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摘要：本文针对传统“机械原理”教学中存在的问题，基于建构主义理论提出了运用支架式教学模式进行教学改革，介绍了在教学实践中如何进行支架式教学策略的设计。基于支架式教学的机械原理课程教学模式能够克服传统教学模式的不足，有助于促进传统教学模式的变革，有利于激发学生学习的自主性。
关键词：支架式教学；“机械原理”；支架
作者简介：魏军英（1973-），女，山东淄博人，山东科技大学机电学院，讲师；李学艺（1972-），男，湖北巴东人，山东科技大学机电学院，副教授。（山东 青岛 266510）
基金项目：本文系山东省高等学校品牌专业、特色专业专项建设专项资金（2008），山东科技大学教育教学研究“群星计划”项目（qx102034）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）25-0132-01
“机械原理”课程是一门培养学生学习机械传动设计共性问题的一门主干技术基础课，主要研究机构的组成理论、机构运动学及动力学、基本机构分析与设计的原理和方法。通过课程学习，培养学生具有设计基本机构的能力和初步具有确定简单机械传动方案的能力，扩大学生知识面，培养分析问题、解决问题的能力。该课程既含有丰富的基础理论，又有一定的工程实践知识，是一门实践性较强、涉及面较广的课程。
在“机械原理”课程传统教学实践中，通常是以教师讲授为主，学生被动地接受知识传递，学习的主动性没能得到充分发挥；课堂教学形式往往以板书和PPT演示进行，手段较单一；教学内容以理论知识传授为主，不够重视技能培养。特别是目前随着教学结构的不断调整，该课程学时压缩成为必然。而随着新技术的不断发展，其内容也有必要在课程教学中有所体现，课时压缩和教学内容扩张的矛盾十分突出，因而更增加了教学的难度。
传统的教学模式已难以适应社会的要求，为了充分激发学生的学习积极性和主动性，培养学生的创新理念与创新能力，有必要引入新的教学理念，变革传统的教学模式。本文基于建构主义理论下的支架式教学方法，探讨机械原理课程的创新教育模式。
一、支架式教学模式的基本设计思想
建构主义[1]认为，知识不是通过教师传授得到，而是学习者在一定的情境即社会文化背景下，借助其他人（包括教师和学习伙伴）的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构的方式而获得。
支架式教学[2]是建构主义者提出的一种重要的教学方法。其定义为“支架式教学应当为学习者建构对知识的理解提供一种概念框架。这种框架中的概念是为发展学习者对问题的进一步理解所需要的，为此，事先要把复杂的学习任务加以分解，以便于把学习者的理解逐步引向深入。”支架原本指建筑行业中使用的脚手架，在这里用来形象地描述一种教学方式，其实质是利用上述概念框架作为学习过程中的脚手架，通过这种脚手架的支撑作用把学生的智力水平提高到一个更高的水平。在支架式教学活动中，学生是教学活动的中心，教师则是教学活动的组织者、引导者、帮助者和促进者。教师通过“支架”把管理学习的任务逐渐由教师转移给学生自己，最后撤去支架，引导教学的进行，使学生掌握、建构和内化所学的知识技能，从而使他们进行更高水平的认知活动，真正使教学走在发展的前面。[3]
支架式教学是以苏联著名心理学家维果茨基的“最近发展区”理论为依据的。维果茨基认为，在测定学生的智力发展时，应至少确定学生的两种发展水平：一是学生的现有发展水平，一种是潜在的发展水平，这两种水平之间的区域称为“最近发展区”。支架式教学中的“支架”应根据学生的“最近发展区”来建立，通过建立概念框架，将学生引入一定的问题情境，让学生独立探索，进行小组交流完成对所学知识的意义建构，学生通过学习不但能完成课堂学习内容，更主要的是学会了将来适应社会的很多学习方法。
支架式教学的五大构成要素是：搭建支架、进入情境、独立探索、协作学习、效果评价。
二、支架式教学的基本环节
（1）搭建支架：围绕当前学习主题，按“最邻近发展区”的要求建立概念框架。教师要创设与“机械原理”课程教材内容相关的情境，针对所要学习的内容设计出具有思考价值和启发意义的问题。
（2）进入情境：将学生引入一定的问题情境。
（3）独立探索：让学生独立探索。探索内容包括：确定与给定概念有关的各种属性，并将各种属性按其重要性大小顺序排列。探索开始时要先由教师启发引导，然后让学生自己去分析；探索过程中教师要适时提示，帮助学生沿概念框架逐步攀升。
（4）协作学习：进行小组协商、讨论。讨论的结果有可能使原来确定的、与当前所学概念有关的属性增加或减少，各种属性的排列次序也可能有所调整，并使原来多种意见相互矛盾、且态度纷呈的复杂局面逐渐变得明朗、一致起来。在共享集体思维成果的基础上达到对当前所学概念比较全面、正确的理解，即最终完成对所学知识的意义建构。
（5）效果评价：对学习效果的评价包括学生个人的自我评价和学习小组对个人的学习评价，评价内容包括：自主学习能力；对小组协作学习所作出的贡献；是否完成对所学知识的意义建构。
三、“机械原理”支架式教学的教学策略设计
教师在进行教学策略设计[4]中，针对不同学习主题搭建知识框架时，应尽可能使教学内容、难度、学习速度上所要求的能力稍高于学生已有的水平，有意识的将知识由浅入深逐步提高。教学就是要走在学生现有水平的前面，引导他们进行自主、探索学习，不断地把学生的智力从一个水平提升到另一个新的更高水平。
案例：铰链四杆机构的演化机构——曲柄滑块机构及导杆机构等机构工作特性的知识学习
问题：铰链四杆机构如何演化为曲柄滑块机构的？铰链四杆机构的工作特性是什么？根据其工作特性如何分析曲柄滑块机构的工作特性？
讨论：这个问题是一个平面四杆机构中比较综合的知识点。学生刚学完铰链四杆机构的基本型式的特点及工作特性，要求学生进一步学习其演化机构。为了满足运动、结构方面的要求，铰链四杆机构的演化型式很多，其演化途径也不同。教师在教学过程中应创设几个支架，让学生一步步探索讨论分析，逐步构建相应知识，最后建立牢固的知识框架。
支架一：铰链四杆机构的基本型式及特点。该支架作为知识铺垫，主要是教师引导学生回顾铰链四杆机构的基本知识。
支架二：铰链四杆机构的工作特性有哪些？这些特性如何分析获得？该支架进一步引导学生明确要学习的知识点。
支架三：铰链四杆机构如何演化为曲柄滑块机构以及导杆机构的？该支架是学习演化机构工作特性的关键。这个过程教师根据演化途径对学生进行提示，引导学生独立探索，然后分组讨论，明确机构演化的具体过程。
支架四：根据演化过程，如何将铰链四杆机构的工作特性知识应用到演化机构—曲柄滑块机构和导杆机构上？该支架通过铰链四杆机构的演化过程，拓展学生的思维，让学生对已学的知识进行综合、演绎，灵活运用到新知识上。
结论：铰链四杆机构是平面四杆机构的基本型式，根据机构的演化过程可知，其基本特性结论可以应用到其演化机构中，进行演化机构的工作特性分析。支架的设置是教学策略设计的关键环节，教师应根据具体问题积极创设支架，让学生不停地思考反馈综合已掌握的各方面的知识，从而学习更深入的知识。
四、结束语
支架式教学模式是基于建构主义的一种新型的教学模式，这种教学模式注重培养学生的可持续发展能力，强调师生关系应以学生为中心、教学方法注重情境教学、教学评价重视学生的自我评价。支架式教学模式改变了传统教学中学生不能自主学习的弊端，学生在教师指导下主动参与课堂教学，发现、探索自己想要得到的知识，培养分析信息和处理信息的能力，培养善于学习的能力和创新精神，这对于研究“机械原理”创新教学改革有较高的理论价值和使用价值。
参考文献：
[1]潘振宽.现代教育技术[M].济南:山东大学出版社,2008.
[2]钟启泉.教育方法概论[M].上海:华东师范大学出版社,2001.
[3]张华.课程与教学论[M].上海:上海教育出版社,2007.
[4]张顺岚,莫建文,丁勇.多媒体支架式教学方法在数据结构中的应用研究[J].中国西部科技,2008,(4):76-78.
（责任编辑：刘丽娜）
关键词：支架式教学；“机械原理”；支架
作者简介：魏军英（1973-），女，山东淄博人，山东科技大学机电学院，讲师；李学艺（1972-），男，湖北巴东人，山东科技大学机电学院，副教授。（山东 青岛 266510）
基金项目：本文系山东省高等学校品牌专业、特色专业专项建设专项资金（2008），山东科技大学教育教学研究“群星计划”项目（qx102034）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）25-0132-01
“机械原理”课程是一门培养学生学习机械传动设计共性问题的一门主干技术基础课，主要研究机构的组成理论、机构运动学及动力学、基本机构分析与设计的原理和方法。通过课程学习，培养学生具有设计基本机构的能力和初步具有确定简单机械传动方案的能力，扩大学生知识面，培养分析问题、解决问题的能力。该课程既含有丰富的基础理论，又有一定的工程实践知识，是一门实践性较强、涉及面较广的课程。
在“机械原理”课程传统教学实践中，通常是以教师讲授为主，学生被动地接受知识传递，学习的主动性没能得到充分发挥；课堂教学形式往往以板书和PPT演示进行，手段较单一；教学内容以理论知识传授为主，不够重视技能培养。特别是目前随着教学结构的不断调整，该课程学时压缩成为必然。而随着新技术的不断发展，其内容也有必要在课程教学中有所体现，课时压缩和教学内容扩张的矛盾十分突出，因而更增加了教学的难度。
传统的教学模式已难以适应社会的要求，为了充分激发学生的学习积极性和主动性，培养学生的创新理念与创新能力，有必要引入新的教学理念，变革传统的教学模式。本文基于建构主义理论下的支架式教学方法，探讨机械原理课程的创新教育模式。
一、支架式教学模式的基本设计思想
建构主义[1]认为，知识不是通过教师传授得到，而是学习者在一定的情境即社会文化背景下，借助其他人（包括教师和学习伙伴）的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构的方式而获得。
支架式教学[2]是建构主义者提出的一种重要的教学方法。其定义为“支架式教学应当为学习者建构对知识的理解提供一种概念框架。这种框架中的概念是为发展学习者对问题的进一步理解所需要的，为此，事先要把复杂的学习任务加以分解，以便于把学习者的理解逐步引向深入。”支架原本指建筑行业中使用的脚手架，在这里用来形象地描述一种教学方式，其实质是利用上述概念框架作为学习过程中的脚手架，通过这种脚手架的支撑作用把学生的智力水平提高到一个更高的水平。在支架式教学活动中，学生是教学活动的中心，教师则是教学活动的组织者、引导者、帮助者和促进者。教师通过“支架”把管理学习的任务逐渐由教师转移给学生自己，最后撤去支架，引导教学的进行，使学生掌握、建构和内化所学的知识技能，从而使他们进行更高水平的认知活动，真正使教学走在发展的前面。[3]
支架式教学是以苏联著名心理学家维果茨基的“最近发展区”理论为依据的。维果茨基认为，在测定学生的智力发展时，应至少确定学生的两种发展水平：一是学生的现有发展水平，一种是潜在的发展水平，这两种水平之间的区域称为“最近发展区”。支架式教学中的“支架”应根据学生的“最近发展区”来建立，通过建立概念框架，将学生引入一定的问题情境，让学生独立探索，进行小组交流完成对所学知识的意义建构，学生通过学习不但能完成课堂学习内容，更主要的是学会了将来适应社会的很多学习方法。
支架式教学的五大构成要素是：搭建支架、进入情境、独立探索、协作学习、效果评价。
二、支架式教学的基本环节
（1）搭建支架：围绕当前学习主题，按“最邻近发展区”的要求建立概念框架。教师要创设与“机械原理”课程教材内容相关的情境，针对所要学习的内容设计出具有思考价值和启发意义的问题。
（2）进入情境：将学生引入一定的问题情境。
（3）独立探索：让学生独立探索。探索内容包括：确定与给定概念有关的各种属性，并将各种属性按其重要性大小顺序排列。探索开始时要先由教师启发引导，然后让学生自己去分析；探索过程中教师要适时提示，帮助学生沿概念框架逐步攀升。
（4）协作学习：进行小组协商、讨论。讨论的结果有可能使原来确定的、与当前所学概念有关的属性增加或减少，各种属性的排列次序也可能有所调整，并使原来多种意见相互矛盾、且态度纷呈的复杂局面逐渐变得明朗、一致起来。在共享集体思维成果的基础上达到对当前所学概念比较全面、正确的理解，即最终完成对所学知识的意义建构。
（5）效果评价：对学习效果的评价包括学生个人的自我评价和学习小组对个人的学习评价，评价内容包括：自主学习能力；对小组协作学习所作出的贡献；是否完成对所学知识的意义建构。
三、“机械原理”支架式教学的教学策略设计
教师在进行教学策略设计[4]中，针对不同学习主题搭建知识框架时，应尽可能使教学内容、难度、学习速度上所要求的能力稍高于学生已有的水平，有意识的将知识由浅入深逐步提高。教学就是要走在学生现有水平的前面，引导他们进行自主、探索学习，不断地把学生的智力从一个水平提升到另一个新的更高水平。
案例：铰链四杆机构的演化机构——曲柄滑块机构及导杆机构等机构工作特性的知识学习
问题：铰链四杆机构如何演化为曲柄滑块机构的？铰链四杆机构的工作特性是什么？根据其工作特性如何分析曲柄滑块机构的工作特性？
讨论：这个问题是一个平面四杆机构中比较综合的知识点。学生刚学完铰链四杆机构的基本型式的特点及工作特性，要求学生进一步学习其演化机构。为了满足运动、结构方面的要求，铰链四杆机构的演化型式很多，其演化途径也不同。教师在教学过程中应创设几个支架，让学生一步步探索讨论分析，逐步构建相应知识，最后建立牢固的知识框架。
支架一：铰链四杆机构的基本型式及特点。该支架作为知识铺垫，主要是教师引导学生回顾铰链四杆机构的基本知识。
支架二：铰链四杆机构的工作特性有哪些？这些特性如何分析获得？该支架进一步引导学生明确要学习的知识点。
支架三：铰链四杆机构如何演化为曲柄滑块机构以及导杆机构的？该支架是学习演化机构工作特性的关键。这个过程教师根据演化途径对学生进行提示，引导学生独立探索，然后分组讨论，明确机构演化的具体过程。
支架四：根据演化过程，如何将铰链四杆机构的工作特性知识应用到演化机构—曲柄滑块机构和导杆机构上？该支架通过铰链四杆机构的演化过程，拓展学生的思维，让学生对已学的知识进行综合、演绎，灵活运用到新知识上。
结论：铰链四杆机构是平面四杆机构的基本型式，根据机构的演化过程可知，其基本特性结论可以应用到其演化机构中，进行演化机构的工作特性分析。支架的设置是教学策略设计的关键环节，教师应根据具体问题积极创设支架，让学生不停地思考反馈综合已掌握的各方面的知识，从而学习更深入的知识。
四、结束语
支架式教学模式是基于建构主义的一种新型的教学模式，这种教学模式注重培养学生的可持续发展能力，强调师生关系应以学生为中心、教学方法注重情境教学、教学评价重视学生的自我评价。支架式教学模式改变了传统教学中学生不能自主学习的弊端，学生在教师指导下主动参与课堂教学，发现、探索自己想要得到的知识，培养分析信息和处理信息的能力，培养善于学习的能力和创新精神，这对于研究“机械原理”创新教学改革有较高的理论价值和使用价值。
参考文献：
[1]潘振宽.现代教育技术[M].济南:山东大学出版社,2008.
[2]钟启泉.教育方法概论[M].上海:华东师范大学出版社,2001.
[3]张华.课程与教学论[M].上海:上海教育出版社,2007.
[4]张顺岚,莫建文,丁勇.多媒体支架式教学方法在数据结构中的应用研究[J].中国西部科技,2008,(4):76-78.
（责任编辑：刘丽娜）