工程实践课程中情境模拟教学法的设计应用

郭 楠，王春林

（赤峰学院 资源环境与建筑工程学院，内蒙古 赤峰 024000）

应用型大学要主动对接地方行业、提升工程实践和胜任行业发展需求的应用型和技术型人才[1]。需要解决在特定环境背景下面向工程全过程的建设问题。面向工程应用的教育理念是“理论与实践相结合”[2]。教学模式以情境教学、案例教学等方法为主，强调学术与实践的高度一致。吴浙文等通过自编案例教学法激发学生的创造思维、提高学习积极性[3]；王桢栋等研究发现角色扮演的教学方法对方法训练、独立思考和创新思维上，有研究问题、组织方式和表现形式多元的优点[4]；谢晓专将案例教学于情境模拟融合，设计“案例、情境、体验、点评”等要素，提升案例教学的效果[5]。工程实践类课程要体现与社会的紧密联系，在学习过程中发现工程的决策的痛点，体会工程方案设计的综合性和系统性。

1 教学设计

教学设计需要考虑知识授受、以学习为中心、促进学科核心素养“教—学—评”一致的教学系统设计，教师作为教学设计者和主导者进行设计教学活动，形成教学过程[6]。从知识学习向学科育人转变，进行“学”的设计，引导学生经历知识形成过程[7]。构建学习空间环境，塑造学习形态[8]。

通过创设情境、明确任务、知识准备、课堂讨论、活动总结、问题反馈等6 个环节，探索所学的知识与工程实际问题的有效结合，穿插“理论”与“实践”的知识联系，形成引导关注问题、独立思考、研究讨论、解决方案、方案评价的解决工程问题的技术路线，如图1 所示。

图1 课程设计的流程

（1）创设情境，就社会热点引入工程案例，投票选择感兴趣的题目，将学生引入工程问题的情境；明确任务，由教师、学生用头脑风暴法提出项目可能影响的身份，投票决定不同的身份数量和定位，组织学生选身份，进行问题讨论场景的定位引导；（2）知识准备，学生在课前通过网络查询时事热点的变化情况，分析国内外专家的热点解读方法，提出对应于各自身份的问题和解决方案；（3） 在课堂讨论的环节，以工程项目的会议布局场景为蓝本，构建环境，学生提出观点，在问题的提出者和解读者之间做角色转换，最终形成以各自身份为出发点的综合性解决方案；（4） 解决方案在课后形成方案报告，形成小组互评，教师对各方案分别点评；（5）课上进行活动的总结，并由教师进行知识的拓展和延申，对工程问题做出深化解读。（6）引入大国工匠和工程建设的典型思政元素，构建伟大工程梦想，培养伟大工程情怀，立足行业培养广阔的视野，强化统筹全局的综合性方案的设计能力。

2 教学内容

面向工科的教学内容宜“全”忌“难”，要注重知识更新和逻辑变化，增强实践检验的讨论[9]。工科培养方案对实习实践的要求逐步提高，教学过程中实习实践学时学分的比例宜适当增加。从教学方法、教学内容、课后巩固与拓展三方面进行教学设计，根据教学设计的过程，将教学内容进行知识关联，设计还原工程问题的场景进行研讨教学，研讨结论在课后写入实践报告，进一步的巩固学习成果，拓展思维。

2.1 教学内容的关联分析

课程教学拟通过时事热点的情境设计和工程参与者角色的扮演，感受不同角色对典型项目的特定时间、地点、环境的处理方案。在本单位、本项目、周边环境影响等因素的综合作用下，对工程呈现的特殊性进行分析，结合近期出现的国内外工程现象，凝聚工程视角、凝练工程思维，提高宏观把控工程建设的能力，如图2 所示。

图2 情境教学设计

以工程监理课程中的工程参与者的职能及相互关系为例，在项目内形成建设单位、设计单位、设备商、材料商等不同身份；在组织内形成总监理工程师、总监代表、监理工程师、监理员等管理层次；在周边环境中设计建设单位、当地群众、环保主义者、外国人等不同主张的人文环境。不选择身份的学生，作为自由人出现。

教师身份作为活动的组织者和职能关系的解读者。一方面协助各项目参与者完成对权益的解读，提出以不同身份为背景的解决方案；另一方面，根据这些解决方案从其他职业身份进行破解和反制。形成“旁观者”与“搅局者”的双重身份，推动学生向复杂工程问题的“解读者”身份转变。

教师从项目的建设过程的时间、施工影响因素两个角度准备问题。在建设时间轴上，对项目立项、可行性研究、施工图设计、施工过程、竣工验收、项目运行期等全周期提出特征性问题；在施工季节、施工时间、环境温度、交通、通信等影响到工程建设的不同因素方面提出不同的问题，培养学生全方位思考问题的能力。

课程评价由学生推选3 位计分员，将答案分成有效提问、有效回答、协助作答不同类型，计分员主观分辨问题及答案的有效性，并进行数量统计。在统计过程中，提高对问题的思辨及正确解读工程问题的能力。

2.2 工程场景布局的模拟

场景设计在教室内的模拟。教室的中心区域设计为工程项目的直接参与者，两侧为提出不同需求的影响因素。在本次设计中，常规的影响因素考虑工程周边原住户、将来的工程业主；考虑未来国家与民族的交融，设计不同国家、民族的代表；工程周边的地方组织、环保主义者对工程的要求，在跨国、跨地区工程中常见；有同学提出，工程上常有“碰瓷”专业户，因此设计了“碰瓷”专业户的专席，专门模拟该类型的问题。教师的位置面对计分席，关注数据统计，对教学过程进行动态控制，在工程内外各个角色间游走，主导整个教学过程，见图3 所示。

图3 课堂座位设计

2.3 课后的知识巩固与拓展

在问题阐述的基础上，组成工程小组形成工程文件，作为实践教学的报告内容。以课上学生发表的观点为基础，融合课堂讨论的成果，代入不同工程角色形成技术性文件，形成解决工程问题的方案。管理单位提出管理报告，施工单位出技术措施、技术方案，设计单位出技术报告和关键控制参数，供应商提出供应计划，资金管理单位提出管理方案和审计要求，有其他想法的，可自拟身份补充报告作为加分项，如表1 所示。

表1 课程后续的学生个人总结报告

3 教学评价

审视学习的目标及核心内容，确定成绩来源，基于目标设计评价指标，构建“目标—教学—评价”一致的评价指标体系[10]。在课程体系中融入课程思政协同育人的理念，探索价值塑造和专业能力相融合的教学评价[11]。按照教学设计目标和教学内容，构建教学评价体系，设计评价指标，构建过程化评分标准，以课程总成绩作为评价指标进行对比分析。

3.1 评价指标体系

教学设计目标，在课程参与、知识运用、社会观察、课程思政等方面进行定位引导。课程参与的情况和设计量化指标，由学生参与统计；知识运用情况，列出可能运用的知识点的清单，作为角色定位和方案提出的基本依据和参考资料，学生可在此基础上进行补充和完善；社会观察，需要教师的引导，在社会热点问题中感受科学知识的价值，培养科学思维的方式方法，从问题出发分析社会发展的问题，选择看待问题的立场；课程思政，由学生互评完成，教师以旁观者的身份参与，课程总结的时候提出对课程思政问题的观点，促进师生对社会问题进一步的思考和理解，如图4 所示。

图4 教学目标及评价设计

3.2 过程化考核

过程化考核的教学评价有较强的主观因素。方案设计基础分和加分项两个评分过程，综合评价等级对应的分数作为基础分，再由量化统计和课堂互动形成加分项，加分项原则上不超过10 分，满分为100 分。

在基础分考核评价中，以观点能否正确的提出作为评价合格与不合格的分界线；能否正确地进行工程表达和提出符合身份特征的解决方案，作为中等成绩认定要求；能否考虑不同角色身份综合提出工程解决方案，作为良好等级的认定标准；以是否能够创造性地解决问题或发散思考不同工程场景，类似工程问题的举一反三的能力，作为优秀级别的考核依据。成绩分级评估标准如表2 所示。

表2 成绩分级评估标准

加分项的考量，根据成绩分级评估标准（表2）及教学目标及评价设计（图4），结合本次课程中学生提出的观点，设计课程的加减分标准，由教师和学生共同完成对成绩的小分评价。从思政元素考虑观点正确、环境友好两个因素；从工程可行、经济合理两方面进行技术评价。学生评价取多人评价的平均值，教师评价直接计入成绩，形成过程化考核的量化指标，如表3 所示。

表3 过程化教学考核的量化指标

3.3 教学效果评价

教学效果需要从对整个课程的综合影响来进行全面分析，选择2 个同一学制、同一年级的班级作为教学对照样本，学生人数分别为29 人和25人。29 人的班级加入了一次情境模拟方式的教学活动，25 人的班级以讲授法作为对照样本，整个课程的综合成绩相差较大。成绩分布情况如图5 所示。

图5 成绩分布图

从图5 中可以看出，两个班级的主体学生成绩主要分布在70-80 分；讲授法有2 人不及格，成绩分布左偏，60-70 分的人数相对较多；情境模拟的班级成绩分布右偏，80-90 分的人数相对较多；90分以上的人数均为0。从表4 中可以看出，两个班的男女生比例接近，基本不存在性别导致的评价偏差，情境模拟的综合成绩较讲授法优，最高分相差2 分，最低分相差30 分，班级平均成绩相差9 分，标准差分别是6.2 和10.3，讲授法的成绩离散度较大，如表4 所示。

表4 教学方法、性别、学习能力的分布汇总表

（1）情境模拟对班级综合成绩的提升有显著作用。从平均成绩上看，情境模拟班的学生平均成绩较讲授法高9 分；从标准差来看，情境模拟的学生成绩离散度较讲授法的小，原因是学生之间的交流增多，促进了课程知识的融合，用观点碰撞不断增强学生反思作用明显。

（2）情境模拟对学习兴趣的培养起到了促进作用。讲授法课程中存在60 分以下的学生，情境模拟班没有，反映出在学习兴趣、课程的专注及课程效果上，对后进同学有促进作用。

4 结论

采用情境模拟的方式开展教学，用启发、互动的方式开展教学活动，着眼于解决实际问题的综合能力，训练学生的思辨能力，解决了知识体系构建、理论与实践融合的教学难点有优势。

（1）课堂气氛活跃，课程参与度高。课上不限制手机的使用，手机变成查找支撑数据、提供教学案例的工具。对网上的信息进行导向性教学，去伪存真，培养学生对社会观点的分辨能力。（2）复杂工程问题的还原度较高，提高用专业知识的实际应用能力。能够设身处地的提出问题，与工程实际情况有较好的对应，反映出工程的复杂性。这些用讲授或者多媒体很难做到。（3）课程处处有思政，增强对社会的观察与反思。人文、环境、能源等社会热点与工程结合，处处反映大国工匠职业精神，个人利益与集体、国家利益冲突与解决方法的碰撞，是从内到外的洗礼过程。（4）对后续的实习实践课程有较好的支撑。通过课内教学活动对现场的控制、管理、协调工作的出发点和工作方法做了深入的研讨，对解决和处理现场问题及工程的发生、发展、变化和影响因素有了更充分的准备，对工程师不说过满的话、不做超过自己能力的承诺的基本原则有了进一步的认识。