基于情境学习的专业实践教学案例及课程思政融合

下文分别以课程设计实践、竞赛制作实践以及工程实践研究报告三个实践案例，对情境创设、技术路线设计、自主学习引导和学习效果评价四个方面进行分析。

需要注意的是，由于兼有知识总结和实际应用的成分，工科专业实践的情境往往有正在建造或已经完成的实际工程作为背景，其部分建造目标和技术措施的意义已经预先达到社会共识。但随着实践深入，又出现新的意义评价，因此“意义建构”的完整性在实践初始阶段很难一蹴而就，需要随着实践的发展不断补充，这表现在意义建构与情境预设间往往没有明显的阶段性。这和理论学习往往表现出明显的“进阶性”有所不同。

1.高铁站房结构设计

以一个大型高铁枢纽结构的楼盖设计为例，由于尺寸较大，按照传统规范要求，应设置分隔缝^[56]（图3-2）。但随着材料性能和施工技术的提升，以及地基基础处理水平的改进，近年来不设缝的案例也越来越多。因此可以引导学生在站台层和屋盖设置或不设置分隔缝的三种方案中选择（图3-3）。由于三种方案之间在施工技术、建筑布置和室内交通流组织，以及可能的灾害影响方面都有所不同，因此可以看作工程设计实践中的三种情境。

图3-2　高铁站房楼盖的分隔缝设置剖面图

当设置分隔缝的时候，可以利用楼面不连续的特点设置一定空间分割，并改变交通流组织和空间设计。可以引导学生做空间设计文化、建筑心理学、工程伦理和节能环保方面的考量^[57]。同时考虑到分隔缝对于阻断高铁过站造成的楼面振动有显著作用，在舒适度和环境降噪方面有积极作用，故进行了动力学分析，对设置和不设置分隔缝的方案进行了比较。

图3-3　高铁站房楼盖设计的情境学习框架

纯粹而硬性的工程技术要求既可以为技术性的，也可以为非技术的情境预设提供条件。当围绕文化以及社会生活等进行讨论，进行新的意义建构时，可以引导学生认识物质实践对社会生活和精神的直接影响。同时，大型建筑结构的建模、分析和设计，需要小组成员配合完成，对不同主题的情景模拟结果需要成员间交流对话加以讨论。最后，该案例的另一个教学的目标是引导学生体会认识论的规律，并建立正确的实践观。

第一，建立初步认识。由于对形状规则的楼面，常常假定为一个整体进行扭转验算，因此第一轮试设计过程中，方案2和方案3两个小组未考虑分隔缝引起的缝间楼面振动不同步，故计算结果显示出很大的扭转不规则性，可能影响结构安全，按规程需要调整设计。

第二，发现问题并质疑探究。设计小组发现楼面的质量和水平抗力构件刚度都比较均匀，进而引发疑问和探讨，以防止意料之外的地震灾害损失。

第三，通过实践升华认识。通过更贴近实际的动力学分析发现：分隔缝之间独立的楼面扭转并不显著，未呈现扭转不规则，由此“刷新”了最初的分析假定。而之前的整体楼面扭转不规则是楼面振动不一致，分块楼板之间相对运动较大造成的。这种认识的“刷新”也是Posner等提出情境教学模式中典型的观念转变模型的体现。去核查楼面整体假设下出现的扭转不规则的原因，逐个考虑其形成要素，重新审视扭转程度过大的诱因，是概念的充实（Enrichment）；在诱因明确的基础上，通过模拟重现扭转不规则现象，属于概念的重建（Restructuring）^[58]。

第四，以科学认识指导实践，因此考虑在分割楼面之间做柔性连接，降低地震可能造成的构件损失。

这种实践过程呈现出认识与实践之间的反复，以及认识的进阶规律。从第2组和第3组的小组的学习笔记来看，存在认识论的两阶段规律，即从感性到理性，再从理性到实践的特点。初次分析时将存在分割关系的楼板看作整体是套用大楼面整体平面假定的“惯性思维”所致，一定程度上属于感性认识阶段的“刻板印象”^[59]。切入实际的具体分析通过理性思考和分析为初次认识“纠偏”，实现从感性到理性的飞跃。而依据新建立的理性知识对建筑进行改造，属于从理性到感性的“第二次飞跃”^[60]。

2.水泥轻舟赛

近些年，参考美国土木工程学会举办的大学生水泥轻舟赛（NCCC），采用非常规材料的“结构设计+操作使用”的类似竞赛逐渐普及。

以美国轻舟赛为例，它要求学生用水泥类材料建造小船船体，载重2～4人，在真实的湖泊内竞速划行，决出优胜。(www.xing528.com)

第一，情境预设显著的不完美，即“结构不合理”性，有助于认知的多维发展。竞赛规定不能采用通常的木质或金属作为船体材料，而是规定采用非金属无机材料，这种“不合理”恰好给予材料的选择和处理更多的可能。例如参赛小组为了实现减轻重量、提升性能、减少碳排放、增强防水等多个性能目标，选择在普通混凝土或砂浆中加入粉煤灰、陶粒、碳纤维等不同的混合方案以改善混凝土轻舟性能，这很好地印证了认知弹性理论，即只有通过显示多维事实时才能反思情境预设中的复杂概念和不良结构^[61]。

图3-4　轻舟赛的情境预设与协作学习

第二，情境预设的可替代性取决于知识的准备程度。工科专业的某些实践教学环节，不太容易直接利用现实情境进行训练，例如对象超大、条件艰险或真实训练成本过高时，需要进行情景模拟。轻舟赛准备过程中，学生巧妙利用了流体力学教学试验水槽模拟了竞赛划行时的水流作用，完成了受力和变形测试（图3-4a）。在这个过程中需要建立等效水流阻力和激励模型，需要一定的理论基础，对替代情境和真实情境之间的差异进行分析也属于知识重构。

第三，情境预设的补充有伴随实践进程探索、发展和完善的特点。由于正式比赛的时候需要竞赛小组协作，通过人力将轻舟从陆地抬到水中，此时船体往往是“底朝天”，不同于水面划行时的受力情况，甚至可能产生反方向弯矩，因此需要单独提出一种受力工况进行分析（图3-4b中Eight-person transportation），以完善船体设计。这种特殊情境的预设，来自小组成员在协作设计和制作过程中的思考（图3-4c），是对话讨论的结果。值得一提的是，这种为了实现“协作运输”所考量的特殊情境的受力分析，来自“协作制造”的过程，但当建造者本身也是竞赛时的运输者时，他们就开始考量运输的情境和力学性能。而当他们是划水竞赛者时，他们甚至考虑选手划行姿势对船体力学性能的影响。这种集“制造者+运输者+划行选手”于一体的多重参与者身份，有助于学生实现弹性和多维度的学习。

Lave引用马克思社会学理论，认为类似从“制造者”到“划行选手”这样的学习身份的转换或合并有助于学习发展。这是因为知识技能的变化过程就是包含在一个实践者团体（community of practitioners）的身份变化过程中；而对知识或技能的“掌握”作为学习的结果，是这个团体的一种组织性、关联性的特征。反之，深度的商品化进程和社会分工，可能限制了在更广阔范围内学习掌握新知识，阻碍了可持续发展。人类社会的生产从没有明显分工，到严格分工，再到重新交叉融合，显著影响着未来的劳动者学习的效果和方式。从这个角度看，学习体制和学习效果都是历史进程的产物^[62]，是可以有效传递给学生的历史唯物主义视角。

3.基于分析报告的专业实践教学成效反应

作为专业实践环节的建筑结构课程设计，需要通过学习报告以反映学生对理论技术内涵、工程意义等方面的认识。即在按照专业设计目标完成设计后，将前期调研、方案比对、设计技术问题、模拟施工等方面的工作记录和感受整理成实践报告，并提出自己对当前设计成果、未来技术发展等方面的看法。

为了展现对比效果，对课程思政实施前后两年的教学班进行对照，将“装配式建筑发展及影响”作为备选题。改革前的134人中有37人选此题，作为对照组；改革后的111人中有29人选此题，作为实验组；选题人数比例为27.6%和26.1%，关注程度较为相近。两个组均要求了解国内外装配式建筑发展现状，对当前装配式建筑中的问题和建议以及未来装配式发展的展望进行了论述。

图3-5　专业实践报告词云

第一，对照组主要关注技术进展研究、建筑选型和居住体验，以“房屋居住性”本身为研究中心，重点关注装配式建筑建造实施时的具体问题，扮演传统意义上工程师的角色。

第二，实验组则重点引导学生关注装配式技术和节能减排与碳中和要求、运输条件发展、人工红利减退、劳动力择业观变化、城市化进程需求等方面的关系，分析了装配式技术应用对产业链拖动方式的改变，讨论了装配式建筑在我国改革开放前的重工业初创时期及当前城市化进程时期两次兴起的原因，以及在不同时期，我国工业队伍对装配式技术认识的转变。

针对两个小组的实践报告，利用词频分析软件ROST对汇总文本进行了词频统计，绘制了图3-5的词云图（仅给出频次多于十次的词）。可以看到，虽然两个组的文本均包含“装配式”“建筑”和“结构”等词，但实施课程思政后的实验组学生呈现出对社会的关注，例如“资源”“经济”“绿色”“评价”“消费者”“传统”等词频较高，这说明学生开始关注工程技术与社会的关系，产生的影响及其社会效应评价等因素。对于以工程建造为代表的物质实践对社会、政治和精神生活的影响，实验组学生的感受意识更强。在完成既有的工程设计训练要点的情况下，拓宽了观察视野，涵养了社会关注意识，提升了以反思实践效果为形式的唯物主义实践观教育意识。

在工科实践教学形式多样化、内容复杂化的发展趋势下，课程思政建设一方面需要紧密贴合教学内容，实现隐形教育和“润物无声”；另一方面，需要寻求相契合的教学理论和方法作为支撑，遵循认知规律，提升教学效率。

因此，本节基于情境认知的基本理论框架，对我国工科毕业生素质要求点、情境学习要素、马克思主义实践观要点进行了归纳梳理，认为专业实践环节的素质要求的达成以及思政元素的融入可以借助于情境预设要素的归纳更加有效地达成。并以情境教学模式中两个建构理论，即观念转变学习理论和认知弹性理论为例，给出了三个专业实践教学课程思政改革案例，基于教学成效得到以下结论：① 通过解释工程现象并处理工程问题，利用推翻思维定式以及纠正认识偏差的训练过程，有助于学生充分建立对马克思主义认识论的体会；② 借助情境学习中的协作和对话元素，拓展情境预设和意义建构的维度，有助于引导学生认识学习效果和学习体制的可发展性，树立“人作为实践活动主体”的历史唯物主义观；③ 借助“工程对社会影响”的情境预设，可以有效帮助学生掌握从“物质实践对社会生活的影响”看待问题的实践唯物主义分析视角。

本节的工作表明，把马克思主义实践观与情境学习法结合起来，发掘学生在情境学习中的认知规律，是在专业实践教学中实施课程思政的有效路径。更丰富的教学理论和马克思主义哲学元素在教学设计中的契合运用，还有待研究。

（杨成　富海鹰　魏凯　陈占友）