碎片化学习环境下新抛锚式教学模式的实证研究

杨华山,车玉君,陈荣妃,李维维

（贵州师范大学材料与建筑工程学院，贵州贵阳 550025）

随着信息技术的迅速发展，传统的知识介质已不能满足信息时代学生迅速获取知识和即时信息的需求，因此，微课、微博、微信、知乎等各类平台应运而生，并不断推送碎片化知识和信息，越来越多的学生已经通过移动设备开始了碎片化学习，悄然进入了碎片化学习时代[1,2]。

碎片化学习已经成为当前学习方式的一个必然发展趋势，我们可以充分利用其优势，并将其作为传统课堂教学的一个重要补充[3,4]。首先，学生不受时空限制，可利用智能手机、iPad、笔记本电脑等移动终端随时随地学习，有利于充分利用碎片化时间学习知识。其次，相对于传统知识介质，各类平台推送的碎片化信息时效性较强，学生往往可以获取即时信息，有利于及时更新现有的知识体系。再次，一些碎片化知识有时候也能触发学生的灵感，构建新知识。

近年来,国内外一些学者对碎片化学习进行了深入的研究，并取得了较大的进展，但是，其中的一些缺陷并未完全克服[5-7]。首先，碎片化知识一般缺乏系统性和完整性，不利于学生建立完整的知识体系[8]。其次，为获得较高的点击率，碎片化知识普遍浮于表层或浅层，思想性和科学性较高的作品相对较少，不利于学生开展深度学习[9,10]。最后，由于长期以来应试教育形成的惯性，大多数学生往往不善于进行碎片化深度思考，因此不能从碎片化信息中捕捉灵感并提出有深度的创造性问题[11]。总之，碎片化学习的缺陷已经成为制约学生深度学习和深度思考的一大瓶颈，亟须建立一个新的教学模式以适应碎片化学习环境，引导学生聚焦于真实问题，围绕真实问题的解决开展深度学习和深度思考。

基于问题的教学模式又称抛锚式教学模式，该模式可以引导学生聚焦于真实问题，通过真实问题的解决过程系统化学习碎片化知识，即碎片化学习环境下“锚”之重构效应。王竹立等将其形象地描述为“零存整取”。由于这种学习策略符合大脑认知规律，因此被认为是网络时代对碎片化知识进行加工整理、实现意义建构的一个有效策略[12,13]。更为重要的是，抛锚式教学模式亦能有效驱动学生针对真实问题开展深度学习，并帮助学生进行碎片化深度思考，提高学生创造新知识的可能性，即碎片化学习环境下“锚”之催化效应。因此，本文拟研究“锚”之重构效应和“锚”之催化效应，提出了碎片化学习环境下新抛锚式教学模式，在一定程度上克服了碎片化学习浮于表层的缺陷。从2017年开始至2021年，该模式应用于2016级～2020级土木工程专业，进行了为期5年的教学实践。

1 抛锚式教学模式

抛锚式教学模式由温特比尔认知与技术小组开发，小组代表人物是约翰·布朗斯福特。抛锚式教学是以建构主义学习理论为基础，学生在真实问题背景中通过镶嵌式教学以及学生之间合作学习达到目标的全过程[14]。该教学模式的实施过程有如下几个环节[15]：

第一，教师基于学生现有的知识储备，抛出具有一定难度的问题供学生选择，启动教学。

第二，学生团队围绕问题开展合作学习，教师针对学生学习过程中遇到的问题适时组织“镶嵌式教学”。

第三，学生通过解决问题，达成学习目标。

第四，延伸问题，生成学生自己的项目。

如表1所示为抛锚式教学模式和传统教学模式的比较，可以看出，二者在知识观、教材观、教学方法、学习策略和教学评价等方面有显著的区别[16-18]。

表1 抛锚式教学模式和传统教学模式的比较

抛锚式教学模式的知识观不同于传统教学模式，前者强调学生在教师的帮助下围绕问题的解决不断探索知识，后者则是简单的知识传递，即，教师讲授知识，学生记忆知识。

抛锚式教学模式以教材作为参考资料，但不限于教材，而传统的教学往往局限于教材。

抛锚式教学方法不同于传统的教学方法。首先，前者教学活动的启动是从教师抛出问题开始的，如果学生团队在解决问题的过程中遇到瓶颈，教师则从学习的需要出发组织“镶嵌式教学”，引导学生深度学习和深度思考，而后者的学习深度较浅，一般仅限于教学大纲，学生的合作学习也较少。其次，前者教学中教师和学生的角色发生了较大的变化，教师作为教练或学习伙伴与学生共同学习，而后者的教学中教师一般不参与学生的具体活动，他们仅仅传递信息。再次，前者拟解决的问题往往具有多个方案，而后者一般为标准答案。最后，前者在教学过程中鼓励学生发现新问题，从而延伸出学生的新项目，而后者一般不延伸。

抛锚式教学模式的学习策略和教学评价方法也不同于传统教学模式。首先，前者教学过程中教师通过引导学生识别重要问题，帮助学生选择拟研究的问题，并明确学习目标，而后者教学过程中学生往往是通过记忆笔记的方式来应付考试。其次，前者教学过程中学生在教师的帮助下寻找解决问题所需的资源、方法和途径，从而独立地识别、分析和解决问题，并逐渐减少对教师的依赖，而后者的教学过程中学生往往关注标准答案和考试范围，对教师的依赖性较大。最后，前者以学生是否解决了问题为教学效果的评价方法，而后者通常以考试成绩作为评价方法。

2 碎片化学习环境下新抛锚式教学模式

鉴于抛锚式教学模式紧紧围绕问题解决这一目标开展，其教学过程可以不受时间和空间的限制，教师和学生可以充分利用智能手机、iPad和笔记本电脑等信息化平台进行碎片化学习，因此，我们将碎片化学习的优势和抛锚式教学模式有机结合，提出了碎片化学习环境下新抛锚式教学模式。

如图1所示为碎片化学习环境下新抛锚式教学模式（以下简称新抛锚式教学模式），我们可以看到，从教师抛锚启动教学开始至问题的最后解决，新抛锚式教学模式的实施全过程充分地利用了碎片化时间。由于学生聚焦于问题，因此新抛锚式教学模式有助于克服碎片化学习环境对教学的不利影响，其优势主要有：

图1 碎片化学习环境下新抛锚式教学模型

第一，新抛锚式教学模式有效地引导学生充分利用碎片化时间深度学习，以问题的解决为主线，将碎片化知识贯通起来并纵向深入探索，从而在一定程度上克服表浅简单学习的弊端。

第二，新抛锚式教学模式有力地启动了学生的碎片化深度思考，有助于他们及时捕捉稍纵即逝的灵感创造新知识，从而在一定程度上扭转了学生学而不思的习惯，并促使他们延伸现有的问题，生成新问题。

第三，新抛锚式教学模式兼容传统的“大段时间”学习模式，可作为其重要的补充。可以预见，碎片化深度学习和深度思考可以驱动学生自觉延长学习时间和思考时间。

新抛锚式教学模式与当前信息化时代的碎片化学习环境相匹配，其“锚”之重构效应可以有效地将碎片化知识链接起来，“锚”之催化效应可以促使学生在碎片化深度学习中延伸现有的研究内容。

3 碎片化学习环境下新抛锚式教学实验

3.1 试验方法

假设：土木工程材料课程采用新抛锚式教学模式的教学效果优于传统教学模式。

研究对象：以2016级～2020级土木工程专业本科生共381人作为研究对象，进行了为期5年的土木工程材料课程教学改革试验。每个年级中以报名参加国家级大学生创新创业训练项目、中国国际“互联网 +”大学生创新创业大赛和全国大学生混凝土材料设计大赛等学科竞赛的学生作为试验组，其他学生作为对照组。

自变量：采用新抛锚式教学模式，针对试验组的学生开展创新创业训练，而对照组的学生以传统的方式学习。

因变量：土木工程材料课程期末考试成绩和创新创业训练代表性成果。

为检验试验组和对照组土木工程材料课程的期末考成绩是否存在差别以及差别是否显著，本研究运用独立样本的t-检验模型对其进行了定量统计分析。试验组创新创业训练效果运用新抛锚式教学模式进行了定性分析。

3.2 试验结果

试验组和对照组土木工程材料课程期末考试成绩的t-检验统计分析结果如表2所示。从表2中可以看出，2016级～2020级土木工程专业学生中试验组的平均成绩均高于对照组，平均成绩提高率分别为6.07%、15.01%、13.43%、16.15%和18.25%。其次，除了2016级外，2017级～2020级土木工程专业学生中试验组的标准方差均低于对照组，表明对照组中学生的成绩与其平均值之间的差异较大，而试验组中学生的期末考试成绩较为接近其平均值。第三，2016级土木工程专业学生中两组样本的无差别概率P大于0.050，这说明两组样本的期末考试成绩无显著差异。但是，2017级～2020级土木工程专业学生中两组样本的无差别概率P均小于0.050，这说明两组样本的期末考试成绩均存在显著差异。

表2 “土木工程材料”课程成绩

如图2所示为2016级～2020级土木工程专业学生土木工程材料课程期末考试平均成绩提高率。可以看出，相较于2016级的学生，2017级试验组学生的平均成绩提高率有了较大的增长，之后，平均成绩提高率具有缓慢增长的趋势，这意味着“碎片化学习环境下新抛锚式教学模式”的逐渐成熟和教学效果的不断提升。平均成绩提高率随教学实践过程的变化规律可以与标准方差的变化规律互相印证，即，随着该教学模式的逐渐完善，试验组学生的期末考试成绩离散性逐步降低。

图2 平均成绩提高率

对照组的学生在创新创业训练和学科竞赛等活动中表现一般，试验组的学生则取得了较好的成绩。2016级～2020级试验组的学生完成了3项国家级大学生创新创业训练项目、1项省级大学生创新创业训练项目，荣获中国-国际“互联网+”大学生创新创业大赛国赛铜奖2项、省赛金奖2项、省赛银奖4项、省赛最佳创意奖1项，全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛全国三等奖4项，全国大学生混凝土材料设计大赛团体一等奖1项，全国混凝土3D打印创新大赛三等奖2项，在《材料导报》《建筑科学》《贵州师范大学学报（自然科学版）》等期刊上发表学术论文5篇、国际会议论文1篇，授权实用新型专利1项、外观设计专利1项。

3.3 讨论

由于本科生的课堂学习任务较重，试验组学生开展创新创业训练活动和学科竞赛等大多在碎片化时间段进行，所以新抛锚式教学模式恰好与之匹配。新抛锚式教学模式旨在培养学生解决问题的能力，其直接结果是学生的创新创业训练项目、学科竞赛获奖、学术论文和专利等的产出，其间接结果是学生期末考试平均成绩的提高，这与我们的预期结果一致。教学效果的提高可归结为新抛锚式教学模式“锚”之重构效应和“锚”之催化效应。

3.3.1 “锚”之重构效应

“锚”之重构效应意为在碎片化学习环境中，学生在教师的帮助下紧紧围绕问题的解决深度学习，通过一条逻辑主线将碎片化知识链接为一个清晰的知识脉络，并不断生长知识侧枝，形成一个网络状知识结构。例如，第六届全国大学生混凝土材料设计大赛的主题是“以有利于混凝土耐久性为原则，采用机制砂配制C40大流态混凝土，并考虑工程应用环境和经济性，展示大学生解决复杂工程问题的能力。”教学启动后，2019级土木工程专业试验组学生在教师指导下利用碎片化时间围绕大赛主题准备理论考试和实践操作，通过深度学习形成一条以大流态混凝土配合比设计为主线的知识链条，并在胶凝材料、矿物掺和料、外加剂、粗骨料、细骨料、混凝土配合比设计和混凝土性能等方面不断扩张，最终形成了一个几乎覆盖土木工程材料课程核心内容的知识网络，并在全国总决赛中获得了团体一等奖的优异成绩，展示了解决复杂工程问题的能力。这种能力是学生在真实问题的解决过程中逐渐建构的。基于问题的学习使学生在知识与应用之间建立了联系，有效地促进了高阶认知能力的发展，从而促进了知识的迁移[19]。

“锚”之重构效应还有助于试验组的学生全面掌握土木工程材料课程的学习内容，由于他们系统掌握了本课程的核心内容，知识侧枝较为容易生长并形成本课程的知识网络。即，学生围绕某一个问题对碎片化知识进行了“二次开发”，最终提高了知识系统的完整性和整体性[20]。

3.3.2 “锚”之催化效应

“锚”之催化效应意为在碎片化学习环境中，学生进一步深度学习和深度思考促使问题的解决，甚至能够通过灵感的捕捉延伸出他们自己的新项目。新建构主义学习理论也指出，学习的目的不是为了习得知识，而是创造新知识[21]。更为重要的是学生的学习内容聚焦在深度学习上，因此，有利于学生在碎片化信息中捕捉到灵感，并形成知识脉冲[22]。例如，由于贵州省天然河砂资源供需矛盾突出，2016级土木工程专业试验组的学生利用碎片化时间研究了“机制砂3D打印混凝土”，通过学生团队的合作学习和试验研究以及教师的“嵌入式教学”，学生团队采用机制砂代替河砂，成功研制了一种机制砂3D打印混凝土。在研究过程中，学生团队发现贵州省磷矿渣堆积成山，给环境造成了沉重的负荷，因此又提出了3D打印磷渣粉混凝土的研究方案。该研究获得了国家级大学生创新创业训练项目的资助，并荣获了第四届中国“互联网+”全国大学生创新创业大赛铜奖。

同样地，由于试验组学生的深度学习和深度思考，他们对土木工程材料课程的内容有了更为深刻的理解，因此，“锚”之催化效应也大大提高了他们的期末考试成绩。

4 结语

本文提出了碎片化学习环境下新抛锚式教学模式，分别以2016级～2020级土木工程专业本科生作为研究对象，进行了为期5年的实证研究，主要结论有：

（1）新抛锚式教学模式在一定程度上克服了碎片化学习深度不足的问题，可以引导学生聚焦于真实问题，围绕真实问题的解决开展深度学习和深度思考。

（2）试验结果表明，碎片化学习环境下新抛锚式教学模式的教学效果优于传统教学模式。

（3）碎片化学习环境下新抛锚式教学模式教学效果的提高在于“锚”之重构效应和“锚”之催化效应。

（4）碎片化学习环境下新抛锚式教学模式与传统教学模式相兼容，是传统教学模式的一个重要补充。