谈新建构主义下井巷工程实验教学改革范文
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摘要：在介绍新建构主义和“井巷工程实验”的基础上，按照新建构主义学习理论的七个关键词，通过教学情境构建、工作任务的写作与交流、成果创新与意义建构对“井巷工程实验”教学进行改革，将思政教育、文化传承教育、创新创业教育和井巷工程实验教学融为一体。实践表明，取得了良好的效果，对其他相近专业课程实验教学改革具有一定的借鉴和指导作用。
关键词：新建构主义；“井巷工程实验”；创新创业；立德树人；实验室开放
构建“高质量教育体系”和“以学习者为中心”的教育新生态，是我国在“十四五”规划和2035年远景目标中提出的重要内容。以“以学习者为中心”不是淡化教师在教育教学中的地位，反而更加强调教师在伴随学生健康成长中的指导和合作学习作用。而新建构主义是建立在主客观统一认识论和主导、主体相结合的学习共同体教育思想基础上，既重视教又重视学，以教师为主导，学生为主体[1]。因此以新建构主义教育理论为指导对“井巷工程实验”进行教学改革和构建学习共同体有其重要的现实意义。将思政教育、“双创”教育、文化传承教育融入“井巷工程实验”教学中，探索开展自主式学习和平台式实践的“井巷工程实验”教学模式[2-3]。
1新建构主义学习理论与“井巷工程实验”简介
1.1新建构主义学习理论简介
新建构主义学习理论是由王竹立在维果斯基、皮亚杰和布鲁纳等人发展出来的经典建构主义学习理论（情境、协作、对话、意义建构）基础上，针对网络时代的学习特征而提出来的，其核心理念可用“情境、搜索、选择、写作、交流、创新、意义建构”七个关键词来概括，它将学习、应用、创新三个各自分离的阶段合三为一，同时提出创新是学习的最高目标、意义建构是整个学习过程的最终目标，因而具有全新的内涵[4]。1.2“井巷工程实验”简介“井巷工程实验”属于采矿工程专业核心课程“井巷工程”课程的课内实验，共8学时，四个实验项目：现代化矿井生产系统认识、普掘工艺认识、综掘工艺认识、斜井防跑车装置认识，考核成绩计算在课程内，占整个成绩的20%。目前存在着思政教育、文化传承教育、创新创业教育与专业教育几张皮的现象，常规实验教学项目和综合性、设计型、创新型实验项目融合不好且实验室开放效果不佳等问题。
2“井巷工程实验”教学改革
2.1“井巷工程实验”教学情境构建
从“井巷工程实验”项目模型讲解，引出井巷工程简史[5]，再到“三祖文化”，结合现代“工程哲学”“人机工程学”“工程伦理”等理念的介绍，渗透学习“四史”实践教育活动内容，通过校内实景培训基地实践以及视频、实物、自制仪器设备、大学生创新创业训练计划项目、“挑战杯”竞赛作品、师生授权专利、论文等实验室开放成果的展示，结合教学要求从网络搜索并选择个人感兴趣和解决问题需要的资料，构建“井巷工程实验”教学情境。如在现代化矿井生产系统认识实验项目中，让学生利用手机搜索不同矿井的开拓方式，有立井开拓方式、斜井开拓方式、平峒开拓方式、综合开拓方式等，并结合地形地质和技术经济条件分析其优缺点，且要求提出改进方案，把实验课堂学习中手机干扰因素变为课程教学的有力工具，以最大限度地还原产生知识的真实情境让学生在真实的情境中发现问题、主动探究，通过实验室开放学生利用课余时间完成综合型、设计型、创新型实验项目，以实现常规实验教学项目与综合型、设计型、创新型实验项目的有机融合；同时结合现代化矿井生产环境保护的内容要求和回采工作面端头支护单体支柱无报警功能的缺陷，学生利用课后时间和假期完成了“繁峙县金矿开采对环境影响的调查报告”“煤矿用报警支柱实验研究”，在全国大学生课外科技作品“挑战杯”竞赛中均获国家二等奖，将“井巷工程实验”教学由课内拓展到课外、由校内拓展到校外，学生对井巷工程在采矿工程的作用和地位有了新的认识，深刻理解了“以采促掘、以掘保采、采掘并举、掘进先行”的采掘方针。领悟了传统文化、工程哲学、人机工程学、工程伦理等内含的创新、道德、技术、哲学等文化价值，激发学生的创新意识，建立了系统整体思维，树立了人与自然和谐的工程观，建构了完整的井巷工程知识、能力、素质体系[6]。
2.2“井巷工程实验”工作任务的写作与交流
学生在教师引导和自己搜索构建的教学情境下，结合搜索有针对性地选择自己对“井巷工程实验”项目感兴趣和对解决问题有用的资料完成积件式写作。然后通过协作行动和会话语言的交流，以互助的形式交换各自获得的信息与知识，达到共同完成复杂情境中的学习任务的目的。如在普掘工艺认识实验项目中，学生通过对光面爆破周边眼装药结构的检索并分析其优缺点后发明了“一种聚能管装药结构”“一种定向劈裂装药结构”等，又如学生通过对锚杆支护的学习发明了“爪式锚杆”“可伸缩锚杆”等，再如学生通过分析爆破电源起爆器的缺点，改进制作了“井下安全发爆器”，在全国大学生课外科技作品“挑战杯”竞赛中获国家三等奖，同时师生共同完成了“巷道掘进通风参数测定装置”的制作。在综掘工艺认识实验项目实验中，学生分析煤巷锚网联合支护的优缺点后，利用刚柔结合的原理发明了“锚固用双E型钢带”“锚固用双B型钢带”“锚固用双S型钢带”“锚固用双0型钢带”“锚固用双X型钢带”“锚固用双C型钢带”“锚固用双Z型钢带”等等；在开放的实验室中通过不断地进行个性化改写逐渐使自己的思维清晰化、系统化和个人隐性知识显性化，最终达到创造性重构，其标志是学生能够很好地完成涉及多门课程或一门课程的多个知识点的综合型实验，解决现场实际问题的设计型实验，自制实验设备，改变实验方法、路径、内容等的创新型实验项目，申报了大学生创新创业训练计划项目，并获国家知识产权局授权专利、参加“挑战杯”“互联网+”等竞赛获奖、论文发表等等，综合素质得到提升，开放实验室的成果主要体现在对人才培养质量的提升上。
2.3“井巷工程实验”成果创新与意义建构
新建构主义认为，学习不仅仅为了继承前人知识、并将知识应用于实践，更强调对知识的创新，建构新的知识体系，且把学习和创新视为一个完整的过程，不唯上、不唯书、不唯师、只唯实地建构个性化知识体系。在斜井防跑车装置认识实验项目中，学生搜索斜井防跑车装置种类，在此基础上写出综述报告，分析其优缺点，并进行创新性学习，且发明了“斜井柔性防跑车装置”，申报了大学生创新创业训练计划项目，获国家知识产权局授权专利、参加“挑战杯”“互联网+”等竞赛获奖等，实现了“井巷工程实验”成果创新与个人知识体系的意义建构。为了将思政教育、文化传承教育、创新创业教育与专业教育四张皮拧成一股绳，将常规实验教学项目和综合型、设计型、创新型实验项目融合为一体。依据《深化新时代教育评价改革总体方案》《高等学校课程思政建设指导纲要》《国务院关于推动创新创业高质量发展打造“双创”升级版的意见》，聚焦学院本科高校教学工作合格评估和特色鲜明高水平应用型本科高校建设两大任务，通过借鉴其他高校的成功经验[7-10]，结合自身的实际情况，实施了“井巷工程实验12345改革方案”。“1”就是一个根本任务，即立德树人；“2”就是抓好守正与创新两个平衡，即既要保证常规实验的正常开展又要在常规实验的基础上拓展开发综合型、设计型、创新型实验项目；“3”是三个满足，即满足学生个人兴趣和发展的需求、满足社会行业企业实际问题的解决和发展需求、满足学校发展需求；“4”是四项改革，就是解决实验教学和科研两张皮，实验室开放与教学科研矛盾等问题，实现常规实验与综合型、设计型、创新型实验有效融合，实验室开放与实验室安全管理相统一；“5”是五个人人，就是人人参与、人人都有成就、人人都是主体、人人都有特色、人人都能创新创造。
3“井巷工程实验”教学改革效果
3.1促进思政教育和“井巷工程实验”教学有机融合方面
通过渗透“三祖文化”中的修德文化、和谐文化等核心价值，结合“工程哲学”“人机工程学”“工程伦理”、我国采矿发展史[11]等知识，结合学习“四史”实践教育活动和学习总书记考察清华大学的讲话精神，将这些思政元素根据教育教学情境的变化有针对性和实效性地、有机无痕地融入“井巷工程实验”课程的教育教学实践中，拓展学生的视野、激发学生的兴趣、引导学生自觉增加主动学习的时间，促进思政教育和“井巷工程实验”教学有机融合，培养学生学思结合、知行统一、勇于探索的创新精神和善于解决问题的实践能力，强化工程伦理教育，培养学生精益求精的工匠精神，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当，达到了立德树人根本目的。
3.2提高实验室开放效率与提升人才培养质量方面
采取线上线下、课内课外、校内校外相结合的方式，发挥教师的主导作用和学生的主体作用，积极构建学习共同体，把综合型、设计型、创新型实验项目作为“井巷工程实验”四个常规实验项目的顶点项目。在教师的引导下，通过开放实验室、加强对外合作、参与教师的教科研项目研究、课程建设、大学生创新创业训练项目的实施，并紧密结合生产和社会实际需求进行社会服务研究，使实验教学上升为实验教学科学研究。建立政、产、学、研、用、创融合的育人机制，把生产实践中急需解决的关键技术问题、教科研遇到的难题引入实验教学中，使学生真正参与到实验教学的全过程中，多方面、多渠道培养学生的综合能力[12]。学生主动参与实验室开放的积极性和热情的提高，对学生创新思维的培养、科研和实践能力的提升、终身学习能力的形成起到了积极的作用，提高了实验室开放效率，提升了人才的培养质量。
3.3深化创新创业教育与“井巷工程实验”教学改革方面
在“井巷工程实验”的教学过程中，积极渗透“三祖文化”中的创新文化和“工程哲学”“人机工程学”“工程伦理”等知识；展示往届学生在实验室开放过程中，由“井巷工程实验”教学延伸出的课外科技活动作品，如申报的“大学生创新创业训练计划项目”，参加“挑战杯”、互联网+大学生创新创业大赛作品，以及专利申请、论文撰写发表等的成果；结合实验模型通过搜索资料、选择资料，撰写实验项目综述报告并发现问题、提出解决问题的实施方案，学生通过交流在开放的实验室对自己提出的方案进行不断的修改和验证，使学生在体验、参与和亲身实践中，激发和增强创新创业意识、精神，提升创新创业能力。实现了创新创业教育与实验教学的有机融合，深化了创新创业教育与实验教学的改革，达到了学生对知识理解、应用和创新的意义建构的目的。
4结语
“井巷工程实验”教学改革的成效直接影响着采矿工程专业人才的培养质量，影响着学生的动手能力和创新能力，影响着学生对学习的精力投入和采矿卓越工程师精神的培养等[13]。因此必须以总书记考察清华大学时的讲话精神为指导，按照对教师提出的“三个要求”建设好“井巷工程实验”教学团队，对青年提出的“四个要求”引导学生成人成才，对学校提出的“四个要求”进行办学定位和学科专业建设，充分发挥企业行业专家、学校领导、辅导员、专业课和思政课教师等的作用，聚合各方面的力量形成合力，与时俱进持续不断地对“井巷工程实验”进行教学改革，搭建自主式学习实践的“井巷工程实验”教学平台，形成思政教育、文化传承教育、创新创业教育和“井巷工程实验”融合发展同向同行的育人格局，助力学生健康成长。
作者：姜有 滑怀田 李全中 张瑶 单位：山西工程技术学院