碎片化學習環境下新拋錨式教學模式的實證研究

楊華山,車玉君,陳榮妃,李維維

（貴州師范大學材料與建筑工程學院，貴州貴陽 550025）

隨著信息技術的迅速發展，傳統的知識介質已不能滿足信息時代學生迅速獲取知識和即時信息的需求，因此，微課、微博、微信、知乎等各類平臺應運而生，并不斷推送碎片化知識和信息，越來越多的學生已經通過移動設備開始了碎片化學習，悄然進入了碎片化學習時代[1,2]。

碎片化學習已經成為當前學習方式的一個必然發展趨勢，我們可以充分利用其優勢，并將其作為傳統課堂教學的一個重要補充[3,4]。首先，學生不受時空限制，可利用智能手機、iPad、筆記本電腦等移動終端隨時隨地學習，有利于充分利用碎片化時間學習知識。其次，相對于傳統知識介質，各類平臺推送的碎片化信息時效性較強，學生往往可以獲取即時信息，有利于及時更新現有的知識體系。再次，一些碎片化知識有時候也能觸發學生的靈感，構建新知識。

近年來,國內外一些學者對碎片化學習進行了深入的研究，并取得了較大的進展，但是，其中的一些缺陷并未完全克服[5-7]。首先，碎片化知識一般缺乏系統性和完整性，不利于學生建立完整的知識體系[8]。其次，為獲得較高的點擊率，碎片化知識普遍浮于表層或淺層，思想性和科學性較高的作品相對較少，不利于學生開展深度學習[9,10]。最后，由于長期以來應試教育形成的慣性，大多數學生往往不善于進行碎片化深度思考，因此不能從碎片化信息中捕捉靈感并提出有深度的創造性問題[11]。總之，碎片化學習的缺陷已經成為制約學生深度學習和深度思考的一大瓶頸，亟須建立一個新的教學模式以適應碎片化學習環境，引導學生聚焦于真實問題，圍繞真實問題的解決開展深度學習和深度思考。

基于問題的教學模式又稱拋錨式教學模式，該模式可以引導學生聚焦于真實問題，通過真實問題的解決過程系統化學習碎片化知識，即碎片化學習環境下“錨”之重構效應。王竹立等將其形象地描述為“零存整取”。由于這種學習策略符合大腦認知規律，因此被認為是網絡時代對碎片化知識進行加工整理、實現意義建構的一個有效策略[12,13]。更為重要的是，拋錨式教學模式亦能有效驅動學生針對真實問題開展深度學習，并幫助學生進行碎片化深度思考，提高學生創造新知識的可能性，即碎片化學習環境下“錨”之催化效應。因此，本文擬研究“錨”之重構效應和“錨”之催化效應，提出了碎片化學習環境下新拋錨式教學模式，在一定程度上克服了碎片化學習浮于表層的缺陷。從2017年開始至2021年，該模式應用于2016級～2020級土木工程專業，進行了為期5年的教學實踐。

1 拋錨式教學模式

拋錨式教學模式由溫特比爾認知與技術小組開發，小組代表人物是約翰·布朗斯福特。拋錨式教學是以建構主義學習理論為基礎，學生在真實問題背景中通過鑲嵌式教學以及學生之間合作學習達到目標的全過程[14]。該教學模式的實施過程有如下幾個環節[15]：

第一，教師基于學生現有的知識儲備，拋出具有一定難度的問題供學生選擇，啟動教學。

第二，學生團隊圍繞問題開展合作學習，教師針對學生學習過程中遇到的問題適時組織“鑲嵌式教學”。

第三，學生通過解決問題，達成學習目標。

第四，延伸問題，生成學生自己的項目。

如表1所示為拋錨式教學模式和傳統教學模式的比較，可以看出，二者在知識觀、教材觀、教學方法、學習策略和教學評價等方面有顯著的區別[16-18]。

表1 拋錨式教學模式和傳統教學模式的比較

拋錨式教學模式的知識觀不同于傳統教學模式，前者強調學生在教師的幫助下圍繞問題的解決不斷探索知識，后者則是簡單的知識傳遞，即，教師講授知識，學生記憶知識。

拋錨式教學模式以教材作為參考資料，但不限于教材，而傳統的教學往往局限于教材。

拋錨式教學方法不同于傳統的教學方法。首先，前者教學活動的啟動是從教師拋出問題開始的，如果學生團隊在解決問題的過程中遇到瓶頸，教師則從學習的需要出發組織“鑲嵌式教學”，引導學生深度學習和深度思考，而后者的學習深度較淺，一般僅限于教學大綱，學生的合作學習也較少。其次，前者教學中教師和學生的角色發生了較大的變化，教師作為教練或學習伙伴與學生共同學習，而后者的教學中教師一般不參與學生的具體活動，他們僅僅傳遞信息。再次，前者擬解決的問題往往具有多個方案，而后者一般為標準答案。最后，前者在教學過程中鼓勵學生發現新問題，從而延伸出學生的新項目，而后者一般不延伸。

拋錨式教學模式的學習策略和教學評價方法也不同于傳統教學模式。首先，前者教學過程中教師通過引導學生識別重要問題，幫助學生選擇擬研究的問題，并明確學習目標，而后者教學過程中學生往往是通過記憶筆記的方式來應付考試。其次，前者教學過程中學生在教師的幫助下尋找解決問題所需的資源、方法和途徑，從而獨立地識別、分析和解決問題，并逐漸減少對教師的依賴，而后者的教學過程中學生往往關注標準答案和考試范圍，對教師的依賴性較大。最后，前者以學生是否解決了問題為教學效果的評價方法，而后者通常以考試成績作為評價方法。

2 碎片化學習環境下新拋錨式教學模式

鑒于拋錨式教學模式緊緊圍繞問題解決這一目標開展，其教學過程可以不受時間和空間的限制，教師和學生可以充分利用智能手機、iPad和筆記本電腦等信息化平臺進行碎片化學習，因此，我們將碎片化學習的優勢和拋錨式教學模式有機結合，提出了碎片化學習環境下新拋錨式教學模式。

如圖1所示為碎片化學習環境下新拋錨式教學模式（以下簡稱新拋錨式教學模式），我們可以看到，從教師拋錨啟動教學開始至問題的最后解決，新拋錨式教學模式的實施全過程充分地利用了碎片化時間。由于學生聚焦于問題，因此新拋錨式教學模式有助于克服碎片化學習環境對教學的不利影響，其優勢主要有：

圖1 碎片化學習環境下新拋錨式教學模型

第一，新拋錨式教學模式有效地引導學生充分利用碎片化時間深度學習，以問題的解決為主線，將碎片化知識貫通起來并縱向深入探索，從而在一定程度上克服表淺簡單學習的弊端。

第二，新拋錨式教學模式有力地啟動了學生的碎片化深度思考，有助于他們及時捕捉稍縱即逝的靈感創造新知識，從而在一定程度上扭轉了學生學而不思的習慣，并促使他們延伸現有的問題，生成新問題。

第三，新拋錨式教學模式兼容傳統的“大段時間”學習模式，可作為其重要的補充。可以預見，碎片化深度學習和深度思考可以驅動學生自覺延長學習時間和思考時間。

新拋錨式教學模式與當前信息化時代的碎片化學習環境相匹配，其“錨”之重構效應可以有效地將碎片化知識鏈接起來，“錨”之催化效應可以促使學生在碎片化深度學習中延伸現有的研究內容。

3 碎片化學習環境下新拋錨式教學實驗

3.1 試驗方法

假設：土木工程材料課程采用新拋錨式教學模式的教學效果優于傳統教學模式。

研究對象：以2016級～2020級土木工程專業本科生共381人作為研究對象，進行了為期5年的土木工程材料課程教學改革試驗。每個年級中以報名參加國家級大學生創新創業訓練項目、中國國際“互聯網 +”大學生創新創業大賽和全國大學生混凝土材料設計大賽等學科競賽的學生作為試驗組，其他學生作為對照組。

自變量：采用新拋錨式教學模式，針對試驗組的學生開展創新創業訓練，而對照組的學生以傳統的方式學習。

因變量：土木工程材料課程期末考試成績和創新創業訓練代表性成果。

為檢驗試驗組和對照組土木工程材料課程的期末考成績是否存在差別以及差別是否顯著，本研究運用獨立樣本的t-檢驗模型對其進行了定量統計分析。試驗組創新創業訓練效果運用新拋錨式教學模式進行了定性分析。

3.2 試驗結果

試驗組和對照組土木工程材料課程期末考試成績的t-檢驗統計分析結果如表2所示。從表2中可以看出，2016級～2020級土木工程專業學生中試驗組的平均成績均高于對照組，平均成績提高率分別為6.07%、15.01%、13.43%、16.15%和18.25%。其次，除了2016級外，2017級～2020級土木工程專業學生中試驗組的標準方差均低于對照組，表明對照組中學生的成績與其平均值之間的差異較大，而試驗組中學生的期末考試成績較為接近其平均值。第三，2016級土木工程專業學生中兩組樣本的無差別概率P大于0.050，這說明兩組樣本的期末考試成績無顯著差異。但是，2017級～2020級土木工程專業學生中兩組樣本的無差別概率P均小于0.050，這說明兩組樣本的期末考試成績均存在顯著差異。

表2 “土木工程材料”課程成績

如圖2所示為2016級～2020級土木工程專業學生土木工程材料課程期末考試平均成績提高率。可以看出，相較于2016級的學生，2017級試驗組學生的平均成績提高率有了較大的增長，之后，平均成績提高率具有緩慢增長的趨勢，這意味著“碎片化學習環境下新拋錨式教學模式”的逐漸成熟和教學效果的不斷提升。平均成績提高率隨教學實踐過程的變化規律可以與標準方差的變化規律互相印證，即，隨著該教學模式的逐漸完善，試驗組學生的期末考試成績離散性逐步降低。

圖2 平均成績提高率

對照組的學生在創新創業訓練和學科競賽等活動中表現一般，試驗組的學生則取得了較好的成績。2016級～2020級試驗組的學生完成了3項國家級大學生創新創業訓練項目、1項省級大學生創新創業訓練項目，榮獲中國-國際“互聯網+”大學生創新創業大賽國賽銅獎2項、省賽金獎2項、省賽銀獎4項、省賽最佳創意獎1項，全國大學生節能減排社會實踐與科技競賽全國三等獎4項，全國大學生混凝土材料設計大賽團體一等獎1項，全國混凝土3D打印創新大賽三等獎2項，在《材料導報》《建筑科學》《貴州師范大學學報（自然科學版）》等期刊上發表學術論文5篇、國際會議論文1篇，授權實用新型專利1項、外觀設計專利1項。

3.3 討論

由于本科生的課堂學習任務較重，試驗組學生開展創新創業訓練活動和學科競賽等大多在碎片化時間段進行，所以新拋錨式教學模式恰好與之匹配。新拋錨式教學模式旨在培養學生解決問題的能力，其直接結果是學生的創新創業訓練項目、學科競賽獲獎、學術論文和專利等的產出，其間接結果是學生期末考試平均成績的提高，這與我們的預期結果一致。教學效果的提高可歸結為新拋錨式教學模式“錨”之重構效應和“錨”之催化效應。

3.3.1 “錨”之重構效應

“錨”之重構效應意為在碎片化學習環境中，學生在教師的幫助下緊緊圍繞問題的解決深度學習，通過一條邏輯主線將碎片化知識鏈接為一個清晰的知識脈絡，并不斷生長知識側枝，形成一個網絡狀知識結構。例如，第六屆全國大學生混凝土材料設計大賽的主題是“以有利于混凝土耐久性為原則，采用機制砂配制C40大流態混凝土，并考慮工程應用環境和經濟性，展示大學生解決復雜工程問題的能力。”教學啟動后，2019級土木工程專業試驗組學生在教師指導下利用碎片化時間圍繞大賽主題準備理論考試和實踐操作，通過深度學習形成一條以大流態混凝土配合比設計為主線的知識鏈條，并在膠凝材料、礦物摻和料、外加劑、粗骨料、細骨料、混凝土配合比設計和混凝土性能等方面不斷擴張，最終形成了一個幾乎覆蓋土木工程材料課程核心內容的知識網絡，并在全國總決賽中獲得了團體一等獎的優異成績，展示了解決復雜工程問題的能力。這種能力是學生在真實問題的解決過程中逐漸建構的。基于問題的學習使學生在知識與應用之間建立了聯系，有效地促進了高階認知能力的發展，從而促進了知識的遷移[19]。

“錨”之重構效應還有助于試驗組的學生全面掌握土木工程材料課程的學習內容，由于他們系統掌握了本課程的核心內容，知識側枝較為容易生長并形成本課程的知識網絡。即，學生圍繞某一個問題對碎片化知識進行了“二次開發”，最終提高了知識系統的完整性和整體性[20]。

3.3.2 “錨”之催化效應

“錨”之催化效應意為在碎片化學習環境中，學生進一步深度學習和深度思考促使問題的解決，甚至能夠通過靈感的捕捉延伸出他們自己的新項目。新建構主義學習理論也指出，學習的目的不是為了習得知識，而是創造新知識[21]。更為重要的是學生的學習內容聚焦在深度學習上，因此，有利于學生在碎片化信息中捕捉到靈感，并形成知識脈沖[22]。例如，由于貴州省天然河砂資源供需矛盾突出，2016級土木工程專業試驗組的學生利用碎片化時間研究了“機制砂3D打印混凝土”，通過學生團隊的合作學習和試驗研究以及教師的“嵌入式教學”，學生團隊采用機制砂代替河砂，成功研制了一種機制砂3D打印混凝土。在研究過程中，學生團隊發現貴州省磷礦渣堆積成山，給環境造成了沉重的負荷，因此又提出了3D打印磷渣粉混凝土的研究方案。該研究獲得了國家級大學生創新創業訓練項目的資助，并榮獲了第四屆中國“互聯網+”全國大學生創新創業大賽銅獎。

同樣地，由于試驗組學生的深度學習和深度思考，他們對土木工程材料課程的內容有了更為深刻的理解，因此，“錨”之催化效應也大大提高了他們的期末考試成績。

4 結語

本文提出了碎片化學習環境下新拋錨式教學模式，分別以2016級～2020級土木工程專業本科生作為研究對象，進行了為期5年的實證研究，主要結論有：

（1）新拋錨式教學模式在一定程度上克服了碎片化學習深度不足的問題，可以引導學生聚焦于真實問題，圍繞真實問題的解決開展深度學習和深度思考。

（2）試驗結果表明，碎片化學習環境下新拋錨式教學模式的教學效果優于傳統教學模式。

（3）碎片化學習環境下新拋錨式教學模式教學效果的提高在于“錨”之重構效應和“錨”之催化效應。

（4）碎片化學習環境下新拋錨式教學模式與傳統教學模式相兼容，是傳統教學模式的一個重要補充。