刘 娴，刘 瑞，肖远淑，王新厚

(1.新疆大学 纺织与服装学院，新疆 乌鲁木齐 830046；2.东华大学 机械工程学院，上海 201620)

在科技革命和产业变革大背景下，纺织工业的发展急需实用技能型、创新型、复合型人才[1]，因而培养学生的创新实践能力成为纺织工程专业教学改革的主要目标之一。纺织CAD因其具有高效、精准、快捷的优势，目前已成为纺织企业快速设计新产品的关键技术，也是我国纺织工业由制造向“智造”转型的重要技术，因此“纺织CAD”是纺织工程专业培养方案中的重要课程之一。“纺织CAD”课程的信息量大，实操要求高，在教学过程中存在知识体系零散、理论与实训脱节，以及传统教学方法不利于学生将所学知识转化为创新实践能力等问题，亟需进行改革。

一、建构主义学习理论

建构主义学习理论[2]最早由皮亚杰提出，认为学习是一种自我建构，知识的产生离不开认知主体的建构活动[3]；维果茨基提出学习是基于社会建构的观点，认为学习是认知主体从已有的受到社会、文化环境影响的经验建构新的知识；布鲁纳提出知识是某一学科领域的基本观念，而学习应该是一个能动的、积极的探究知识的过程，认知主体依靠已有知识主动探索并建构新的思想和概念，强调激发学习者的内部动机以产生学习兴趣，从而主动参与到学习中去[4]。建构主义学习理论是一种认知主体在其先验知识基础上积极主动重组、建构新知的学习理论。

建构主义学习理论的四个基本观点[5]：(1)知识观。知识不是对现实的准确表征，而是会随着人类的进步不断革新和改变的现实参照。(2)学习观。学习不是教师对学生的知识灌输，而是学生自我主动构建新认识的过程。(3)学生观。强调以学生为主体，激发学生的求知欲和探索激情，促进学生建构能力的发展。(4)教师观。教师不是知识的传递和呈现者，而是学生学习过程的帮助者和引导者。因此，基于建构主义学习理论的教学模式可以概括为教师在教学过程中激发学生的能动性和积极性，并利用情境、协作、会话等要素来组织和引导学生实现所学知识的意义建构[6-7]。

二、“纺织CAD”课程教学存在的问题

1.知识点多且体系零散

“纺织CAD”课程的知识点多，知识体系零散，学生难以掌握课程的知识信息，从而影响实践能力的提高。“纺织CAD”课程不仅包含计算机和纺织方面的知识，在实验教学中还融合了艺术学、设计学基础内容，从课程内容的学科交叉性和应用实践的创新性角度来讲，该课程不是一门辅助设计的计算机操作类课程，而是一门以应用多学科交叉领域知识来实现综合设计与创新实践能力训练的课程，而这也使该课程存在知识信息庞杂、学生难以掌握的问题。

2.传统讲授法不利于能力培养

传统的讲授和引导型教学方法不利于培养学生将知识信息转化为创新实践的能力。“纺织CAD”课程实操要求高，传统的教学方法虽可以使学生按部就班地掌握课程知识，但不利于提升其解决实际工程问题的能力。

3.理论与实训脱节

“纺织CAD”课程理论和实训脱节，难以有效调动学生的探索兴趣，从而影响其深度学习的自主性以及创新实践能力的提升。我们在学情分析和课程调研中发现，学生对该课程的主要学习预期是提升自我创新能力。学生对课程兴趣点和难点内容(表1)的调研结果显示，学生最感兴趣的是织物组织分析和来样设计，最难掌握的是计算机辅助设计原理和各种模型的建立与设计。此外，在调研中还发现，学生最想进一步加强学习的是图案设计与创作方法，他们希望教师多提供一些能够拓展思维的案例分析等。这说明学生对于课程的学习预期不只是计算机操作实践，更倾向于课程内容的创新实践；学生不仅提出对于专业基础知识、拓展思维案例、设计与创作的要求，同时对纺织与计算机、艺术学、设计学等学科的交叉领域知识具有自主学习的期望。

表1 学生对课程的兴趣点和难点内容分析

三、“纺织CAD”课程教学的改革实践

针对上述问题，借鉴建构主义学习理论，“纺织CAD”课程教学改革思路为：(1)教学内容改革应以学生知识体系的建构效果为指标，在学生已有知识的基础上逐步、分层次地整合课程知识体系。(2)教学方法改革应以学生创新实践能力的意义建构为指标，结合多种教学方式，利用情境、协作、会话等教学活动实现意义建构。通过教学内容和教学方法的改革使学生从知识建构到意义建构，最终实现创新实践能力的培养。

1.教学设计

首先，结合“纺织CAD”课程的学科多元化和交叉性特点，将课程定位从原来的计算机辅助设计操作训练类课程改变为综合设计与创新实践能力训练课程。其次，针对该课程知识体系零散以及理论与实训脱节的问题，在课程内容方面通过增加小样试织训练来衔接纺织CAD系统理论教学和仿真设计实训，整合课程知识体系，使学生在调用已有的织物组织结构和织造训练知识的基础上，能更好地理解纺织CAD系统开发与设计的理论背景和技术原理，同时也使学生易于把握仿真设计实训的技术要点。再次，教学过程根据内容的难易程度采用梯度设计的方法分阶段实施，主要包括三个层次：基础知识、综合训练、创新实践。整合后的教学内容和教学过程旨在逐步实现理论—实践—检验—提升的学习目标。

2.“梯度设计、建构新知”的系统教学内容

以学生知识体系的建构效果为目标，在合理拓展学科交叉领域知识范围以及挖掘知识深度的情况下，将课程内容依据难度梯度分成基础知识、综合训练、创新实践三个层次。

(1)在基础知识层次，以学生课前的知识结构为基础，以纺织CAD技术基础、系统开发与应用原理、模拟仿真原理、软件应用等知识点为主，使学生从整体上认知纺织CAD的学习意义和实现路径。相应的训练以软件应用为主，条件明确、要求具体、答疑细致的训练可以帮助学生尽快熟悉软件应用和任务分析中的问题，并提高完成设计任务的兴趣和信心。

(2)在综合训练层次，采用案例教学方式，以织物来样设计、上机仿真设计和小样试织训练为主，使学生熟练掌握所学知识并建构知识体系，相应的训练以来样分析为主。这一阶段应注意使学生在对比仿真效果与织造效果的差异中，逐步建立实践观念和工程思维。这种实践观念需要学生正视将科学理论应用于工程实践时所存在的问题，并且这些问题是对学生长期应试教育下形成的“正确答案”思维模式的挑战，也是帮助学生理解科学理论在工程实践中需要通过修正才能真正得以应用的过程，这也将达成培养学生工程实践观念的目标。

(3)在创新实践层次，以织物产品设计、模拟仿真设计和织造效果对比分析为主要内容，使学生学会根据项目需要拓展学习相关知识。相应的训练主要是以市场需求为导向的设计实践，学生需逐步自主深度学习设计过程中所需的综合知识，如调查问卷的设计与统计方法，创新设计中的图案、色彩搭配方法等，从而达成培养创新实践能力的目标。

3.“意义建构、能力提升”的组合教学方法

以学生创新实践能力的意义建构为指标，针对传统教学方法难以实现知识信息向能力培养的有效转化，根据上述三个层次的教学内容和对应的阶段训练，逐次组合运用相应的教学方法，使学生在知识体系上实现“意义建构”和在实操训练中得到“能力提升”，如图1所示。

图1 组合教学方法与实施过程

在第一阶段，围绕基础知识，采用问题驱动式讲授方法，有利于学生调动已有知识，参与到新知识点的思考与学习中；同时在实践环节辅以任务驱动式训练，使学生在整体认知的基础上，对训练任务产生一定的探索兴趣。在第二阶段，围绕综合训练内容，采用案例教学方式，使学生在分析和模仿案例实施过程中，深入探究与学习知识点，尤其在任务驱动和小组讨论教学环节，学生可以通过配套的织造练习，对比设计效果与织造效果间的不同，分析原因并改进等，逐步树立工程实践观念。在第三阶段，围绕创新实践内容，进一步拓展学生完成创新实践所需的知识结构，在实践中检验知识信息的准确性与合理性，在思维层面和应用层面建构自己的知识体系，并在实践中实现自主学习、思考、协作、创新设计和表达输出等能力的全面提高，从而培养学生的创新实践能力。

4.教学效果

在课程教学改革后的反馈和评价中，我们发现改革后的课程内容和相应的梯度训练不仅与学生的学习预期相契合，而且借助这一课程的训练，学生对于织物组织结构、纺织CAD仿真设计和织物小样织造三部分知识逐步构建起了系统的认知，避免了因知识点庞杂而造成学习效果不佳的问题，并且解决了理论知识和实训要求脱节的问题。同时，梯度设计的课程教学过程以及多种组合的教学方法使学生完成了知识点从单一到复杂的逐步建构，也实现了学生的课堂学习从被动参与到主动求知的转变，尤其在梯度设计的各教学环节的学习反馈中，学生不断得到肯定，其解决实际问题的能力和信心也不断增强。在鼓励和指导学生参与各种学科竞赛(如国家纺织工程教学指导委员会主办的中国高校纺织品设计大赛等)过程中，学生对提高自身综合能力表现出较强的责任驱动意识，说明学生已逐步进入深度自主学习状态，这将有助于学生形成持续发展的创新实践能力。

四、教学反思

总结本次教学改革成果，借鉴建构主义学习理论进行课程教学改革需注意以下几个方面：(1)要充分了解学情，与学生共建学习预期。这是以学生为中心开展教学的重要基础工作。(2)在教学设计中需要安排系统、合理的课程内容。常规采用单一教材的授课内容易局限于教材本身，而忽略学生在建构新知过程中遵循承前启后的规律，从而造成课程内容繁杂、脱节等问题，因此课程内容的设计应考虑知识体系的整体性以及适于各学习阶段的合理性。(3)根据具体教学内容采用合适的教学方法。合适的教学方法有助于提高学生的学习效果，并且可以培养学生解决工程实际问题的信心和能力。(4)配套相应的创新实践能力训练项目。通过项目训练使学生不断运用和检验所形成的知识体系，全面提高创新设计能力和实践操作能力，从而培养学生的创新实践能力。

基于建构主义学习理论开展教学改革的难点在于，应防止主观经验主义和教条主义。由于学生存在认知有限、基础不同的情况，主观经验主义和教条主义会在一定程度上影响学生知识建构和能力提升的效果，因而也给教学效果的提高带来阻碍。因此，在教学中除了对应阶段的授课和训练以外，针对性地开展主题讲座、跨学科教学合作和知识讲座，以及鼓励学生参加各种活动和竞赛等，可帮助学生在交流中减少或避免此类学习障碍。

五、结语

在培养纺织工程专业学生创新实践能力的目标下，以建构主义学习理论为指导，对“纺织CAD”课程教学内容和教学方法进行了深入分析和改革实践，将创新实践能力具化为工程实践观念和创新实践能力两个层面，将理论授课和计算机操作训练课程重新定位为学生创新实践训练的综合课程，解决了以往知识体系零散、传统教学方法不足以及理论与实训脱节等问题，实现了“梯度设计、建构新知”教学内容的系统整合和“意义建构、能力提升”的组合教学方法改革，使学生不仅在学习与训练中逐步建构新的知识体系，而且提高了创新实践能力，同时也奠定了深度自主学习的基础。