始探索新的教学模式和方法。同济大学根据课程教学实践进行了基于项目学习模式的交通设计课程教学改革,并对重点院校、普通三本院校和网络教育的学生进行实践,获得较好的效果[2];东南大学则以CDIO(构思、设计、实施、运行)工程教育理念为指导,将案例教学、基于项目学习、启发式教学等多种教学手段应用于“交通设计”课程的教学改革中[3];还有一些学校和教师根据课程教学的特点针对教学内容、教学方法和手段进行改革和时间,均获得一定的效果[5,6]。已有教学研究成果表明,交通设计的教学方法必须从课程的特点出发,以一定的项目或问题为载体进行教学,才能达到较好的教学效果。
  二、交通设计课程的特点
  交通设计课程的定位为:“以培养交通工程专业学生理论与应用有机结合能力,为其构建更好地服务与社会的专业平台为目标,形成系统而有效地运用交通工程学基本原理对策交通问题,最佳地组合交通各要素,形成具有可实施性的系统的改善交通方案,或将良好的交通规划与交通管理措施有效地转换成最佳地工程方案,最佳地适应交通功能和交通中微观特征的方法与体系。”这就决定了,该门课程具有理论基础广、综合性和实践性强、创新要求高等特点。
  (一)理论基础广
  交通设计是以交通的通畅、安全、便利、节能减排及其效率化等为目标,系统的资源、环境和投资等条件为约束,最佳地分配交通系统的通行权和时间与空间等。其涉及的理论基础不仅包括交通工程学的相关理论,还包括系统工程学、工业设计原理、城市设计原理、道路设计相关理论以及资源和观景方面的相关理论知识。因此,该门课程是建立在多学科的交叉的基础上的,并将多学科的基础理论与方法有效的结合起来。
  (二)综合性强
  由于交通问题成因复杂,涉及到的因素多,因此在面向实际交通问题进行对策设计和方案优化时需综合考虑多方面的影响因素和约束条件,以及这些影响因素之间的相互影响和作用。
  (三)实践性强
  交通设计课程的核心目标是帮助学生掌握交通系统的问题分析、对策设计和方案优化的基本技能和方法,其面向的对象为实际的交通系统。因此,该门课程必须从实际系统和问题出发,理论联系实际,让学生在实践的过程中实现本门课程的教学目目标。
  (四)创造性强
  在对策交通问题时,交通设计是利用有限的资源和约束最佳地进行交通系统的时间和空间资源的分配和设计。这就要求学生在解决问题的过程中,通过思考、判断、分析、评估等多个环节创造出合适的解决方案。也就是说,学习的成果不是唯一的,对于学习成果的评价也不是多样的。
  三、建构主义教学理论的基本思想
  建构主义理论由瑞士哲学家、心理学家皮亚杰(Piaget)于1966年提出,后来许多学者和教育实践者不断丰富该理论,目前该教育理论已在西方教育界产生深远的影响,在中国也得到一定的发展。建构主义认为,学习不是知识由教师向学生的传递,而是学生建构自己的知识的过程,学习者不是被动的信息吸收者,相反,他要主动地建构信息的意义,这种建构不可由其他人代替[7]。学习是个体建构自己的知识的过程,这意味着学习是主动的,学习者不是被动的刺激接受者,他要对外部信息做主动的选择和加工。而且,知识是学习者在新旧知识经验间反复的、双向的相互作用过程而建构的。其中,每个学习者都以自己原有的经验系统为基础对新的信息进行编码,建构自己的理解,而且,原有知识又因为新经验的进入而发生调整和改变。所以学习并不是简单的信息的积累,它同时包含由新、旧经验的冲突而引发的观念转变和结构重组;学习过程并不是简单的信息输入、存储和提取,而是新旧经验之间的双向的相互作用过程。
  建构主义的教学理论以学生为中心,教师在整个教学环境中是促进者、组织者、发起者,学生能动的利用各种条件对所学的知识进行建构。主要的教学模式有:
  ●随机通达式:对同一知识点通过不同的方法、不同的途径、在不同的环境条件和时间条件下开展教学,使学生对同一知识点或同一问题获得多方面的认知。
  ●支架式:将复杂的任务加以分解,方便学生对教学内容进行学习。可以按照由小到大的步骤,逐步建构整个教学内容的概念,从而使学生对学习内容达到深刻而全面的认知。
  ●抛锚式:教师将教学内容置于一个宏观的情景中,可以是具有代表性和感染力的实例或案例,引导学生去发现问题、分析問题和解决问题,从而达到主动学习的目的。
  由于“交通设计”课程具有综合性强、实践性强等特点,传统的以讲授法为主的教学方法和教学模式在本门课程中容易出现理论与实践脱节、课堂枯燥、教学效果差等现象,应用建构主义教学理论进行教学弥补了传统教学方法的不足,并能充分调动学生积极性,将大大提高本门课程的教学效果,对提高学生交通设计综合能力、提升教学质量有较大的帮助。   四、交通设计教学模式探索
  根据交通设计课程的教学特点,将整个课程学习分为3个阶段:
  初级阶段:主要内容为基本概念的理解。由于本门课程涉及交通工程、交通规划、交通调查与分析等多门可能的相关知识,因此有必要开课程开始阶段对相关的概念和关键技术进行梳理和介绍,形成本门课程的基础知识储备。
  高级阶段:主要内容为简单问题的对策和方案的优化。本阶段的面向的问题主要是简单问题或是影响因素相对较少或目标比较单一的交通问题对策,例如“如何通过交通设计控制机动车在交叉口通行的速度,进而提高交叉口运行的安全性”、“如何设计公共汽车停靠站,实现公共汽车与自行车交通的协调”等。
  专家阶段:主要内容为复杂问题的对策和方案优化。本阶段的学习内容是解决多因素、多约束、多目标的交通问题,例如“某拥堵交叉口的综合改善设计”、“商业区慢行系统综合设计”等。由于实际交通问题具有较强的复杂性和综合性,因此本阶段的学习是实现本门课程教学目标的重要部分。
  (一)初级阶段教学模式:“自学-指导”与“传递-接受”相结合
  对于基础概念以“自学-指导”模式为主,主要程序如下:
  1.提出要求。由教师根据本门课程所需的基础概念和知识,制定知识储备清单和自学要求,并根据学生的情况准备的相应的阅读材料,供学生学习;
  2.开展自学。理解基本概念,教师根据学生理解情况做引导和指导;
  3.讨论启发。就代表性问题和概念的理解进行讨论,强化对概念的理解;
  4.评价和总结。由教师对基本概念的理解和掌握情况进行评价和总结。
  对于相关的关键技术和知识体系,主要采用“传递-接受”的教学模式。由教师将零散的知识点、技术、方法等串起来,形成完整的体系。在讲授过程中,可以结合实际交通情况、案例或社会热点问题与讨论等。
  (二)高级阶段教学模式:面向问题进行“支架式”教学
  学生完成基础知识储备后,可以进入到高级阶段的学习,即以解决简单问题为目的。本阶段将“问题式学习”(Problem Based Learning)和“支架式”教学模式相结合开展教学。根据交通设计课程涉及主要方面教学要求,分别设计简单的交通问题,并将问题和任务进行分解和细化,形成概念和知识的主要框架,再由学生在老师的引导下,以小组合作学习的形式进行问题分析、对策提出和方案优化,最后由教师和学生共同进行评价。通过该过程的探索和学习,完成学生解决简单交通问题的知识建构。
  该阶段的主要教学程序为:
  1.由教师向各个学习小组呈现设计好的交通问题,一般是描述可观察的现象或事件,例如某交叉口在特定时段机动车等待时间过长,或某路段经常发生交通事故等;
  2.学生小组讨论问题,对现象做出解释,并提出解决问题的构想;
  3.由教师对问题进行分解和细化,梳理相关知识,构建该问题的概念支架;
  4.学生以解决问题为目的,分头学习,互相协作,逐渐构建起与该问题相关的宽厚而灵活的知识基础,发展有效的解决该类问题的技能,更重要的是能够培养学生的合作能力和学习的内部动机;
  5.最后由教师对各小组的问题解决情况进行评价和总结。
  (三)专家阶段教学模式:“抛锚式”教学与“随机通达”教学相结合
  由于专家阶段主要学习解决复杂问题,这些问题往往是结构不良领域问题[7],即这些问题往往没有固定的规则和稳定性,不能简单套用已有的解决方法,面对新问题,需要在原有的经验基础上重新分析。这类问题往往涉及较多的概念和知识点,且这些知识点之间是存在相互作用关系。在交通设计课程设计的内容中,这类问题非常常见,例如交叉口的综合改善问题,涉及到的对象包括相关的设施设计、管理方案以及交通参与者,优化目标要考虑交通运行效率、通畅性、安全性以及节能和环保等,而且每个交叉口都有自身的特点和约束条件,没有固定的解决方案可以应用。
  在该阶段的教学中,学生已经有了该课程相关的基本概念和简单的问题对策分析方法,主要的学习任务是如何将这些知识真正融会贯通,解决复杂的实际问题。本阶段的教学主要以“抛锚式”教学模式为主,在教师引导中结合“随机通达”教学模式开展教学。教师将教学的重点内容置于宏观情境中,引导学生去发现问题、分析问题、并综合运用已有经验去解决问题。在这个过程中,教师的角色从传统的“知識传递者”转变为学生的“教练”和“学习伙伴”,与学生共同完成该阶段的学习。对于教师来说,该阶段问题的特点决定,教师也不可能在学生选择的各个问题或问题的各个方面的都是专家,因此,教师也是一个学习的过程。在引导学生完成本阶段学习任务过程中,教师可以从多个方面、多个角度、不同的时间和背景、用不同的方式对同一知识点开展教学,从而使学生达到多方面的认识和知识的内化。该阶段的主要环节如下:
  1.教师根据该阶段的教学目标选定情境,如有可能,最好可以选择现实世界的实际情境。例如,可以在所在城市选取典型的路段或交叉口开展教学,但该路段或交叉口应该具有较大的改善空间,且涉及到影响因素较多,即需要满足专家阶段的问题复杂性。
  2.通过情景展示,现场踏勘以及小组讨论,确定问题。
  3.小组各成员根据问题进行独立探索、自主学习。通过查阅资料、分析思考等方式,形成各成员对该问题的基本认识和解决对策;学生通过该过程的探究和学习,主动的完成了基础知识在原有经验基础上的重新组合和综合应用。
  4.以小组形式开展协作学习,通过共享-论证-协商,深化完善问题分析和对策方案。
  5.最后,有教师或其他小组成员共同进行效果评价,对问题分析和对策方案给出反馈。
  教师在第2-4环节的教学过程中,结合“随机通达”式教学模式开展教学。   五、实践与讨论
  应用以上教学模式,在我校交通设计课程开展连续2年的教学实践。根据对学生的考核和学生的问卷调查,该教学模式获得较好的教学效果,特别是在学生的实践性和创新性方面,教学效果较单一的“传递-接受”教学模式有较大的改进。问卷调查结果显示,75%-80%的学生认為该种教学方法比传统的“传递-接受”教学模式教学效果好;所有参与调查的学生均认为该种教学模式对于提高综合能力及相关的专业技能具有帮助,且有超过60%的学生认为有较大的帮助。这也说明学生认可该教学模式在交通设计课程教学中的产生的积极影响。
  六、结语
  建构主义理论指导下的交通设计课程教学模式,注重课程学习的实践性和学生自主性,突出了学生在学习过程中的主体地位。因此,在该种教学模式下,学生不再是被动的知识接受者,而是知识的自主学习者、积极建构者和实践应用者。然而,在交通设计课程的学习过程中,教师的对于问题和情境的设计、组织和引导是课程学习的关键一环,也是学生学习效果的重要影响因素。因此,建构主义学习理论指导下的教学模式对教师提出了更高的要求。
  本文提出的基于建构主义理论的教学模式在交通设计课程的教学上取得了较好的效果,也为工科类的相关课程教学提供了参考和典范。
  参考文献:
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