碎片化學(xué)習(xí)環(huán)境下新拋錨式教學(xué)模式的實證研究

楊華山,車玉君,陳榮妃,李維維

（貴州師范大學(xué)材料與建筑工程學(xué)院，貴州貴陽 550025）

隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展，傳統(tǒng)的知識介質(zhì)已不能滿足信息時代學(xué)生迅速獲取知識和即時信息的需求，因此，微課、微博、微信、知乎等各類平臺應(yīng)運(yùn)而生，并不斷推送碎片化知識和信息，越來越多的學(xué)生已經(jīng)通過移動設(shè)備開始了碎片化學(xué)習(xí)，悄然進(jìn)入了碎片化學(xué)習(xí)時代[1,2]。

碎片化學(xué)習(xí)已經(jīng)成為當(dāng)前學(xué)習(xí)方式的一個必然發(fā)展趨勢，我們可以充分利用其優(yōu)勢，并將其作為傳統(tǒng)課堂教學(xué)的一個重要補(bǔ)充[3,4]。首先，學(xué)生不受時空限制，可利用智能手機(jī)、iPad、筆記本電腦等移動終端隨時隨地學(xué)習(xí)，有利于充分利用碎片化時間學(xué)習(xí)知識。其次，相對于傳統(tǒng)知識介質(zhì)，各類平臺推送的碎片化信息時效性較強(qiáng)，學(xué)生往往可以獲取即時信息，有利于及時更新現(xiàn)有的知識體系。再次，一些碎片化知識有時候也能觸發(fā)學(xué)生的靈感，構(gòu)建新知識。

近年來,國內(nèi)外一些學(xué)者對碎片化學(xué)習(xí)進(jìn)行了深入的研究，并取得了較大的進(jìn)展，但是，其中的一些缺陷并未完全克服[5-7]。首先，碎片化知識一般缺乏系統(tǒng)性和完整性，不利于學(xué)生建立完整的知識體系[8]。其次，為獲得較高的點(diǎn)擊率，碎片化知識普遍浮于表層或淺層，思想性和科學(xué)性較高的作品相對較少，不利于學(xué)生開展深度學(xué)習(xí)[9,10]。最后，由于長期以來應(yīng)試教育形成的慣性，大多數(shù)學(xué)生往往不善于進(jìn)行碎片化深度思考，因此不能從碎片化信息中捕捉靈感并提出有深度的創(chuàng)造性問題[11]。總之，碎片化學(xué)習(xí)的缺陷已經(jīng)成為制約學(xué)生深度學(xué)習(xí)和深度思考的一大瓶頸，亟須建立一個新的教學(xué)模式以適應(yīng)碎片化學(xué)習(xí)環(huán)境，引導(dǎo)學(xué)生聚焦于真實問題，圍繞真實問題的解決開展深度學(xué)習(xí)和深度思考。

基于問題的教學(xué)模式又稱拋錨式教學(xué)模式，該模式可以引導(dǎo)學(xué)生聚焦于真實問題，通過真實問題的解決過程系統(tǒng)化學(xué)習(xí)碎片化知識，即碎片化學(xué)習(xí)環(huán)境下“錨”之重構(gòu)效應(yīng)。王竹立等將其形象地描述為“零存整取”。由于這種學(xué)習(xí)策略符合大腦認(rèn)知規(guī)律，因此被認(rèn)為是網(wǎng)絡(luò)時代對碎片化知識進(jìn)行加工整理、實現(xiàn)意義建構(gòu)的一個有效策略[12,13]。更為重要的是，拋錨式教學(xué)模式亦能有效驅(qū)動學(xué)生針對真實問題開展深度學(xué)習(xí)，并幫助學(xué)生進(jìn)行碎片化深度思考，提高學(xué)生創(chuàng)造新知識的可能性，即碎片化學(xué)習(xí)環(huán)境下“錨”之催化效應(yīng)。因此，本文擬研究“錨”之重構(gòu)效應(yīng)和“錨”之催化效應(yīng)，提出了碎片化學(xué)習(xí)環(huán)境下新拋錨式教學(xué)模式，在一定程度上克服了碎片化學(xué)習(xí)浮于表層的缺陷。從2017年開始至2021年，該模式應(yīng)用于2016級～2020級土木工程專業(yè)，進(jìn)行了為期5年的教學(xué)實踐。

1 拋錨式教學(xué)模式

拋錨式教學(xué)模式由溫特比爾認(rèn)知與技術(shù)小組開發(fā)，小組代表人物是約翰·布朗斯福特。拋錨式教學(xué)是以建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論為基礎(chǔ)，學(xué)生在真實問題背景中通過鑲嵌式教學(xué)以及學(xué)生之間合作學(xué)習(xí)達(dá)到目標(biāo)的全過程[14]。該教學(xué)模式的實施過程有如下幾個環(huán)節(jié)[15]：

第一，教師基于學(xué)生現(xiàn)有的知識儲備，拋出具有一定難度的問題供學(xué)生選擇，啟動教學(xué)。

第二，學(xué)生團(tuán)隊圍繞問題開展合作學(xué)習(xí)，教師針對學(xué)生學(xué)習(xí)過程中遇到的問題適時組織“鑲嵌式教學(xué)”。

第三，學(xué)生通過解決問題，達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)。

第四，延伸問題，生成學(xué)生自己的項目。

如表1所示為拋錨式教學(xué)模式和傳統(tǒng)教學(xué)模式的比較，可以看出，二者在知識觀、教材觀、教學(xué)方法、學(xué)習(xí)策略和教學(xué)評價等方面有顯著的區(qū)別[16-18]。

表1 拋錨式教學(xué)模式和傳統(tǒng)教學(xué)模式的比較

拋錨式教學(xué)模式的知識觀不同于傳統(tǒng)教學(xué)模式，前者強(qiáng)調(diào)學(xué)生在教師的幫助下圍繞問題的解決不斷探索知識，后者則是簡單的知識傳遞，即，教師講授知識，學(xué)生記憶知識。

拋錨式教學(xué)模式以教材作為參考資料，但不限于教材，而傳統(tǒng)的教學(xué)往往局限于教材。

拋錨式教學(xué)方法不同于傳統(tǒng)的教學(xué)方法。首先，前者教學(xué)活動的啟動是從教師拋出問題開始的，如果學(xué)生團(tuán)隊在解決問題的過程中遇到瓶頸，教師則從學(xué)習(xí)的需要出發(fā)組織“鑲嵌式教學(xué)”，引導(dǎo)學(xué)生深度學(xué)習(xí)和深度思考，而后者的學(xué)習(xí)深度較淺，一般僅限于教學(xué)大綱，學(xué)生的合作學(xué)習(xí)也較少。其次，前者教學(xué)中教師和學(xué)生的角色發(fā)生了較大的變化，教師作為教練或?qū)W習(xí)伙伴與學(xué)生共同學(xué)習(xí)，而后者的教學(xué)中教師一般不參與學(xué)生的具體活動，他們僅僅傳遞信息。再次，前者擬解決的問題往往具有多個方案，而后者一般為標(biāo)準(zhǔn)答案。最后，前者在教學(xué)過程中鼓勵學(xué)生發(fā)現(xiàn)新問題，從而延伸出學(xué)生的新項目，而后者一般不延伸。

拋錨式教學(xué)模式的學(xué)習(xí)策略和教學(xué)評價方法也不同于傳統(tǒng)教學(xué)模式。首先，前者教學(xué)過程中教師通過引導(dǎo)學(xué)生識別重要問題，幫助學(xué)生選擇擬研究的問題，并明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，而后者教學(xué)過程中學(xué)生往往是通過記憶筆記的方式來應(yīng)付考試。其次，前者教學(xué)過程中學(xué)生在教師的幫助下尋找解決問題所需的資源、方法和途徑，從而獨(dú)立地識別、分析和解決問題，并逐漸減少對教師的依賴，而后者的教學(xué)過程中學(xué)生往往關(guān)注標(biāo)準(zhǔn)答案和考試范圍，對教師的依賴性較大。最后，前者以學(xué)生是否解決了問題為教學(xué)效果的評價方法，而后者通常以考試成績作為評價方法。

2 碎片化學(xué)習(xí)環(huán)境下新拋錨式教學(xué)模式

鑒于拋錨式教學(xué)模式緊緊圍繞問題解決這一目標(biāo)開展，其教學(xué)過程可以不受時間和空間的限制，教師和學(xué)生可以充分利用智能手機(jī)、iPad和筆記本電腦等信息化平臺進(jìn)行碎片化學(xué)習(xí)，因此，我們將碎片化學(xué)習(xí)的優(yōu)勢和拋錨式教學(xué)模式有機(jī)結(jié)合，提出了碎片化學(xué)習(xí)環(huán)境下新拋錨式教學(xué)模式。

如圖1所示為碎片化學(xué)習(xí)環(huán)境下新拋錨式教學(xué)模式（以下簡稱新拋錨式教學(xué)模式），我們可以看到，從教師拋錨啟動教學(xué)開始至問題的最后解決，新拋錨式教學(xué)模式的實施全過程充分地利用了碎片化時間。由于學(xué)生聚焦于問題，因此新拋錨式教學(xué)模式有助于克服碎片化學(xué)習(xí)環(huán)境對教學(xué)的不利影響，其優(yōu)勢主要有：

圖1 碎片化學(xué)習(xí)環(huán)境下新拋錨式教學(xué)模型

第一，新拋錨式教學(xué)模式有效地引導(dǎo)學(xué)生充分利用碎片化時間深度學(xué)習(xí)，以問題的解決為主線，將碎片化知識貫通起來并縱向深入探索，從而在一定程度上克服表淺簡單學(xué)習(xí)的弊端。

第二，新拋錨式教學(xué)模式有力地啟動了學(xué)生的碎片化深度思考，有助于他們及時捕捉稍縱即逝的靈感創(chuàng)造新知識，從而在一定程度上扭轉(zhuǎn)了學(xué)生學(xué)而不思的習(xí)慣，并促使他們延伸現(xiàn)有的問題，生成新問題。

第三，新拋錨式教學(xué)模式兼容傳統(tǒng)的“大段時間”學(xué)習(xí)模式，可作為其重要的補(bǔ)充?？梢灶A(yù)見，碎片化深度學(xué)習(xí)和深度思考可以驅(qū)動學(xué)生自覺延長學(xué)習(xí)時間和思考時間。

新拋錨式教學(xué)模式與當(dāng)前信息化時代的碎片化學(xué)習(xí)環(huán)境相匹配，其“錨”之重構(gòu)效應(yīng)可以有效地將碎片化知識鏈接起來，“錨”之催化效應(yīng)可以促使學(xué)生在碎片化深度學(xué)習(xí)中延伸現(xiàn)有的研究內(nèi)容。

3 碎片化學(xué)習(xí)環(huán)境下新拋錨式教學(xué)實驗

3.1 試驗方法

假設(shè)：土木工程材料課程采用新拋錨式教學(xué)模式的教學(xué)效果優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)模式。

研究對象：以2016級～2020級土木工程專業(yè)本科生共381人作為研究對象，進(jìn)行了為期5年的土木工程材料課程教學(xué)改革試驗。每個年級中以報名參加國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目、中國國際“互聯(lián)網(wǎng) +”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽和全國大學(xué)生混凝土材料設(shè)計大賽等學(xué)科競賽的學(xué)生作為試驗組，其他學(xué)生作為對照組。

自變量：采用新拋錨式教學(xué)模式，針對試驗組的學(xué)生開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練，而對照組的學(xué)生以傳統(tǒng)的方式學(xué)習(xí)。

因變量：土木工程材料課程期末考試成績和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練代表性成果。

為檢驗試驗組和對照組土木工程材料課程的期末考成績是否存在差別以及差別是否顯著，本研究運(yùn)用獨(dú)立樣本的t-檢驗?zāi)Ｐ蛯ζ溥M(jìn)行了定量統(tǒng)計分析。試驗組創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練效果運(yùn)用新拋錨式教學(xué)模式進(jìn)行了定性分析。

3.2 試驗結(jié)果

試驗組和對照組土木工程材料課程期末考試成績的t-檢驗統(tǒng)計分析結(jié)果如表2所示。從表2中可以看出，2016級～2020級土木工程專業(yè)學(xué)生中試驗組的平均成績均高于對照組，平均成績提高率分別為6.07%、15.01%、13.43%、16.15%和18.25%。其次，除了2016級外，2017級～2020級土木工程專業(yè)學(xué)生中試驗組的標(biāo)準(zhǔn)方差均低于對照組，表明對照組中學(xué)生的成績與其平均值之間的差異較大，而試驗組中學(xué)生的期末考試成績較為接近其平均值。第三，2016級土木工程專業(yè)學(xué)生中兩組樣本的無差別概率P大于0.050，這說明兩組樣本的期末考試成績無顯著差異。但是，2017級～2020級土木工程專業(yè)學(xué)生中兩組樣本的無差別概率P均小于0.050，這說明兩組樣本的期末考試成績均存在顯著差異。

表2 “土木工程材料”課程成績

如圖2所示為2016級～2020級土木工程專業(yè)學(xué)生土木工程材料課程期末考試平均成績提高率?？梢钥闯?，相較于2016級的學(xué)生，2017級試驗組學(xué)生的平均成績提高率有了較大的增長，之后，平均成績提高率具有緩慢增長的趨勢，這意味著“碎片化學(xué)習(xí)環(huán)境下新拋錨式教學(xué)模式”的逐漸成熟和教學(xué)效果的不斷提升。平均成績提高率隨教學(xué)實踐過程的變化規(guī)律可以與標(biāo)準(zhǔn)方差的變化規(guī)律互相印證，即，隨著該教學(xué)模式的逐漸完善，試驗組學(xué)生的期末考試成績離散性逐步降低。

圖2 平均成績提高率

對照組的學(xué)生在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練和學(xué)科競賽等活動中表現(xiàn)一般，試驗組的學(xué)生則取得了較好的成績。2016級～2020級試驗組的學(xué)生完成了3項國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目、1項省級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目，榮獲中國-國際“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽國賽銅獎2項、省賽金獎2項、省賽銀獎4項、省賽最佳創(chuàng)意獎1項，全國大學(xué)生節(jié)能減排社會實踐與科技競賽全國三等獎4項，全國大學(xué)生混凝土材料設(shè)計大賽團(tuán)體一等獎1項，全國混凝土3D打印創(chuàng)新大賽三等獎2項，在《材料導(dǎo)報》《建筑科學(xué)》《貴州師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）》等期刊上發(fā)表學(xué)術(shù)論文5篇、國際會議論文1篇，授權(quán)實用新型專利1項、外觀設(shè)計專利1項。

3.3 討論

由于本科生的課堂學(xué)習(xí)任務(wù)較重，試驗組學(xué)生開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練活動和學(xué)科競賽等大多在碎片化時間段進(jìn)行，所以新拋錨式教學(xué)模式恰好與之匹配。新拋錨式教學(xué)模式旨在培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力，其直接結(jié)果是學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目、學(xué)科競賽獲獎、學(xué)術(shù)論文和專利等的產(chǎn)出，其間接結(jié)果是學(xué)生期末考試平均成績的提高，這與我們的預(yù)期結(jié)果一致。教學(xué)效果的提高可歸結(jié)為新拋錨式教學(xué)模式“錨”之重構(gòu)效應(yīng)和“錨”之催化效應(yīng)。

3.3.1 “錨”之重構(gòu)效應(yīng)

“錨”之重構(gòu)效應(yīng)意為在碎片化學(xué)習(xí)環(huán)境中，學(xué)生在教師的幫助下緊緊圍繞問題的解決深度學(xué)習(xí)，通過一條邏輯主線將碎片化知識鏈接為一個清晰的知識脈絡(luò)，并不斷生長知識側(cè)枝，形成一個網(wǎng)絡(luò)狀知識結(jié)構(gòu)。例如，第六屆全國大學(xué)生混凝土材料設(shè)計大賽的主題是“以有利于混凝土耐久性為原則，采用機(jī)制砂配制C40大流態(tài)混凝土，并考慮工程應(yīng)用環(huán)境和經(jīng)濟(jì)性，展示大學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力?！苯虒W(xué)啟動后，2019級土木工程專業(yè)試驗組學(xué)生在教師指導(dǎo)下利用碎片化時間圍繞大賽主題準(zhǔn)備理論考試和實踐操作，通過深度學(xué)習(xí)形成一條以大流態(tài)混凝土配合比設(shè)計為主線的知識鏈條，并在膠凝材料、礦物摻和料、外加劑、粗骨料、細(xì)骨料、混凝土配合比設(shè)計和混凝土性能等方面不斷擴(kuò)張，最終形成了一個幾乎覆蓋土木工程材料課程核心內(nèi)容的知識網(wǎng)絡(luò)，并在全國總決賽中獲得了團(tuán)體一等獎的優(yōu)異成績，展示了解決復(fù)雜工程問題的能力。這種能力是學(xué)生在真實問題的解決過程中逐漸建構(gòu)的?；趩栴}的學(xué)習(xí)使學(xué)生在知識與應(yīng)用之間建立了聯(lián)系，有效地促進(jìn)了高階認(rèn)知能力的發(fā)展，從而促進(jìn)了知識的遷移[19]。

“錨”之重構(gòu)效應(yīng)還有助于試驗組的學(xué)生全面掌握土木工程材料課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容，由于他們系統(tǒng)掌握了本課程的核心內(nèi)容，知識側(cè)枝較為容易生長并形成本課程的知識網(wǎng)絡(luò)。即，學(xué)生圍繞某一個問題對碎片化知識進(jìn)行了“二次開發(fā)”，最終提高了知識系統(tǒng)的完整性和整體性[20]。

3.3.2 “錨”之催化效應(yīng)

“錨”之催化效應(yīng)意為在碎片化學(xué)習(xí)環(huán)境中，學(xué)生進(jìn)一步深度學(xué)習(xí)和深度思考促使問題的解決，甚至能夠通過靈感的捕捉延伸出他們自己的新項目。新建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論也指出，學(xué)習(xí)的目的不是為了習(xí)得知識，而是創(chuàng)造新知識[21]。更為重要的是學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容聚焦在深度學(xué)習(xí)上，因此，有利于學(xué)生在碎片化信息中捕捉到靈感，并形成知識脈沖[22]。例如，由于貴州省天然河砂資源供需矛盾突出，2016級土木工程專業(yè)試驗組的學(xué)生利用碎片化時間研究了“機(jī)制砂3D打印混凝土”，通過學(xué)生團(tuán)隊的合作學(xué)習(xí)和試驗研究以及教師的“嵌入式教學(xué)”，學(xué)生團(tuán)隊采用機(jī)制砂代替河砂，成功研制了一種機(jī)制砂3D打印混凝土。在研究過程中，學(xué)生團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)貴州省磷礦渣堆積成山，給環(huán)境造成了沉重的負(fù)荷，因此又提出了3D打印磷渣粉混凝土的研究方案。該研究獲得了國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目的資助，并榮獲了第四屆中國“互聯(lián)網(wǎng)+”全國大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽銅獎。

同樣地，由于試驗組學(xué)生的深度學(xué)習(xí)和深度思考，他們對土木工程材料課程的內(nèi)容有了更為深刻的理解，因此，“錨”之催化效應(yīng)也大大提高了他們的期末考試成績。

4 結(jié)語

本文提出了碎片化學(xué)習(xí)環(huán)境下新拋錨式教學(xué)模式，分別以2016級～2020級土木工程專業(yè)本科生作為研究對象，進(jìn)行了為期5年的實證研究，主要結(jié)論有：

（1）新拋錨式教學(xué)模式在一定程度上克服了碎片化學(xué)習(xí)深度不足的問題，可以引導(dǎo)學(xué)生聚焦于真實問題，圍繞真實問題的解決開展深度學(xué)習(xí)和深度思考。

（2）試驗結(jié)果表明，碎片化學(xué)習(xí)環(huán)境下新拋錨式教學(xué)模式的教學(xué)效果優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)模式。

（3）碎片化學(xué)習(xí)環(huán)境下新拋錨式教學(xué)模式教學(xué)效果的提高在于“錨”之重構(gòu)效應(yīng)和“錨”之催化效應(yīng)。

（4）碎片化學(xué)習(xí)環(huán)境下新拋錨式教學(xué)模式與傳統(tǒng)教學(xué)模式相兼容，是傳統(tǒng)教學(xué)模式的一個重要補(bǔ)充。