虚拟仿真式“金课”背景下的土建类专业教学模式研究

    张同钰

    

    

    

    摘 要：本文探讨了“金课”背景下的高等职业教育土建类课程教学模式，提出结合虚拟仿真技术的“PDCA多循环”教学模式，并以《建筑施工技术》课程为例，展示该模式在课程中的应用情况和取得的效果，凝练并推广到高职土建专业其他课程。

    关键词：金课;虚拟仿真;建筑施工技术;课程建设

    中图分类号：G420? 文献标识码：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

    “金课”的体现形式大致可归纳为五种类型：线下“金课”、线上“金课”、线上线下混合式“金课”、虚拟仿真“金课”和社会实践“金课”[1]。虚拟仿真教育是“互联网+教育”之后的“智能+教育”新形式，是依托于电子技术革新的新型教育生产力，是虚拟现实技术（将计算机技术、多媒体技术、人机交互技术、传感技术及人工智技术能等综合起来，使用户在虚拟环境中进行各种活动，获得身临其境的感受[2]）与教育教学深度融合的成果。本文根据职业教育的教学资源条件和学生学情状况，结合虚拟仿真技术应用情况探索“PDCA多循环”教学模式，在课堂教学过程中实施并分析教学效果。

    1 虚拟仿真教学模式建设

    所谓“PDCA”，源自于质量管理的思想基础，企业管理中被称为“戴明环”，PDCA循环的含义是将质量管理分为四个阶段，即Plan（计划）、Do（执行）、Check（检查）和Action（处理）。在质量管理活动中，要求把各项工作按照作出计划、计划实施、检查实施效果，然后将成功的纳入标准，不成功的留待下一循环去解决[3]。这个管理思想与任务驱动、问题导向的教学方法用于虚拟仿真式课程教育活动中，不断改进，循环上升，形成适用于这类课程的“PDCA多循环”教学模式。在虚拟仿真式课程中运用“PDCA多循环”教学模式，首先要调整传统教学思维，在做好知识储备的情况下在课堂中落实“做”的环节，让学生自行琢磨如何去“做”，“先做后教”;其次改变传统教学观念，让学生由被动的学习方式变为主动研习，激发学生的自行研究兴趣，“以做代学”;还需要转换传统学习方式，要求学生打破僵化思维不断自我检验，“在做中思”。

    （1）Plan（计划环节）。每节课前制定课程的具体目标，确定“PDCA”循环数量和强度，设置该课时的学习任务或需解决的问题，应该达到一下要求：①要有针对性。以学生的角度考虑接收程度和预估计完成情况，并安排相应考核机制设置，控制学生的课前准备不要太偏离教学目标。②要有自由度。问题和任务让学生有发挥想象力的空间，完成途径和答案不能过于单一，学生才能勇于尝试新方法新角度。③要有兴趣点。任务设置时要在满足教学目标的前提下尽可能搜罗当下热点话题，可以结合学生关注热点、时政新闻热点、行业动态热点、网络热搜等话题，让学生体会到所学能有所用，激发学生的探究兴趣。

    （2）Do（执行环节）。以学生为课堂主体不是一句空话，而是要切实的做出来。课堂中打破传统教学模式，先让学生在仿真系统中自行探索完成任务，然后再由教师根据结果讲评。此时可以发挥虚拟仿真系统人机交互和节省资源的优势，让学生按照课前计划对本节的相关规范、标准预习后，按自己的思维去尝试完成学习任务，在虚拟环境中可以自行摸索随意发挥。这样做的结果有两种：①大部分学生可以按提示完成任务，再由教师进行总结，整个学习过程由学生主导，事半功倍;②大部分学生无法高质量完成任务，此时再由教师指出当中核心问题，学生对照完成情况去对比分析，进行认知的更新;③对部分故意不按标准完成任务的学生，需要加入奖惩机制，让他们意识到如果不按照工艺标准执行就无法准确完成学习任务，迫使其回歸课题。如此安排，一方面变被动为主动，比起一开始就由教师讲解、学生训练来印象更深，另一方面学习任务因探索过程的未知增添了许多悬念与趣味。

    （3）Check（检查环节）。在任务结束之后开始进行检查，可以分为学生自查、小组互查和教师检查，重点检验学生任务的完成度，查找过程中的普遍问题，以任务找问题，以问题定课题，根据学生的任务完成情况随时调整教学重难点，对学生的探索结果进行深化讨论与纠偏验证，课堂变得有针对性，提高课堂教学效率;也是对学生检查过程的验证，考验学生的自我认知和相互检验的过程，加深对规范、标准的理解。在查中学，检查的过程就是对知识体系验证的一种能力，增强职业素养，培养学生发现、分析问题的能力。

    （4）Action（处理环节）。在这个阶段教师根据学生在完成任务中产生的问题，分析这些问题产生的根本原因，做针对性的讲授和指导，澄清学生在完成任务中出现的主要问题，学生根据教师的讲解反馈到自己的完成情况，回顾自己的任务应用更新后知识体系勘误校正，并运用到下一循环过程中去。在完成一轮循环以后，及时归纳总结，检查大小目标的完成率，以此来核对所制定计划是否符合自身学习情况，寻找计划未达到预期的原因。这个环节提升不仅是更新专业知识，也培养学生直视自己问题、勇于改正错误的抗压能力。

    学生在课堂教学过程中集中注意力的时间大约是15分钟左右[4]，根据这一规律我们在每节课中根据任务内容安排2—3个次循环，每个循环时长控制在10—20分钟，在学生出现注意力分散、学习兴趣下降等情形之前完成一次循环闭合。如此循环往复，环环相扣，层层递进，相较于教师讲解和演示、学生练习、再由教师点评的传统模式，“PDCA多循环”教学模式更加符合职业院校教学理念，更加符合学生发展的规律，更加符合现代教育思想。

    2 虚拟仿真教学设计建设

    基于“PDCA多循环”教学模式，以及项目引导、任务驱动、问题导向的教学方法，在虚拟仿真环境下的课程循环可以这样设计：

    课前知识准备：根据课程情况在教学终端下发本次课程的课前任务，并通过相关的微课、学习指南、互动视频等让学生对本次课程的主线内容有个初步的认知，并通过课前测试让学生有目的性的预习，这样就通过摸底的形式完成了课前的一次“PDCA循环”。

    虚拟仿真任务：创建虚拟环境，以问题导向或任务驱动的方式引导学生在虚拟环境中自行探索解决问题的途径或完成任务的方式，然后对学生的探索结果进行深化讨论与纠偏验证，再次进入仿真操作解决实际问题或完成学习任务或，总结、评价并给出建议，对尚未达到要求的部分进行补足讲解。

    在前期准备充分情况下可在课中完成2次的虚拟仿真任务，更加符合学生的学习状态。这两个任务应有相关性，采用递进式，如第一次是结构认知，第二次是工艺理解;或采用平行式，两个都是认知型或工艺类;无论是采用哪两种形式，每个任务的时间长度恰当、难易程度适中，若任务太少会浪费太多的课堂时间，学生的精神容易松懈;任务太多会让时间过于苛刻，学生在紧张的情况下容易忘却理论基础。

    案例分析任务：在完成虚拟仿真任务之后，可采取案例分析任务的形式补足知识应用和技能锤炼，让学生学以致用，培养分析解决问题的能力同時把学生从虚拟仿真的环境中拉出来，以免本末倒置沉迷其中忘记了学习任务。过程也同样适用“PDCA循环”的基本环节，将解决问题的空间留给学生，对问题明显的地方进行诊断并引导学生持续改进。

    3 虚拟仿真课程教学实例

    经调研，绝大多数院校将《建筑施工技术》作为是高职土建类专业（建筑工程技术、建设工程管理、建筑工程造价等）的一门职业能力培养课程，专业必修课程，开设在这类专业第二学年，共50—80课时不等，还有与之对应的实训实践课程，有院校也作为理实一体化课程来教学。该课程通常以土建工程的施工流程为主线，介绍土方与基础分部、主体分部、屋面分部、装饰装修分部等工程的施工技术要点，培养学生编制、执行施工方案和分析、解决一般工程问题的能力，为从事建筑工程技术与管理工作奠定基础。

    本文以笔者所在职业院校土建专业的《建筑施工技术》课程主体分部工程中的《填充墙工程》学习情境（1课时）为例。

    通过分析表中结果可以发现，从2017级引入虚拟仿真教学平台后，较2016级相比虽然优秀率有所提高，但平均分提升不大;2018级采用“PDCA多循环”教学模式后考核结果有了根本性的转变，优秀率和平均分均有大幅度的提升。

    分析学生满意度和学生考核成绩提高的原因，主要由于以下三个因素：第一，采用虚拟仿真平台，增加了学生的知识应用能力和实践动手能力;第二，采用“PDCA多循环”教学模式，增加了学生的自主探究能力和学习兴趣;第三，采用奖惩机制，丰富了课堂活动，也激发了学生的积极性，出现人人争先唯恐落后的学习氛围。

    5 结语

    土木类专业虚拟仿真教学具有开放性、交互性、经济性、灵活性及安全性等优势[5]。当前的目标是将虚拟仿真系统的潜力充分发挥出来，实打实地提升教学效果。本文所述的“PDCA多循环”教学模式不仅限于虚拟仿真平台，同样适用于任何形式的学习任务式和问题导向式的土建课程教学，只有运用适当的教学模式配合虚拟仿真系统进行教学，才能真正让课程摆脱“水课”，成为具有高阶性、创新性和挑战度的虚拟仿真式“金课”[6]。

    参考文献：

    [1]吴岩.建设中国“金课”[J].中国大学教学，2018（12）：4-9.

    [2]徐军，安宝航.军事训练中的虚拟现实技术现状及启示[J].产业与科技论坛，2015（1）：51-52.

    [3]万融.商品学概论：中国人民大学出版社，2013.

    [4]马金忠，展妍婷.《建筑设备工程》基于三维虚拟仿真教学的任务驱动教学改革[J].科技视界，2015（24）：47+49.

    [5]丁超，王振华，张爱琳，赵娜，陈蓉.土木类专业虚拟仿真实践教学探索与实践[J].工业和信息化教育，2020（04）：51-56.

    [6]陆国栋.治理“水课”打造“金课”[J].中国大学教学，2018（09）：23-25.