“互聯(lián)網(wǎng)+情境化”實(shí)踐教學(xué)模式構(gòu)建研究

劉文明，彭劍，別鋒鋒

（常州大學(xué)機(jī)械與軌道交通學(xué)院，江蘇常州 213164）

現(xiàn)代信息化技術(shù)的飛速發(fā)展和日趨成熟，推動著我國“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的進(jìn)程，為我國高等教育發(fā)展帶來了新的機(jī)遇。2018年，教育部印發(fā)《教育信息化2.0行動計(jì)劃》， 標(biāo)志著我國“互聯(lián)網(wǎng)+教育”進(jìn)入了新的發(fā)展階段，各高校紛紛嘗試多種形式的教育教學(xué)改革來跟上時(shí)代發(fā)展的步伐[1]。實(shí)踐教學(xué)是高等教育尤其是工科專業(yè)教學(xué)的重要組成部分，隨著我國工程教育改革的不斷深化，尤其是工程教育專業(yè)認(rèn)證工作的全面鋪開，各高校不斷加大實(shí)踐教學(xué)經(jīng)費(fèi)投入，使得實(shí)踐教學(xué)整體得到較大改善，但仍然存在著一系列問題，如教學(xué)內(nèi)容與實(shí)踐平臺脫離產(chǎn)業(yè)實(shí)際，滯后于行業(yè)信息化、智能化技術(shù)迭代更新，難以滿足行業(yè)轉(zhuǎn)型升級需求[2]；實(shí)踐教學(xué)師資隊(duì)伍結(jié)構(gòu)單一，跨學(xué)科知識整合能力和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足[3]，傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)形式單一、學(xué)生參與度低，難以真正培養(yǎng)學(xué)生綜合實(shí)踐能力和工程素養(yǎng)等[4]。因此，傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)模式已難以滿足“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下的人才培養(yǎng)需求，構(gòu)建科學(xué)合理的實(shí)踐教學(xué)體系，深化實(shí)踐教學(xué)改革迫在眉睫[5]。

1 “互聯(lián)網(wǎng)+情境化”實(shí)踐教學(xué)內(nèi)涵

“情境化”教學(xué)是基于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的一種教學(xué)模式。建構(gòu)主義認(rèn)為知識存在于情境之中，學(xué)習(xí)者只有在真實(shí)的情境下學(xué)習(xí)，才能結(jié)合已有經(jīng)驗(yàn)去理解和建構(gòu)新的知識，并賦予其新的意義[6]。該理論揭示了學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的一種認(rèn)知形成規(guī)律：在教學(xué)中將抽象的知識寄于具體、形象的情境當(dāng)中，能夠幫助學(xué)生形成感性知識體系?！扒榫郴苯虒W(xué)能夠讓學(xué)生身臨其境地融入其中，全身心投入，從而激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，在潛移默化中達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)，該模式一經(jīng)實(shí)施，效果顯著，迅速在語言教學(xué)界推廣，其理念也在其他相關(guān)領(lǐng)域引起強(qiáng)烈反響。

近年來，“情境化”體驗(yàn)主要有兩種表現(xiàn)形式，一種是實(shí)景體驗(yàn)：圍繞某個(gè)主體，在特定的環(huán)境中，通過燈光、音效、投影等特效給體驗(yàn)者營造一種身臨其境的感覺[7]；一種是虛擬體驗(yàn)，借助VR 虛擬仿真技術(shù)，利用各種交互工具和設(shè)備，讓參與者產(chǎn)生強(qiáng)烈的代入感，通過參與互動、演練而提升技能[8]。前者在文旅、休閑娛樂等行業(yè)應(yīng)用較為成功，而后者的應(yīng)用則更加廣泛，各行各業(yè)均有涉及且發(fā)展勢頭迅猛，在實(shí)踐教學(xué)領(lǐng)域有全面鋪開之勢。與傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)模式相比，“情境化”教學(xué)法更加高效，更加有趣，更能吸引學(xué)生，也能讓學(xué)生獲得更加豐富的信息，促使其主動學(xué)習(xí)、獨(dú)立思考，從中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題并解決問題。

隨著工程教育改革的不斷推進(jìn)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，實(shí)踐教學(xué)不再局限于“課堂講授+實(shí)驗(yàn)室操作”的模式，逐步向“課堂+網(wǎng)絡(luò)、實(shí)驗(yàn)室+工廠、實(shí)地操作+虛擬仿真”的全方位立體化模式發(fā)展。在實(shí)踐育人體系的改革與建設(shè)過程中引入“互聯(lián)網(wǎng)+情境化”的概念，就是要充分利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將工程的理念全面融入實(shí)踐教學(xué)體系中，一方面通過打造貼近生產(chǎn)實(shí)際、彰顯工業(yè)文化的實(shí)踐教學(xué)平臺，營造工程實(shí)景教學(xué)環(huán)境；另一方面，通過建設(shè)虛擬仿真技術(shù)實(shí)踐平臺，營造企業(yè)真實(shí)的崗位情境，虛實(shí)結(jié)合，共同打造“情境化”的實(shí)踐教學(xué)體系，提升學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，使學(xué)生進(jìn)入一種“沉浸”體驗(yàn)的學(xué)習(xí)狀態(tài)，由“淺層學(xué)習(xí)”向“深度學(xué)習(xí)”演進(jìn)[9]，增強(qiáng)獨(dú)立思考能力和動手實(shí)踐能力，使其工程素養(yǎng)和從業(yè)能力在潛移默化中得到培養(yǎng)。

2 “情境化”實(shí)踐教學(xué)支撐體系建設(shè)

2.1 構(gòu)建全過程一體化的實(shí)踐教學(xué)課程體系

技術(shù)更新速度快是新工科時(shí)代工科專業(yè)的一大特點(diǎn)，高校實(shí)踐教學(xué)要緊密追蹤行業(yè)發(fā)展需求，與時(shí)俱進(jìn)，將最先進(jìn)的工程知識、工程理念貫徹到課程體系的各要素當(dāng)中。通過聘請行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)龍頭企業(yè)的專家成立專業(yè)建設(shè)指導(dǎo)委員會，共同商議制訂人才培養(yǎng)方案，將產(chǎn)業(yè)新技術(shù)、學(xué)科前沿知識、企業(yè)真實(shí)工程項(xiàng)目融入專業(yè)認(rèn)知實(shí)踐、基礎(chǔ)理論實(shí)踐、專業(yè)實(shí)踐、全面工程實(shí)踐等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，打造貫穿本科教學(xué)全過程，涵蓋前沿技術(shù)、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)、實(shí)習(xí)實(shí)踐、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的一體化“情境化”實(shí)踐教學(xué)課程體系，全方位提升實(shí)踐教學(xué)與社會需求的契合度。讓學(xué)生在學(xué)校就能了解到企業(yè)生產(chǎn)過程及運(yùn)行模式，了解行業(yè)的最新需求，學(xué)習(xí)到來自工業(yè)生產(chǎn)一線的新技術(shù)、新方法，以此培養(yǎng)學(xué)生工程意識。

2.2 建設(shè)全師資工程化的實(shí)踐教學(xué)團(tuán)隊(duì)

實(shí)踐教學(xué)師資隊(duì)伍是實(shí)踐教學(xué)的實(shí)施者，其工程能力直接決定了實(shí)踐教學(xué)的實(shí)施效果。要將專業(yè)教授、企業(yè)導(dǎo)師、一線技師等充實(shí)到實(shí)踐教學(xué)師資隊(duì)伍當(dāng)中，提升教學(xué)團(tuán)隊(duì)的整體工程能力，通過專職與兼職互融、向外聘請與對內(nèi)培養(yǎng)結(jié)合的方式，建設(shè)一支能夠?yàn)椤扒榫郴睂?shí)踐教學(xué)體系服務(wù)的師資隊(duì)伍。如聘請行業(yè)知名專家開設(shè)導(dǎo)學(xué)課程；要求專業(yè)教授參與實(shí)踐教學(xué)，將科研成果作為案例充實(shí)到實(shí)踐教學(xué)中，激發(fā)學(xué)生的求知欲望；派遣實(shí)踐教學(xué)教師到企業(yè)交流學(xué)習(xí)、聘請企業(yè)導(dǎo)師參與實(shí)踐教學(xué)等方式，促進(jìn)企業(yè)一線技術(shù)人員與高校教師的交流與合作，提升專業(yè)教師的工程能力，打造為“情境化”實(shí)踐教學(xué)服務(wù)的師資隊(duì)伍。

2.3 “互聯(lián)網(wǎng)+情境化”實(shí)踐教學(xué)平臺建設(shè)

2.3.1 打造貼近生產(chǎn)實(shí)際、彰顯工業(yè)文化的實(shí)踐教學(xué)平臺

實(shí)踐教學(xué)平臺是實(shí)施實(shí)踐教學(xué)的主戰(zhàn)場，是實(shí)踐教學(xué)體系建設(shè)的基礎(chǔ)，直接決定了實(shí)踐教學(xué)的整體水平與質(zhì)量?！扒榫郴苯虒W(xué)的內(nèi)涵決定了實(shí)踐教學(xué)平臺要貼近生產(chǎn)實(shí)際，要將工業(yè)生產(chǎn)最新技術(shù)、生產(chǎn)模式、安全管理等要素融入實(shí)踐教學(xué)平臺，縮短實(shí)踐教學(xué)平臺與工業(yè)生產(chǎn)裝置的距離。一要加強(qiáng)自主研發(fā)，融合行業(yè)裝備特點(diǎn)以及產(chǎn)業(yè)一線技術(shù)，開發(fā)集智能化、信息化于一體的多學(xué)科交叉融合的實(shí)踐教學(xué)平臺。二要鼓勵專業(yè)教師將校企合作課題、科研成果等轉(zhuǎn)化成實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生科研思維，提升學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力。三要加強(qiáng)校企合作，將工業(yè)流程工藝、生產(chǎn)裝置搬進(jìn)大學(xué)校園，打造工業(yè)生產(chǎn)級的實(shí)驗(yàn)裝置，同時(shí)將企業(yè)文化融入校園文化建設(shè)等，以此營造貼近生產(chǎn)實(shí)際、彰顯工業(yè)文化的“情境化”實(shí)踐教學(xué)環(huán)境，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)實(shí)踐中身臨其境地理解工程的概念，激發(fā)工程意識，提升工程能力。

2.3.2 打造基于在線課程、數(shù)據(jù)庫的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展逐步盛行，與面對面的課堂教學(xué)相比，隨時(shí)能學(xué)、隨地可學(xué)是其最大的亮點(diǎn)。近年來，網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)快速發(fā)展，截至2021年10月，僅中國大學(xué)MOOC 平臺就擁有各類實(shí)踐教學(xué)開放課程2 600 門。網(wǎng)絡(luò)課程很好地促成了“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代信息技術(shù)與專業(yè)教育的全方面融合，實(shí)現(xiàn)各高校優(yōu)質(zhì)教育資源互聯(lián)共享，同時(shí)也為新冠肺炎疫情影響下的教育教學(xué)提供了有效解決方案。打造“互聯(lián)網(wǎng)+情境化”實(shí)踐教學(xué)網(wǎng)絡(luò)資源，一方面要開設(shè)在線開放課程，系統(tǒng)講授實(shí)驗(yàn)理論、實(shí)驗(yàn)原理、數(shù)據(jù)處理、安全規(guī)程等實(shí)踐相關(guān)內(nèi)容，讓學(xué)生可以在網(wǎng)上完成實(shí)踐課程的預(yù)習(xí)，解決實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題，提高線下實(shí)驗(yàn)效率；另一方面要建設(shè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)數(shù)據(jù)庫，將行業(yè)典型工藝現(xiàn)場生產(chǎn)視頻、企業(yè)科研項(xiàng)目、工程設(shè)計(jì)案例等分門別類建立數(shù)據(jù)庫，方便學(xué)生隨時(shí)將實(shí)驗(yàn)課堂與工程現(xiàn)場對接，實(shí)現(xiàn)教學(xué)過程的“情境化”。

2.3.3 打造“情境化”的虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)平臺

2017年，教育部印發(fā)《關(guān)于開展國家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)工作的通知》，提出：“虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目是推進(jìn)現(xiàn)代信息技術(shù)融入實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目、拓展實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容廣度和深度、延伸實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間和空間、提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和水平的重要舉措”[10]。虛擬仿真可以將許多危險(xiǎn)實(shí)驗(yàn)、長周期實(shí)驗(yàn)、工藝過程實(shí)驗(yàn)等無法在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室中實(shí)現(xiàn)的項(xiàng)目完整、直觀地呈現(xiàn)在學(xué)生面前，在完成許多傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)難以完成的教學(xué)任務(wù)的同時(shí)，還能增強(qiáng)教學(xué)趣味性，提升教學(xué)效果，逐漸成為傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要補(bǔ)充。“互聯(lián)網(wǎng)+情境化”的虛擬仿真平臺，要求將行業(yè)新技術(shù)、新工藝與實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目緊密結(jié)合，再現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)過程，拓展實(shí)踐教學(xué)功能，一方面讓學(xué)生能夠身臨其境地沉浸式學(xué)習(xí)，提升專業(yè)技能，掌握安全行為規(guī)范；另一方面也能為疫情影響下完成實(shí)踐教學(xué)任務(wù)提供可行的途徑。

3 “互聯(lián)網(wǎng)+情境化”實(shí)踐教學(xué)模式

充分利用各類實(shí)踐教學(xué)平臺與資源，聘請行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)知名專家和技術(shù)骨干開設(shè)專業(yè)認(rèn)知實(shí)踐課、工程案例專家課，將產(chǎn)業(yè)新技術(shù)、學(xué)科前沿知識、企業(yè)工程項(xiàng)目融入實(shí)踐教學(xué)過程，形成探究式教學(xué)、討論式教學(xué)等實(shí)踐理論課堂教學(xué)模式；利用校企共建的工業(yè)生產(chǎn)級實(shí)踐平臺進(jìn)行實(shí)境操作、利用企業(yè)捐贈的工業(yè)設(shè)備進(jìn)行拆裝實(shí)訓(xùn)；采用真實(shí)的工程項(xiàng)目作為學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)課題等，形成實(shí)境、實(shí)地、實(shí)操的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)模式；開發(fā)實(shí)踐教學(xué)在線課程，建設(shè)工程項(xiàng)目庫、設(shè)計(jì)案例庫等網(wǎng)絡(luò)資源，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓展教學(xué)，打造基于真實(shí)生產(chǎn)線的虛擬仿真平臺，完成安全知識、從業(yè)技能、裝置操作等相關(guān)培訓(xùn)，形成實(shí)現(xiàn)沉浸式體驗(yàn)、親歷式操作的虛擬仿真教學(xué)模式，以此形成校內(nèi)校外協(xié)同、線上線下結(jié)合、虛仿實(shí)做互補(bǔ)的全方位“情境化”實(shí)踐教學(xué)模式。

3.1 線上線下結(jié)合的混合式教學(xué)

依托在線課程、微視頻、數(shù)據(jù)庫等網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，按照教學(xué)計(jì)劃，學(xué)生自主完成網(wǎng)絡(luò)課程的學(xué)習(xí)，充分了解實(shí)驗(yàn)原理、儀器設(shè)備操作方法和安全注意事項(xiàng)，在虛擬仿真平臺首先完成虛擬實(shí)驗(yàn)，并通過在線答疑和測驗(yàn)等方式解決實(shí)驗(yàn)中遇到的問題。然后采用預(yù)約的方式進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室完成線下實(shí)驗(yàn)，采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理?；旌鲜綄?shí)驗(yàn)教學(xué)可以有效提高實(shí)驗(yàn)成功率，節(jié)省實(shí)驗(yàn)操作時(shí)間，減少實(shí)驗(yàn)安全事故的發(fā)生概率，同時(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)現(xiàn)了在時(shí)間、空間、內(nèi)容、設(shè)備上對學(xué)生的全方位開放，有利于學(xué)生形成自主學(xué)習(xí)意識，提高學(xué)生主動參與實(shí)踐的積極性。

3.2 虛仿與實(shí)做互補(bǔ)的雙“情境化”教學(xué)

“情境化”體驗(yàn)有兩種主要形式：實(shí)景體驗(yàn)和虛擬體驗(yàn)應(yīng)，前者是指通過自主研發(fā)、校企共建、企業(yè)捐贈等方式，將企業(yè)場景、工業(yè)文化融入實(shí)踐教學(xué)平臺，打造系統(tǒng)化流程化的實(shí)踐裝置、工業(yè)級成套裝備，通過“場景映射法”營造貼近過程生產(chǎn)、彰顯工業(yè)文化及綠色安全理念的實(shí)踐教學(xué)環(huán)境，在此“情境化”的真實(shí)環(huán)境下完成實(shí)踐教學(xué)和操作實(shí)訓(xùn)；后者則是依托基于真實(shí)生產(chǎn)線的虛擬仿真平臺，學(xué)生通過沉浸式體驗(yàn)、親歷式模擬，從工程認(rèn)知、學(xué)習(xí)研討、操作技能、應(yīng)急處理、行為規(guī)范等方面獲得系統(tǒng)的培訓(xùn)。虛實(shí)結(jié)合的雙“情境化”教學(xué)模式有助于學(xué)生在實(shí)踐中認(rèn)識工程、體驗(yàn)工程、參與工程，全面提升工程能力與素養(yǎng)。

3.3 校內(nèi)校外協(xié)同的互動式教學(xué)

實(shí)踐教學(xué)的校內(nèi)外協(xié)同主要體現(xiàn)在實(shí)踐教學(xué)指導(dǎo)教師和實(shí)踐教學(xué)基地兩個(gè)方面，如畢業(yè)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)等由校內(nèi)外指導(dǎo)教師共同指導(dǎo)，實(shí)習(xí)實(shí)踐基地共建，儀器設(shè)備的共享等?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”背景下的校內(nèi)外互動式教學(xué)更加注重校外指導(dǎo)教師的遠(yuǎn)程參與、實(shí)時(shí)參與，如在實(shí)踐教學(xué)過程中引入生產(chǎn)現(xiàn)場視頻和真實(shí)數(shù)據(jù)，學(xué)生展開討論，邀請企業(yè)技術(shù)骨干擔(dān)任校外指導(dǎo)教師遠(yuǎn)程答疑，學(xué)生將實(shí)踐過程與現(xiàn)場過程相互印證，更好地掌握生產(chǎn)操作過程與工程技術(shù)知識。通過實(shí)踐教學(xué)與生產(chǎn)實(shí)際的實(shí)時(shí)對接，可以有效提升學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，豐富學(xué)生知識體系，提升實(shí)踐教學(xué)效果。

4 結(jié)語

“互聯(lián)網(wǎng)+情境化”實(shí)踐教學(xué)改變了傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)模式，通過構(gòu)建“情境化”的實(shí)踐教學(xué)課程體系和實(shí)踐教學(xué)平臺，以及建設(shè)為“情境化”實(shí)踐教學(xué)服務(wù)的師資隊(duì)伍，將工業(yè)生產(chǎn)真實(shí)情境搬進(jìn)實(shí)踐教學(xué)過程中，有效解決了實(shí)踐教學(xué)與生產(chǎn)實(shí)際脫節(jié)帶來的一系列問題，將實(shí)踐教學(xué)從課堂教學(xué)向網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、虛擬教學(xué)拓展延伸，實(shí)現(xiàn)實(shí)踐教學(xué)在時(shí)間、空間、內(nèi)容上對學(xué)生的全方位開放，讓學(xué)生時(shí)時(shí)可學(xué)、處處可學(xué)，大幅提高了學(xué)生參與實(shí)踐的積極性。經(jīng)過本科四年全方位、多層次的實(shí)踐鍛煉，學(xué)生跨學(xué)科知識整合能力、解決復(fù)雜工程問題能力以及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力得到全面提升，逐步成長為具備安全責(zé)任意識、全流程系統(tǒng)化思維、智能化信息化技術(shù)應(yīng)用能力的一流工程技術(shù)人才。