虛擬仿真式“金課”背景下的土建類專業(yè)教學(xué)模式研究

張同鈺

摘 要：本文探討了“金課”背景下的高等職業(yè)教育土建類課程教學(xué)模式，提出結(jié)合虛擬仿真技術(shù)的“PDCA多循環(huán)”教學(xué)模式，并以《建筑施工技術(shù)》課程為例，展示該模式在課程中的應(yīng)用情況和取得的效果，凝練并推廣到高職土建專業(yè)其他課程。

關(guān)鍵詞：金課;虛擬仿真;建筑施工技術(shù);課程建設(shè)

中圖分類號(hào)：G420? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract：This paper discusses the teaching mode of civil engineering courses in Higher Vocational Education under the background of "golden course"，and puts forward the "PDCA multi cycle" teaching mode combined with virtual simulation technology.Taking the course of "building construction technology" as an example，this paper shows the application and effect of this mode in the course，and condenses and promotes it to other courses of Civil Engineering Specialty in higher vocational colleges.

Key words：Golden course;virtual simulation;construction technology;course construction

“金課”的體現(xiàn)形式大致可歸納為五種類型：線下“金課”、線上“金課”、線上線下混合式“金課”、虛擬仿真“金課”和社會(huì)實(shí)踐“金課”[1]。虛擬仿真教育是“互聯(lián)網(wǎng)+教育”之后的“智能+教育”新形式，是依托于電子技術(shù)革新的新型教育生產(chǎn)力，是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（將計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)、傳感技術(shù)及人工智技術(shù)能等綜合起來，使用戶在虛擬環(huán)境中進(jìn)行各種活動(dòng)，獲得身臨其境的感受[2]）與教育教學(xué)深度融合的成果。本文根據(jù)職業(yè)教育的教學(xué)資源條件和學(xué)生學(xué)情狀況，結(jié)合虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用情況探索“PDCA多循環(huán)”教學(xué)模式，在課堂教學(xué)過程中實(shí)施并分析教學(xué)效果。

1 虛擬仿真教學(xué)模式建設(shè)

所謂“PDCA”，源自于質(zhì)量管理的思想基礎(chǔ)，企業(yè)管理中被稱為“戴明環(huán)”，PDCA循環(huán)的含義是將質(zhì)量管理分為四個(gè)階段，即Plan（計(jì)劃）、Do（執(zhí)行）、Check（檢查）和Action（處理）。在質(zhì)量管理活動(dòng)中，要求把各項(xiàng)工作按照作出計(jì)劃、計(jì)劃實(shí)施、檢查實(shí)施效果，然后將成功的納入標(biāo)準(zhǔn)，不成功的留待下一循環(huán)去解決[3]。這個(gè)管理思想與任務(wù)驅(qū)動(dòng)、問題導(dǎo)向的教學(xué)方法用于虛擬仿真式課程教育活動(dòng)中，不斷改進(jìn)，循環(huán)上升，形成適用于這類課程的“PDCA多循環(huán)”教學(xué)模式。在虛擬仿真式課程中運(yùn)用“PDCA多循環(huán)”教學(xué)模式，首先要調(diào)整傳統(tǒng)教學(xué)思維，在做好知識(shí)儲(chǔ)備的情況下在課堂中落實(shí)“做”的環(huán)節(jié)，讓學(xué)生自行琢磨如何去“做”，“先做后教”;其次改變傳統(tǒng)教學(xué)觀念，讓學(xué)生由被動(dòng)的學(xué)習(xí)方式變?yōu)橹鲃?dòng)研習(xí)，激發(fā)學(xué)生的自行研究興趣，“以做代學(xué)”;還需要轉(zhuǎn)換傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式，要求學(xué)生打破僵化思維不斷自我檢驗(yàn)，“在做中思”。

（1）Plan（計(jì)劃環(huán)節(jié)）。每節(jié)課前制定課程的具體目標(biāo)，確定“PDCA”循環(huán)數(shù)量和強(qiáng)度，設(shè)置該課時(shí)的學(xué)習(xí)任務(wù)或需解決的問題，應(yīng)該達(dá)到一下要求：①要有針對(duì)性。以學(xué)生的角度考慮接收程度和預(yù)估計(jì)完成情況，并安排相應(yīng)考核機(jī)制設(shè)置，控制學(xué)生的課前準(zhǔn)備不要太偏離教學(xué)目標(biāo)。②要有自由度。問題和任務(wù)讓學(xué)生有發(fā)揮想象力的空間，完成途徑和答案不能過于單一，學(xué)生才能勇于嘗試新方法新角度。③要有興趣點(diǎn)。任務(wù)設(shè)置時(shí)要在滿足教學(xué)目標(biāo)的前提下盡可能搜羅當(dāng)下熱點(diǎn)話題，可以結(jié)合學(xué)生關(guān)注熱點(diǎn)、時(shí)政新聞熱點(diǎn)、行業(yè)動(dòng)態(tài)熱點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)熱搜等話題，讓學(xué)生體會(huì)到所學(xué)能有所用，激發(fā)學(xué)生的探究興趣。

（2）Do（執(zhí)行環(huán)節(jié)）。以學(xué)生為課堂主體不是一句空話，而是要切實(shí)的做出來。課堂中打破傳統(tǒng)教學(xué)模式，先讓學(xué)生在仿真系統(tǒng)中自行探索完成任務(wù)，然后再由教師根據(jù)結(jié)果講評(píng)。此時(shí)可以發(fā)揮虛擬仿真系統(tǒng)人機(jī)交互和節(jié)省資源的優(yōu)勢(shì)，讓學(xué)生按照課前計(jì)劃對(duì)本節(jié)的相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)預(yù)習(xí)后，按自己的思維去嘗試完成學(xué)習(xí)任務(wù)，在虛擬環(huán)境中可以自行摸索隨意發(fā)揮。這樣做的結(jié)果有兩種：①大部分學(xué)生可以按提示完成任務(wù)，再由教師進(jìn)行總結(jié)，整個(gè)學(xué)習(xí)過程由學(xué)生主導(dǎo)，事半功倍;②大部分學(xué)生無法高質(zhì)量完成任務(wù)，此時(shí)再由教師指出當(dāng)中核心問題，學(xué)生對(duì)照完成情況去對(duì)比分析，進(jìn)行認(rèn)知的更新;③對(duì)部分故意不按標(biāo)準(zhǔn)完成任務(wù)的學(xué)生，需要加入獎(jiǎng)懲機(jī)制，讓他們意識(shí)到如果不按照工藝標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行就無法準(zhǔn)確完成學(xué)習(xí)任務(wù)，迫使其回歸課題。如此安排，一方面變被動(dòng)為主動(dòng)，比起一開始就由教師講解、學(xué)生訓(xùn)練來印象更深，另一方面學(xué)習(xí)任務(wù)因探索過程的未知增添了許多懸念與趣味。

（3）Check（檢查環(huán)節(jié)）。在任務(wù)結(jié)束之后開始進(jìn)行檢查，可以分為學(xué)生自查、小組互查和教師檢查，重點(diǎn)檢驗(yàn)學(xué)生任務(wù)的完成度，查找過程中的普遍問題，以任務(wù)找問題，以問題定課題，根據(jù)學(xué)生的任務(wù)完成情況隨時(shí)調(diào)整教學(xué)重難點(diǎn)，對(duì)學(xué)生的探索結(jié)果進(jìn)行深化討論與糾偏驗(yàn)證，課堂變得有針對(duì)性，提高課堂教學(xué)效率;也是對(duì)學(xué)生檢查過程的驗(yàn)證，考驗(yàn)學(xué)生的自我認(rèn)知和相互檢驗(yàn)的過程，加深對(duì)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的理解。在查中學(xué)，檢查的過程就是對(duì)知識(shí)體系驗(yàn)證的一種能力，增強(qiáng)職業(yè)素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析問題的能力。

（4）Action（處理環(huán)節(jié)）。在這個(gè)階段教師根據(jù)學(xué)生在完成任務(wù)中產(chǎn)生的問題，分析這些問題產(chǎn)生的根本原因，做針對(duì)性的講授和指導(dǎo)，澄清學(xué)生在完成任務(wù)中出現(xiàn)的主要問題，學(xué)生根據(jù)教師的講解反饋到自己的完成情況，回顧自己的任務(wù)應(yīng)用更新后知識(shí)體系勘誤校正，并運(yùn)用到下一循環(huán)過程中去。在完成一輪循環(huán)以后，及時(shí)歸納總結(jié)，檢查大小目標(biāo)的完成率，以此來核對(duì)所制定計(jì)劃是否符合自身學(xué)習(xí)情況，尋找計(jì)劃未達(dá)到預(yù)期的原因。這個(gè)環(huán)節(jié)提升不僅是更新專業(yè)知識(shí)，也培養(yǎng)學(xué)生直視自己?jiǎn)栴}、勇于改正錯(cuò)誤的抗壓能力。

學(xué)生在課堂教學(xué)過程中集中注意力的時(shí)間大約是15分鐘左右[4]，根據(jù)這一規(guī)律我們?cè)诿抗?jié)課中根據(jù)任務(wù)內(nèi)容安排2—3個(gè)次循環(huán)，每個(gè)循環(huán)時(shí)長(zhǎng)控制在10—20分鐘，在學(xué)生出現(xiàn)注意力分散、學(xué)習(xí)興趣下降等情形之前完成一次循環(huán)閉合。如此循環(huán)往復(fù)，環(huán)環(huán)相扣，層層遞進(jìn)，相較于教師講解和演示、學(xué)生練習(xí)、再由教師點(diǎn)評(píng)的傳統(tǒng)模式，“PDCA多循環(huán)”教學(xué)模式更加符合職業(yè)院校教學(xué)理念，更加符合學(xué)生發(fā)展的規(guī)律，更加符合現(xiàn)代教育思想。

2 虛擬仿真教學(xué)設(shè)計(jì)建設(shè)

基于“PDCA多循環(huán)”教學(xué)模式，以及項(xiàng)目引導(dǎo)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)、問題導(dǎo)向的教學(xué)方法，在虛擬仿真環(huán)境下的課程循環(huán)可以這樣設(shè)計(jì)：

課前知識(shí)準(zhǔn)備：根據(jù)課程情況在教學(xué)終端下發(fā)本次課程的課前任務(wù)，并通過相關(guān)的微課、學(xué)習(xí)指南、互動(dòng)視頻等讓學(xué)生對(duì)本次課程的主線內(nèi)容有個(gè)初步的認(rèn)知，并通過課前測(cè)試讓學(xué)生有目的性的預(yù)習(xí)，這樣就通過摸底的形式完成了課前的一次“PDCA循環(huán)”。

虛擬仿真任務(wù)：創(chuàng)建虛擬環(huán)境，以問題導(dǎo)向或任務(wù)驅(qū)動(dòng)的方式引導(dǎo)學(xué)生在虛擬環(huán)境中自行探索解決問題的途徑或完成任務(wù)的方式，然后對(duì)學(xué)生的探索結(jié)果進(jìn)行深化討論與糾偏驗(yàn)證，再次進(jìn)入仿真操作解決實(shí)際問題或完成學(xué)習(xí)任務(wù)或，總結(jié)、評(píng)價(jià)并給出建議，對(duì)尚未達(dá)到要求的部分進(jìn)行補(bǔ)足講解。

在前期準(zhǔn)備充分情況下可在課中完成2次的虛擬仿真任務(wù)，更加符合學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)。這兩個(gè)任務(wù)應(yīng)有相關(guān)性，采用遞進(jìn)式，如第一次是結(jié)構(gòu)認(rèn)知，第二次是工藝?yán)斫?或采用平行式，兩個(gè)都是認(rèn)知型或工藝類;無論是采用哪兩種形式，每個(gè)任務(wù)的時(shí)間長(zhǎng)度恰當(dāng)、難易程度適中，若任務(wù)太少會(huì)浪費(fèi)太多的課堂時(shí)間，學(xué)生的精神容易松懈;任務(wù)太多會(huì)讓時(shí)間過于苛刻，學(xué)生在緊張的情況下容易忘卻理論基礎(chǔ)。

案例分析任務(wù)：在完成虛擬仿真任務(wù)之后，可采取案例分析任務(wù)的形式補(bǔ)足知識(shí)應(yīng)用和技能錘煉，讓學(xué)生學(xué)以致用，培養(yǎng)分析解決問題的能力同時(shí)把學(xué)生從虛擬仿真的環(huán)境中拉出來，以免本末倒置沉迷其中忘記了學(xué)習(xí)任務(wù)。過程也同樣適用“PDCA循環(huán)”的基本環(huán)節(jié)，將解決問題的空間留給學(xué)生，對(duì)問題明顯的地方進(jìn)行診斷并引導(dǎo)學(xué)生持續(xù)改進(jìn)。

3 虛擬仿真課程教學(xué)實(shí)例

經(jīng)調(diào)研，絕大多數(shù)院校將《建筑施工技術(shù)》作為是高職土建類專業(yè)（建筑工程技術(shù)、建設(shè)工程管理、建筑工程造價(jià)等）的一門職業(yè)能力培養(yǎng)課程，專業(yè)必修課程，開設(shè)在這類專業(yè)第二學(xué)年，共50—80課時(shí)不等，還有與之對(duì)應(yīng)的實(shí)訓(xùn)實(shí)踐課程，有院校也作為理實(shí)一體化課程來教學(xué)。該課程通常以土建工程的施工流程為主線，介紹土方與基礎(chǔ)分部、主體分部、屋面分部、裝飾裝修分部等工程的施工技術(shù)要點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生編制、執(zhí)行施工方案和分析、解決一般工程問題的能力，為從事建筑工程技術(shù)與管理工作奠定基礎(chǔ)。

本文以筆者所在職業(yè)院校土建專業(yè)的《建筑施工技術(shù)》課程主體分部工程中的《填充墻工程》學(xué)習(xí)情境（1課時(shí)）為例。

通過分析表中結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，從2017級(jí)引入虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)后，較2016級(jí)相比雖然優(yōu)秀率有所提高，但平均分提升不大;2018級(jí)采用“PDCA多循環(huán)”教學(xué)模式后考核結(jié)果有了根本性的轉(zhuǎn)變，優(yōu)秀率和平均分均有大幅度的提升。

分析學(xué)生滿意度和學(xué)生考核成績(jī)提高的原因，主要由于以下三個(gè)因素：第一，采用虛擬仿真平臺(tái)，增加了學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力和實(shí)踐動(dòng)手能力;第二，采用“PDCA多循環(huán)”教學(xué)模式，增加了學(xué)生的自主探究能力和學(xué)習(xí)興趣;第三，采用獎(jiǎng)懲機(jī)制，豐富了課堂活動(dòng)，也激發(fā)了學(xué)生的積極性，出現(xiàn)人人爭(zhēng)先唯恐落后的學(xué)習(xí)氛圍。

5 結(jié)語

土木類專業(yè)虛擬仿真教學(xué)具有開放性、交互性、經(jīng)濟(jì)性、靈活性及安全性等優(yōu)勢(shì)[5]。當(dāng)前的目標(biāo)是將虛擬仿真系統(tǒng)的潛力充分發(fā)揮出來，實(shí)打?qū)嵉靥嵘虒W(xué)效果。本文所述的“PDCA多循環(huán)”教學(xué)模式不僅限于虛擬仿真平臺(tái)，同樣適用于任何形式的學(xué)習(xí)任務(wù)式和問題導(dǎo)向式的土建課程教學(xué)，只有運(yùn)用適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)模式配合虛擬仿真系統(tǒng)進(jìn)行教學(xué)，才能真正讓課程擺脫“水課”，成為具有高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度的虛擬仿真式“金課”[6]。

參考文獻(xiàn)：

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[6]陸國(guó)棟.治理“水課”打造“金課”[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2018（09）：23-25.