洪晴 陳勇 張紅新 王業(yè)方

摘??要：本文以建構(gòu)主義學(xué)習(xí)觀作為理論基礎(chǔ)，將拋錨式教學(xué)法應(yīng)用于高職虛實(shí)結(jié)合的數(shù)字化雙胞胎課程教學(xué)設(shè)計(jì)中，從教學(xué)情境的設(shè)計(jì)、教學(xué)活動(dòng)的重組、教學(xué)資源的創(chuàng)建、教學(xué)評(píng)價(jià)體系的搭建等幾個(gè)方面進(jìn)行教學(xué)改革，實(shí)現(xiàn)了課堂理論教學(xué)與虛擬實(shí)踐教學(xué)的有效融合。教學(xué)實(shí)踐表明，拋錨式教學(xué)法能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升教學(xué)效果，培養(yǎng)技術(shù)創(chuàng)新綜合能力。

關(guān)鍵詞：建構(gòu)主義;拋錨式教學(xué)法;虛實(shí)結(jié)合

建構(gòu)主義最早由瑞士的皮亞杰提出，在建構(gòu)主義理論中，知識(shí)視為個(gè)人與社會(huì)之間直接聯(lián)系或互動(dòng)的產(chǎn)物【1】，不是通過教師的教授，而是在特定的社會(huì)文化背景下，利用必要的學(xué)習(xí)資料，在老師的幫助下，通過意義建構(gòu)的方式獲得【2】。

在建構(gòu)主義基礎(chǔ)上【3】，拋錨式教學(xué)法早在19世紀(jì)末，由美國布蘭斯福德教授的CTGV實(shí)驗(yàn)組提出【4】。拋錨式教學(xué)法以學(xué)生為主體，老師是作為學(xué)習(xí)活動(dòng)的組織者、引導(dǎo)者、合作者，重視學(xué)生的自主合作學(xué)習(xí)能力，采用形成性評(píng)價(jià)方式【5】。老師以教學(xué)過程中真實(shí)的問題作為“錨”，為學(xué)生搭建腳手架，進(jìn)行情境創(chuàng)設(shè)，從而使學(xué)生在現(xiàn)有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上獲得新的知識(shí)【6-8】。

隨著我國智能制造技術(shù)高速發(fā)展，對(duì)高層次復(fù)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(xué)法應(yīng)用到虛實(shí)結(jié)合類數(shù)字化雙胞胎課程，將抽象的理論知識(shí)嵌入到創(chuàng)設(shè)的“錨”中，使學(xué)生置身于真實(shí)項(xiàng)目開發(fā)與調(diào)試中，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，鍛煉其綜合技術(shù)能力，培養(yǎng)理論基礎(chǔ)更加深厚、知識(shí)體系更加完整、專業(yè)能力更加復(fù)合、技術(shù)技能積累更加堅(jiān)實(shí)的智能制造高層次人才。

1?傳統(tǒng)教學(xué)方法存在問題

1.1?課程理論教授為主，仿真無法驗(yàn)證

《數(shù)字雙胞胎技術(shù)》是職業(yè)本科機(jī)械電子工程專業(yè)的核心課程，在培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用UG建模裝配、MCD仿真、PLC編程基礎(chǔ)上，應(yīng)用PLC與MCD聯(lián)調(diào)技術(shù)，循序漸進(jìn)地掌握并實(shí)施數(shù)字化雙胞胎技術(shù)。傳統(tǒng)授課根據(jù)知識(shí)點(diǎn)需要設(shè)計(jì)教學(xué)模型，通過演示模型操作實(shí)現(xiàn)仿真命令的講解，教學(xué)模型理想化與崗位設(shè)備差異巨大，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)控制對(duì)象缺乏真實(shí)感;同時(shí)對(duì)仿真的結(jié)果存在懷疑，不能與實(shí)際設(shè)備對(duì)比，無法驗(yàn)證。

1.2?學(xué)生專業(yè)背景不同，基礎(chǔ)差異大

本課程涉及先進(jìn)智能制造數(shù)字孿生技術(shù)，要求教學(xué)對(duì)象通過之前課程的學(xué)習(xí)，已具備一定機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、建模軟件繪圖基礎(chǔ)。但職業(yè)本科生源復(fù)雜，既有來自普通高中的學(xué)生，也有來自職業(yè)高中、職業(yè)中專及技校的。而且學(xué)生專業(yè)背景不同，問卷調(diào)查結(jié)果顯示，只有47.8%的學(xué)生來自機(jī)電相關(guān)專業(yè)，其余學(xué)生在機(jī)器人操作、生產(chǎn)線調(diào)試、PLC應(yīng)用等方面技術(shù)基礎(chǔ)不足。

1.3?教材形式單一，內(nèi)容不豐富

傳統(tǒng)的教材偏重軟件技能介紹，單純針對(duì)軟件操作進(jìn)行講解，呈現(xiàn)形式單一，流水賬式記載軟件操作步驟，學(xué)生按部就班地操作，知識(shí)無法內(nèi)化，教材內(nèi)容與崗位需求、職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)生產(chǎn)脫節(jié)，體現(xiàn)不了新技術(shù)、新工藝，智能制造技術(shù)發(fā)展趨勢。

1.4?重結(jié)果輕過程，評(píng)價(jià)形式單一

傳統(tǒng)課堂評(píng)價(jià)形式單一，輕視學(xué)生的自我評(píng)價(jià)，以最終考核成績作為評(píng)價(jià)依據(jù)，反映學(xué)生的學(xué)習(xí)情況不全面。課程改革需從單一評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘣u(píng)價(jià)，從重結(jié)果轉(zhuǎn)變?yōu)檫^程與結(jié)果并重，從而促進(jìn)學(xué)生全方位發(fā)展，提高學(xué)習(xí)效果。

2?虛實(shí)結(jié)合拋錨式教學(xué)法課程設(shè)計(jì)

2.1?虛實(shí)結(jié)合，創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境

本課程如圖1所示，采用“虛實(shí)結(jié)合”的教學(xué)理念，依托實(shí)訓(xùn)基地真實(shí)機(jī)電設(shè)備資源根據(jù)每個(gè)項(xiàng)目內(nèi)容構(gòu)建“一實(shí)一虛一場景”，從知識(shí)維度上分為“基礎(chǔ)—強(qiáng)化—綜合”三個(gè)模塊，教學(xué)目標(biāo)設(shè)置的每個(gè)知識(shí)點(diǎn)目標(biāo)完全融入到對(duì)應(yīng)的教學(xué)情景中，將設(shè)計(jì)的教學(xué)情境作為“錨”，圍繞“錨”進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)。循序漸進(jìn)地引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)際設(shè)備運(yùn)作出發(fā)，分析其工作流程，主動(dòng)思考如何通過虛擬仿真技術(shù)將其形象化，編寫控制程序完成聯(lián)調(diào)，并將仿真結(jié)果導(dǎo)入到實(shí)訓(xùn)平臺(tái)上進(jìn)行驗(yàn)證。

2.2?翻轉(zhuǎn)課堂，重組教學(xué)活動(dòng)

本課程采用拋錨式教學(xué)法重組教學(xué)活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)課堂翻轉(zhuǎn)。如圖2所示，以學(xué)生為主體，將教學(xué)過程分為“課前探究—>創(chuàng)錨—>拋錨—>解錨—>起錨—>課后拓展”幾個(gè)步驟。課前通過上傳教學(xué)資源到在線平臺(tái)上，方便學(xué)生預(yù)習(xí)，自主探究，并通過課前測試題檢測學(xué)生的學(xué)習(xí)情況;課中首先依托豐富的實(shí)訓(xùn)設(shè)備布置真實(shí)的工作場景，激發(fā)學(xué)生興趣，進(jìn)行設(shè)錨;其次通過將仿真教學(xué)內(nèi)容鑲嵌在實(shí)際機(jī)電設(shè)備案例中，布置仿真任務(wù)進(jìn)行創(chuàng)錨，作為教學(xué)驅(qū)動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生分組討論從設(shè)備需求出發(fā)設(shè)計(jì)設(shè)備工作流程以及仿真調(diào)試方案，然后進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)講解，讓學(xué)生分組演練，并跟蹤學(xué)習(xí)情況，收集共性問題，答疑解惑，實(shí)現(xiàn)解錨;最后起錨階段，將仿真得到的控制程序，導(dǎo)入到實(shí)訓(xùn)平臺(tái)上進(jìn)行檢測驗(yàn)證，生成成果評(píng)價(jià)依據(jù)，反饋學(xué)生的真實(shí)學(xué)習(xí)效果;課后選拔學(xué)生參加技能大賽，進(jìn)行知識(shí)技能擴(kuò)展，并深入開展校企合作。

2.3“雙師型”隊(duì)伍，校企資源共享

通過校企共建方式建設(shè)教材資源庫，師生依據(jù)企業(yè)實(shí)際項(xiàng)目、分析企業(yè)需求，進(jìn)行虛擬仿真，并邀請(qǐng)企業(yè)工程師共同編寫“活頁式”任務(wù)單，將項(xiàng)目成果轉(zhuǎn)化為數(shù)字化教學(xué)資源和案例，更新迭代到教材中，發(fā)揮活頁式教材的作用。并深入開展校企合作，將企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)線納入虛擬仿真資源庫，豐富教學(xué)資源，服務(wù)企業(yè)發(fā)展。

2.4混合教學(xué)，綜合評(píng)價(jià)體系

基于慕課教學(xué)平臺(tái)，課前：線上確定教學(xué)目標(biāo)、發(fā)布學(xué)習(xí)指南、上傳資源，并通過線上測試考察;課中：教師線下發(fā)布任務(wù)，學(xué)生小組討論并上傳方案到線上云端，教師總結(jié);課后：線上布置拓展任務(wù)，要求學(xué)生對(duì)所學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)知識(shí)進(jìn)行歸納整理，并上傳思維導(dǎo)圖到慕課平臺(tái)。

如表1所示，采取多主體、多形式的綜合評(píng)價(jià)體系，確保評(píng)價(jià)的科學(xué)性與可靠性。依托慕課教學(xué)平臺(tái)完成考勤、學(xué)習(xí)記錄、課前課后測試、討論等線上大數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)，線下通過教師評(píng)價(jià)、組內(nèi)互評(píng)、組間互評(píng)等方式實(shí)現(xiàn)線下多元評(píng)價(jià)，及時(shí)反饋學(xué)生學(xué)習(xí)情況，方便教師課前學(xué)情分析、教學(xué)策略調(diào)整、課后教學(xué)反思。

3?數(shù)字化雙胞胎課程教學(xué)實(shí)踐

教學(xué)實(shí)踐是衡量教學(xué)水平、教改思路以及學(xué)習(xí)反饋的重要依據(jù)，是行為過程與結(jié)果要求的規(guī)范性表征，也是教育價(jià)值目標(biāo)的重要體現(xiàn)。通過將生源層次和質(zhì)量相同，由同一老師教授的的兩個(gè)平行班作為關(guān)聯(lián)參照對(duì)象，實(shí)驗(yàn)班以虛實(shí)結(jié)合的拋錨式教學(xué)法，對(duì)照班使用傳統(tǒng)教學(xué)法完成相同課程的學(xué)習(xí)任務(wù)，通過MOOC后臺(tái)數(shù)據(jù)及調(diào)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(biāo)準(zhǔn)差等多個(gè)維度進(jìn)行對(duì)比分析，建立科學(xué)的量化參照對(duì)象評(píng)價(jià)體系，從而定量的分析教學(xué)實(shí)施后的顯著成效。

如表2所示，實(shí)驗(yàn)班和對(duì)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(duì)照班相比，實(shí)驗(yàn)班級(jí)整體成績顯著提高。數(shù)據(jù)分析表明，通過實(shí)施“虛實(shí)結(jié)合”拋錨式教學(xué)法，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和滿意度和班級(jí)整體技能掌握水平得到明顯提升。

結(jié)論

拋錨式教學(xué)法與建構(gòu)主義教學(xué)理念一脈相承，本文運(yùn)用拋錨式教學(xué)法，對(duì)《數(shù)字雙胞胎》課程教學(xué)進(jìn)行深入探索和實(shí)踐，摒棄傳統(tǒng)的講授式教學(xué)法，發(fā)揮學(xué)生的主體作用，在課堂教學(xué)活動(dòng)中引入實(shí)際機(jī)電生產(chǎn)設(shè)備作為虛擬仿真教學(xué)情境，融入授課知識(shí)點(diǎn)，構(gòu)建“一實(shí)一虛一場景”，將抽象的理論內(nèi)容直觀化，并將仿真結(jié)果，導(dǎo)入實(shí)際平臺(tái)進(jìn)行驗(yàn)證，生成成果評(píng)價(jià)依據(jù)，實(shí)現(xiàn)多元化評(píng)價(jià)。實(shí)踐表明拋錨式教學(xué)法充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，加深其對(duì)知識(shí)的理解的同時(shí)，有效加強(qiáng)實(shí)操能力和技術(shù)創(chuàng)新能力，實(shí)現(xiàn)職業(yè)素養(yǎng)全面提升，對(duì)今后拋錨式教學(xué)法推廣到其他課程中提供了借鑒。

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基金項(xiàng)目：??工業(yè)機(jī)器人“1+X”職業(yè)技能證書人才培養(yǎng)和產(chǎn)教融合研究??江蘇省工業(yè)軟件工程技術(shù)研究開發(fā)中心??編號(hào)：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(shù)字化雙胞胎技術(shù)。