探析建构主义理论下大学实验课程教学设计

第1章绪论
   
1.1研究的背景和意义

    1.1.1研究的背景
    1.1.1.1社会经济发展趋势对人才数量和质量的要求
    改革开放三十年来，随着中国特色市场经济的深入发展，国家的经济实力发生着前所未有的变化。经济全球化的形势下，机遇与挑战并存，这些变化不仅给我国经济的发展注入了新的动力，也对人才的素质有了新的要求。社会经济发展水平决定教育规模的大小，这是人们的共识;同时随着经济的发展，社会对教育的需求程度也会逐步提高，对高层次、多类别的应用型高级人才的需求也在加强。知识经济迅速发展中对数量和质量的双重要求，既表现为需要更多的科技和文化人才，更需要这些人才把他们所学的知识应用到经济发展中去。
    1.1.1.2国家及教育政策的要求
    最新出台的《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》，作为中国进入m世纪之后的第一个教育规划，作为今后一个时期指导全国教育改革和发展的纲领性文件，在其总体战略中写到:“坚持以人为本、全面实施素质教育是教育改革发展的战略主题”，需“着力提高学生服务国家服务人民的社会责任感、勇于探索的创新精神和善于解决问题的实践能力。而《国家中长期人才发展规划纲要(2010-2020年)》也将“探索并推行创新型教育方式方法，突出培养学生的科学精神、创造性思维和创新能力。”作为创新型科技人才队伍建设的一项措施。由此可见，创新精神和实践能力成为二十一世纪国家对人才的基本要求。
    1.1.1.3用人单位的要求
    国家政策层面对人才的需求来源于社会对人才的需求。教育部统计数据显示，2008年全国2263所普通高校中地方高校就有2152所，占绝大多数的比例。近年，某地方理工科院校基于114个企事业用人单位的问卷，调查大学生实践能力得出“用人单位更重视迁移性较强的普适性基础知识与基本技能和属于非智力因素方面的综合素质”;应用型大学毕业生则在“自主工作能力、科学态度和精神、终身学习的素养和持久的主动学习热情方面存在着明显的不足”;在实验教学和工程训练中则应该“加强科学实验态度、独立设计实验能力和创新能力的培养”的结论。可见社会对人才的需求集中在实践能力和创新精神方面。
    1.1.1.4高校实验课程教学的要求
    实践教学环节在培养学生实践能力、创新思想方面起着不可替代的作用，实验课程教学是实践教学的基础和重要组成部分，其功能与作用也己不再仅仅是理论教学的验证与补充[[4]，在高校人才培养中应担负起巩固、加深理论认识，培养学生掌握科学方法和提高科学实验能力的重要作用。人才培养是高等学校的三大职能之一，教学工作占据着高校工作的中心地位，提高教学质量是高等院校实践能力和创新能力人才输出的有力保证。因此，以实践能力和创新能力为培养目标的高等院校(尤其是理工科院校)在具体培养过程中，需要将其分解到各个不同的学年、学期当中，形成阶段性目标。教学在高校分为两大部分:理论教学和实践教学。实践教学环节主要有军训、实验、课程设计(综合设计、工程设计、工程设计训练)、实习、社会实践、毕业设计等[f5l。教育教学实践证明，搞好实践教学环节对于培养学生实践能力与创新能力产生了十分重要的和不可替代的作用。实验作为实践教学的重要环节，在高校中一般具体到课程的层面，对学生实践能力的培养也会有其具体的要求。
    综上所述，这些要求需着眼在高等教育领域，落实在高校的人才培养上，完善于具体的大学实验课程教学中。

    1.1.2研究的意义
    研究的意义在于能够丰富理论成果和应用于实践。之所以选择“基于建构主义的大学实验教学设计研究”作为研究课题，是因为这一研究既能丰富大学实验教学设计的相关理论，也能为高校提高实践教学质量，培养具有实践能力的创新人才提供启示。
    1.1.2.1理论意义
    教育学家史密斯((P. L. Smirch)和拉根((T. J. Raglan)认为，教学就是信息的传递及促进学生到达预定、专门学习目标的活动。设计就是指在进行某件事之前所作的有系统的计划过程或为了解决某个问题而实施的计划。教学设计，简而言之就是研究教学目标、制定决策计划的活动。
    在理论层面，建构主义认识论正在取代客观主义认识论，成为教学设计领域的基本观念。在客观主义看来，教学过程即是传递客观知识的过程;建构主义则认为，知识是人的心灵在与外界客体相互作用的过程中产生的。实验课程的教学更是需要实验者与外界实验客体的相互作用，因此，建构主义作为大学实验教学设计的理论基础更有利于探索实验教学活动的本质。
    1.1.2.2实践意义
    首先，良好的大学实验课程教学设计可以为教师提供明确的教学行为规范。高校的教学活动是实现教育目的、提高学生素质的最基本的途径，而教学设计则是获得良好教学效果的必要条件。没有好的教学设计就不会有好的教学实践，教学活动就难以规范的进行。实验课程教学是规律性很强的一项工作，教学设计为教师提供了规范的工作流程和具体的操作方案，使实验教师的工作具有明确的指导性和自觉性。
    其次，良好的大学实验课程教学设计可以为学生搭建系统的实验学习方案。实验课程教学设计基于学生原有的认知结构和认知规律，把握单个实验课程重点和难点，使其内部连贯，易于学生接受;同时，实验课程体系为实践教学的一部分，基于建构主义的实验课程教学设计强调学生基本素质培养的统一性，实验课程与实验课程之间保持有机的联系，从而为学生实验学习搭建较为系统的方案。
    最后，良好的大学实验课程教学设计可以提高实验课程的教育教学质量。教学质量是一切教学工作的核心，教学质量的提高可从多个方面入手，然而教学设计作为课堂教学工作开展的前提为本研究所关注。实验课程教学设计在对学生认知结构及知识水平系统分析的基础上，注重学生、教师和实验内容三者的联系，因而课程内容的针对性更强，学生实验课程的学习更加系统和扎实，实验课程教学的整体质量易于提高。
   
1.2文献综述

    1.2.1大学实验课程和教学设计的研究历程
    教学设计起源于20世纪40年代的美国，60年代之后逐渐形成发展成为一门新的实践性很强的应用学科。美国学者肯普将教学设计定义为“运用系统方法分析研究教学过程中相互联系的各部分的问题和需求，在连续模式中确立解决它们的方法步骤，然后评价教学成果的系统计划过程。”
    我们可以看出，教学设计的研究和发展与学科理论和社会历史的发展是密不可分的。
    与此同时，学者对于大学实验教学的研究也在快速的向前发展。经过深入的研究，加州大学的Leigh Ann Haefner和CarlaZembal-Sau将大学实验教学的研究发展划分为三个阶段，每个阶段都有相对应的心理学、教育学理论基础。第一个阶段是分立阶段，从18世纪末到19世纪中叶。这时期实验教学研究是由科学家主导的，实验教学的目的也是为了培养科学研究人才，为学生成为科学家做好准备。心理学理论是行为主义心理学，注重人的行为的结果而忽略行为发生的心理过程，用“刺激一反应”来说明人的行为发生。第二个阶段是交互作用阶段，从19世纪50年代起，科学家、心理学家和教育学家开始共同关心实验教学，一起交流提出了科学实验教学的三大目标:促进学生科学学习的动机;促进学生积极学习科学;反映科学方法。这时候，实验研究融入了“信息加工观点”(Processing Perspective),“心理发展观点”(Developmental Perspective),“问题解决的观点”(Problem-SolvingPerspective)，使实验教学的研究与最新的心理学教育学理论结合，为更有效的指导实验教学提供方法和手段。第三个阶段是合作阶段(Partner Context)，这个阶段是科学家、技术人员、心理学家和教师组成了合作集体，共同研究科学实验，这个阶段的实验研究主要以建构主义理论(Constructivism)为指导，强调创设实验情境促进学生的认识发展，在实验中特别强调促进学生自我控制和推理育V.力的方展。

    1.2.2大学实验课程教学设计的整体研究
    大学实验课程的教学设计是运用系统方法确定实验教学的目标，规划并建立实验教学的策略方案以及评价实验教学设计效果的过程。但这个过程的有效进行是有一定条件的，这个条件就是对原有实验教学设计中存在问题的系统分析。我们只有分析实验课程教学设计中现有问题，才可能试图建立解决教学问题的策略方案，以及在评价结束后对原有的实验教学的策略设计的方案进行修改。
    陈晓莉曾设计调查问卷并试图找出西南大学实验课程的教学设计中存在的问题，经分析调查结果后指出:1、实验教学模式落后，教学方法陈旧，激发不了学生对实验的兴趣;2、教学内容、考试方式不合理，不利于学生实验能力的培养;3、实验教学队伍的文化素质需进一步提高;4,与中学物理和大学物理理论课脱节，不利于学生对实验原理的理解等。由此得出，学生动手实验能力差的原因主要在于实验课的教学模式落后、教学方法陈旧、教学内容、考试方式不合理、实验教师的文化素质没有完全达到实验教学的要求等方面，应引起广大实验教育工作者的高度重视。
    也有学者设计大学生化学实验情况调查表，得到学生反馈意见:1、实验安排时间过短，实验内容太少;2、实验教师队伍太年轻，对于一些实验细节不能进行较好指导;3、实验教师严重不足，经常找些研究生来带学生实验，而他们自己也做得不怎么样;4、教师指导的程度有点欠缺，有些教师并未及时指出学生所犯的错误;5、由研究生助教带一个实验室的实验，较难以给每个学生细致而周到的指导;6、教师在化学实验中，对误差理论、数据处理、实验结果表达等方面强调不够，要求不严。
    以上研究调查对象均为参与实验课程学习的学生，所以这些反馈意见多为站在学生的视角针对实验教学教师以及实验环境的不足提出的。而与之相对的站在教师的角度去看待学生不足的相关研究，我们在文献检索中很少发现。
    因此，我们必需对大学实验课一线教师进行调查和访谈。经初步了解，实验课教师普遍认为实验效果中存在问题可能是由于:1、学生认为实验无用论，没有体会到大学物理实验对科学实验能力的培养的重要性;2、学生认为实验耗时太多，不愿用心去做;3、实验数据处理中，错误较多，学生不愿意使用相关计算软件;4、实验中缺乏独立应对问题的能力，当实验过程中出现问题时，认为自己倒霉，而不是当作一种锻炼的机会;5、学生实验目标不明确，学生实验操作较机械;6、不会写实验报告。
    上述有关大学实验教学效果的调查和研究，反映出实验课程的教学设计中存在的种种问题。有些由于教师个人的知识能力的不足，有些由于学生个体的习惯和认识，也可以进一步归结为实验课程教学设计的不足。我们需要抓住主要的、可操作的因素进行改进和完善，尝试去解决，力图以此提高实验教学效果。总结前人研究，该研究认为大学实验课程的教学设计可从三个方面进行改进
   
1.3研究的核心问题

    1.3.1研究目标
    基于上述文献综述的分析，我们了解到现在大学实验课程教学中出现了较多不尽人意的地方，这些现象的出现可能由于教学目标不够明确、教学策略不够优化、考核模式不够完善等诸多方面，而实验课程的教学设计是实验教学的基础，我们尝试抓住这个核心点进行深入研究。
    同时‘，建构主义相关理论运用于教与学的研究为我们大家所熟知，但在实验课程教学的领域，寻找建构主义与实验教学设计的契合，并以此研究实验教学中出现的相关问题一直是我们尝试的研究方式。
    简而言之，本文的研究目标:综合运用调查研究、文献分析和实地考察等方法，发现大学实验课程的教学设计中出现的具体问题，以建构主义教与学思想为理论基础，选取具体典型的实验进行课程教学设计和以及实践应用，最后对实验教学效果予以分析评价，对具体问题尝试予以解决。

    1.3.2拟解决的关键问题
    本研究需着重解决:如何通过实验课程教学设计，培养学生科学实验能力。“实验课程的教学设计”是本研究的核心概念。如何诊释核心概念、解决核心问题，我们需要依次化解以下三个疑问?
    1、现阶段大学实验课程的教学设计中出现了哪些问题?
    2、选择什么理论有助于解决问题?理论与教学设计的实际问题如何契合?包括大学实验课程教学设计的基本原则和思路;具体实验课程教学设计方案。
　3、大学实验课程的教学设计的具体的实施以及如何评价?

第2章 建构主义与大学实验课程.....................24-46
2.1 建构主义理论...........................24-29
2.1.1 建构主义的产.........................24-25
2.1.2 建构主义的重..................... 25-27
2.1.3 建构主义的.......................... 27-29
2.2 大学实验教........................ 29-40
2.2.1 “教学设计”的..................... 29-34
2.2.2 “大学实验课程教学设计......................... 34-37
2.2.3 大学实验教学设计时需.....................37-40
2.3 建构主义与大学实验教学.......................... 40-44
2.3.1 基本理论观点的...............................40-42
2.3.2 建构主义与大学实验教................................. 42-44
2.4 本章小结 ..................................44-46
第3章 建构主义视角下大...................... 46-56
3.1 大学实验课程教学................... 46-48
3.1.1 全面发展性.......................... 46-47
3.1.2 自我平衡性的原则......................... 47-48
3.2 大学实验课程教学设计六...................... 48-54
3.2.1 学习者的分析...................... 49-50
3.2.2 实验内容的...................... 50-51
3.2.3 实验课程教学............................... 51
3.2.4 实验课程教学策略.................... 51-52
3.2.5 实验课程教学...................... 52-53
3.2.6 实验课程教学评.................. 53-54
3.2.7 大学实验课程......... 54
3.3 本章小结................................... 54-56
第4章 基于建构主义的大学实验教................................56-86
...............................................................　　
   
结论
    实验课程教学活动是高校实践教学的重要组成部分，应担负起巩固、加深理论认识，培养学生掌握科学方法和提高科学实验能力的重要责任，而实验课程教学设计作为实验课程教学活动开展的基础，提升其应用的有效性必然具有重要的现实意义。
    建构主义的核心概念在于“意义的建构”，建构主义将学习者看作意义的主动建构者，学习者以己有的经验为基础，通过与外界的相互作用来构建对知识新的理解。建构主义作为的重要理论基础，近年来多为教学设计的相关研究所运用。实验课程的教学设计作为教学设计的组成部分，其课程教学中强调学生需要与实验环境、其他学生和教师的相互协作，因而建构主义作为实验课程教学设计的理论基础显的更加适切。
    本论文的创新点主要体现在以下三个方面:第一，本文在对建构主义理论的产生、发展、相关概念和特性的概括和总结、对以“教学设计”为核心的大学实验课程教学设计的相关概念层层剖析的基础上，挖掘建构主义理论与教学设计的四个契合点，这是本研究的创新点，也是后续研究的切入点;第二，将建构主义理论与实验课程教学设计的契合在理论层面予以深入分析，提出大学实验课程教学设计的原则，并在对大学实验课程教学设计的具体流程进行理论阐述的基础上，总结设计了针对大学一般实验的教学设计表格。第三，以建构主义为理论基础对大学实验课程教学设计进行应用研究，本部分是研究的重点。依次采用文献分析、教师访谈和学生问卷调查的方法深入了解问题，确定研究目标，选取实验项目，实施实验教学，考核实验结果，分析得出适用于一般物理实验课程教学的结论，并对结论的推广进行分析探讨，得出建构主义理论作用于大学实验课程教学设计是有效的。
    良好的实验课程教学设计有助于实验课程教学的开展，加以建构主义理论为指导，不仅提高了大学实验课程教学设计的有效性，亦将提升大学实验课程教学活动的整体效果。
　回顾整个研究过程，不尽完善之处仍旧存在，实验研究包含着长期的、复杂的研究过程，其结论的适用性和推广性需要长时间的考查和验证，寄期望在以后的研究中予以深入研究和说明。

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