工程實踐課程中情境模擬教學法的設計應用

郭 楠，王春林

（赤峰學院 資源環境與建筑工程學院，內蒙古 赤峰 024000）

應用型大學要主動對接地方行業、提升工程實踐和勝任行業發展需求的應用型和技術型人才[1]。需要解決在特定環境背景下面向工程全過程的建設問題。面向工程應用的教育理念是“理論與實踐相結合”[2]。教學模式以情境教學、案例教學等方法為主，強調學術與實踐的高度一致。吳浙文等通過自編案例教學法激發學生的創造思維、提高學習積極性[3]；王楨棟等研究發現角色扮演的教學方法對方法訓練、獨立思考和創新思維上，有研究問題、組織方式和表現形式多元的優點[4]；謝曉專將案例教學于情境模擬融合，設計“案例、情境、體驗、點評”等要素，提升案例教學的效果[5]。工程實踐類課程要體現與社會的緊密聯系，在學習過程中發現工程的決策的痛點，體會工程方案設計的綜合性和系統性。

1 教學設計

教學設計需要考慮知識授受、以學習為中心、促進學科核心素養“教—學—評”一致的教學系統設計，教師作為教學設計者和主導者進行設計教學活動，形成教學過程[6]。從知識學習向學科育人轉變，進行“學”的設計，引導學生經歷知識形成過程[7]。構建學習空間環境，塑造學習形態[8]。

通過創設情境、明確任務、知識準備、課堂討論、活動總結、問題反饋等6 個環節，探索所學的知識與工程實際問題的有效結合，穿插“理論”與“實踐”的知識聯系，形成引導關注問題、獨立思考、研究討論、解決方案、方案評價的解決工程問題的技術路線，如圖1 所示。

圖1 課程設計的流程

（1）創設情境，就社會熱點引入工程案例，投票選擇感興趣的題目，將學生引入工程問題的情境；明確任務，由教師、學生用頭腦風暴法提出項目可能影響的身份，投票決定不同的身份數量和定位，組織學生選身份，進行問題討論場景的定位引導；（2）知識準備，學生在課前通過網絡查詢時事熱點的變化情況，分析國內外專家的熱點解讀方法，提出對應于各自身份的問題和解決方案；（3） 在課堂討論的環節，以工程項目的會議布局場景為藍本，構建環境，學生提出觀點，在問題的提出者和解讀者之間做角色轉換，最終形成以各自身份為出發點的綜合性解決方案；（4） 解決方案在課后形成方案報告，形成小組互評，教師對各方案分別點評；（5）課上進行活動的總結，并由教師進行知識的拓展和延申，對工程問題做出深化解讀。（6）引入大國工匠和工程建設的典型思政元素，構建偉大工程夢想，培養偉大工程情懷，立足行業培養廣闊的視野，強化統籌全局的綜合性方案的設計能力。

2 教學內容

面向工科的教學內容宜“全”忌“難”，要注重知識更新和邏輯變化，增強實踐檢驗的討論[9]。工科培養方案對實習實踐的要求逐步提高，教學過程中實習實踐學時學分的比例宜適當增加。從教學方法、教學內容、課后鞏固與拓展三方面進行教學設計，根據教學設計的過程，將教學內容進行知識關聯，設計還原工程問題的場景進行研討教學，研討結論在課后寫入實踐報告，進一步的鞏固學習成果，拓展思維。

2.1 教學內容的關聯分析

課程教學擬通過時事熱點的情境設計和工程參與者角色的扮演，感受不同角色對典型項目的特定時間、地點、環境的處理方案。在本單位、本項目、周邊環境影響等因素的綜合作用下，對工程呈現的特殊性進行分析，結合近期出現的國內外工程現象，凝聚工程視角、凝練工程思維，提高宏觀把控工程建設的能力，如圖2 所示。

圖2 情境教學設計

以工程監理課程中的工程參與者的職能及相互關系為例，在項目內形成建設單位、設計單位、設備商、材料商等不同身份；在組織內形成總監理工程師、總監代表、監理工程師、監理員等管理層次；在周邊環境中設計建設單位、當地群眾、環保主義者、外國人等不同主張的人文環境。不選擇身份的學生，作為自由人出現。

教師身份作為活動的組織者和職能關系的解讀者。一方面協助各項目參與者完成對權益的解讀，提出以不同身份為背景的解決方案；另一方面，根據這些解決方案從其他職業身份進行破解和反制。形成“旁觀者”與“攪局者”的雙重身份，推動學生向復雜工程問題的“解讀者”身份轉變。

教師從項目的建設過程的時間、施工影響因素兩個角度準備問題。在建設時間軸上，對項目立項、可行性研究、施工圖設計、施工過程、竣工驗收、項目運行期等全周期提出特征性問題；在施工季節、施工時間、環境溫度、交通、通信等影響到工程建設的不同因素方面提出不同的問題，培養學生全方位思考問題的能力。

課程評價由學生推選3 位計分員，將答案分成有效提問、有效回答、協助作答不同類型，計分員主觀分辨問題及答案的有效性，并進行數量統計。在統計過程中，提高對問題的思辨及正確解讀工程問題的能力。

2.2 工程場景布局的模擬

場景設計在教室內的模擬。教室的中心區域設計為工程項目的直接參與者，兩側為提出不同需求的影響因素。在本次設計中，常規的影響因素考慮工程周邊原住戶、將來的工程業主；考慮未來國家與民族的交融，設計不同國家、民族的代表；工程周邊的地方組織、環保主義者對工程的要求，在跨國、跨地區工程中常見；有同學提出，工程上常有“碰瓷”專業戶，因此設計了“碰瓷”專業戶的專席，專門模擬該類型的問題。教師的位置面對計分席，關注數據統計，對教學過程進行動態控制，在工程內外各個角色間游走，主導整個教學過程，見圖3 所示。

圖3 課堂座位設計

2.3 課后的知識鞏固與拓展

在問題闡述的基礎上，組成工程小組形成工程文件，作為實踐教學的報告內容。以課上學生發表的觀點為基礎，融合課堂討論的成果，代入不同工程角色形成技術性文件，形成解決工程問題的方案。管理單位提出管理報告，施工單位出技術措施、技術方案，設計單位出技術報告和關鍵控制參數，供應商提出供應計劃，資金管理單位提出管理方案和審計要求，有其他想法的，可自擬身份補充報告作為加分項，如表1 所示。

表1 課程后續的學生個人總結報告

3 教學評價

審視學習的目標及核心內容，確定成績來源，基于目標設計評價指標，構建“目標—教學—評價”一致的評價指標體系[10]。在課程體系中融入課程思政協同育人的理念，探索價值塑造和專業能力相融合的教學評價[11]。按照教學設計目標和教學內容，構建教學評價體系，設計評價指標，構建過程化評分標準，以課程總成績作為評價指標進行對比分析。

3.1 評價指標體系

教學設計目標，在課程參與、知識運用、社會觀察、課程思政等方面進行定位引導。課程參與的情況和設計量化指標，由學生參與統計；知識運用情況，列出可能運用的知識點的清單，作為角色定位和方案提出的基本依據和參考資料，學生可在此基礎上進行補充和完善；社會觀察，需要教師的引導，在社會熱點問題中感受科學知識的價值，培養科學思維的方式方法，從問題出發分析社會發展的問題，選擇看待問題的立場；課程思政，由學生互評完成，教師以旁觀者的身份參與，課程總結的時候提出對課程思政問題的觀點，促進師生對社會問題進一步的思考和理解，如圖4 所示。

圖4 教學目標及評價設計

3.2 過程化考核

過程化考核的教學評價有較強的主觀因素。方案設計基礎分和加分項兩個評分過程，綜合評價等級對應的分數作為基礎分，再由量化統計和課堂互動形成加分項，加分項原則上不超過10 分，滿分為100 分。

在基礎分考核評價中，以觀點能否正確的提出作為評價合格與不合格的分界線；能否正確地進行工程表達和提出符合身份特征的解決方案，作為中等成績認定要求；能否考慮不同角色身份綜合提出工程解決方案，作為良好等級的認定標準；以是否能夠創造性地解決問題或發散思考不同工程場景，類似工程問題的舉一反三的能力，作為優秀級別的考核依據。成績分級評估標準如表2 所示。

表2 成績分級評估標準

加分項的考量，根據成績分級評估標準（表2）及教學目標及評價設計（圖4），結合本次課程中學生提出的觀點，設計課程的加減分標準，由教師和學生共同完成對成績的小分評價。從思政元素考慮觀點正確、環境友好兩個因素；從工程可行、經濟合理兩方面進行技術評價。學生評價取多人評價的平均值，教師評價直接計入成績，形成過程化考核的量化指標，如表3 所示。

表3 過程化教學考核的量化指標

3.3 教學效果評價

教學效果需要從對整個課程的綜合影響來進行全面分析，選擇2 個同一學制、同一年級的班級作為教學對照樣本，學生人數分別為29 人和25人。29 人的班級加入了一次情境模擬方式的教學活動，25 人的班級以講授法作為對照樣本，整個課程的綜合成績相差較大。成績分布情況如圖5 所示。

圖5 成績分布圖

從圖5 中可以看出，兩個班級的主體學生成績主要分布在70-80 分；講授法有2 人不及格，成績分布左偏，60-70 分的人數相對較多；情境模擬的班級成績分布右偏，80-90 分的人數相對較多；90分以上的人數均為0。從表4 中可以看出，兩個班的男女生比例接近，基本不存在性別導致的評價偏差，情境模擬的綜合成績較講授法優，最高分相差2 分，最低分相差30 分，班級平均成績相差9 分，標準差分別是6.2 和10.3，講授法的成績離散度較大，如表4 所示。

表4 教學方法、性別、學習能力的分布匯總表

（1）情境模擬對班級綜合成績的提升有顯著作用。從平均成績上看，情境模擬班的學生平均成績較講授法高9 分；從標準差來看，情境模擬的學生成績離散度較講授法的小，原因是學生之間的交流增多，促進了課程知識的融合，用觀點碰撞不斷增強學生反思作用明顯。

（2）情境模擬對學習興趣的培養起到了促進作用。講授法課程中存在60 分以下的學生，情境模擬班沒有，反映出在學習興趣、課程的專注及課程效果上，對后進同學有促進作用。

4 結論

采用情境模擬的方式開展教學，用啟發、互動的方式開展教學活動，著眼于解決實際問題的綜合能力，訓練學生的思辨能力，解決了知識體系構建、理論與實踐融合的教學難點有優勢。

（1）課堂氣氛活躍，課程參與度高。課上不限制手機的使用，手機變成查找支撐數據、提供教學案例的工具。對網上的信息進行導向性教學，去偽存真，培養學生對社會觀點的分辨能力。（2）復雜工程問題的還原度較高，提高用專業知識的實際應用能力。能夠設身處地的提出問題，與工程實際情況有較好的對應，反映出工程的復雜性。這些用講授或者多媒體很難做到。（3）課程處處有思政，增強對社會的觀察與反思。人文、環境、能源等社會熱點與工程結合，處處反映大國工匠職業精神，個人利益與集體、國家利益沖突與解決方法的碰撞，是從內到外的洗禮過程。（4）對后續的實習實踐課程有較好的支撐。通過課內教學活動對現場的控制、管理、協調工作的出發點和工作方法做了深入的研討，對解決和處理現場問題及工程的發生、發展、變化和影響因素有了更充分的準備，對工程師不說過滿的話、不做超過自己能力的承諾的基本原則有了進一步的認識。