朱節(jié)宏,譚敬晃
(北海職業(yè)學(xué)院,廣西 北海 536000)
CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果。CDIO(Conceive,Design,Implement,Operate)以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體,讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程。我國非常注重CDIO工程教育模式的推廣工作,CDIO在中國十多年的創(chuàng)新發(fā)展,工程教育的實(shí)踐,卓有成效。在“雙高計(jì)劃”、高質(zhì)量發(fā)展的大背景下,積極探索CDIO新內(nèi)涵,推動(dòng)教育教學(xué)改革,持續(xù)提高人才培養(yǎng)質(zhì)量就是CDIO于職業(yè)教育應(yīng)有之義。2019年國務(wù)院發(fā)布的《國家職業(yè)教育改革實(shí)施方案》明確指出,把發(fā)展高等職業(yè)教育作為培養(yǎng)大國工匠、能工巧匠的重要方式,重點(diǎn)是培養(yǎng)服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的高素質(zhì)技術(shù)技能人才[1],而高素質(zhì)技術(shù)技能人才的培養(yǎng)則表現(xiàn)為專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)能力、個(gè)人職業(yè)技能、人際交往技能和專業(yè)創(chuàng)新能力等方面的賦能,這跟CDIO的工程教育理念,有著異曲同工之妙。本文在工程教育的基本框架下,以學(xué)生認(rèn)知能力、學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)、學(xué)習(xí)能力與習(xí)慣等方面的學(xué)情分析為基礎(chǔ),探析工程教育視域下高職機(jī)電類專業(yè)課程混合式教學(xué)模式。
學(xué)情分析是教師教學(xué)策略選擇和教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)的前提,研究學(xué)生的實(shí)際需求、認(rèn)知能力和經(jīng)驗(yàn)、學(xué)習(xí)能力和習(xí)慣等,在教師的角度,為學(xué)習(xí)者設(shè)計(jì)、優(yōu)化有效的教學(xué)過程,更好地達(dá)到教學(xué)目標(biāo),提高教學(xué)效率[2]。
建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為,學(xué)習(xí)的生成過程是學(xué)習(xí)者原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)、經(jīng)驗(yàn)與從環(huán)境中接受的新知識(shí)相互作用,主動(dòng)選擇信息和注意信息,以及主動(dòng)建構(gòu)信息的意義。學(xué)習(xí)者現(xiàn)有的知識(shí)、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)或技能能不能實(shí)施對(duì)新知識(shí)的意義建構(gòu)是激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)主動(dòng)性的關(guān)鍵。以2019級(jí)機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)為例,3個(gè)班共103人,80%以上生源是中等職業(yè)學(xué)校,并且全部是男生,中學(xué)應(yīng)需要掌握的文化科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能普遍較低,認(rèn)知能力測(cè)試結(jié)果顯示,數(shù)學(xué)、邏輯推理能力方面最低,這給教學(xué)設(shè)計(jì)的啟示就是,課程設(shè)計(jì)計(jì)算方面的內(nèi)容教學(xué)必須考慮可操作性。
認(rèn)知能力分析,更多的是關(guān)注學(xué)生個(gè)人的基礎(chǔ)素養(yǎng)、智力和應(yīng)變方面的能力,而經(jīng)驗(yàn)分析則比較傾向?qū)I(yè)基礎(chǔ)素養(yǎng)和實(shí)踐技能的掌握情況,見表1。根據(jù)機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)2019級(jí)的人才培養(yǎng)方案,在學(xué)習(xí)“液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)”課程課前,經(jīng)過整理分析前修課程的結(jié)果材料、調(diào)查問卷分析和面對(duì)面的交流訪談后發(fā)現(xiàn),學(xué)習(xí)效果跟學(xué)習(xí)目標(biāo)差距很大。

表1 經(jīng)驗(yàn)分析
學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者主動(dòng)建構(gòu)內(nèi)部心理表征的過程,自主學(xué)習(xí)能力和接受學(xué)習(xí)能力,對(duì)具有一定結(jié)構(gòu)體系的學(xué)科學(xué)習(xí)非常重要。以“液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)”課程的“項(xiàng)目1液壓與氣壓基礎(chǔ)知識(shí)”內(nèi)容的教學(xué)為例,自主學(xué)習(xí)檢驗(yàn)結(jié)果顯示,除了千斤頂?shù)牟僮髂芤鸫蠹遗d趣之外,其余概念性、理論性問題的回答,絕大多數(shù)學(xué)生都是“不懂”“不知道”;而通過課堂講授之后的內(nèi)容測(cè)試,獨(dú)立思考過后完成的不到一半,其余都是為了完成任務(wù)而隨意的選擇,總體而言,學(xué)習(xí)目標(biāo)的達(dá)成率不到20%,這反映了學(xué)生學(xué)習(xí)的自覺、自主和理解接受能力是有限的,所以教師必須考慮在教學(xué)場(chǎng)景當(dāng)中營造一種“接受”的氛圍,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性,提高參與度,促進(jìn)學(xué)習(xí)目標(biāo)的達(dá)成。
科技主導(dǎo)的現(xiàn)代社會(huì),信息技術(shù)飛速發(fā)展,對(duì)大學(xué)生的生活、學(xué)習(xí)習(xí)慣產(chǎn)生了許多負(fù)面影響。生活上,娛樂方式的轉(zhuǎn)變,由原來沉浸在“網(wǎng)吧”,到如今可獲得性更好的手機(jī)游戲;人際交往上,更多地傾向于網(wǎng)絡(luò)社交,沉溺于虛擬空間;學(xué)習(xí)上,碎片化的資源漫天飛舞,充斥在各種APP、網(wǎng)站和資源平臺(tái),這些對(duì)學(xué)生自主探究性的學(xué)習(xí)、課堂聽講、參與度、團(tuán)隊(duì)協(xié)作和創(chuàng)新力的消極影響,不可忽視。學(xué)習(xí)習(xí)慣分析結(jié)果見表2,教學(xué)內(nèi)容是“液壓與氣壓基礎(chǔ)知識(shí)”。

表2 學(xué)習(xí)習(xí)慣分析結(jié)果
“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代,混合式教學(xué)模式正成為主流模式,是一種以混合式學(xué)習(xí)需求為基礎(chǔ)的教學(xué)模式。首先,學(xué)生知識(shí)與技能的獲得方式,融合了線上學(xué)習(xí)和線下學(xué)習(xí)[3],線上學(xué)習(xí)主要依托各種資源網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)或系統(tǒng);其次,混合式教學(xué)強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者為中心的教學(xué),教師是學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者和服務(wù)者、資源的提供者,學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)活動(dòng)中以線上自主探究、線下協(xié)作討論的方式開展[4,5]。
以學(xué)生為中心,涉及學(xué)生、教師、教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)方法、教學(xué)組織、學(xué)習(xí)環(huán)境和學(xué)習(xí)效果評(píng)估等方面的內(nèi)容,要讓學(xué)生真正成為自覺、主動(dòng)的學(xué)習(xí)者,要讓教師成為學(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者、服務(wù)者,要讓教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)組織和教學(xué)方法的選擇能在充分接納學(xué)生意見建議基礎(chǔ)上進(jìn)行,尊重學(xué)生個(gè)性的差異和學(xué)習(xí)習(xí)慣,教師有責(zé)任有目的地引入或創(chuàng)設(shè)各種具體的學(xué)習(xí)場(chǎng)景,營造良好的學(xué)習(xí)氛圍,學(xué)生的學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)還要能及時(shí)直達(dá)學(xué)生,便于其個(gè)人調(diào)整。具體情境式的教學(xué)設(shè)計(jì),以能為學(xué)生帶來輕松愉悅、自主性較強(qiáng)的學(xué)習(xí)體驗(yàn)為標(biāo)準(zhǔn),最大限度地給予良好的心理暗示和思維啟迪,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性和適應(yīng)性。
基于課程資源的情境式教學(xué)設(shè)計(jì)。任何可以應(yīng)用到教育教學(xué)當(dāng)中的材料和條件,都屬于課程資源的范疇,這包括教學(xué)PPT、專業(yè)教學(xué)動(dòng)畫、二維三維模型、虛擬仿真資源、實(shí)訓(xùn)錄像、影視片段、圖文資源、校內(nèi)外實(shí)訓(xùn)實(shí)習(xí)基地等形式的內(nèi)容或環(huán)境。“液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)”情境式教學(xué)設(shè)計(jì)中涉及的課程資源,除了從教學(xué)服務(wù)平臺(tái)資源庫添加之外,其他則由課程團(tuán)隊(duì)自行設(shè)計(jì)制作,見表3。情境式的教學(xué)設(shè)計(jì),不管是基于實(shí)物、實(shí)驗(yàn),還是基于問題、現(xiàn)象等,都是在可制作的課程資源基礎(chǔ)之上開展的。教學(xué)情境與課程資源是有機(jī)地關(guān)聯(lián)、搭配在整個(gè)教學(xué)過程當(dāng)中。有效的教學(xué)情境設(shè)計(jì)是需要多種課程資源支撐的,不僅是基于教材的概念、理論或經(jīng)驗(yàn)描述的提煉總結(jié),還是基于梳理過的知識(shí)點(diǎn)、技能點(diǎn),并經(jīng)過設(shè)計(jì)深化、具體化或形象化后的各種課程資源。

表3 “液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)”課程資源(以項(xiàng)目1為例)
基于探究學(xué)習(xí)的情境式教學(xué)設(shè)計(jì)。通過一個(gè)或多個(gè)問題情境的設(shè)計(jì),讓學(xué)生接連地質(zhì)疑發(fā)現(xiàn)問題、分析討論、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐、表達(dá)與交流,來理解、獲得相關(guān)問題的有關(guān)知識(shí)或方法,進(jìn)而形成解決問題的技能和自主學(xué)習(xí)的能力。指導(dǎo)學(xué)生基于自身經(jīng)驗(yàn)的、學(xué)科課程相關(guān)的一些問題進(jìn)行探究,讓學(xué)生們獨(dú)立去收集數(shù)據(jù)、調(diào)查研究,或者引導(dǎo)他們?nèi)ピO(shè)計(jì)那種難度適中的研究方案。以“機(jī)械基礎(chǔ)”課程里的“機(jī)械傳動(dòng)”簡(jiǎn)章教學(xué)為例,機(jī)械傳動(dòng)類型有皮帶傳動(dòng)、鏈條傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)和蝸輪蝸桿傳動(dòng)等,每種傳動(dòng)類型都各有特點(diǎn)和應(yīng)用,對(duì)這個(gè)章節(jié)內(nèi)容進(jìn)行探究學(xué)習(xí)教學(xué)設(shè)計(jì)的時(shí)候,借助實(shí)物、三維和虛擬仿真等情境,引導(dǎo)學(xué)生嘗試著去完成某一種傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)或者多種傳動(dòng)方案的對(duì)比分析,整個(gè)過程會(huì)讓學(xué)生針對(duì)具體的問題,獨(dú)立地查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)文獻(xiàn),收集信息數(shù)據(jù)、制定方案和繪制圖紙。教師的指導(dǎo)和適當(dāng)組織也很有意義,不斷地讓學(xué)生集中于他們的學(xué)習(xí),激發(fā)和鼓勵(lì)他們的學(xué)習(xí),并且每個(gè)重要的學(xué)習(xí)節(jié)點(diǎn)都會(huì)在教學(xué)平臺(tái)上直觀地顯示出來,使學(xué)生人人都能充分參與,加深對(duì)機(jī)械傳動(dòng)過程的理解。
基于合作學(xué)習(xí)的情境式教學(xué)設(shè)計(jì)。以“液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)”“項(xiàng)目2液壓與氣壓動(dòng)力裝置”為例,該項(xiàng)目教學(xué)包括齒輪泵、葉片泵、柱塞泵、氣源裝置等內(nèi)容,每個(gè)內(nèi)容都對(duì)應(yīng)有實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備,可以開展元件拆裝實(shí)訓(xùn)、參數(shù)測(cè)定和定量計(jì)算等,就拿拆裝實(shí)訓(xùn)來說,它包括拆裝技術(shù)要求和注意事項(xiàng)的正確通讀、工量具的規(guī)范使用、拆裝實(shí)操、拆裝記錄、測(cè)量分析和現(xiàn)場(chǎng)6S等多項(xiàng)工作內(nèi)容,一個(gè)人在有限的學(xué)習(xí)時(shí)間內(nèi)是無法完成的,合作學(xué)習(xí)是必需的。這種合作學(xué)習(xí)的情境設(shè)計(jì),教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間,共同針對(duì)某些知識(shí)點(diǎn)、技能點(diǎn)進(jìn)行學(xué)習(xí)合作,并在學(xué)習(xí)合作的過程中相互碰撞和質(zhì)疑,達(dá)成共識(shí)和創(chuàng)新。
CDIO工程教育模式能力大綱的四個(gè)方面,分別是技術(shù)知識(shí)和推理能力、個(gè)人職業(yè)技能和職業(yè)道德、人際交往技能、企業(yè)和社會(huì)構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)行系統(tǒng)[6]。以下以“液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)”課程為例說明該課程CDIO工程能力要素教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)如表4所示。

表4 “液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)”CDIO教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)
教學(xué)評(píng)價(jià)是一個(gè)價(jià)值或質(zhì)量判斷的過程[7]。線上線下混合式教學(xué)評(píng)價(jià),即線上線下混合式教師教的評(píng)價(jià)和學(xué)生學(xué)的評(píng)價(jià)。線上評(píng)價(jià)以學(xué)生學(xué)的評(píng)價(jià)為主,依托在線教學(xué)平臺(tái)開展,評(píng)價(jià)指標(biāo)有課件學(xué)習(xí)(進(jìn)度、評(píng)價(jià)、問答、糾錯(cuò))、課堂考勤、課堂筆記、課堂參與、線上測(cè)驗(yàn)、線上作業(yè)和線上考試,根據(jù)預(yù)設(shè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重,最后會(huì)得出一個(gè)線上的量化評(píng)價(jià)。線下評(píng)價(jià)包括教師教的評(píng)價(jià)和學(xué)生學(xué)的評(píng)價(jià),教師教的評(píng)價(jià)形式有督導(dǎo)聽課、同行評(píng)課、學(xué)生評(píng)課、教師自評(píng)四種形式,評(píng)價(jià)的目的自然是從不同角度對(duì)教師的教學(xué)準(zhǔn)備、教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)組織、教學(xué)方法、教學(xué)態(tài)度和教學(xué)成效做全方位的評(píng)估,促進(jìn)教師的成長和教學(xué)質(zhì)量的不斷提升;線下學(xué)生學(xué)的評(píng)價(jià),是以學(xué)生、以課堂為中心的評(píng)價(jià),評(píng)價(jià)指標(biāo)有課堂表現(xiàn)(實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果、書面匯報(bào)、調(diào)查報(bào)告、知識(shí)競(jìng)賽、技能比賽)、課程設(shè)計(jì)、課外創(chuàng)新(制作模型和小發(fā)明)等[8],具體見表5。
當(dāng)前,各個(gè)資源共享平臺(tái)和在線教學(xué)服務(wù)平臺(tái),其資源和教學(xué)服務(wù)的共享,在職業(yè)教育教學(xué)改革的大浪潮中,確實(shí)有助于提高了教與學(xué)的效率和效益。
通過項(xiàng)目(任務(wù))的形式開展專業(yè)課程的教學(xué),學(xué)生獨(dú)立搜集資料、設(shè)計(jì)方案、組織實(shí)施及項(xiàng)目(任務(wù))評(píng)價(jià),讓學(xué)生積極主動(dòng)起來,主動(dòng)探究,主動(dòng)實(shí)踐和主動(dòng)創(chuàng)新[9],在項(xiàng)目(任務(wù))推進(jìn)的過程中自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí),教師仍然是一個(gè)指導(dǎo)者的角色。項(xiàng)目(任務(wù))導(dǎo)向的高職機(jī)電類專業(yè)課程的教學(xué)形式,營造以學(xué)生為中心、開放的學(xué)習(xí)氛圍,契合新時(shí)代職業(yè)教育改革發(fā)展的趨勢(shì),順應(yīng)傳統(tǒng)制造業(yè)適應(yīng)產(chǎn)業(yè)變革、創(chuàng)新突圍的呼聲。
作為導(dǎo)向的項(xiàng)目(任務(wù)),需要課程團(tuán)隊(duì)從學(xué)情分析、崗位需求出發(fā),認(rèn)真審視教材,結(jié)合相應(yīng)的教學(xué)情境,精心設(shè)計(jì)。以“機(jī)械基礎(chǔ)”中的“凸輪機(jī)構(gòu)”項(xiàng)目(任務(wù))式教學(xué)為例,這個(gè)內(nèi)容設(shè)計(jì)有“常見凸輪機(jī)構(gòu)分析”和“凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)”兩個(gè)開放性的項(xiàng)目(任務(wù)),學(xué)生自由組合,以小組的形式,按順序完成項(xiàng)目,提供的資源條件有內(nèi)燃機(jī)(配氣凸輪機(jī)構(gòu))、凸輪機(jī)構(gòu)模型、教材、機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)、課件、動(dòng)畫、微課、計(jì)算機(jī)、拆裝工量具、繪圖工具及紙張等。“常見凸輪機(jī)構(gòu)分析”主要指導(dǎo)學(xué)生完成內(nèi)燃機(jī)配氣凸輪機(jī)構(gòu)的實(shí)物拆裝、測(cè)量記錄、建模、機(jī)構(gòu)分析和學(xué)習(xí)報(bào)告,在此基礎(chǔ)上,學(xué)生自選完成一種凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。
以問題為導(dǎo)向貫穿整個(gè)教學(xué)過程,教師負(fù)責(zé)創(chuàng)設(shè)問題情境,或以提問帶入問題情境,適當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生提出要解決的主要問題,通過個(gè)人或小組合作開展自主探究,對(duì)提出的問題認(rèn)真分析、猜想假設(shè)、解決方案設(shè)計(jì)和驗(yàn)證解決[10]。這是一個(gè)新知識(shí)、新技能發(fā)現(xiàn)探索和掌握的過程,在這個(gè)過程中,學(xué)生自然是主角,其注重學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、思維能力和自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng),這是對(duì)CDIO能力大綱中工程推理和解決問題能力培養(yǎng)的一種響應(yīng),在問題解決、發(fā)展的過程中,整體思維、創(chuàng)造性思維和批判性思維得到了極大的鍛煉。
以“可編程控制技術(shù)”“十字路口交通燈控制設(shè)計(jì)”的教學(xué)為例,教師通過十字路口交通燈的視頻或動(dòng)畫的展示創(chuàng)設(shè)問題情境,通過觀看,學(xué)生會(huì)思考,產(chǎn)生很多問題。比如直觀上,東西南北的紅、黃、綠燈是如何交替的?持續(xù)多少秒?間隔多少秒?接著是跟學(xué)習(xí)內(nèi)容相關(guān)的問題,像如何編寫梯形圖來完成對(duì)交通燈的控制?用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法還是順序控制設(shè)計(jì)法?是單系列、選擇系列還是并行系列結(jié)構(gòu)呢?學(xué)生發(fā)現(xiàn)提出這些問題,逐一自行探討、設(shè)計(jì)方案或路徑并驗(yàn)證,直至解決問題。
高等職業(yè)教育已具備了線上線下、較為完善的教學(xué)系統(tǒng)和學(xué)習(xí)系統(tǒng),教育教學(xué)與信息技術(shù)的深度融合,推動(dòng)了教師角色、教育理念、教學(xué)觀念、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法以及教學(xué)評(píng)價(jià)等方面的變革,以適應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展新常態(tài)和技術(shù)技能人才培養(yǎng)需要的新教育形式,基于CDIO工程教育理念的混合式教學(xué)模式勢(shì)必對(duì)高職技能人才培養(yǎng)質(zhì)量的提升產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。
在工程教育的基本框架下,以學(xué)生認(rèn)知能力、學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)、學(xué)習(xí)能力與習(xí)慣等方面的學(xué)情分析為基礎(chǔ),對(duì)高職機(jī)電類專業(yè)課程混合式教學(xué)模式的構(gòu)建原則、基于工程能力各要素的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì),以及線上線下混合式教學(xué)評(píng)價(jià)方式分別進(jìn)行了深入的探析。接著以項(xiàng)目導(dǎo)向、問題導(dǎo)向兩種教學(xué)方法的應(yīng)用實(shí)踐為切入點(diǎn),具體探討了機(jī)電類專業(yè)課程混合式教學(xué)模式的實(shí)施策略。教學(xué)實(shí)踐表明,工程教育理念下的混合式教學(xué)的實(shí)施,錘煉了學(xué)生的實(shí)踐技能,增強(qiáng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí),對(duì)高職機(jī)電類專業(yè)技術(shù)技能人才培養(yǎng)質(zhì)量的提升,具有催化促進(jìn)的作用。