土木工程“理論+實驗”類課程混合教學改革研究

姚小俊

（河北工業(yè)大學土木與交通學院，天津 300401）

0 引言

混合式教學是一種充分結(jié)合傳統(tǒng)教學與在線教學二者優(yōu)勢的“線上+線下”的教學形式。在教學和學習的基本規(guī)律中，學習的本質(zhì)是經(jīng)驗的積累，這是一個需要學生主動參與進來的循序漸進的過程；而教學是給學生提供準確、及時的外部支持的外部條件，有效的教學一定是遵循學習規(guī)律的。與傳統(tǒng)的教師講授和學生接收傳統(tǒng)的課堂教學形式不同，混合式教學通過將不限制時空的線上基礎(chǔ)知識學習形式與線下精心設(shè)計的檢驗、鞏固和運用線上知識的課堂教學形式的深度融合，并通過及時的反饋和所有教學活動的評估與考核，達到提高學生學習的積極主動性和參與度、引導學生向深度學習發(fā)展、實現(xiàn)提高學生實踐能力和創(chuàng)新意識等高級教學目標的教學目的。互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展為信息化教學提供了大力的支持，信息技術(shù)的運用能夠?qū)鹘y(tǒng)的教學模式、教學手段、考核和評價方式等教學活動進行促進和提升?；旌鲜浇虒W的發(fā)展已為教學模式的改革和創(chuàng)新提供了切實可行的途徑。

土木工程是高校實踐性非常強的一門專業(yè)，隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的不斷發(fā)展，土木工程專業(yè)對人才的綜合素質(zhì)和實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)更加重視。許多專業(yè)課程除理論教學外設(shè)有一定課時的實驗教學，如測量學、土力學與基礎(chǔ)工程、路基路面工程、結(jié)構(gòu)試驗等，且部分實驗課時依附于理論課程，無單獨學分。研究表明，混合式教學能夠結(jié)合線上學習和線下教學的優(yōu)勢，而實驗課程因其必然存在的實踐環(huán)節(jié)，無法完全實現(xiàn)線上教學，但是實驗操作的原理和操作演示可作為線上學習的內(nèi)容，達到節(jié)省課上操作時的講解時間，使得實驗操作課程更加注重學生的實踐能力。同時包含理論和實驗的課程的混合式教學改革不僅要注重理論課的混合式教學設(shè)計，還需要建設(shè)實驗課的在線教學資源，并對理論和實驗兩部分教學內(nèi)容進行有機融合。本文在總結(jié)信息化教學手段在混合式教學中的應(yīng)用情況及實驗課程混合式教學改革情況的基礎(chǔ)上，針對土木工程專業(yè)“理論+實驗”類課程的混合式教學改革進行了探討。

1 信息化教學手段在混合式教學中的應(yīng)用

“互聯(lián)網(wǎng)+”的時代背景為信息化教學提供了有力支撐。信息技術(shù)手段為教學模式、教學方法、考核評價方式帶來了新的能量，與傳統(tǒng)課堂的結(jié)合在提升學生學習自主性、主動性和加強師生的互動等方面提供了更多創(chuàng)新的可能。目前，土木工程專業(yè)混合式教學采用的信息化工具和平臺中雨課堂和慕課占了很大的比重。

雨課堂是一種采用新型信息技術(shù)手段的智慧教學工具。雨課堂通過將微信融入PowerPoint中，實現(xiàn)了師生智能終端的連接，從而對課前—課堂—課后的每一教學環(huán)節(jié)進行了科學而全方位地覆蓋，不僅能夠加強溝通和互動，還能夠方便地記錄線上學習及互動的數(shù)據(jù)。利用雨課堂的混合式教學一般采用課前線上預(yù)習—課上線上線下互動—課后反饋答疑的形式實現(xiàn)，旨在提高學生的參與度，拓展學習的時間和空間，實現(xiàn)及時的學習反饋。在雨課堂與傳統(tǒng)課堂教學的結(jié)合方式中，課堂講授仍占主要地位，其中教學設(shè)計在混合式教學中起到至關(guān)重要的作用。課前線上教學資料的預(yù)習目的為使學生課前了解一定的基礎(chǔ)知識點，并提供反饋，為課堂教學提供依據(jù)。因此預(yù)習過程并不計入課時，應(yīng)合理安排課前預(yù)習活動的內(nèi)容和工作量。

“慕課”即大型開放式網(wǎng)絡(luò)課程（Massive Open Online Course，簡稱為MOOC）。知名的慕課平臺包括學堂在線、中國大學MOOC、學銀在線和智慧樹等。平臺擁有超過萬余門課程的資源，其中包括教育部認定的千余門國家精品慕課。任何人均能在慕課平臺上免費注冊進行在線學習，并且整個學習過程包括視頻觀看、討論、提交作業(yè)和考試等環(huán)節(jié)?；贛OOC平臺的混合式教學可借助于慕課的在線課程資源進行教學設(shè)計，依據(jù)教學大綱選取相應(yīng)的優(yōu)質(zhì)慕課資源，通過發(fā)布教學視頻觀看任務(wù)、設(shè)置測試題等實現(xiàn)學生線上的自主學習和教師的教學管理?；旌鲜浇虒W中的線下課程除了包括與線上課程的銜接、新知識的教學外，重點在于以學生為中心的知識運用、解決問題、項目操作、工程實踐等綜合能力的訓練和培養(yǎng)?；谀秸n平臺的混合式教學能夠有效利用優(yōu)質(zhì)教學資源提升教學效果，且線上學習過程不僅僅可作為課前預(yù)習，還能夠通過線上的測試題和考試對線上學習效果進行考核，從而利用線上學習來完成一定的課時量，使學生的學習時間更加自由且可以重復(fù)學習。

2 實驗課程混合式教學模式

傳統(tǒng)的實驗類課程教學模式為線下教學、學生做實驗的形式。顯然，實驗課程必須進行線下操作，但是實驗原理和操作規(guī)范等可利用在線平臺的輔助，由此構(gòu)建混合式教學方案。孟陽君指出，慕課平臺包含了土木工程專業(yè)的實驗課程，能夠提供理論課程和實驗操作的視頻和文本等，從而在線學習能夠達到熟悉實驗儀器設(shè)備和流程的目的。王自平等采用超星學習平臺對“結(jié)構(gòu)無損檢測”課程的混合式教學進行了設(shè)計，利用線上講解提高學習積極性；黎桉君等提出了多元混合式的土力學實驗教學方案，將傳統(tǒng)的實驗教學改革為虛擬仿真、數(shù)值模擬和實驗教學三種方式的融合，并采用信息化手段開發(fā)了多維學習空間，很大程度地提高了學生的學習興趣?？傮w上實驗課程在混合式教學改革上較弱，線上教學還處在探索階段，具體體現(xiàn)在線上線下課程設(shè)計思路不清晰、混合式教學手段較少、信息化技術(shù)、線上線下教學的融合不充分等方面。

3 土木工程“理論+實驗”類課程混合式教學改革

混合式教學從形式上可以簡單地視為線上和線下兩種教學途徑的結(jié)合，線上教學為必備教學活動，應(yīng)起到基礎(chǔ)知識教學、學習效果測試以及學習過程反饋的作用；線下教學應(yīng)在前期線上學習的基礎(chǔ)上開展學習效果檢驗和鞏固、重難點知識點講授、翻轉(zhuǎn)課堂或項目化驅(qū)動等形式的知識運用，而并非是傳統(tǒng)課堂教學活動的照搬?！袄碚?實驗”類課程的混合式教學應(yīng)真正做到以學生為中心，教師為引導，合理建設(shè)線上理論和實驗教學資源，重構(gòu)教學設(shè)計，融合理論與實驗教學，強化過程性評價。

3.1 模塊化教學內(nèi)容

模塊化教學內(nèi)容的實質(zhì)是將教學內(nèi)容碎片化，選取適合線上學習和線下學習的模塊。從教學內(nèi)容上看，“理論+實驗”型課程可劃分為純理論模塊、實驗理論模塊和實踐操作模塊。從教學目標上看，可按照課程目標由基礎(chǔ)到高級對教學內(nèi)容進行劃分。此外，還可按照教學內(nèi)容的重難點進行劃分。將教學內(nèi)容模塊化后，評估每個模塊教學內(nèi)容的難易程度、線上學習效果和線下教學的對比，選取基礎(chǔ)知識模塊進行線上教學的設(shè)置，對重難點知識模塊和實踐操作模塊進行線下教學設(shè)計。

3.2 合理化資源建設(shè)

線上教學既可以使用教師錄制的微課視頻，也可以依據(jù)教學計劃和教學大綱選用慕課資源。線上教學資源應(yīng)合理利用各慕課平臺的精品課程，并采用自制微課視頻對線上資源進行補充和完善?！袄碚?實驗”型課程在混合式教學中應(yīng)重點加強實驗課程的線上教學資源建設(shè)。實驗課程的線上教學資源建設(shè)包括實驗原理講解、實驗演示動畫制作或視頻錄制和虛擬仿真平臺建設(shè)。虛擬仿真平臺能夠?qū)崿F(xiàn)實驗室條件下難以實現(xiàn)的大型綜合性試驗，從經(jīng)濟性的角度出發(fā)，單項小型試驗則可以制作演示動畫或者錄制演示視頻，達到熟悉試驗流程，提高實踐操作效率的目的。

3.3 最優(yōu)化教學環(huán)節(jié)

課程的理論和實驗教學內(nèi)容應(yīng)做到有機的融合和相互促進，因此教學環(huán)節(jié)的優(yōu)化設(shè)計十分重要?；A(chǔ)知識在線學習和反饋、重難點知識和實現(xiàn)高階教學目標的理論線下教學、實驗基本理論和實驗操作流程線上預(yù)習和反饋、線下實踐操作環(huán)節(jié)作為四個基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，在理論和實驗交叉出現(xiàn)的過程中進行基礎(chǔ)環(huán)節(jié)的組合，充分利用慕課平臺和智慧化教學手段（如雨課堂、慕課堂、超星學習通等）實現(xiàn)理論和實驗、線上和線下的充分融合和提升。

3.4 多樣化教學活動

以學生為中心的教學活動應(yīng)能夠提升學生學習的積極自主性、主觀能動性和實踐創(chuàng)造性。智慧教學手段能夠?qū)崿F(xiàn)課前—課堂—課后的教學任務(wù)發(fā)布、學習效果反饋、課堂互動和課后反饋等功能，為多樣化教學手段提供了有力的工具，例如，雨課堂、慕課等。為了提升線下教學在混合式教學中引導學生向深度學習發(fā)展，多樣化的教學活動（如項目化驅(qū)動的學習任務(wù)、翻轉(zhuǎn)課堂等）以學生為主體，以鞏固、綜合運用知識為目標，以教師為引導，在理論和實驗教學中均能夠達到很好的效果。

3.5 綜合化考核指標

傳統(tǒng)的“理論+實驗”類課程的考核方式一般包括期末考試和實驗報告兩部分，比較明顯的弊端在于以小組形式完成的實驗報告無法區(qū)分個體差異?；旌鲜浇虒W形式的改革對應(yīng)的考核形式注重每個階段的評價，包括線上教學和線下教學的各個環(huán)節(jié)。為檢驗線上學習的成果，可采用線上小測驗和線上考試的形式；應(yīng)用智慧教學手段進行的課堂互動可計入學生課堂教學的平時成績中，同時，課后測試既可以用于教學效果反饋又能夠用作平時成績的另一部分；線下多樣化的教學活動，如項目化的基礎(chǔ)知識運用和拓展，包括小組成果成績和匯報成績等。經(jīng)過混合式教學設(shè)計，對教學效果的考核應(yīng)考慮各個教學環(huán)節(jié)的過程性，構(gòu)建綜合、合理的考核指標。

4 結(jié)語

混合式教學同時具備線上教學和線下教學的優(yōu)勢。信息化日漸成熟的背景下，采用信息化教學手段對土木工程“理論+實驗”類課程進行混合式教學改革是必需且必然的趨勢。教學內(nèi)容的模塊化有助于設(shè)計線上、線下的課程內(nèi)容，在線資源的建設(shè)重點從實驗原理、實驗演示動畫或視頻、虛擬仿真平臺等方面進行加強，理論和實驗、線上和線下應(yīng)達到深度融合，并利用多樣化的教學活動和綜合化的考核指標，達到提高學生學習的積極主動性和參與度、引導學生向深度學習發(fā)展、實現(xiàn)提高學生實踐能力和創(chuàng)新意識等高級教學目標的教學目的。