基于移動平臺的《土木工程材料》翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式改革

張海龍　鐘升明　江海丹

摘 要：針對《土木工程材料》課程實踐性強、應(yīng)用性廣的特征，把翻轉(zhuǎn)課堂與項目式教學(xué)結(jié)合起來，以手機等移動平臺為載體，通過手機APP終端平臺學(xué)習(xí)和課堂組織研討互動為主要教學(xué)模式，并提出初步實施路徑。構(gòu)建基于項目為導(dǎo)向的翻轉(zhuǎn)課堂模式，充分利用手機APP快捷、方便等特征，實現(xiàn)以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)改革，引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)，培養(yǎng)其解決工程問題的能力。

關(guān)鍵詞：移動平臺；翻轉(zhuǎn)課堂；土木工程材料；APP終端；項目式教學(xué)

中圖分類號：G434 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1673-8454（2017）14-0060-04

《土木工程材料》課程是土木類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，其實踐性強、應(yīng)用廣，是進一步學(xué)習(xí)有關(guān)專業(yè)課程的基礎(chǔ)。然而，依賴于紙質(zhì)教材的傳統(tǒng)課堂仍然是大班和傳授式的講課，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和效果不佳[1-2]。

翻轉(zhuǎn)課堂作為一種全新的教學(xué)模式，近幾年在國內(nèi)外得到了廣泛關(guān)注，該模式需要移動APP終端和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的支持。截至2016年12月，我國網(wǎng)民規(guī)模達到7.31億，手機網(wǎng)民規(guī)模達6.95億，手機上網(wǎng)比例已達到95.1%。手機APP終端使翻轉(zhuǎn)課堂越來越可行。鑒于此，筆者提出以手機APP終端移動教學(xué)平臺和云網(wǎng)絡(luò)教材為載體，開展《土木工程材料》翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)改革[3]。

一、翻轉(zhuǎn)課堂特征

1.翻轉(zhuǎn)課堂定義

翻轉(zhuǎn)課堂將傳統(tǒng)課上教學(xué)過程與課下學(xué)習(xí)活動進行交換，教師通過網(wǎng)絡(luò)等多種形式提供教學(xué)視頻資源，學(xué)生在課外通過各種形式來自主學(xué)習(xí)，在課堂上，學(xué)生展示交流，教師則答疑，師生共同探究和互動交流等[4]。翻轉(zhuǎn)課堂是將傳統(tǒng)的課堂教學(xué)方式徹底顛覆，傳統(tǒng)課堂是先教后練，而翻轉(zhuǎn)課堂是先學(xué)后練，把傳遞知識安排在課前，把知識的強化和內(nèi)化安排到課內(nèi)[4-6]。

2.翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)圖

翻轉(zhuǎn)課堂特征是先學(xué)后練，在課堂外，學(xué)生自主搜集相關(guān)資料，也可通過手機APP終端平臺（教師把設(shè)計的教學(xué)資源上傳此平臺），自主學(xué)習(xí)和自定進度，整理收獲、提出困惑，把存在的問題羅列出來，帶著問題進入課堂。課堂內(nèi)學(xué)生以小組形式，通過項目制內(nèi)容展示交流，協(xié)作探究，完成作業(yè)，教師主導(dǎo)課堂討論，把相關(guān)知識點滲透到項目里面，回答學(xué)生提出的各種問題，歸類總結(jié)，布置下節(jié)課內(nèi)容，改變了課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)（見圖1）[7]，從培養(yǎng)目標(biāo)、教學(xué)質(zhì)量、國家課程標(biāo)準(zhǔn)等角度來看，翻轉(zhuǎn)課堂實現(xiàn)了從低效率、高成本的低級思維學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向了高效率、低成本的高智慧學(xué)習(xí)，其核心是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才[8]。

二、移動APP網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺設(shè)計開發(fā)

1.移動網(wǎng)絡(luò)平臺的選擇

大學(xué)生用智能手機、平板電腦等便攜式移動設(shè)備上網(wǎng)已經(jīng)成為主流，其特點是方便、快捷、實時，信息瀏覽量大，不受地域限制?！锻聊竟こ滩牧稀氛n程實踐性較強，比如水泥基本性質(zhì)測定、水泥的生產(chǎn)工藝和易性調(diào)整，以及混凝土配合比設(shè)計等都需要較多課時的實驗操作來培養(yǎng)能力的提升。但混凝土性能測定、損傷檢測、破壞修復(fù)等都需要高精密的測量儀器來實現(xiàn)。由于安全等問題，學(xué)校很難將學(xué)生派駐到工程現(xiàn)場進行專業(yè)認(rèn)知，因此搜集石灰、石膏、水泥、混凝土、砂漿、砌筑材料、鋼筋和瀝青等建筑材料的生產(chǎn)工藝、性能測定、損傷修復(fù)、實際工程應(yīng)用的真實現(xiàn)場視頻非常重要，將其放置于移動APP終端，學(xué)生可隨時隨地進行瀏覽和學(xué)習(xí)?！锻聊竟こ滩牧稀穼嵺`性和應(yīng)用性強，為培養(yǎng)操作性強的現(xiàn)場工程師，需要實施基于網(wǎng)絡(luò)資源的課外學(xué)習(xí)，采用手機APP終端平臺更能有效地提高教學(xué)質(zhì)量，提升學(xué)生創(chuàng)新能力。

2.移動APP終端開發(fā)

本文使用APICloud Stuido開發(fā)手機APP應(yīng)用，開發(fā)者在云端和APICloud Studio中創(chuàng)建應(yīng)用。在云端創(chuàng)建應(yīng)用時，在APICloud里注冊并創(chuàng)建應(yīng)用，在云端資源庫里創(chuàng)建SVN項目，并作為工作空間中的項目檢出APP應(yīng)用。在APICloud Studio創(chuàng)建應(yīng)用時，創(chuàng)建APICloud項目，開發(fā)者在APICLoud Studio創(chuàng)建的應(yīng)用和云端資源庫建立連接，項目代碼改動后，可以使用APICLoud Studio的代碼提交功能提交代碼到云端資源庫。

三、《土木工程材料》FCM設(shè)計與實施路徑

重慶文理學(xué)院《土木工程材料》課程在第3學(xué)期開課，總共48學(xué)時（理論32+實驗16），采用多媒體講授、案例分析、現(xiàn)場認(rèn)知等教學(xué)方式，以項目制組織教學(xué)，具體見表1。該課程概念、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)多，而知識點邏輯性不強，建筑材料種類較多，但章節(jié)之間銜接不夠周密，其知識點廣、雜、亂且難以記憶。最大的問題是新生沒有對土木工程材料進行現(xiàn)場的專業(yè)認(rèn)知學(xué)習(xí)，沒有感性的建筑材料基礎(chǔ)，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性不強，學(xué)習(xí)效果不佳，施教難度增大。針對土木工程材料理論性強、實踐要求高、學(xué)校相關(guān)實驗設(shè)備少等現(xiàn)象，提出《土木工程材料》FCM設(shè)計及相對應(yīng)的考核方式（見表2），推行切實行之有效的教學(xué)改革，提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)“懂設(shè)計、精施工、會管理、敢創(chuàng)新、重責(zé)任”的高素質(zhì)土木建筑現(xiàn)場工程師[9-10]。

1.基于移動教學(xué)平臺的FCM教學(xué)模型

筆者在Robert Talbert 翻轉(zhuǎn)課堂結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上[11-12]，結(jié)合自身多年來一線教學(xué)經(jīng)驗，在手機APP終端平臺上設(shè)計和構(gòu)建了適合本校學(xué)生的《土木工程材料》翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模型（如圖2所示）。該模型由資源平臺建設(shè)-課前準(zhǔn)備與學(xué)習(xí)-課堂知識強化-課后溫故知新等構(gòu)成，手機APP終端平臺為該課程的翻轉(zhuǎn)課堂活動順利開展提供了有力支撐。

2.FCM設(shè)計實施路徑

（1）資源平臺建設(shè)

翻轉(zhuǎn)課堂中，教師課前設(shè)計非常重要，是整個教學(xué)的主線。首先要設(shè)計好本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容，根據(jù)學(xué)生的實際水平，提出課前學(xué)習(xí)知識要點，在手機APP終端平臺上上傳教學(xué)資源供學(xué)生準(zhǔn)備學(xué)習(xí)，并根據(jù)整個課程的內(nèi)容合理安排進度，實施翻轉(zhuǎn)教學(xué)模式，筆者主要從以下幾個方面進行了資源平臺建設(shè)：

①云教材課程體系設(shè)計。把傳統(tǒng)課程教學(xué)大綱、教學(xué)周歷和教案進行梳理、歸類，以工程項目為導(dǎo)向，編寫項目制的《土木工程材料》云網(wǎng)絡(luò)教材體系。

②移動APP終端開發(fā)。以手機為工具，開發(fā)APP終端系統(tǒng)，把工程材料圖片、視頻、云教材等放置于APP終端平臺上，學(xué)生可隨機實時的進行線上學(xué)習(xí)。

③現(xiàn)場施工視頻搜集。學(xué)生在第三學(xué)期開設(shè)《土木工程材料》課程，對工程材料還不熟悉，對材料的物理性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)還從未接觸過。通過視頻感性認(rèn)知工程材料非常有效，教師把工程材料按照模塊進行分類，針對性的尋找施工流程、混凝土配比、現(xiàn)場澆筑等視頻。

④項目視頻講解。對搜集到的視頻編輯和修剪，根據(jù)課程體系的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和要求，配置教師本人的錄音，針對性的給學(xué)生講解。

⑤課堂授課內(nèi)容錄制。課前準(zhǔn)備要有知識的引入、重難點提示等，所以課前教師需要錄制課程導(dǎo)入視頻，并結(jié)合項目視頻講解，針對性的進行FCM教學(xué)。

⑥學(xué)前任務(wù)單。課前任務(wù)單是整個FCM的主線，要羅列出重點、難點、授課具體內(nèi)容、具體知識點、圖片和視頻等。以課前學(xué)習(xí)、課中討論和課后練習(xí)為主線進行知識點的串連。

（2）課前準(zhǔn)備與學(xué)習(xí)

在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式中，教師根據(jù)教學(xué)大綱、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)重點和難點合理安排教學(xué)進度，創(chuàng)建豐富多樣的資源平臺，實施小組分工、項目導(dǎo)向、自主學(xué)習(xí)、現(xiàn)場認(rèn)知和測驗評估等教學(xué)環(huán)節(jié)。

①課程要點學(xué)習(xí)。教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生目前掌握知識情況和學(xué)時安排，制定本節(jié)課程的學(xué)習(xí)要點，學(xué)生通過APP終端平臺進行點擊和整理，了解知識要點。

②項目整體梳理。以項目為導(dǎo)向，把各知識點滲透到項目里面，通過項目串連各知識點，并系統(tǒng)梳理主線。

③項目視音頻的學(xué)習(xí)。在手機APP終端平臺上，根據(jù)個人時間合理安排學(xué)習(xí)進度，觀看項目視頻，學(xué)習(xí)知識要點，最后完成習(xí)題。

④網(wǎng)絡(luò)在線交流討論。根據(jù)課程項目制要求，各小組組長根據(jù)內(nèi)容進行分工，各組員學(xué)習(xí)、研究資料并探索問題。在手機APP終端平臺的在線交流模塊中，各組成員提出問題、提出見解，教師則在線回答問題，幫助學(xué)生進行知識的強化和內(nèi)化。

（3）課堂知識強化

①項目展示交流。在課堂上開展項目制教學(xué)，教師把學(xué)生分為幾個組，每組學(xué)生分配不同的項目，課堂上學(xué)生從項目論證、項目設(shè)計、項目實施、項目完成結(jié)果和項目應(yīng)用等方面分階段進行展示。每節(jié)課每個組學(xué)生匯報項目的進展，其他組學(xué)生針對其取得的進展、存在的問題等提出建設(shè)性意見，并打分考核。

②重難點講解。課堂項目展示匯總，教師應(yīng)起積極主導(dǎo)作用，針對每組項目的可行性、存活期、研究價值和應(yīng)用前景以及存在問題等提出有針對性的、建設(shè)性的意見，把相關(guān)知識滲透到項目中，把握教學(xué)重點和難點。

③課堂提問及討論。對學(xué)生在課前、課中沒有理解透徹的知識，師生一起在課堂上共同討論，學(xué)生應(yīng)大膽提出自己未消化的知識，并主動參與課堂討論，教師根據(jù)學(xué)生疑問進行梳理和答疑，并對其進行有效的測評。

④回答問題。教師答復(fù)所有學(xué)生問題，進行課后作業(yè)的講解，并有選擇的對學(xué)生進行一對一的輔導(dǎo)和解答，布置下一節(jié)課程任務(wù)。

⑤總結(jié)評價。最后，教師對每個組學(xué)生的項目進行梳理，優(yōu)化思路、綜合評價。

⑥獨立、協(xié)作學(xué)習(xí)。主要培養(yǎng)學(xué)生獨立的學(xué)習(xí)能力和協(xié)作的團隊精神，鍛煉學(xué)生團隊組織、協(xié)調(diào)能力，項目設(shè)計和任務(wù)執(zhí)行能力。

（4）課后溫故知新

①知識要點歸納。學(xué)生在課堂結(jié)束后，把交叉組提的問題和教師總結(jié)的內(nèi)容進行歸納總結(jié)，對存在的問題進行強化補充和有效完善。

②作業(yè)練習(xí)。課后進行作業(yè)練習(xí)，尤其《土木工程材料》課程中砂的級配、砂的分計篩余、累計篩余、砂細度模量的計算，混凝土配合比中初步配合比、基準(zhǔn)配合比、實驗室配合比和施工配合比計算，建筑砂漿配合比計算，鋼筋拉伸計算等。加強作業(yè)練習(xí)，溫故知新。

四、總結(jié)與反饋

手機移動APP終端為學(xué)生課前、課中和課后的學(xué)習(xí)交流提供了便捷、豐富的網(wǎng)絡(luò)資源，克服了傳統(tǒng)教學(xué)方式的弊端，把教師主導(dǎo)、學(xué)生為主體的教學(xué)方式真正應(yīng)用于課堂， 提高了課堂教學(xué)效率和質(zhì)量。筆者把翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式在本校進行了初試行，學(xué)生學(xué)習(xí)熱情高漲，信息獲取方便快捷，交流溝通暢通，效果明顯，但也存在如下問題：①手機APP終端平臺基本功能已經(jīng)實現(xiàn)，但后續(xù)的開放平臺、課程錄入、視頻錄制、功能提升等需要后續(xù)資金投入；②學(xué)生項目不具針對性，可操作性不強，實際應(yīng)用性不強，有的項目太大，課前很難完成任務(wù)；③翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，教師教學(xué)任務(wù)更重，對教師知識儲備、實際項目設(shè)計、現(xiàn)場解決問題等能力需繼續(xù)加強。

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”、大數(shù)據(jù)時代的到來，以信息化技術(shù)作支撐，基于手機APP終端平臺的翻轉(zhuǎn)課堂在未來將不斷得深入和完善，必將在本科教學(xué)實踐中產(chǎn)生深遠的影響，實現(xiàn)從低級思維學(xué)習(xí)到高智慧學(xué)習(xí)的重大轉(zhuǎn)變，有助于培養(yǎng)復(fù)合型的創(chuàng)新型人才[13-14]。

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（編輯：魯利瑞）