土木工程專業(yè)隧道工程課程的“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式

王迎超 葉繼紅 靖洪文 柳志軍 孟波

【摘要】本文首先對(duì)我國(guó)的土木工程教育中“翻轉(zhuǎn)課堂”的實(shí)施現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，其次，根據(jù)隧道工程課程的特點(diǎn)，結(jié)合筆者的教學(xué)實(shí)踐，對(duì)“翻轉(zhuǎn)課堂”的實(shí)施方案和實(shí)踐效果進(jìn)行了詳細(xì)論述。最后，指出了翻轉(zhuǎn)課堂在土木工程專業(yè)課實(shí)施中存在的相關(guān)問題，提出了相關(guān)建議?！胺D(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式不僅對(duì)“隧道工程”的教學(xué)具有積極的推動(dòng)作用，而且對(duì)于土木工程類其他專業(yè)課的教學(xué)改革也具有借鑒意義和參考價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】土木工程 ?翻轉(zhuǎn)課堂 ?教學(xué)模式 ?隧道工程

【基金項(xiàng)目】力學(xué)與土木工程學(xué)院巖土工程三大科研團(tuán)隊(duì)教學(xué)成果凝練教改項(xiàng)目（2018CGNL09）;中國(guó)礦業(yè)大學(xué)教學(xué)研究項(xiàng)目（2018TS01）;中國(guó)礦業(yè)大學(xué)研究生教育教學(xué)改革研究與實(shí)踐項(xiàng)目（2017Y03）;2016年校精品課程項(xiàng)目（2016JPPY02）。

【中圖分類號(hào)】TU4-4 ?【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2019）27-0002-02

引言

“翻轉(zhuǎn)課堂（The Flipped Classroom）”的教學(xué)模式最早由美國(guó)的兩位中學(xué)教師喬納森·伯格曼Jonathan Bergmann）和亞倫·薩姆斯（Aaron Sams）提出并實(shí)踐[1]。所謂“翻轉(zhuǎn)課堂”，是指把傳統(tǒng)課堂上完成的工作“翻轉(zhuǎn)”到課下，傳統(tǒng)課堂中課下完成的工作“翻轉(zhuǎn)”到課堂上，尤其指充分利用課堂時(shí)間進(jìn)行師生互動(dòng)學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)師生角色的轉(zhuǎn)變，學(xué)生由原來的被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)為主動(dòng)學(xué)習(xí)。“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式的本質(zhì)是“翻轉(zhuǎn)學(xué)習(xí)”，指導(dǎo)學(xué)生深入學(xué)習(xí)[2]。

國(guó)內(nèi)許多學(xué)者在土木工程專業(yè)相關(guān)課程中進(jìn)行了“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式研究，取得了較好效果。楊松森[2]研究了“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式在土木工程專業(yè)建設(shè)法規(guī)課程教學(xué)中的成功應(yīng)用，著重探討了“翻轉(zhuǎn)課堂”在建設(shè)法規(guī)課程教學(xué)中的操作模式。袁杰[3]探討了土木工程基礎(chǔ)類課程的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式。楊迎春[4]、王功勛[5]分別探討了翻轉(zhuǎn)課堂在土木工程材料課程中的應(yīng)用，建立了適合翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的教學(xué)環(huán)境和教學(xué)評(píng)價(jià)體系。張艷美[6]通過引入翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的核心理念，構(gòu)建了土木工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)的“三三三”教學(xué)體系。蘇延桂[7]對(duì)土木工程專業(yè)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)改革的實(shí)施效果進(jìn)行了深入思考，指出了需要注意的問題。高英力[8]將“翻轉(zhuǎn)課堂”和“研討式教學(xué)”兩種模式結(jié)合，構(gòu)建了基于翻轉(zhuǎn)課堂的研討式教學(xué)模式。張海龍[9]構(gòu)建基于項(xiàng)目為導(dǎo)向的翻轉(zhuǎn)課堂模式，充分利用手機(jī)APP 快捷、方便等特征，實(shí)現(xiàn)了以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)改革。

不同的土木工程專業(yè)課程有其獨(dú)有的特點(diǎn)，本文結(jié)合作者自身講授的隧道工程課程，探討了其“翻轉(zhuǎn)課堂”實(shí)施方案，并在2014級(jí)土木工程4、5、6三個(gè)班進(jìn)行了實(shí)踐。

1.隧道工程課程簡(jiǎn)介

1.1 課程的性質(zhì)、目的和任務(wù)

隧道工程是土木工程專業(yè)基礎(chǔ)必修課。通過課程學(xué)習(xí)，掌握隧道工程勘察、設(shè)計(jì)、施工、管理等專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，具備從事與隧道工程有關(guān)的技術(shù)工作的基本能力。系統(tǒng)了解隧道的發(fā)展歷史、計(jì)算理論、設(shè)計(jì)和施工方法、運(yùn)營(yíng)及養(yǎng)護(hù)和管理等方面的內(nèi)容與相關(guān)知識(shí)。

1.2 課程的基本要求

（1）掌握隧道勘測(cè)設(shè)計(jì)的基本原理與方法;

（2）掌握圍巖穩(wěn)定性分析和圍巖分級(jí)方法，了解圍巖壓力特性及計(jì)算方法;

（3）掌握襯砌結(jié)構(gòu)計(jì)算的基本原理與方法，具備隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本能力;

（4）學(xué)習(xí)現(xiàn)代新奧法理論及其設(shè)計(jì)與施工特點(diǎn)，了解隧道施工的各種工藝;

（5）了解隧道施工組織設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)與養(yǎng)護(hù)管理，具備施工管理的基本技能。

1.3 課程學(xué)時(shí)及所用教材

隧道工程課程共計(jì)40學(xué)時(shí)，2.5學(xué)分。課程所用教材為21世紀(jì)高等教育土木工程系列規(guī)劃教材，陳秋南主編，機(jī)械工業(yè)出版社出版。

2.翻轉(zhuǎn)課程實(shí)施方案與實(shí)踐

2.1 小組劃分

本學(xué)年《隧道工程》共有2014-4、2014-5、2014-6三個(gè)班，98名學(xué)生上課。為了便于翻轉(zhuǎn)課堂的順利開展，共劃分了15個(gè)小組，每小組由5～8名學(xué)生組成。每小組推選一名組長(zhǎng)，組長(zhǎng)負(fù)責(zé)小組的整體規(guī)劃和任務(wù)布置，確定好每位成員的職責(zé)，以保證小組選題和匯報(bào)的順利開展。

2.2 任務(wù)下達(dá)

確定好翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)施的時(shí)間，布置任務(wù)。這里需要說明的是，教師不確定具體的選題，而是指明大的方向。比如，在本次翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)踐中，作為教師，我只告訴大家匯報(bào)一個(gè)和隧道相關(guān)的比較新的方向或內(nèi)容，可以是設(shè)計(jì)、施工、科學(xué)研究的任何一個(gè)方面，可以是對(duì)某一個(gè)具體的工程案例，也可以是一項(xiàng)新的施工工藝，總之給學(xué)生足夠大的空間，讓其自由發(fā)揮。

2.3頭腦風(fēng)暴、確定選題

由各小組在課堂上分組討論，集大家智慧，討論各自的題目。組長(zhǎng)主持，各小組成員輪流發(fā)言，最后集中大家智慧，確定選題。經(jīng)過各小組討論，最終形成的選題見表1。從表1中可以看出，各小組的選題范圍還是比較寬泛的，有隧道災(zāi)害、隧道施工技術(shù)、隧道超前預(yù)報(bào)和監(jiān)控量測(cè)、具體工程案例等。

2.4 課下資料收集，PPT制作

根據(jù)選定的研討題目，由各小組組長(zhǎng)給各成員分配具體工作，比如文獻(xiàn)調(diào)研、資料搜集、PPT制作等。各小組大多采用“分別查找資料+集體完成成果”的形式，盡量實(shí)現(xiàn)多角度全方位了解選題內(nèi)容，鍛煉了分析總結(jié)的能力，迸發(fā)了集體智慧的力量。通過課下小組研討、PPT展示預(yù)演及討論交流，探討匯報(bào)內(nèi)容存在問題，逐步完善匯報(bào)PPT。

2.5 課堂匯報(bào)

每小組15分鐘，針對(duì)所選專題進(jìn)行課堂匯報(bào)。從各小組制作的PPT來看，都有自己的特色，有豐富的工程圖片，精美的視頻動(dòng)畫，詳盡的現(xiàn)場(chǎng)資料。匯報(bào)中，各位匯報(bào)人由“學(xué)生”角色轉(zhuǎn)變?yōu)椤敖處煛苯巧?，雖然大部分是第一次上講臺(tái)，但講的非常流利、思路也很清晰，而且有些匯報(bào)人還注意現(xiàn)場(chǎng)互動(dòng)?？傮w來說，還是非常不錯(cuò)的。

2.6 課堂點(diǎn)評(píng)

作為任課教師，本文作者認(rèn)真聆聽了各小組的匯報(bào)，并對(duì)各小組的研討匯報(bào)進(jìn)行打分，作為平時(shí)成績(jī)的重要部分。各小組的得分情況如圖1所示。各小組得分基本都在80分以上，最好的為第4、6、11小組，得分為98分。各小組存在的共性問題：（1）所講內(nèi)容比較多，時(shí)間控制的一般，原來預(yù)定的為15分鐘，大部分小組匯報(bào)超時(shí)，說明還沒有抓住匯報(bào)重點(diǎn);（2）大部分小組PPT能做到圖文并茂，但PPT中有的地方文字太多，不夠簡(jiǎn)練;（3）大部分小組匯報(bào)的不錯(cuò)，但是沒有注意PPT直接的銜接匯報(bào)，個(gè)別小組存在讀PPT現(xiàn)象。課后，我把各小組存在的問題，以及大家存在的共性問題發(fā)布在班級(jí)的交流群里，大家進(jìn)行了討論交流。學(xué)生普遍反映此種教學(xué)模式，鍛煉了他們自主學(xué)習(xí)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作的能力，翻轉(zhuǎn)課堂在隧道工程課程中應(yīng)用，得到了大家的認(rèn)可，取得了比較好的教學(xué)效果。

3.結(jié)語

通過翻轉(zhuǎn)課堂在隧道工程課程的成功應(yīng)用，作者認(rèn)為該教學(xué)模式對(duì)提高土木工程專業(yè)教學(xué)質(zhì)量和促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)積極性具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。但目前翻轉(zhuǎn)課堂在土木工程中實(shí)施也存在一些問題：（1）一般專業(yè)課需要講授的內(nèi)容比較多，課時(shí)比較緊張，所以如果想在一門課多開展幾次翻轉(zhuǎn)課堂還是比較困難的，建議1-2次最好。（2）不是每個(gè)學(xué)生都有機(jī)會(huì)進(jìn)行課堂匯報(bào)，所以無法面面俱到，建議后續(xù)教學(xué)中督促每位學(xué)生進(jìn)行小組內(nèi)的預(yù)匯報(bào)。（3）課下進(jìn)行資料收集和PPT制作時(shí)，可能每位學(xué)生所做工作多少不一，個(gè)別的坐收漁利，甚至出現(xiàn)“兩個(gè)和尚沒水喝”的現(xiàn)象。建議任課教師在實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)時(shí)，要加強(qiáng)課下的管理和定時(shí)監(jiān)督。

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作者簡(jiǎn)介：

王迎超，男，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)力學(xué)與土木工程學(xué)院教授，主要從事巖土力學(xué)教學(xué)與研究工作。