建構主義視角下高職虛實結合類課程教學改革探索

洪晴 陳勇 張紅新 王業(yè)方

摘??要：本文以建構主義學習觀作為理論基礎，將拋錨式教學法應用于高職虛實結合的數(shù)字化雙胞胎課程教學設計中，從教學情境的設計、教學活動的重組、教學資源的創(chuàng)建、教學評價體系的搭建等幾個方面進行教學改革，實現(xiàn)了課堂理論教學與虛擬實踐教學的有效融合。教學實踐表明，拋錨式教學法能夠激發(fā)學生的學習興趣，提升教學效果，培養(yǎng)技術創(chuàng)新綜合能力。

關鍵詞：建構主義;拋錨式教學法;虛實結合

建構主義最早由瑞士的皮亞杰提出，在建構主義理論中，知識視為個人與社會之間直接聯(lián)系或互動的產物【1】，不是通過教師的教授，而是在特定的社會文化背景下，利用必要的學習資料，在老師的幫助下，通過意義建構的方式獲得【2】。

在建構主義基礎上【3】，拋錨式教學法早在19世紀末，由美國布蘭斯福德教授的CTGV實驗組提出【4】。拋錨式教學法以學生為主體，老師是作為學習活動的組織者、引導者、合作者，重視學生的自主合作學習能力，采用形成性評價方式【5】。老師以教學過程中真實的問題作為“錨”，為學生搭建腳手架，進行情境創(chuàng)設，從而使學生在現(xiàn)有的知識經驗基礎上獲得新的知識【6-8】。

隨著我國智能制造技術高速發(fā)展，對高層次復合型技能人才需求日益迫切，高職教育亟需改革，本研究將拋錨式教學法應用到虛實結合類數(shù)字化雙胞胎課程，將抽象的理論知識嵌入到創(chuàng)設的“錨”中，使學生置身于真實項目開發(fā)與調試中，激發(fā)學生的學習興趣，鍛煉其綜合技術能力，培養(yǎng)理論基礎更加深厚、知識體系更加完整、專業(yè)能力更加復合、技術技能積累更加堅實的智能制造高層次人才。

1?傳統(tǒng)教學方法存在問題

1.1?課程理論教授為主，仿真無法驗證

《數(shù)字雙胞胎技術》是職業(yè)本科機械電子工程專業(yè)的核心課程，在培養(yǎng)學生綜合運用UG建模裝配、MCD仿真、PLC編程基礎上，應用PLC與MCD聯(lián)調技術，循序漸進地掌握并實施數(shù)字化雙胞胎技術。傳統(tǒng)授課根據(jù)知識點需要設計教學模型，通過演示模型操作實現(xiàn)仿真命令的講解，教學模型理想化與崗位設備差異巨大，導致學生對控制對象缺乏真實感;同時對仿真的結果存在懷疑，不能與實際設備對比，無法驗證。

1.2?學生專業(yè)背景不同，基礎差異大

本課程涉及先進智能制造數(shù)字孿生技術，要求教學對象通過之前課程的學習，已具備一定機械制圖、機械設計、建模軟件繪圖基礎。但職業(yè)本科生源復雜，既有來自普通高中的學生，也有來自職業(yè)高中、職業(yè)中專及技校的。而且學生專業(yè)背景不同，問卷調查結果顯示，只有47.8%的學生來自機電相關專業(yè)，其余學生在機器人操作、生產線調試、PLC應用等方面技術基礎不足。

1.3?教材形式單一，內容不豐富

傳統(tǒng)的教材偏重軟件技能介紹，單純針對軟件操作進行講解，呈現(xiàn)形式單一，流水賬式記載軟件操作步驟，學生按部就班地操作，知識無法內化，教材內容與崗位需求、職業(yè)標準、企業(yè)生產脫節(jié)，體現(xiàn)不了新技術、新工藝，智能制造技術發(fā)展趨勢。

1.4?重結果輕過程，評價形式單一

傳統(tǒng)課堂評價形式單一，輕視學生的自我評價，以最終考核成績作為評價依據(jù)，反映學生的學習情況不全面。課程改革需從單一評價轉變?yōu)槎嘣u價，從重結果轉變?yōu)檫^程與結果并重，從而促進學生全方位發(fā)展，提高學習效果。

2?虛實結合拋錨式教學法課程設計

2.1?虛實結合，創(chuàng)設教學情境

本課程如圖1所示，采用“虛實結合”的教學理念，依托實訓基地真實機電設備資源根據(jù)每個項目內容構建“一實一虛一場景”，從知識維度上分為“基礎—強化—綜合”三個模塊，教學目標設置的每個知識點目標完全融入到對應的教學情景中，將設計的教學情境作為“錨”，圍繞“錨”進行教學活動。循序漸進地引導學生從實際設備運作出發(fā)，分析其工作流程，主動思考如何通過虛擬仿真技術將其形象化，編寫控制程序完成聯(lián)調，并將仿真結果導入到實訓平臺上進行驗證。

2.2?翻轉課堂，重組教學活動

本課程采用拋錨式教學法重組教學活動，實現(xiàn)課堂翻轉。如圖2所示，以學生為主體，將教學過程分為“課前探究—>創(chuàng)錨—>拋錨—>解錨—>起錨—>課后拓展”幾個步驟。課前通過上傳教學資源到在線平臺上，方便學生預習，自主探究，并通過課前測試題檢測學生的學習情況;課中首先依托豐富的實訓設備布置真實的工作場景，激發(fā)學生興趣，進行設錨;其次通過將仿真教學內容鑲嵌在實際機電設備案例中，布置仿真任務進行創(chuàng)錨，作為教學驅動，引導學生分組討論從設備需求出發(fā)設計設備工作流程以及仿真調試方案，然后進行知識點講解，讓學生分組演練，并跟蹤學習情況，收集共性問題，答疑解惑，實現(xiàn)解錨;最后起錨階段，將仿真得到的控制程序，導入到實訓平臺上進行檢測驗證，生成成果評價依據(jù)，反饋學生的真實學習效果;課后選拔學生參加技能大賽，進行知識技能擴展，并深入開展校企合作。

2.3“雙師型”隊伍，校企資源共享

通過校企共建方式建設教材資源庫，師生依據(jù)企業(yè)實際項目、分析企業(yè)需求，進行虛擬仿真，并邀請企業(yè)工程師共同編寫“活頁式”任務單，將項目成果轉化為數(shù)字化教學資源和案例，更新迭代到教材中，發(fā)揮活頁式教材的作用。并深入開展校企合作，將企業(yè)實際生產線納入虛擬仿真資源庫，豐富教學資源，服務企業(yè)發(fā)展。

2.4混合教學，綜合評價體系

基于慕課教學平臺，課前：線上確定教學目標、發(fā)布學習指南、上傳資源，并通過線上測試考察;課中：教師線下發(fā)布任務，學生小組討論并上傳方案到線上云端，教師總結;課后：線上布置拓展任務，要求學生對所學重點、難點知識進行歸納整理，并上傳思維導圖到慕課平臺。

如表1所示，采取多主體、多形式的綜合評價體系，確保評價的科學性與可靠性。依托慕課教學平臺完成考勤、學習記錄、課前課后測試、討論等線上大數(shù)據(jù)評價，線下通過教師評價、組內互評、組間互評等方式實現(xiàn)線下多元評價，及時反饋學生學習情況，方便教師課前學情分析、教學策略調整、課后教學反思。

3?數(shù)字化雙胞胎課程教學實踐

教學實踐是衡量教學水平、教改思路以及學習反饋的重要依據(jù)，是行為過程與結果要求的規(guī)范性表征，也是教育價值目標的重要體現(xiàn)。通過將生源層次和質量相同，由同一老師教授的的兩個平行班作為關聯(lián)參照對象，實驗班以虛實結合的拋錨式教學法，對照班使用傳統(tǒng)教學法完成相同課程的學習任務，通過MOOC后臺數(shù)據(jù)及調查問卷的方式，從課前、課后滿意度、討論參與度、綜合成績平均分及標準差等多個維度進行對比分析，建立科學的量化參照對象評價體系，從而定量的分析教學實施后的顯著成效。

如表2所示，實驗班和對照班課前滿意度相近，但課后差異顯著，討論參與度也更高，并且跟對照班相比，實驗班級整體成績顯著提高。數(shù)據(jù)分析表明，通過實施“虛實結合”拋錨式教學法，學生學習興趣和滿意度和班級整體技能掌握水平得到明顯提升。

結論

拋錨式教學法與建構主義教學理念一脈相承，本文運用拋錨式教學法，對《數(shù)字雙胞胎》課程教學進行深入探索和實踐，摒棄傳統(tǒng)的講授式教學法，發(fā)揮學生的主體作用，在課堂教學活動中引入實際機電生產設備作為虛擬仿真教學情境，融入授課知識點，構建“一實一虛一場景”，將抽象的理論內容直觀化，并將仿真結果，導入實際平臺進行驗證，生成成果評價依據(jù)，實現(xiàn)多元化評價。實踐表明拋錨式教學法充分調動學生的積極性，加深其對知識的理解的同時，有效加強實操能力和技術創(chuàng)新能力，實現(xiàn)職業(yè)素養(yǎng)全面提升，對今后拋錨式教學法推廣到其他課程中提供了借鑒。

參考文獻：

[1]張遠增.可持續(xù)發(fā)展教育[M].天津：天津教育出版社，2004.

[2]湯嵐.建構主義視角下高職院校項目式教學法的科學性及啟示[J].現(xiàn)代職業(yè)教育，2017（13）：138.

[3[Brandon?AF，?All?AC.?Constructivism?theory?analysis?and?application?to?curricula.?Nurs?Edu?Perspect，?2010，?31（2）：?89-92.

[4]Thomas?CN，?Rieth?HJ.?A?research?synthesis?of?the?literature?on?multimedia?anchored?instruction?in?preservice?teacher?education.?J?Special?Edu?Technol，?2011，?26（2）：?1-22.

[5]施文光，朱維宗，呂傳漢.數(shù)學情境-問題教學與拋錨式教學之比較研究[J].數(shù)學教育學報，2007（16）：82-84.

[6]Chen?CY.?An?exploration?of?developing?active?exploring?and?problem?solving?skill?Lego?Robot?Course?by?the?application?of?anchored?instruction?theory.?Edu?Res?&?Rev，?2013，?8（17）：?1551-1558.

[7]Zydney?JM，?Hasselbring?ABTS.?Finding?the?optimal?guidance?for?enhancing?anchored?instruction.?Interact?Learn?Environ，?2014，?22（5）：?668-683.

[8]吳玉平，張偉平.試論拋錨式教學的內涵，?理論基礎及特點[J].教育導刊，2014（12）：65-?68.

基金項目：??工業(yè)機器人“1+X”職業(yè)技能證書人才培養(yǎng)和產教融合研究??江蘇省工業(yè)軟件工程技術研究開發(fā)中心??編號：ZK19-04-05

作者簡介：洪晴（1987—??），女，漢族，南京人，碩士研究生，講師，研究方向：數(shù)字化雙胞胎技術。