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建構主義知識觀、認識論和教學觀
建構主義是目前最為先進的教育方法之一。建構主義理論教學源于瑞士心理學家皮亞杰(JPiaget)的建構論。皮亞杰提出了建構主義的知識觀,他認為主體對客體的活動應與主體的知識結構結合起來,智慧與知識的發展在本質上是主體轉變客體的結構性動作。皮亞杰還認為主體的認知結構是動作的一般協調結構及其內化的產物,是隨著主體活動的發展而不斷建構發展的。建構主義的教育教學觀念中,認為人類對世界的認知不是終極真理,只是對客觀世界的一種解釋,這種解釋會隨著人類社會不斷發展及其認知手段的不斷提高而被超越和取代,而對于個體來說這個過程是建構不斷更新的過程。建構主義認為學生是知識的主動構建者,他們在學習過程中以已有的經驗為基礎,通過在實踐和學習中與外界相互作用來建構對知識新的理解。而傳統的教學方式中,教師往往是向學生傳遞知識的中介,學生處于被傳授、灌輸知識狀態,在學習過程中屬于被動者,這與建構主義理論相悖。建構主義的教學觀認為,學生的認知是主動學習的過程,他們以自身已有的知識和經驗為基礎,在實踐和再學習過程中主動改造和重建原有經驗,構建新的知識建構,而新的知識建構則在新一輪的認知過程中變更為新的學習基礎,知識建構呈動態的階梯狀上升。以建構主義為教育指導思想,應當打破傳統教學中以“教”為主、教師主宰課堂的狀況,使學生從被動的“信息接受者”變為主動的“知識建構者”。
建構主義指導下“石油與天然氣地質學”教改原則
把建構主義作為教學指導思想,應當遵循自主、真實、基礎、全局、靈活等原則。自主學習是構建主義教育觀提倡的方式,即鼓勵學生對整個問題或任務擁有自主支配權。傳統的教學方式通常設置固定的學習目標,而這個學習目標通常很難被學生接受,學生們只關心是否能夠順利通過課程考試,而不關心是否真正掌握知識精要,沒有將其融入自己的知識系統進行重新建構,這樣很難達到教學目標。究其原因,主要在于制訂的教學目標與學生學習環境中的目標不符合。鼓勵學生學習的主動性,增加其對問題和任務的自,教師可以同學生通過討論獲取、優選具體問題和任務,讓學生感覺到其在課程學習中的主動性,感覺確定的問題是他們本人的問題,從而對學習任務產生足夠的興趣。真實性是建構主義教育觀中對教育環境的要求,即為教學提供貼切現實生活、生產實際等真實情境和學習任務。真實的活動是建構主義學習環境的重要特征。真實的活動可以使學生不依賴于問題表面特征,將所學的知識更有效的運用到實際中去。課堂教學中使用貼近生產實際、真實的、復雜的任務,有助于學生運用所學知識的積極性,使他們意識到學習知識的意義所在。在“石油與天然氣地質學”教學過程中,應當把貼近油田勘探、開發的實際復雜實例放入課堂討論中,提高學生學習積極性,同時讓他們在學習過程中有的放矢,明白學習、認知過程的現實意義。
建構主義十分注重基礎知識結構對學習的影響,具備必需的得基礎知識后,才能夠針對具體問題實現新知識建構。教學的本質并非純粹的知識傳授,而在于教師和學生互動,共同構建、發展學生的認知結構。然而針對不同的認知對象,應有區別地分析他們已經具備什么樣的基礎,還有哪些基礎知識不具備。同一課程,對于不同專業、不同年級的學生而言,因為其基礎知識的差異而必須區別對待。“石油與天然氣地質學”課程是地質工程本科四年級專業限選課程,學生已經學習了“構造地質學”、“盆地分析”、“沉積巖石學”等相關課程并具備此類基礎,對學生的認知結構研究之后,適當地補充欠缺的基礎知識,如有機地球化學、生油理論等,使其具備完善的基礎知識,達到能夠獨立思考、討論現實問題,并進行認知體系的自我建構,從而改善教學質量。學習任務的制訂應當具有全局觀念。“石油與天然氣地質學”課程的教學和學習中,應當首先將該課程的整體框架介紹給學生,保證學生明確具體學習任務和整體教學目標之間的關系。每個具體教學任務完成之后,應當和學生討論總結,明確該學習活動在復雜任務中的地位和作用,促進學生理解各學科間的基本結構和聯系。沒有哪種教學方法可以放之四海,針對不同內容、不同的教學對象,要懂得靈活施教。在具體的教學環節中,應當尋找教學內容的性質和學生的個體差異,教學方式因人而異,學生中心取向和教師中心取向可以交叉、混合使用,以求達到最佳的教學效果。“石油與天然氣地質學”課程中的認知對象包括概念知識體系、復雜問題實踐和行業規范內容等,三者性質差異較大,需采取完全不同的學習方法和教學模式。
建構主義指導下的教學改革設計
根據煤炭院校特征以及學生的專業知識背景,合理編排教學內容,以求達到最佳教學效果。教學要精簡結合。河南理工大學地質專業的“石油與天然氣地質學”非主干課程,其課時量為32課時,遠遠低于石油類院校,因此必須在遵循教學內容體系結構穩定的條件下將該課程的內容進行刪減和融合。“石油與天然氣地質學”基本內容包括了油氣藏基本特征、油氣藏形成理論、油氣分布規律、油氣田地質勘探4部分內容,其中前3部分內容為原理的討論,第4部分內容實踐性較強。由于課時量有限,將第4部分內容刪減掉,而在具體原理介紹中加入勘探實例分析。另外,根據學生的專業基礎背景,合理設置課程內容的授課方式,這樣有助于學生知識結構的重新組構。比如,在油氣藏形成理論的講授中,應當對比“煤地質學”中煤演化生烴過程進行講授,和學生討論分析煤演化和油氣演化的異同;而在油氣田分布規律的教學活動中,應當加強與“構造地質學”、“沉積巖石學”、“盆地分析”相關內容的類比;在油氣藏基本特征中,有關油田水特征的內容與“水文地質學”內容進行對比授課。強調學科知識系統化。“石油與天然氣地質學”是一門知識銜接比較緊密的一門學科,各章節間聯系緊密,在授課過程中應當重視知識系統化。例如,油氣生成理論授課中,首先介紹傳統生成理論的模式以及不同階段的特征,其間可以對比學生在“煤地質學”等專業課程中掌握的煤演化過程,對比兩者存在的差異和相似處,掌握沉積有機質向煤、石油、天然氣轉化的異同點;再分析不同油氣生成理論在勘探歷程中的應用和地位,找出傳統油氣生成理論如何指導油氣田勘探,而未成熟-低成熟油、煤成油和天然氣生成等理論與傳統油氣生成理論的區別,在油氣田勘探過程中起到什么樣的推動作用;最后介紹現在油氣生成理論的完整模式,使學生能從發展的角度去認識“石油與天然氣地質學”理論內容,從而有利于幫助學生建構系統、完善的知識體系。實驗、實踐并舉,培養綜合分析能力。#p#分頁標題#e#
教師應該給學生提供復雜的真實問題,讓學生利用已掌握的認知結構解決實際問題。在具體的實施過程中,將我國部分油田在勘探開發中遇到的實際問題納入課堂討論內容中,給出問題發生前的所有地質參數供學生分析,討論方案確定后將解決問題后新獲取的地質參數作為驗證數據進行二次討論,討論過程中同學們積極回顧已經學過的相關知識內容,發現問題所在,尋求解決問題的有效途徑。這樣,在解決問題的同時增加學生對該學科的興趣,完成認知結構的更新發展。另外,積極利用我校已經具備的開放實驗室制度。我校與石油相關的實驗室有河南省生物遺跡與成礦過程重點實驗室、中心地質實驗室等,擁有大量常規地質儀器和大型地質儀器,學校鼓勵學生在學有余力的情況下免費申請不同儀器的開放實驗。由于“石油與天然氣地質學”實驗課時較少,應當引導學生在開放實驗課題中選擇石油、天然氣相關實驗進行練習。例如:在烴源巖質量分析過程時,鼓勵參與烴源巖TOC測定、鏡質體反射率Ro測定、干酪根類型識別等實驗;在油源對比課程教學時,鼓勵參與源巖抽提物和原油氣相色譜、質譜分析實驗;在儲層特征識別時,要充分利用大型偏光顯微鏡、掃描電鏡、能譜儀等進行觀察;在油氣運移授課時,鼓勵利用不同精度顯微鏡觀察不同類型巖石中裂縫組構,鼓勵利用熱臺-熒光顯微鏡觀察油氣包裹體各項參數;在油氣藏類型授課中,鼓勵學生參與大型地震解釋軟件的使用,進而識別大型油氣藏的類型。
在實驗、實踐環節啟發學生解決問題的多解性,激勵學生對問題解決存在多種觀點,促進學生認知結構的構建和綜合能力的培養。制訂合理的學習目標和任務,合理安排教學內容及其順序;針對不同內容,確定具體的教學方式、方法。根據學生的具體情況,制訂合理的學習任務和目標,學習內容的難度設為中等,主要以基本概念、基礎評價方法為主,涉及油田水特征、油氣的物理化學性質、油氣成藏靜態要素組成及評價方法、油氣演化模式和過程、油氣運聚原理、圈閉形成及油氣藏類型、油氣富集控制因素、主要的油氣田勘探方法概況等,其間穿插一些實例分析。教學內容的順序也大致如上述,由簡入繁、循序漸進。課程開始前,應當讓學生了解整體的學習任務和目標,而在各章節開始時應明確該章節所處整個課程體系中的地位和重要性。對于“石油與天然氣地質學”內容的學習,應當提倡區別對待知識差異。對于油氣演化過程、油氣運聚原理、圈閉的形成和有效性等基本理論框架,可以啟發學生找出差異,進行知識結構的自我完善。而在具體的實驗、實踐環節,鼓勵他們主動去尋找問題癥結所在,鼓勵他們在解決問題中的相互協作精神。明確教學目標,調查學生已具備的基礎,找準適當的學習切入點。教學過程應當以學生為中心,聯系他們原有的認識結構,找出與該教學單元相關的切入點。比如,在講解油氣生成理論時,應當用到構造沉降、煤巖熱演化模式等相關知識;而在講解油氣藏特征時,會用到構造地質學中斷裂系統、穹隆、褶皺以及沉積巖石學中的多種沉積相類型等相關知識。這些相關內容都可以作為新內容的引子和切入點,進而引起學生的求知興趣。如果對于新知識的學習,學生們欠缺必要的基礎知識結構時,應當先補充基礎知識,然后進行新知識的學習,杜絕學生因基礎不足而喪失學習積極性的情況發生。設置真實教學情境,引出研究問題。人們通常對于具體的、可聞可見的事物比較感興趣,容易快速進入正題,而對于抽象的事物則相反。“石油與天然氣地質學”是地質工程專業接觸到的唯一含“油味”課程,所見所聞較少,面對初次涉及的抽象課程,學生們往往興趣不大。
這種情況下,應當想方設法吸引他們的目光,除了講授基本理論和原理之外,應結合國內外能源局勢及油氣勘探開發現狀,結合我國油氣勘探開發規劃及其對人才的需求,吸引學生注意力的同時,讓他們認清能源形勢;在不同授課部分,結合油氣田勘探生產中的具體問題,開設討論、習題課堂,提高學生的動手能力和解決實際問題的能力,同時學生自覺回顧先前的知識內容,討論課一般占總課程的1/3。這些方法啟發學生自主發現問題所在,提高學生們學習油氣地質的興趣和熱情。為學生提供真實的教學意境。通過學習,消除矛盾,實現新、舊知識系統的改進和更替。學習的過程包括對新信息的吸收和對舊知識系統的改進重組兩個方面。學生們對地下水、構造地質、沉積學、盆地結構等基礎知識方面均有零碎的舊知識系統,而在“石油與天然氣地質學”的學習和反復揣摩中這些舊知識得到不斷的應用,通過對油氣藏生、儲、蓋理論的學習,可以將這些知識碎片完全吸收、消化并對其系統化,進而完成認知系統的意義建構。組織實踐教學,培養基本技能和能力。“石油與天然氣地質學”是一門具有很強應用性和實踐性的課程,多種實踐活動是幫助消化知識、構建認知系統的有效手段,這項活動不能被課堂授課所代替。例如,儲層類型的識別、蓋層封蓋能力的鑒定、生油巖演化程度的判斷、生儲蓋組合的判斷等等,都必須在實踐教學環節中進行,進而鍛煉學生的動手能力,促進認知系統的更新和重構。然而,這項工作在煤炭類院校常常被忽略,建議加大實驗、實踐課時;而同學們也可通過選修相關的開放實驗課題來完成部分實踐課程。完善建構主義教學測評體系。教學測評應分教師和學生分別進行。
對于教師的測評主要在于以下幾個方面:①是否從權威授課者轉變為學生認知的合作者或輔導者;②是否鼓勵學生解決問題的多解性;③有沒有給學生創設良好的學習環境,使他們可以通過實驗、實踐活動進行獨立探索或者協作完成學習內容;④是否給學生提供了真實、復雜的實踐問題供學生分析、研究;⑤是否從學生已有知識結構出發,進行引導。另外,對于學生的測評方法也應當有所改變,不應以學生記住知識的多寡來衡量,而應當以學習中主動參與程度、協作中的貢獻大小、意義建構水平等因素進行綜合評價。對學生的測評內容應當包括:①學生是否積極地進行認知結構的重建和理解;②學生是否積極地參與教師、同學的協作,解決真實問題;③學生是否主動承擔了更多的管理學習任務。通過同學和教師反饋的信息,學生們能夠真實地認識自我、完善自我,更加積極地參與到協作、認知結構自我構建中來,進而達到增強學生們自我教育能力和水平的目的。將建構主義思想運用到“石油與天然氣地質學”教學中去,遵守自主學習、真實性、基礎性、全局性和靈活性等原則,因地制宜地將授課、討論、實驗與實踐相結合,預期在教學上取得以下成果:教師的基礎知識授課,可使同學們了解“石油與天然氣地質學”的基本理論、概念和評價方法。復雜問題的課堂討論,增加大量的自主學習機會,將大大提高學生的學習興趣,促使其積極回顧已有的基礎知識,自學相關未知領域知識,由被動學習變為主動學習,同時課堂討論使學生們能夠自主分析油氣田勘探開發中遇到的真實、復雜的實際問題,而不僅僅是“紙上談兵”。開放實驗和實驗課的訓練,將大大提高學生的動手能力,學會如何利用實驗去解決實際問題。整體性的教學方式使學生明白整個學習內容為一有機結合體,各部分內容皆有銜接和相互作用,同時和自己已有的知識結構存在大量聯系,在不斷碰撞、思考、實踐、更新認知中完成新知識系統的自我建構。在學習過程中,學生將體會到建構主義教學方式的科學性,在未來的學習生活中學會如何自我學習。#p#分頁標題#e#