基于雨課堂平臺的隧道工程線上直播教學探索與實踐

李曉龍 郭成超 鐘燕輝 張 蓓

（[1]鄭州大學水利科學與工程學院 河南·鄭州 450001；[2]中山大學土木工程學院 廣東·珠海 519082）

1 背景

2020年春節(jié)以來，結(jié)合特殊時期教學工作的需要，學校延期開學，要求組織學生利用好網(wǎng)絡平臺等資源，開展居家課程網(wǎng)絡學習，盡可能做到“只改變教學方式，不改變教學計劃”，依托各級各類在線課程平臺、校內(nèi)網(wǎng)絡學習空間等，積極開展線上授課和線上學習等在線教學活動，實現(xiàn)“停課不停教、停課不停學”，保證特殊時期教學進度和教學質(zhì)量。

為此，借助雨課堂平臺開展了隧道工程線上直播授課，結(jié)合線上教學特點和雨課堂平臺功能特征，在教學方法和教學模式方面進行了積極探索。四個月的網(wǎng)上教學實踐表明，通過精心組織開展線上教學，在調(diào)動學生積極性、實現(xiàn)教學互動、提高學生學習效率等方面起到了積極效果。

2 雨課堂功能特點簡介

目前可以使用的在線教學平臺很多，之所以采用雨課堂，主要是因為前期對該平臺已有所了解。雨課堂是一種全新的智慧型教學工具，由清華大學在線教育辦公室和學堂在線共同研發(fā)，它利用智能手機和互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)課件推送、幻燈片同步、課堂測試和學生學習過程數(shù)據(jù)采集分析等多種功能，將課前、課上和課后每個環(huán)節(jié)都賦予了全新體驗，為教學過程提供數(shù)據(jù)化、智能化信息支持，引領(lǐng)了課堂教學模式發(fā)展新方向。

2018年學院針對雨課堂平臺的功能為教師們做了培訓，總體感受是安裝方便，能充分利用現(xiàn)有ppt課件，操作也很簡單，對硬件要求不高，在教師端需準備智能手機和聯(lián)網(wǎng)電腦，學生端有智能手機即可。安裝的時候，登錄雨課堂官網(wǎng)下載并安裝雨課堂插件，當powerpoint或WPS操作界面中出現(xiàn)雨課堂標簽，即表明安裝完成。在上課之前，首先打開要講授的ppt課件，在ppt中點擊“開啟雨課堂授課”按鈕，出現(xiàn)雨課堂二維碼，用手機微信掃描，即可開啟雨課堂；學生通過輸入雨課堂暗號或掃描二維碼即可加入雨課堂，也可以通過微信小程序直接進入班級。學生在進入雨課堂的同時，即完成了簽到，通常要求學生進入課堂時填寫實名和學號，以便于雨課堂平臺對教學數(shù)據(jù)的收集和分析。因此本學期由于疫情原因?qū)W校發(fā)出了開展線上教學的倡議后，首先考慮采用雨課堂平臺實施直播教學。

3 隧道工程課程的重要性及特點

3.1 隧道工程課程的重要性

自上世紀90年代以來，隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，交通基礎設施建設進入高速發(fā)展期，隧道工程建設規(guī)模不斷擴大。以鐵路、公路隧道和地鐵為例，到2019年底，全國已建公路隧道17738座，總長16331km；鐵路隧道15117座，總長度17236公里；城市軌道交通運行總里程達6600km，均居世界第一位。隨著隧道工程在役和新建規(guī)模的不斷擴大，管理維護任務日趨繁重，對高層次專業(yè)技術(shù)人才的需求十分迫切。

為適應我國隧道工程建設快速發(fā)展的需求，鄭州大學道路橋梁與渡河工程專業(yè)自2010年開設《隧道工程》這門課，將其列為專業(yè)核心課程，授課對象為道路橋梁與渡河工程本科學生，共64學時，每周4學時，授課人數(shù)80人左右，主要講授隧道勘測設計的基本原理，公路、鐵路隧道的構(gòu)造特征，地層圍巖的基本特性，隧道結(jié)構(gòu)與圍巖的相互作用關(guān)系，以及隧道支護結(jié)構(gòu)設計原理和施工方法。使學生學習這門課后掌握隧道工程的基本理論和基礎知識，具有隧道工程設計的基本能力。

當前，隨著我國“一帶一路”建設的持續(xù)推進，隧道工程建設的中心正逐漸地向西南、西北等多山地區(qū)轉(zhuǎn)移，遇到的復雜地質(zhì)災害問題和需要解決的疑難急險問題也越來越多。面對隧道工程建設中面臨的各種復雜問題，要求我們的專業(yè)技術(shù)人員具有發(fā)現(xiàn)問題、分析問題的基本素養(yǎng)，能采用所學的基礎理論結(jié)合現(xiàn)場實踐經(jīng)驗，提出解決問題的應對策略，同時也給我們高校隧道工程專業(yè)教學帶來了更高的挑戰(zhàn)。

3.2 隧道工程課程特點

隧道工程是一門實踐性、應用性很強的學科。由于隧道是修建在地層中的結(jié)構(gòu)物，因此其設計和施工與地質(zhì)條件的關(guān)系十分密切。受漫長地質(zhì)作用的影響，地層條件千變?nèi)f化，從松軟的淤泥到堅硬的巖石，從松散不穩(wěn)定的流砂到兇猛劇烈、破壞性巨大的高地應力巖爆地層，復雜多變的地質(zhì)環(huán)境給隧道工程的設計和施工帶來了巨大挑戰(zhàn)，在解決復雜地質(zhì)條件下隧道工程建設問題的過程中，逐漸形成了隧道工程設計理論，并產(chǎn)生了各種各樣的施工方法，如新奧法、掘進機法，新奧法又可分為全斷面法、臺階法、分部開挖法，分部開挖法又可進一步細分為環(huán)形開挖預留核心土法、但側(cè)壁導坑法、雙側(cè)壁導坑法、中隔壁法等等，可以說，在土木工程領(lǐng)域，隧道工程的施工方法是最豐富的，每種施工方法都有其特點和適用性，需結(jié)合地質(zhì)環(huán)境和經(jīng)濟技術(shù)條件、工期等因素綜合考慮確定。因此隧道工程課程具有很強的實踐性，在授課過程中，只有將書本上的理論知識和現(xiàn)場工程實踐緊密結(jié)合，才能取得良好的教學效果。

4 基于雨課堂平臺的教學模式探索

針對隧道工程課程特點，結(jié)合雨課堂教學平臺，開展了線上教學模式的探索和實踐。目前本學期授課任務即將結(jié)束，這里結(jié)合本學期開展線上教學活動的實踐經(jīng)歷，介紹基于雨課堂平臺開展隧道工程直播教學的感受與體會。

4.1 充分利用課堂測試功能

為了克服網(wǎng)上教學的距離感，調(diào)動學生在線聽課注意力和學習積極性，并及時了解學生對講授內(nèi)容的理解和掌握程度，根據(jù)課堂講授的知識點設置測試題，如單選題、多選題、填空題，向?qū)W生推送，隨堂測試，根據(jù)學生做題的反饋情況實時掌握學生學習動態(tài)和成效，了解學生的優(yōu)勢和短板。利用雨課堂統(tǒng)計分析功能及時發(fā)布測試結(jié)果，使學生及時了解自己對知識點的掌握情況。并利用雨課堂教學平臺推送討論題，學生在雨課堂上收到相關(guān)的推送后，可以直接選擇匿名或?qū)嵜姆绞交貜妥约盒闹械拇鸢?。這樣不僅能很好地節(jié)約討論問題的時間，提升課堂時間利用率，還可以將問題覆蓋到每一位學生，讓每位同學都能積極地動腦思考，同時還能照顧一些性格內(nèi)向、不敢發(fā)言的學生。在授課過程中，根據(jù)學生發(fā)來的彈幕信息，與學生進行互動，了解學生當前聽課過程中遇到的不清楚的問題，及時給予解答，同時掌握學生的聽課狀態(tài)。

4.2 引導學生加強課前預習

為了保障教學效果，提前準備好教學課件和參考資料，在網(wǎng)上授課開始前1～2天上傳到雨課堂課件庫中，供學生預習，使認知速度不同的學生，通過提前預習，在上課之前能夠達到接近或相同的水平，從而確保大部分學生能夠較好地跟隨老師的上課進度，提升教學效果。

隧道工程中有的授課內(nèi)容，特別是涉及施工方法的部分，象臺階法、分部開挖法、掘進機方法等，借助視頻課件加上教師的課堂講解，學生很容易把這些方法的原理理解清楚，但如果不借助視頻，可能需要多耗費兩、三倍的時間講解學生才能明白。由于雨課堂直播授課過程中還不能進行動畫演示，需要提前把視頻資料發(fā)送給學生，讓學生提前看視頻預習。在本學期教學過程中，課前兩天把單護盾掘進機、雙護盾掘進機、敞開式單撐靴掘進機、雙撐靴掘進機、懸臂式掘進機、泥水平衡盾構(gòu)、土壓平衡盾構(gòu)等視頻資料發(fā)給學生，讓學生通過視頻了解各種掘進機的特點和區(qū)別，并告知課堂將提問的問題。由于學生在課前已對相關(guān)施工方法有了感性認識，并進行了一定深度的思考，再經(jīng)過課堂講解，學生對該部分知識點的掌握和理解情況總體較為理想，課堂測試結(jié)果正確率普遍在95%以上。

4.3 完善教學內(nèi)容

明確教學重難點和教學目標，系統(tǒng)梳理整套課程，將教學內(nèi)容按照一定邏輯順序呈現(xiàn)出來，條理化、結(jié)構(gòu)化整合各部分教學內(nèi)容。結(jié)合線上授課特點，改進課程講授方式，修改線下授課時的課件，將零散的不重要的內(nèi)容留給學生自學，突出重點、難點內(nèi)容的介紹；在課堂上多采用能促進師生交流的工具，及時了解學生的反饋信息，鼓勵學生積極互動，并設置獎勵措施，精心設計課堂測試題目，通過測試了解學生對知識點的理解和掌握情況。

4.4 跟蹤學生學習情況

利用雨課堂教學平臺的統(tǒng)計功能掌握學生在課堂上互動、回答問題等的提交記錄，跟蹤每個學生的課堂學習情況，并根據(jù)學生的反饋，針對性地對課程教學進行改進。根據(jù)作業(yè)完成情況和課后資料的復習情況，掌握每個學生對課程知識的掌握程度，了解每個學生學習效果的差異，及時與學生溝通，幫助分析原因，解決問題。

4.5 引入課程思政

為落實立德樹人這一根本任務，在借助雨課堂平臺實施線上教學過程中，積極挖掘隧道工程學科文化中的思想政治教育資源并將其有機融入課堂教學。以國家“一帶一路”、“交通強國”的時代發(fā)展為背景，調(diào)研整理了老一輩學者不辭勞苦、勇于奉獻擔當?shù)膬?yōu)秀事跡，港珠澳大橋、青藏鐵路、宜萬鐵路等重大工程中涌現(xiàn)出的典型案例，以及我國科學家在隧道建設和科研領(lǐng)域的重大創(chuàng)新貢獻等系列素材，系統(tǒng)傳播思政教育元素，增強學生民族自豪感和自信心，鼓勵學生投身祖國工程建設，激勵學生的強國擔當和家國情懷。

4.6 使用心得體會

由于測試題推送后存在時間延遲現(xiàn)象，有時延遲比較大，有時20秒以上，有時30秒甚至1分鐘以上。如果設置的做題時間是1分鐘，會出現(xiàn)學生端剛接收的試題，測試時間已結(jié)束來不及答題的情況，因此課堂推送課題時間要適當延長，給學生提供足夠的答題時間。

時延問題的存在主要是由于網(wǎng)絡硬件環(huán)境、平臺等客觀因素導致，由于今年是第一次大規(guī)模使用線上平臺授課，出現(xiàn)網(wǎng)絡擁堵甚至掉線等現(xiàn)象也是在所難免，相信以后隨著網(wǎng)絡環(huán)境的改善和平臺功能的提升，這些問題會逐步得到解決。事實上，在今年直播授課過程中，雨課堂平臺一直在不斷升級，目前升級到4.2版本后，情況已大大改善，時延大大縮短，教學過程更加流暢，網(wǎng)絡擁堵狀況很少發(fā)生。

上課開始之后，建議師生手機都設置為“飛行模式”，打開wifi就行，避免外部電話干擾。條件允許的話建議學生使用一臺電腦登陸“雨課堂網(wǎng)頁版”聽課，學生最好不要只使用手機上課，因為手機屏幕太小，看PPT費勁，有學生使用大屏幕的ipad。

上課直播，一定要開“彈幕”，方便上課時學生的實時聯(lián)系老師（比如：遇到突發(fā)情況，沒聲音了等等）和課堂內(nèi)在線交流。

5 結(jié)語

通過近期線上直播教學實踐表明，借助“雨課堂”平臺，充分利用信息化手段，通過精心組織開展線上教學，對于調(diào)動學生積極性、實現(xiàn)互動教學、提高學生學習效率等方面十分有效。依托信息化平臺，深入開展教學方法和教學模式創(chuàng)新，在“停課不停教、停課不停學”的條件下，保障了教學效果。通過引入課程思政，增強了學生的民族自信心、自豪感，激發(fā)了學生的專業(yè)興趣，引導學生樹立了科技強國、攻堅克難、開拓創(chuàng)新的理想信念，取得了良好的教學和教育效果。通過這次線上直播授課，使我對“互聯(lián)網(wǎng)+教育”有了更深刻的認識，相信通過線上教學的逐步開展，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)必定能夠成為今后日常教學的重要輔助手段，助力教育事業(yè)邁上一個新臺階。