基于虛擬仿真軟件的高職“路基路面”課程開展混合教學模式的研究探索

摘要：將市政道橋仿真軟件結合線上線下混合教學模式應用于高職實訓課程的教學中，以高職“路基路面”課程為例，基于超星平臺資源的線上資源學習和測評以及基于仿真軟件操作線下課堂教學的混合教學模式，學生能更好地了解掌握道路施工的全過程，達到較好的教學效果，彌補因專業設備不足和實習場地限制引起的實訓不足的問題，同時可以全面提升學生的自學能力和知識理解力。

關鍵詞：仿真軟件；高職專業課；實訓；混合教學模式

一、前言

當前，中國教育信息化發展應用已進入“教育信息化 2.0”時代，更加注重應用驅動下的教育與信息技術的深度融合創新[1]。“互聯網+教育”的新教育環境成為現在大學生獲取知識的渠道和方式，同時對單一的傳統教學方式產生了很大沖擊，教師們也逐漸對“以學生為中心”的教學理念達成共識。自2012年以來，大規模公開線上課程“Massive Open Online Course”，簡稱 MOOC，因共享性、開放性、大規模性等優勢得到迅速發展，但隨著實踐的不斷深入探索，發現MOOC課程投資成本高、完成率低、資料存儲量大、師生互動少、學習質量難保證等弊病逐漸凸顯[2]。因此總結出“MOOC還不能完全替代傳統教學模式”的事實，繼而開始探索“以傳統教學模式為基礎，融入網絡開放式教學”的混合教學模式。在后MOOC時代，小規模限制性在線課程應運而生，簡稱SPOC，它改變了MOOC網絡教學和傳統教學的不足之處，同時融合了在線開放課程的優點，在教育界得到了廣泛的認可。

二、高職“路基路面”課程教學現狀

“路基路面”課程是高職市政工程技術專業的核心課程，主要培養學生掌握道路工程施工各工序施工流程的基本知識及相應的檢測操作技能[3]，學生獨立思考、解決實際問題的能力，以適應職教發展需要并最大限度滿足市政道路施工類人才需求。一方面，學生需要掌握路基路面工程的基礎知識和設計原理；另一方面，還需要培養學生的實踐操作能力，如路基路面的測量、施工、養護等技能。

然而，傳統的教學模式難以滿足該課程的教學需求。主要存在以下問題：

1.教學手段單一，難以激發學習興趣。目前的教學方式還主要停留在傳統的“講解+示教”模式，教學形式枯燥、單一，在傳統的課堂教學模式下，該課程存在教學內容理論化、學生主動性不高、實踐應用能力欠缺等問題，難以滿足培養高技能型人才的需求。

2.理論知識和實踐技能脫節。課堂教學側重于基礎理論的講解，缺乏與實際工程的緊密結合，學生的實踐動手能力難以得到有效培養。“路基路面”這門課程的教學課程內容抽象、知識層次多、實踐性強、綜合性強、考核難度大，實訓教學內容不可或缺，而目前該課程對實訓場地和要求較高，校內傳統實訓開展不夠豐富。

3.實訓場地和時間有限，實踐機會有限。因專業性質，“路基路面”校外實訓大多在道路施工現場，存在很大的安全隱患和不確定性，傳統實訓開展比較困難，故學生在現階段掌握各施工流程的難度很大，一定程度上不利于學生的學習自主性和積極性的提升，學習效果不是很好。

三、仿真軟件在教學中的應用及優勢

近年來，隨著信息技術的飛速發展，仿真軟件在高職教育中的應用日益廣泛。它為學生提供了高仿真、交互性強的虛擬實踐環境，有效彌補了實際操作條件的局限性，促進了新型實訓教學模式的開展和深化，是落實黨中央提出的教育現代化、教育信息化的具體體現[4] 。在“路基路面”課程中，基于仿真軟件的應用及優勢主要表現在以下方面：

1.學生能夠更直觀學習基礎知識

基于市政道橋仿真軟件，教師以實際工程項目為載體，通過技術交底的形式展示施工技術要求和具體施工流程，使知識點更加立體化。結合仿真軟件，學生可以在電腦上模擬路基路面的施工過程，更加直觀地了解各施工環節的注意事項和要點。利用仿真軟件，還可以模擬路基路面常見病害及日常養護維修措施，讓學生在掌握專業知識和技能方面更加有效。

2.能夠降低教學所需成本

路基路面施工中涉及很多實訓，對因實訓設備經費不足、實訓安全等原因不能開展的線下實訓可以應用虛擬仿真軟件完成，降低實訓所需成本。

3.有效增強了學生學習興趣

傳統實訓存在一定的局限性，如操作環境受限、安全隱患等，影響學生的學習體驗。仿真軟件則能提供更加安全、靈活的虛擬實踐環境，可以有效增強學生的學習興趣。

四、基于仿真軟件的SPOC混合教學模式構建和實施

“路基路面”課程作為市政工程技術專業的一門專業核心課程，傳統的教學模式雖有弊端，但是也存在明顯的優勢。例如，在針對學生的職業素養培養方面，面對面的課堂教學更容易實現。因此，基于仿真軟件，融合傳統教學模式和SPOC教學模式的優點，在課程教學實踐中探索“網絡項目化課程 +仿真項目化練習 + 課堂教學鞏固提升”的教學模式，為學生創造創新型、探究式、實踐型的教學環境[5]。

（一）在線教學資源準備

以超星平臺為主，為學生提供豐富的教學資源，包括錄播視頻、動畫仿真、知識點講解等，供學生自主學習。視頻內容涵蓋基礎理論知識、工程案例分析、施工技術要點等，通過圖文并茂的形式優化知識傳授。

（二）教學環節設計

根據 SPOC實訓教學理念，利用線上平臺，結合仿真軟件實訓教學和傳統課堂教學整合成新的教學方案，概括為三個階段。第一個階段：學生借助超星學習平臺進行自主學習。第二個階段：利用傳統教學模式，根據項目案例讓學生參與互動討論，并進行仿真軟件操作。第三個階段：教師通過超星平臺作業反饋、仿真軟件操作過程、測試進行輔導答疑和評價。這種新的教學方案做到了授課與目標契合、線上與線下混合、虛擬與實際結合、過程與考評聯合、課內與課外融合[6]。教學模式及相應教學環節如圖1所示。

利用學院現有超星數字化教學平臺、市政道橋仿真軟件構建的“課前線上學習—課中互動研討—課后拓展練習”流程，“路基路面”課程SPOC混合教學模式設計，是將路基路面設計施工理論、仿真實踐融為一體的全方位教學設計。

1.課前線上學習

基于仿真軟件的線上線下混合教學模式采用“超星學習通”在線平臺，教師提前在平臺創建線上教學資源，主要包括專業課程短視頻、導學任務書、測驗題庫和互動討論區等[7]。學生完成在線學習和測試，為后續課堂學習做好準備。具體內容如下：

（1）教師分解學習任務。在開始新的教學單元前，教師在超星平臺上發布本單元的學習任務和進度安排。學生需要提前查看并了解本單元的主要知識點、學習目標以及預定的學習活動。

（2）學生線上自學。學生登錄超星平臺，系統性地瀏覽和學習本單元的視頻講解、PPT課件、參考文獻等各類學習資源。在觀看視頻時，他們會認真做好筆記，及時思考和消化知識點。對不理解的部分，可以記錄下來，以備后續在線討論時提出。

（3）歸納疑難問題。在自主學習的過程中，學生將自己在預習中遇到的疑難問題和不理解的地方進行歸納整理。在隨后的線下課堂討論環節，他們可以主動提出這些問題，與教師和同學進行深入交流探討。

通過上述課前線上自主學習的準備工作，學生不僅對知識點有了初步的了解和掌握，還培養了自主學習、發現問題和解決的能力，為后續的課堂互動和實踐訓練奠定了良好的基礎。

2.教師組織課中互動研討

在課堂上，教師提前整理超星學習平臺上學生存在疑問的知識點，引導學生根據具體工程案例進行討論交流，加深對知識點的理解。同時，利用仿真軟件演示相關實踐操作，并組織學生分組進行操作訓練，有重點地在課堂上講解學生不容易理解的問題。學生利用仿真軟件對不易理解、掌握的內容反復練習，在掌握路基路面施工基本理論流程的同時，也進行了施工操作，很大程度上增強了學生的學習興趣。

（1）組織學生操作仿真軟件。教師引導學生登錄市政道橋仿真平臺，學生通過操作學習模式，能夠直觀學習到相應項目模塊，并在操作過程中學習到該項目的技術交底和施工要求，并根據軟件指示完成所有施工流程操作，其中也包括施工技術要求，并以習題的形式呈現。最后，學生可以登錄測評模式，在沒有任何指示引導的情況下，完成各個施工流程的操作，通過操作系統評分，可以查看學生各部分操作準確與否及知識點掌握情況。

（2）引導學生進行任務講解。根據課前的學習任務，學生講解部分學習知識點，根據學生的講解，可以直觀了解學生對知識點的掌握情況，對于大家都比較薄弱的部分，作為教師重點講解的內容。

（3）組織學生進行課堂交流與討論。教師根據學生仿真操作出現頻率高的問題，以及課前學生作業中存在的疑問準備好問題，靈活布置討論問題，讓學生參與討論，積極和學生互動，調動課堂氣氛。

3.安排課后拓展練習

學生在超星平臺完成課后作業，并結合仿真軟件操作測試評分，老師和學生面對面課堂教學，老師對出錯率較高的題目進行講解，對仿真操作完成情況進行分析，鞏固提升教學效果[8]。同時結合項目案例，對學生易出錯部分加強講解和練習，以達到課外拓展和知識鞏固的目的。

（三）考核評價設計

最后，進行過程性考核評價。除單元測試、小組作業、過程表現、仿真軟件操作等多元化的評價環節外，教師需全面考核學生的專業知識、實踐技能和創新能力，考核評價設計見表1。

1.線上學習評價

在基于仿真軟件的SPOC混合式教學模式中，SPOC平臺上的在線測試任務是教學設計的重要環節，目的是檢測和促進學生的線上自主學習效果。在線測試通常包括以下幾個方面：

一是安排學生完成知識點測試。教師會針對每個知識點設置相應的單項選擇題、填空題等，測試學生對基礎知識的掌握情況。這些題目設計貼近教學內容，既能檢測學生的學習效果，又能幫助他們鞏固和深化所學知識。二是引導學生完成探究性任務。在某些教學單元中，教師還會設計一些探究性的在線任務，要求學生結合實際問題，利用所學知識提出創新性的解決方案。三是收集學生學習反饋。除了客觀性測試題，SPOC平臺上還會設置一些開放性的學習反饋環節，讓學生在線撰寫學習心得、提出疑問等。教師可以據此了解學生的學習狀況，及時進行針對性指導。

通過這樣一系列設計多元的在線測試任務，SPOC平臺不僅能有效檢測學生的學習效果，還能及時反饋學習情況，為后續的教學調整提供依據。

2.仿真操作評價

“路基路面”仿真軟件平臺有學習模式和測試模式，可以記錄學生整個仿真操作過程，以及對知識點的掌握情況。學生的仿真操作過程可實現記錄和查看，要求教師必須在學生仿真操作過程中適時引導，對操作的準確度和流程有全面的認識，在學習效果上給予準確客觀的評價。

3.課堂互動評價

根據學生對已學習知識點的講解情況，包括資料準備、語言表達、課下知識拓展等綜合評價學生自主學習和輸出知識的能力，有助于培養學生自學和表達能力。其中，課堂互動參與度占主要比重，旨在鼓勵學生參與學習任務，鍛煉自我表達能力。

五、教學成果分析

結合高職“路基路面”課程的特點，設計并實施了基于仿真軟件的SPOC混合教學模式，根據該教學模式進行了授課并對授課情況給予客觀評價后，認為該教學模式在以下幾方面取得了良好的教學效果。

1.學習主動性提升

相比于傳統教學模式，對學生線上教學的任務要求有所提升，學生自主觀看視頻及在線課程資源學習，調動了學生學習的自主性。同時結合仿真軟件進行實訓模擬，并引導學生在課堂上積極參與討論互動，學生整體學習的積極性和主動性明顯提高，課堂學習氛圍更加濃厚。

2.實踐應用能力增強

在仿真軟件的虛擬環境中，學生能夠完成路基、路面工程建設的全流程操作，對知識點的理解更加深入，實踐運用能力得到較大提升。這些實訓在傳統教學模式中實現有很大困難，主要在于該專業課實訓操作所需實訓設備和實訓條件在線下很難滿足，仿真軟件解決了實訓不足的痛點。

3.綜合素質提高

該教學模式分組協作，小組協作學習培養了學生的團隊意識和溝通能力，過程性評價激發了學生的學習熱情，促進了知識、能力和素質的全面發展。同時在課堂討論環節，能夠鍛煉學生的語言組織和表達能力，對學生綜合素質的培養也起到了很大的作用。

通過問卷調查，學生普遍認為該模式比傳統教學模式有趣直觀，理解性更強，在學習評價方面更客觀，學習效果也更好。

六、結語

基于仿真軟件的SPOC混合教學模式彌補了傳統課堂教學的不足，使其自身優勢得到了明顯提升，師生交流也更加及時，對于像“路基路面”這類不好開展實訓的專業課程來講，又可以給學生提供仿真軟件進行施工流程操作并反復練習，對實訓場地和實踐不受限制，也更為安全，沉浸感強，充分調動了學生學習的自主性和積極性，在學生中得到了較好的反饋。因此，利用仿真軟件的SPOC混合教學模式適合路基路面實訓的教學，也可以對其他高職專業課程的教學起到一定的借鑒意義。

參考文獻

[1]王珠珠.教育信息化2.0：核心要義與實施建議[J].中國遠程教育，2018（07）：5-8.

[2]徐葳，賈永政，阿曼多·福克斯，等.從MOOC到SPOC——基于加州大學伯克利分校和清華大學MOOC實踐的學術對話[J].現代遠程教育研究，2014（04）：13-22.

[3]周燁.基于翻轉課堂的“路基路面試驗與檢測”課程教學模式研究[J].北方交通，2021（12）：92-94.

[4]羅怡，丁雪萍，王新鑫，等.線上線下混合應用的虛擬仿真實驗教學模式[J].教育教學論壇，2022（10）：153-156.

[5]趙東，葉超.MOOC背景下高職《路基路面施工》課程項目化教學設計探索[J].陜西教育（高教），2017（06）：63+70.

[6]李秀平，林梅，陽大慶，等.基于小規模限制性在線課程和虛擬仿真實驗的免疫學檢驗混合實驗教學模式的思考與探索[J].中國醫藥導報，2024，21（01）：77-80.

[7]孫濤，何小涌，姚未來，等.基于SPOC的混合教學模式探索與實踐——以鋼結構課程為例[J].高等建筑教育，2022，31（06）：189-197.

[8]孫麗平，董志儉，蔣慧亮，等.基于仿真軟件的線上線下混合教學模式在高職實訓課中應用的研究[J].現代職業教育，2021（47）：176-177.

基金項目：內蒙古自治區高等學校科學研究項目“基于仿真軟件的高職‘路基路面’課程開展SPOC混合教學實踐研究”（項目編號：NJSY23019）

作者單位：鄂爾多斯生態環境職業學院

責任編輯：王穎振、楊惠娟