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摘要：为了引导学生进行自主学习，从学习动机、学习过程、学习结果三个环节出发，文章提出一种以构建专业知识体系为特色的教学模型。模型从教学对象的专业应用需求出发，设计阶段式任务并进行分解对应知识点，跟踪督导学生学习进展，打破传统教学单一课程的知识局限性，帮助学生构建网状专业知识体系，引导学生整体性学习。以机器人专业的软件技术基础课程为例，对模型进行实践研究。
关键字：知识体系；任务驱动；整体性学习；机器人专业
本文引用格式：马策，等.以构建专业知识体系为特色的教学模型探索与实践研究[J].教育现代化,2019,6(18):115-118.
一 引言
传统的教学模式以教师为中心，根据教材内的知识点按部就班进行教学推进，在每堂课结束后布置与课上相应的知识点的作业，以此巩固和检测学生对该知识点的掌握，并在期终进行学习结果考核。在该过程中学生大多处于被动学习，对学习该课程的意义和目标都难以清晰，继而导致了学习动力的不足；课程中知识点与知识点之间的联系过弱，甚至相互独立，难以形成网状结构，松散的知识链接容易遗忘；知识过于抽象化、理论化，应用实践内容过少，场景应用不清晰，导致学生形成的学习意义与目标单纯为了通过期末的考试。这样，学生在考前一两周进行突击学习，并在考试后又很快地将知识抛诸脑后。
为了引导学生从被动学习中走出来，转为以自主学习为主，并使学生能够形成良好的学习方法，在教学过程中教师以辅助角色进行引导督促的新教学局面，本文提出一种以构建专业知识体系为特色的教学模型。该模型依据教学对象的专业进行任务内容设计，旨在从学生专业应用需求出发，对教学课程进行专业领域的应用，以帮助学生构筑专业知识体系；采用任务驱动的模式开展教学，课程内知识点以循序渐进的方式进行阶段式链接，构筑课程内的网状知识链；同时加强学习过程的跟踪督导，由单一的期末考核转为期末考核与分阶段测试并重的考试策略。
本文最后对该教学模型进行实践，在传统的程序设计基础课程的基础上，设计机器人专业应用的编程任务，并分拆任务以对应程序设计基础的知识点；同时，纳入数据结构、算法以及用户交互界面方面内容，为学生搭建知识体系框架，形成新型特色课程——软件技术基础。
二以构建专业知识体系为特色的教学模型探索
（一）学习动力激励
如何激发学生内在的学习动机是首要的问题，与自主学习动机性相关的因素主要包括价值意识、目标定向、自我效能感、学习兴趣等[1]。
针对教学对象专业，在整体教学过程开始时，就应该先进行大量的课程知识应用场景示例，使学生清晰该门课程的价值与学习意义。意义构建亦是基于脑学习理论的一大核心理念[2]；这种帮助学生进行学习意义构建不仅在课程开头部分，更需要贯穿整个教学过程。也就是说，每一次新知识点的引入都需要帮助学生了解这一堂课为什么要学习，在此基础上可顺势延伸出要学习到什么样的标准——目标定向。
能否快速地达到预期目标会影响学生的自我效能感，所以如何在教学过程中引导学生形成良好的学习方法会激励学习动机；所以，高效的学习方法导致学生快速地汲取知识，达到预定学习目标，学生从中能够获取成就感，形成正反馈循环；而低效甚至无效的学习方法将使学生学习倍感吃力，并产生厌恶情绪，学习动力乏力。
学习兴趣的萌发、形成和深化发展与已有知识经验的互相作用，对学习任务的认知加工，以及学习目标、学习动机、价值体系、评价标准等息息相关[3]。可以看出合理的动机激励也能够积极影响学习兴趣的萌发，两者在价值意识、目标定向、自我效能等方面是契合的。而学习兴趣的形成与深化发展还受学习过程及结果的影响。学习过程中应不断的调整与教学目标相对应地学习结果反馈，以便学生能够通过自测评价自身学习状况，反馈每一阶段学习目标的结果能够让学生有成就感。
（二）整体性学习方法引导
除了意义建构意外，整体学习是基于脑学习理论的另一个核心理念[2]。两者彼此关联，彼此融合。在整体学习的实践上面，麻省理工学院毕业生Scott Young使用整体性学习法在1年内完成了MIT4年33门课程，该方法的核心是构建知识间的链接，将已有的知识经验与待学习的内容衔接，在不断地联系过程中形成网状知识结构，以增进学习兴趣，并快速理解新知识且牢牢记忆[4]。
以学生为中心，以能力为本位的教学法——任务驱动教学方法和项目驱动教学方法也广泛的应用于现今的高校中，展现了对学生良好的驱动引导能力[5,6]。由于项目驱动教学中需用用到大量的专业技能与理论知识，对于未形成完整专业知识体系的学生来讲难度过大，最终效果很难理想，所以本文采用任务驱动教学法。
那么如何引导学生进行整体性学习方法的养成？从教学对象的专业应用场景出发，构建专业知识体系，以任务驱动教学的方式将课程内容纳入专业的整体框架中。任务设计如图1所示。
挑选应用场景示例并对与该课程无关的知识进行剥离，设计为阶段任务。这样，每一个阶段任务分别和教学对象所学专业的其他课程关联，形成专业体系下的网状课程结构。阶段任务的设计秉持循序渐进原则，逐步深入。
在与其他专业课知识进行链接的同时，需要尽量做好知识屏蔽[7]；因为一旦牵扯到过多的陌生知识点，会增加学习者的学习难度，进而影响学习热情；所以在连接其他知识点的时候，尽量做到点到为止，防止过度深入，偏离本门课程的核心内容。这样既能尽可能地带领学习者扩充视野，每个课程都为其他的课程打基础，同时防止过多的且杂乱的知识影响学习者的该门课程的主线学习进程。
每一个阶段任务细分拆解下来成为教学大纲中每个需要掌握的知识点，然后再根据这些知识点进行对应的小任务设计。以上的任务设计应该尽量涵盖课程大部分的知识要点，以形成课程内的知识体系，剩余的知识点可作为补充教学设计。
（三）自我学习反馈与评价
在进入大学以前，学生进行的反馈主要来源于外部，如教师、家长等。进入大学以后，教师应该注重引导学生从以前的反馈模式中走出，以形成来自学生自己的内部反馈。内部反馈带来诸多益处，如果反馈结果是负反馈，内部反馈能够将负反馈带来的挫败感与自尊心伤害降到最低；其次，学生内部反馈有很强的及时性，不需要时时依赖于外界教师的指导即可完成[8]。
任务驱动教学能够快速给予学生学习结果的反馈，学生根据反馈结果进行自我评估，以调整学习进度，优化学习方法。在这个过程中，进行教学设计的教师应该注意学生在学习过程中正反馈与负反馈给学生心理带来的影响。从直观来讲，教学设计目标由外部反馈为主转向内部反馈为主，将反馈与评价的主体交给了学生。但任务设计环节依旧由教师把控，合理的任务设计能够增大正反馈的可能性，这也是循序渐进进行任务设计的原因之一。
除此之外，反馈频率应考虑在内。这就是为什么需要设置阶段任务，且每一阶段任务下的知也需要对应小任务，这些任务形成了一个个反馈节点，这些反馈节点设置得越密集，学生自学路径越清晰，自学过程中经过自我反馈后能够精准找到薄弱环节进行加强。教师在教学过程中，也可以以阶段任务反馈节点作为考核节点，从结果性考核转变为过程性考核，这样跟踪学生的掌握状况，调整教学进度以及有针对性的对个别学生进行督导。
三教学模型实践——以机器人专业下软件技术基础课程为例
本文以机器人专业下软件技术基础课程为例对该教学模型进行实践研究。该课程以吴文虎老师的程序设计基础课程为基础[9]，根据机器人专业应用场景设置阶段任务，以联系专业内其他课程，并汲取Stanford大学的计算机专业慕课cs229以及cs231n中对工具使用的重视，提升学生解决问题和动手实践的能力，搭建理论与实践的桥梁。
（一）价值意义构建
为了明确课程在教学对象的专业应用场景，尤其在整个课程以及章节的开头，应尽可能利用图像、视频配合教学讲解，这样能够让学生直观地感受到该课程知识的实际意义，以便学生构建学习意义与目标，继而刺激学习动力以及影响整个学习过程的合理推进。
（二）教学内容设置
为了与机器人专业下其他课程进行关联，同时要做好知识屏蔽以防止过多牵涉其他课程的知识，偏离本课程主线，软件技术基础从众多应用场景示例中，挑选并剥离非本课程知识，最终设计成4个能够进行自我反馈的阶段任务，如图2所示。
C++语言是本门课程的核心，软件设计基础课程也是由传统的程序设计基础课程演变而来。所以，课程首要任务就是高效地将C++程序最基本的知识教授给学生。该阶段下的每一个知识点都对应有一个或者多个相应的小任务，以便学生进行自我检测反馈。对应实践性很强的工科类课程，任务驱动或项目驱动教学可以很好地将“做中学”思想进行发挥。
当直线插补计算程序阶段完成后，程序编写难度开始进行逐步提升，以加快学生编程能力的提升。学习理论知识最终的目的是解决实际的问题，从人的学习动机出发，理论和实践的割裂对学习者的激励是起负面作用的。所以应该注重理论和实践之间的衔接，而这个衔接需要学习相应编程工具的使用。Qt作为广泛采用的图形用户界面实现的开源软件开发工具包，在本阶段进行初步学习，并以生活中常见的计算器软件为对应任务进行实践。最后，完成阶段任务——圆弧插补计算小软件。
上一章节完成阶段任务后，已经初步了解软件技术中软件开发包（Software Development Kit）的重要性。这一章继续深化对此的认识，考虑到学习难度、专业相关性以及实验设备限制等因素，选择在机器视觉中应用广泛的开源软件开发包OpenCV为例进行讲解，并实现彩色图像转为灰度图像的任务。
由于在自动化、机电一体化以及机器人等相关专业中，PID算法应用极为广泛并且意义重大，成为众多课程的一个交集点，所以，该部分内容对于构建整个知识体系具有重要作用；但是PID算法的实现牵涉很多其他课程知识点，实现亦需要相应硬件设备，为了能够依靠计算机以及已有软件进行学习，对PID算法在电机调速方面的应用做好知识屏蔽。该章节重点需要学生理解PID算法公式的意义，电机调速涉及电机与拖动基础、自动控制原理等课程的知识。通过对电机的给定电压与实际转速的关系进行程序模拟的方式，完成本课程以外内容的屏蔽目标。
将常用的算法以及软件开发流程放在课程的最后作为补充，这样学生对机器人方面的软件开发知识建立起一个整体的骨干架构，有了这个架构后，学生就能够高效地有目标地进行自主延伸学习。
（三）任务节点反馈
在课程任务中，四个阶段任务构成了明确的学习目标和自测反馈节点。为了跟踪学生在整个教学过程掌握情况并进行督导，每个阶段任务节点进行测试，并设置问题进行一对一提问，节点考核分数计入最终成绩里面。随机抽取的一对一提问能够有效避免作业反馈中非诚信行为带来的反馈偏差。合理的运用阶段任务节点考核反馈能够有效激励学生，并修正学生学习方法，进行亡羊补牢。教学过程的严格督促指导也有利于学生从考前突击的习惯中走出来，形成良好的学习态度。
明确的知识节点设置有助于学生形成清晰的学习路径和检测路径，每一个节点的任务测试帮助学生对自身对相应知识掌握，学生能够根据阶段任务节点以及阶段任务下的小任务进行自测，出现学习障碍可以向前追溯；同时，计算机程序编译软件自带的调试功能也有助于学生该环节的完成。在教学过程中，充分运用这些编程工具能够让学生加强解决问题的能力，而非过于依赖老师的指导。
四结论
以洛阳理工学院自动化专业（机器人方向）和机械设计制造及自动化专业（机器人方向）的学生作为教学对象，对应用该教学模型设计的软件技术基础课程进行实践。
在教学过程中，学生能够明确学习目标，并能以任务的完成情况作为知识的掌握情况反馈，学习兴趣有了显著提升；由于学习目标明确，学生在朝着目标不断进行尝试的过程中，能够自主地发现问题，解决问题，编程能力在这个过程中显著提升；在进行完成阶段性任务过程中，会主动地去了解，学习相关专业课程，对专业的知识结构开始有一个大致的认识；最终学生通过该门课程的学习，有较强兴趣和动力去学习与该门课程相关的专业课程，学习意义和学习目的更加清晰，能够主动发现问题，提出问题，解决问题，自主学习能力有了显著提升。
参考文献
[1]庞维国.论学生的自主学习[J].华东师范大学学报(教育科学版),2001,(02):78-83.
[2]吕林海.意义建构与整体学习:基于脑的学习与教学理论的核心理念[J].教育理论与实践,2006,(15):54-57.
[3]段作章,田业茹.学习兴趣的发生学探析[J].教育科学,2012,28(03):33-37.
[4]斯科特·扬.如何高效学习[M].北京:机械工业出版社,2013-12:8-12.
[5]杨洪雪.任务驱动式教学方法的特点及过程设计[J].教学与管理,2006,(30):129-130.
[6]徐肇杰.任务驱动教学法与项目教学法之比较[J].教育与职业,2008,(11):36-37.
[7]王爽.汇编语言[M].北京:清华大学出版社,2013-09:I-III.[8]王新民.试析学习反馈的分类[J].心理学探新,1992,(03):36-38.
[9]吴文虎.精心铸精品理念须先行——谈“程序设计基础”课程改革[J].计算机教育,2008,(13):46-49.
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