虛擬仿真式“金課”背景下的土建類專業(yè)教學模式研究

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模式，提出結(jié)合虛擬仿真技術的“PDCA多循環(huán)”教學模式，并以《建筑施工技術》課程為例，展示該模式在課程中的應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。

關鍵詞：金課;虛擬仿真;建筑施工技術;課程建設

中圖分類號：G420? 文獻標識碼：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”和社會實踐“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，是依托于電子技術革新的新型教育生產(chǎn)力，是虛擬現(xiàn)實技術（將計算機技術、多媒體技術、人機交互技術、傳感技術及人工智技術能等綜合起來，使用戶在虛擬環(huán)境中進行各種活動，獲得身臨其境的感受[2]）與教育教學深度融合的成果。本文根據(jù)職業(yè)教育的教學資源條件和學生學情狀況，結(jié)合虛擬仿真技術應用情況探索“PDCA多循環(huán)”教學模式，在課堂教學過程中實施并分析教學效果。

1 虛擬仿真教學模式建設

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

（1）Plan（計劃環(huán)節(jié)）。每節(jié)課前制定課程的具體目標，確定“PDCA”循環(huán)數(shù)量和強度，設置該課時的學習任務或需解決的問題，應該達到一下要求：①要有針對性。以學生的角度考慮接收程度和預估計完成情況，并安排相應考核機制設置，控制學生的課前準備不要太偏離教學目標。②要有自由度。問題和任務讓學生有發(fā)揮想象力的空間，完成途徑和答案不能過于單一，學生才能勇于嘗試新方法新角度。③要有興趣點。任務設置時要在滿足教學目標的前提下盡可能搜羅當下熱點話題，可以結(jié)合學生關注熱點、時政新聞熱點、行業(yè)動態(tài)熱點、網(wǎng)絡熱搜等話題，讓學生體會到所學能有所用，激發(fā)學生的探究興趣。

（2）Do（執(zhí)行環(huán)節(jié)）。以學生為課堂主體不是一句空話，而是要切實的做出來。課堂中打破傳統(tǒng)教學模式，先讓學生在仿真系統(tǒng)中自行探索完成任務，然后再由教師根據(jù)結(jié)果講評。此時可以發(fā)揮虛擬仿真系統(tǒng)人機交互和節(jié)省資源的優(yōu)勢，讓學生按照課前計劃對本節(jié)的相關規(guī)范、標準預習后，按自己的思維去嘗試完成學習任務，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大部分學生可以按提示完成任務，再由教師進行總結(jié)，整個學習過程由學生主導，事半功倍;②大部分學生無法高質(zhì)量完成任務，此時再由教師指出當中核心問題，學生對照完成情況去對比分析，進行認知的更新;③對部分故意不按標準完成任務的學生，需要加入獎懲機制，讓他們意識到如果不按照工藝標準執(zhí)行就無法準確完成學習任務，迫使其回歸課題。如此安排，一方面變被動為主動，比起一開始就由教師講解、學生訓練來印象更深，另一方面學習任務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)）。在任務結(jié)束之后開始進行檢查，可以分為學生自查、小組互查和教師檢查，重點檢驗學生任務的完成度，查找過程中的普遍問題，以任務找問題，以問題定課題，根據(jù)學生的任務完成情況隨時調(diào)整教學重難點，對學生的探索結(jié)果進行深化討論與糾偏驗證，課堂變得有針對性，提高課堂教學效率;也是對學生檢查過程的驗證，考驗學生的自我認知和相互檢驗的過程，加深對規(guī)范、標準的理解。在查中學，檢查的過程就是對知識體系驗證的一種能力，增強職業(yè)素養(yǎng)，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)、分析問題的能力。

（4）Action（處理環(huán)節(jié)）。在這個階段教師根據(jù)學生在完成任務中產(chǎn)生的問題，分析這些問題產(chǎn)生的根本原因，做針對性的講授和指導，澄清學生在完成任務中出現(xiàn)的主要問題，學生根據(jù)教師的講解反饋到自己的完成情況，回顧自己的任務應用更新后知識體系勘誤校正，并運用到下一循環(huán)過程中去。在完成一輪循環(huán)以后，及時歸納總結(jié)，檢查大小目標的完成率，以此來核對所制定計劃是否符合自身學習情況，尋找計劃未達到預期的原因。這個環(huán)節(jié)提升不僅是更新專業(yè)知識，也培養(yǎng)學生直視自己問題、勇于改正錯誤的抗壓能力。

學生在課堂教學過程中集中注意力的時間大約是15分鐘左右[4]，根據(jù)這一規(guī)律我們在每節(jié)課中根據(jù)任務內(nèi)容安排2—3個次循環(huán)，每個循環(huán)時長控制在10—20分鐘，在學生出現(xiàn)注意力分散、學習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，環(huán)環(huán)相扣，層層遞進，相較于教師講解和演示、學生練習、再由教師點評的傳統(tǒng)模式，“PDCA多循環(huán)”教學模式更加符合職業(yè)院校教學理念，更加符合學生發(fā)展的規(guī)律，更加符合現(xiàn)代教育思想。

2 虛擬仿真教學設計建設

基于“PDCA多循環(huán)”教學模式，以及項目引導、任務驅(qū)動、問題導向的教學方法，在虛擬仿真環(huán)境下的課程循環(huán)可以這樣設計：

課前知識準備：根據(jù)課程情況在教學終端下發(fā)本次課程的課前任務，并通過相關的微課、學習指南、互動視頻等讓學生對本次課程的主線內(nèi)容有個初步的認知，并通過課前測試讓學生有目的性的預習，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：創(chuàng)建虛擬環(huán)境，以問題導向或任務驅(qū)動的方式引導學生在虛擬環(huán)境中自行探索解決問題的途徑或完成任務的方式，然后對學生的探索結(jié)果進行深化討論與糾偏驗證，再次進入仿真操作解決實際問題或完成學習任務或，總結(jié)、評價并給出建議，對尚未達到要求的部分進行補足講解。

在前期準備充分情況下可在課中完成2次的虛擬仿真任務，更加符合學生的學習狀態(tài)。這兩個任務應有相關性，采用遞進式，如第一次是結(jié)構認知，第二次是工藝理解;或采用平行式，兩個都是認知型或工藝類;無論是采用哪兩種形式，每個任務的時間長度恰當、難易程度適中，若任務太少會浪費太多的課堂時間，學生的精神容易松懈;任務太多會讓時間過于苛刻，學生在緊張的情況下容易忘卻理論基礎。

案例分析任務：在完成虛擬仿真任務之后，可采取案例分析任務的形式補足知識應用和技能錘煉，讓學生學以致用，培養(yǎng)分析解決問題的能力同時把學生從虛擬仿真的環(huán)境中拉出來，以免本末倒置沉迷其中忘記了學習任務。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生，對問題明顯的地方進行診斷并引導學生持續(xù)改進。

3 虛擬仿真課程教學實例

經(jīng)調(diào)研，絕大多數(shù)院校將《建筑施工技術》作為是高職土建類專業(yè)（建筑工程技術、建設工程管理、建筑工程造價等）的一門職業(yè)能力培養(yǎng)課程，專業(yè)必修課程，開設在這類專業(yè)第二學年，共50—80課時不等，還有與之對應的實訓實踐課程，有院校也作為理實一體化課程來教學。該課程通常以土建工程的施工流程為主線，介紹土方與基礎分部、主體分部、屋面分部、裝飾裝修分部等工程的施工技術要點，培養(yǎng)學生編制、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與管理工作奠定基礎。

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

通過分析表中結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，從2017級引入虛擬仿真教學平臺后，較2016級相比雖然優(yōu)秀率有所提高，但平均分提升不大;2018級采用“PDCA多循環(huán)”教學模式后考核結(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。

分析學生滿意度和學生考核成績提高的原因，主要由于以下三個因素：第一，采用虛擬仿真平臺，增加了學生的知識應用能力和實踐動手能力;第二，采用“PDCA多循環(huán)”教學模式，增加了學生的自主探究能力和學習興趣;第三，采用獎懲機制，豐富了課堂活動，也激發(fā)了學生的積極性，出現(xiàn)人人爭先唯恐落后的學習氛圍。

5 結(jié)語

土木類專業(yè)虛擬仿真教學具有開放性、交互性、經(jīng)濟性、靈活性及安全性等優(yōu)勢[5]。當前的目標是將虛擬仿真系統(tǒng)的潛力充分發(fā)揮出來，實打?qū)嵉靥嵘虒W效果。本文所述的“PDCA多循環(huán)”教學模式不僅限于虛擬仿真平臺，同樣適用于任何形式的學習任務式和問題導向式的土建課程教學，只有運用適當?shù)慕虒W模式配合虛擬仿真系統(tǒng)進行教學，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：

[1]吳巖.建設中國“金課”[J].中國大學教學，2018（12）：4-9.

[2]徐軍，安寶航.軍事訓練中的虛擬現(xiàn)實技術現(xiàn)狀及啟示[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2015（1）：51-52.

[3]萬融.商品學概論：中國人民大學出版社，2013.

[4]馬金忠，展妍婷.《建筑設備工程》基于三維虛擬仿真教學的任務驅(qū)動教學改革[J].科技視界，2015（24）：47+49.

[5]丁超，王振華，張愛琳，趙娜，陳蓉.土木類專業(yè)虛擬仿真實踐教學探索與實踐[J].工業(yè)和信息化教育，2020（04）：51-56.

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