建構主義視角下高職虛實結合類課程教學改革探索

洪晴 陳勇 張紅新 王業方

摘??要：本文以建構主義學習觀作為理論基礎，將拋錨式教學法應用于高職虛實結合的數字化雙胞胎課程教學設計中，從教學情境的設計、教學活動的重組、教學資源的創建、教學評價體系的搭建等幾個方面進行教學改革，實現了課堂理論教學與虛擬實踐教學的有效融合。教學實踐表明，拋錨式教學法能夠激發學生的學習興趣，提升教學效果，培養技術創新綜合能力。

關鍵詞：建構主義;拋錨式教學法;虛實結合

建構主義最早由瑞士的皮亞杰提出，在建構主義理論中，知識視為個人與社會之間直接聯系或互動的產物【1】，不是通過教師的教授，而是在特定的社會文化背景下，利用必要的學習資料，在老師的幫助下，通過意義建構的方式獲得【2】。

在建構主義基礎上【3】，拋錨式教學法早在19世紀末，由美國布蘭斯福德教授的CTGV實驗組提出【4】。拋錨式教學法以學生為主體，老師是作為學習活動的組織者、引導者、合作者，重視學生的自主合作學習能力，采用形成性評價方式【5】。老師以教學過程中真實的問題作為“錨”，為學生搭建腳手架，進行情境創設，從而使學生在現有的知識經驗基礎上獲得新的知識【6-8】。

隨著我國智能制造技術高速發展，對高層次復合型技能人才需求日益迫切，高職教育亟需改革，本研究將拋錨式教學法應用到虛實結合類數字化雙胞胎課程，將抽象的理論知識嵌入到創設的“錨”中，使學生置身于真實項目開發與調試中，激發學生的學習興趣，鍛煉其綜合技術能力，培養理論基礎更加深厚、知識體系更加完整、專業能力更加復合、技術技能積累更加堅實的智能制造高層次人才。

1?傳統教學方法存在問題

1.1?課程理論教授為主，仿真無法驗證

《數字雙胞胎技術》是職業本科機械電子工程專業的核心課程，在培養學生綜合運用UG建模裝配、MCD仿真、PLC編程基礎上，應用PLC與MCD聯調技術，循序漸進地掌握并實施數字化雙胞胎技術。傳統授課根據知識點需要設計教學模型，通過演示模型操作實現仿真命令的講解，教學模型理想化與崗位設備差異巨大，導致學生對控制對象缺乏真實感;同時對仿真的結果存在懷疑，不能與實際設備對比，無法驗證。

1.2?學生專業背景不同，基礎差異大

本課程涉及先進智能制造數字孿生技術，要求教學對象通過之前課程的學習，已具備一定機械制圖、機械設計、建模軟件繪圖基礎。但職業本科生源復雜，既有來自普通高中的學生，也有來自職業高中、職業中專及技校的。而且學生專業背景不同，問卷調查結果顯示，只有47.8%的學生來自機電相關專業，其余學生在機器人操作、生產線調試、PLC應用等方面技術基礎不足。

1.3?教材形式單一，內容不豐富

傳統的教材偏重軟件技能介紹，單純針對軟件操作進行講解，呈現形式單一，流水賬式記載軟件操作步驟，學生按部就班地操作，知識無法內化，教材內容與崗位需求、職業標準、企業生產脫節，體現不了新技術、新工藝，智能制造技術發展趨勢。

1.4?重結果輕過程，評價形式單一

傳統課堂評價形式單一，輕視學生的自我評價，以最終考核成績作為評價依據，反映學生的學習情況不全面。課程改革需從單一評價轉變為多元化評價，從重結果轉變為過程與結果并重，從而促進學生全方位發展，提高學習效果。

2?虛實結合拋錨式教學法課程設計

2.1?虛實結合，創設教學情境

本課程如圖1所示，采用“虛實結合”的教學理念，依托實訓基地真實機電設備資源根據每個項目內容構建“一實一虛一場景”，從知識維度上分為“基礎—強化—綜合”三個模塊，教學目標設置的每個知識點目標完全融入到對應的教學情景中，將設計的教學情境作為“錨”，圍繞“錨”進行教學活動。循序漸進地引導學生從實際設備運作出發，分析其工作流程，主動思考如何通過虛擬仿真技術將其形象化，編寫控制程序完成聯調，并將仿真結果導入到實訓平臺上進行驗證。

2.2?翻轉課堂，重組教學活動

本課程采用拋錨式教學法重組教學活動，實現課堂翻轉。如圖2所示，以學生為主體，將教學過程分為“課前探究—>創錨—>拋錨—>解錨—>起錨—>課后拓展”幾個步驟。課前通過上傳教學資源到在線平臺上，方便學生預習，自主探究，并通過課前測試題檢測學生的學習情況;課中首先依托豐富的實訓設備布置真實的工作場景，激發學生興趣，進行設錨;其次通過將仿真教學內容鑲嵌在實際機電設備案例中，布置仿真任務進行創錨，作為教學驅動，引導學生分組討論從設備需求出發設計設備工作流程以及仿真調試方案，然后進行知識點講解，讓學生分組演練，并跟蹤學習情況，收集共性問題，答疑解惑，實現解錨;最后起錨階段，將仿真得到的控制程序，導入到實訓平臺上進行檢測驗證，生成成果評價依據，反饋學生的真實學習效果;課后選拔學生參加技能大賽，進行知識技能擴展，并深入開展校企合作。

2.3“雙師型”隊伍，校企資源共享

通過校企共建方式建設教材資源庫，師生依據企業實際項目、分析企業需求，進行虛擬仿真，并邀請企業工程師共同編寫“活頁式”任務單，將項目成果轉化為數字化教學資源和案例，更新迭代到教材中，發揮活頁式教材的作用。并深入開展校企合作，將企業實際生產線納入虛擬仿真資源庫，豐富教學資源，服務企業發展。

2.4混合教學，綜合評價體系

基于慕課教學平臺，課前：線上確定教學目標、發布學習指南、上傳資源，并通過線上測試考察;課中：教師線下發布任務，學生小組討論并上傳方案到線上云端，教師總結;課后：線上布置拓展任務，要求學生對所學重點、難點知識進行歸納整理，并上傳思維導圖到慕課平臺。

如表1所示，采取多主體、多形式的綜合評價體系，確保評價的科學性與可靠性。依托慕課教學平臺完成考勤、學習記錄、課前課后測試、討論等線上大數據評價，線下通過教師評價、組內互評、組間互評等方式實現線下多元評價，及時反饋學生學習情況，方便教師課前學情分析、教學策略調整、課后教學反思。

3?數字化雙胞胎課程教學實踐

教學實踐是衡量教學水平、教改思路以及學習反饋的重要依據，是行為過程與結果要求的規范性表征，也是教育價值目標的重要體現。通過將生源層次和質量相同，由同一老師教授的的兩個平行班作為關聯參照對象，實驗班以虛實結合的拋錨式教學法，對照班使用傳統教學法完成相同課程的學習任務，通過MOOC后臺數據及調查問卷的方式，從課前、課后滿意度、討論參與度、綜合成績平均分及標準差等多個維度進行對比分析，建立科學的量化參照對象評價體系，從而定量的分析教學實施后的顯著成效。

如表2所示，實驗班和對照班課前滿意度相近，但課后差異顯著，討論參與度也更高，并且跟對照班相比，實驗班級整體成績顯著提高。數據分析表明，通過實施“虛實結合”拋錨式教學法，學生學習興趣和滿意度和班級整體技能掌握水平得到明顯提升。

結論

拋錨式教學法與建構主義教學理念一脈相承，本文運用拋錨式教學法，對《數字雙胞胎》課程教學進行深入探索和實踐，摒棄傳統的講授式教學法，發揮學生的主體作用，在課堂教學活動中引入實際機電生產設備作為虛擬仿真教學情境，融入授課知識點，構建“一實一虛一場景”，將抽象的理論內容直觀化，并將仿真結果，導入實際平臺進行驗證，生成成果評價依據，實現多元化評價。實踐表明拋錨式教學法充分調動學生的積極性，加深其對知識的理解的同時，有效加強實操能力和技術創新能力，實現職業素養全面提升，對今后拋錨式教學法推廣到其他課程中提供了借鑒。

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基金項目：??工業機器人“1+X”職業技能證書人才培養和產教融合研究??江蘇省工業軟件工程技術研究開發中心??編號：ZK19-04-05

作者簡介：洪晴（1987—??），女，漢族，南京人，碩士研究生，講師，研究方向：數字化雙胞胎技術。