“互聯網+情境化”實踐教學模式構建研究

劉文明，彭劍，別鋒鋒

（常州大學機械與軌道交通學院，江蘇常州 213164）

現代信息化技術的飛速發展和日趨成熟，推動著我國“互聯網+教育”的進程，為我國高等教育發展帶來了新的機遇。2018年，教育部印發《教育信息化2.0行動計劃》， 標志著我國“互聯網+教育”進入了新的發展階段，各高校紛紛嘗試多種形式的教育教學改革來跟上時代發展的步伐[1]。實踐教學是高等教育尤其是工科專業教學的重要組成部分，隨著我國工程教育改革的不斷深化，尤其是工程教育專業認證工作的全面鋪開，各高校不斷加大實踐教學經費投入，使得實踐教學整體得到較大改善，但仍然存在著一系列問題，如教學內容與實踐平臺脫離產業實際，滯后于行業信息化、智能化技術迭代更新，難以滿足行業轉型升級需求[2]；實踐教學師資隊伍結構單一，跨學科知識整合能力和工程實踐經驗不足[3]，傳統實踐教學形式單一、學生參與度低，難以真正培養學生綜合實踐能力和工程素養等[4]。因此，傳統實踐教學模式已難以滿足“互聯網+”背景下的人才培養需求，構建科學合理的實踐教學體系，深化實踐教學改革迫在眉睫[5]。

1 “互聯網+情境化”實踐教學內涵

“情境化”教學是基于建構主義學習理論的一種教學模式。建構主義認為知識存在于情境之中，學習者只有在真實的情境下學習，才能結合已有經驗去理解和建構新的知識，并賦予其新的意義[6]。該理論揭示了學生學習過程中的一種認知形成規律：在教學中將抽象的知識寄于具體、形象的情境當中，能夠幫助學生形成感性知識體系。“情境化”教學能夠讓學生身臨其境地融入其中，全身心投入，從而激發學習興趣，在潛移默化中達成學習目標，該模式一經實施，效果顯著，迅速在語言教學界推廣，其理念也在其他相關領域引起強烈反響。

近年來，“情境化”體驗主要有兩種表現形式，一種是實景體驗：圍繞某個主體，在特定的環境中，通過燈光、音效、投影等特效給體驗者營造一種身臨其境的感覺[7]；一種是虛擬體驗，借助VR 虛擬仿真技術，利用各種交互工具和設備，讓參與者產生強烈的代入感，通過參與互動、演練而提升技能[8]。前者在文旅、休閑娛樂等行業應用較為成功，而后者的應用則更加廣泛，各行各業均有涉及且發展勢頭迅猛，在實踐教學領域有全面鋪開之勢。與傳統的實踐教學模式相比，“情境化”教學法更加高效，更加有趣，更能吸引學生，也能讓學生獲得更加豐富的信息，促使其主動學習、獨立思考，從中發現問題、分析問題并解決問題。

隨著工程教育改革的不斷推進和網絡技術的發展，實踐教學不再局限于“課堂講授+實驗室操作”的模式，逐步向“課堂+網絡、實驗室+工廠、實地操作+虛擬仿真”的全方位立體化模式發展。在實踐育人體系的改革與建設過程中引入“互聯網+情境化”的概念，就是要充分利用互聯網技術，將工程的理念全面融入實踐教學體系中，一方面通過打造貼近生產實際、彰顯工業文化的實踐教學平臺，營造工程實景教學環境；另一方面，通過建設虛擬仿真技術實踐平臺，營造企業真實的崗位情境，虛實結合，共同打造“情境化”的實踐教學體系，提升學生學習積極性，使學生進入一種“沉浸”體驗的學習狀態，由“淺層學習”向“深度學習”演進[9]，增強獨立思考能力和動手實踐能力，使其工程素養和從業能力在潛移默化中得到培養。

2 “情境化”實踐教學支撐體系建設

2.1 構建全過程一體化的實踐教學課程體系

技術更新速度快是新工科時代工科專業的一大特點，高校實踐教學要緊密追蹤行業發展需求，與時俱進，將最先進的工程知識、工程理念貫徹到課程體系的各要素當中。通過聘請行業領域內龍頭企業的專家成立專業建設指導委員會，共同商議制訂人才培養方案，將產業新技術、學科前沿知識、企業真實工程項目融入專業認知實踐、基礎理論實踐、專業實踐、全面工程實踐等實踐教學環節，打造貫穿本科教學全過程，涵蓋前沿技術、實驗實訓、實習實踐、創新創業的一體化“情境化”實踐教學課程體系，全方位提升實踐教學與社會需求的契合度。讓學生在學校就能了解到企業生產過程及運行模式，了解行業的最新需求，學習到來自工業生產一線的新技術、新方法，以此培養學生工程意識。

2.2 建設全師資工程化的實踐教學團隊

實踐教學師資隊伍是實踐教學的實施者，其工程能力直接決定了實踐教學的實施效果。要將專業教授、企業導師、一線技師等充實到實踐教學師資隊伍當中，提升教學團隊的整體工程能力，通過專職與兼職互融、向外聘請與對內培養結合的方式，建設一支能夠為“情境化”實踐教學體系服務的師資隊伍。如聘請行業知名專家開設導學課程；要求專業教授參與實踐教學，將科研成果作為案例充實到實踐教學中，激發學生的求知欲望；派遣實踐教學教師到企業交流學習、聘請企業導師參與實踐教學等方式，促進企業一線技術人員與高校教師的交流與合作，提升專業教師的工程能力，打造為“情境化”實踐教學服務的師資隊伍。

2.3 “互聯網+情境化”實踐教學平臺建設

2.3.1 打造貼近生產實際、彰顯工業文化的實踐教學平臺

實踐教學平臺是實施實踐教學的主戰場，是實踐教學體系建設的基礎，直接決定了實踐教學的整體水平與質量?！扒榫郴苯虒W的內涵決定了實踐教學平臺要貼近生產實際，要將工業生產最新技術、生產模式、安全管理等要素融入實踐教學平臺，縮短實踐教學平臺與工業生產裝置的距離。一要加強自主研發，融合行業裝備特點以及產業一線技術，開發集智能化、信息化于一體的多學科交叉融合的實踐教學平臺。二要鼓勵專業教師將校企合作課題、科研成果等轉化成實踐教學項目，培養學生科研思維，提升學生解決復雜工程問題的能力。三要加強校企合作，將工業流程工藝、生產裝置搬進大學校園，打造工業生產級的實驗裝置，同時將企業文化融入校園文化建設等，以此營造貼近生產實際、彰顯工業文化的“情境化”實踐教學環境，讓學生在學習實踐中身臨其境地理解工程的概念，激發工程意識，提升工程能力。

2.3.2 打造基于在線課程、數據庫的網絡教學平臺

網絡教學隨著互聯網技術的發展逐步盛行，與面對面的課堂教學相比，隨時能學、隨地可學是其最大的亮點。近年來，網絡課程建設快速發展，截至2021年10月，僅中國大學MOOC 平臺就擁有各類實踐教學開放課程2 600 門。網絡課程很好地促成了“互聯網+”時代信息技術與專業教育的全方面融合，實現各高校優質教育資源互聯共享，同時也為新冠肺炎疫情影響下的教育教學提供了有效解決方案。打造“互聯網+情境化”實踐教學網絡資源，一方面要開設在線開放課程，系統講授實驗理論、實驗原理、數據處理、安全規程等實踐相關內容，讓學生可以在網上完成實踐課程的預習，解決實驗中出現的問題，提高線下實驗效率；另一方面要建設實驗教學數據庫，將行業典型工藝現場生產視頻、企業科研項目、工程設計案例等分門別類建立數據庫，方便學生隨時將實驗課堂與工程現場對接，實現教學過程的“情境化”。

2.3.3 打造“情境化”的虛擬仿真實踐教學平臺

2017年，教育部印發《關于開展國家虛擬仿真實驗教學項目建設工作的通知》，提出：“虛擬仿真實驗教學項目是推進現代信息技術融入實驗教學項目、拓展實驗教學內容廣度和深度、延伸實驗教學時間和空間、提升實驗教學質量和水平的重要舉措”[10]。虛擬仿真可以將許多危險實驗、長周期實驗、工藝過程實驗等無法在傳統實驗室中實現的項目完整、直觀地呈現在學生面前，在完成許多傳統實驗難以完成的教學任務的同時，還能增強教學趣味性，提升教學效果，逐漸成為傳統實驗教學的重要補充。“互聯網+情境化”的虛擬仿真平臺，要求將行業新技術、新工藝與實驗教學項目緊密結合，再現工業生產過程，拓展實踐教學功能，一方面讓學生能夠身臨其境地沉浸式學習，提升專業技能，掌握安全行為規范；另一方面也能為疫情影響下完成實踐教學任務提供可行的途徑。

3 “互聯網+情境化”實踐教學模式

充分利用各類實踐教學平臺與資源，聘請行業領域內知名專家和技術骨干開設專業認知實踐課、工程案例專家課，將產業新技術、學科前沿知識、企業工程項目融入實踐教學過程，形成探究式教學、討論式教學等實踐理論課堂教學模式；利用校企共建的工業生產級實踐平臺進行實境操作、利用企業捐贈的工業設備進行拆裝實訓；采用真實的工程項目作為學生畢業設計課題等，形成實境、實地、實操的實習實訓模式；開發實踐教學在線課程，建設工程項目庫、設計案例庫等網絡資源，進行網絡拓展教學，打造基于真實生產線的虛擬仿真平臺，完成安全知識、從業技能、裝置操作等相關培訓，形成實現沉浸式體驗、親歷式操作的虛擬仿真教學模式，以此形成校內校外協同、線上線下結合、虛仿實做互補的全方位“情境化”實踐教學模式。

3.1 線上線下結合的混合式教學

依托在線課程、微視頻、數據庫等網絡教學資源，按照教學計劃，學生自主完成網絡課程的學習，充分了解實驗原理、儀器設備操作方法和安全注意事項，在虛擬仿真平臺首先完成虛擬實驗，并通過在線答疑和測驗等方式解決實驗中遇到的問題。然后采用預約的方式進入實驗室完成線下實驗，采集實驗數據并進行處理。混合式實驗教學可以有效提高實驗成功率，節省實驗操作時間，減少實驗安全事故的發生概率，同時實驗教學實現了在時間、空間、內容、設備上對學生的全方位開放，有利于學生形成自主學習意識，提高學生主動參與實踐的積極性。

3.2 虛仿與實做互補的雙“情境化”教學

“情境化”體驗有兩種主要形式：實景體驗和虛擬體驗應，前者是指通過自主研發、校企共建、企業捐贈等方式，將企業場景、工業文化融入實踐教學平臺，打造系統化流程化的實踐裝置、工業級成套裝備，通過“場景映射法”營造貼近過程生產、彰顯工業文化及綠色安全理念的實踐教學環境，在此“情境化”的真實環境下完成實踐教學和操作實訓；后者則是依托基于真實生產線的虛擬仿真平臺，學生通過沉浸式體驗、親歷式模擬，從工程認知、學習研討、操作技能、應急處理、行為規范等方面獲得系統的培訓。虛實結合的雙“情境化”教學模式有助于學生在實踐中認識工程、體驗工程、參與工程，全面提升工程能力與素養。

3.3 校內校外協同的互動式教學

實踐教學的校內外協同主要體現在實踐教學指導教師和實踐教學基地兩個方面，如畢業設計、生產實習等由校內外指導教師共同指導，實習實踐基地共建，儀器設備的共享等?！盎ヂ摼W+”背景下的校內外互動式教學更加注重校外指導教師的遠程參與、實時參與，如在實踐教學過程中引入生產現場視頻和真實數據，學生展開討論，邀請企業技術骨干擔任校外指導教師遠程答疑，學生將實踐過程與現場過程相互印證，更好地掌握生產操作過程與工程技術知識。通過實踐教學與生產實際的實時對接，可以有效提升學生學習積極性，豐富學生知識體系，提升實踐教學效果。

4 結語

“互聯網+情境化”實踐教學改變了傳統的實踐教學模式，通過構建“情境化”的實踐教學課程體系和實踐教學平臺，以及建設為“情境化”實踐教學服務的師資隊伍，將工業生產真實情境搬進實踐教學過程中，有效解決了實踐教學與生產實際脫節帶來的一系列問題，將實踐教學從課堂教學向網絡教學、虛擬教學拓展延伸，實現實踐教學在時間、空間、內容上對學生的全方位開放，讓學生時時可學、處處可學，大幅提高了學生參與實踐的積極性。經過本科四年全方位、多層次的實踐鍛煉，學生跨學科知識整合能力、解決復雜工程問題能力以及創新創業能力得到全面提升，逐步成長為具備安全責任意識、全流程系統化思維、智能化信息化技術應用能力的一流工程技術人才。