土木工程材料課程中混合式教學(xué)的現(xiàn)狀模式分析

于 冰

(哈爾濱石油學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150027)

0 前 言

工程教育在我國高等教育體系中占30%以上。工程教育認(rèn)證理念認(rèn)為，工程人才的培養(yǎng)不能只有技術(shù)教育，其要求畢業(yè)生在掌握基本工程知識(shí)的基礎(chǔ)上，具備對具體的工程問題進(jìn)行分析與解決的能力，還要求學(xué)生具有其他知識(shí)與能力，如了解土木工程材料的可持續(xù)、綠色低碳、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)等性能，并可根據(jù)工程的特點(diǎn)對材料進(jìn)行設(shè)計(jì)與選擇。如何在校園內(nèi)、課堂上培養(yǎng)出同時(shí)具備工程實(shí)踐能力與科研創(chuàng)新能力的復(fù)合型工程人才，如何根據(jù)工程教育認(rèn)證理念對傳統(tǒng)教學(xué)過程進(jìn)行改革與創(chuàng)新，是當(dāng)前高等工程教育面臨的重大挑戰(zhàn)。土木工程材料實(shí)驗(yàn)課程通過方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作、結(jié)果處理、現(xiàn)象分析、實(shí)驗(yàn)結(jié)論等一系列過程，鍛煉和提升學(xué)生的綜合能力。但現(xiàn)階段，土木工程材料實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)過程中存在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與實(shí)際工程聯(lián)系不夠緊密、教學(xué)方法缺乏創(chuàng)新等一系列問題，不能滿足工程教育認(rèn)證理念的相關(guān)要求。為木工程專業(yè)更好地適應(yīng)新時(shí)期的科技變革與產(chǎn)業(yè)升級，需結(jié)合工程教育認(rèn)證理念，對其教學(xué)過程、教學(xué)方法及教學(xué)模式進(jìn)行進(jìn)一步的改革與創(chuàng)新，將教學(xué)培養(yǎng)模式從培養(yǎng)專業(yè)理論知識(shí)較強(qiáng)的專業(yè)型人才到培養(yǎng)溝通交流能力佳、創(chuàng)新與實(shí)踐能力較強(qiáng)等綜合素質(zhì)較高的復(fù)合型專業(yè)人才進(jìn)行轉(zhuǎn)變。

混合式教學(xué)概念，最初由國外培訓(xùn)機(jī)構(gòu)提出，這種新型的教學(xué)模式是將線上和線下教學(xué)相互融合，最早由何克抗教授將這種教學(xué)概念引入，并將其融入到國內(nèi)的教學(xué)當(dāng)中。混合式教學(xué)方法能夠?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)化教學(xué)和傳統(tǒng)教學(xué)很好的結(jié)合起來，將二者的優(yōu)勢充分發(fā)揮出來，既突出了學(xué)生的主體地位，又使教師在教學(xué)過程中的主導(dǎo)作用有所保障。因此，這種教學(xué)方法也成為了我國當(dāng)前教育工作者的主要探究對象。本文對混合式教學(xué)方法在土木工程材料課程教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行了深入的分析和探究，希望能夠?yàn)榻窈笪覈叩仍盒５恼n程改革提供參考意見。

1 土木工程材料課程教學(xué)現(xiàn)狀

1.1 教學(xué)內(nèi)容分散

從當(dāng)前我國高等院校在土木工程材料課程的教學(xué)內(nèi)容設(shè)定來看，存在著教學(xué)內(nèi)容相對分散，知識(shí)點(diǎn)之間缺乏貫通性和邏輯性的問題，教學(xué)內(nèi)容較為復(fù)雜，教師在講授和學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中都存在著難度。此外，土木工程材料課程中涉及到的知識(shí)點(diǎn)范圍性較廣，具有零散性的特點(diǎn)，各個(gè)章節(jié)之間缺乏連貫性，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中往往需要花費(fèi)較多的時(shí)間和精力[1]。教師在設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容時(shí)，也更加偏重理論性，導(dǎo)致其和現(xiàn)實(shí)生活之間存在的聯(lián)系較少，只有具備一定實(shí)踐能力的學(xué)生才能很好地掌握這門學(xué)科的教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)內(nèi)容的分散導(dǎo)致了教學(xué)難度的提升，教學(xué)效果無法達(dá)到預(yù)期。

1.2 學(xué)生的主體地位不明顯

通過走訪和調(diào)查可知，當(dāng)前我國大部分高校在進(jìn)行土木工程材料課程教學(xué)時(shí)，應(yīng)用的仍然是傳統(tǒng)的教學(xué)模式。在課堂上，教師將更多的精力和時(shí)間用于理論知識(shí)的講解，學(xué)生更多的是被動(dòng)獲取知識(shí)，師生之間缺乏互動(dòng)。并且實(shí)踐內(nèi)容和實(shí)踐課安排得較少，即使安排了實(shí)踐課，也是以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，即教師演示，學(xué)生觀摩，但往往實(shí)驗(yàn)效果較差。這種教學(xué)模式不僅會(huì)影響學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，影響教學(xué)效果，而且忽略了學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中應(yīng)占據(jù)的主體地位，被動(dòng)性的學(xué)習(xí)不利于學(xué)生學(xué)習(xí)能力的提升。

1.3 教學(xué)評價(jià)方式單一

對教師的教學(xué)能力和學(xué)生的學(xué)習(xí)能力進(jìn)行評價(jià)，是教學(xué)工作的主要內(nèi)容，直接關(guān)系著教學(xué)質(zhì)量的高低。但從土木工程材料課程的教學(xué)現(xiàn)狀來看，大部分高校的教學(xué)評價(jià)方式只有期末考試，方法和標(biāo)準(zhǔn)都比較單一。這種片面的教學(xué)評價(jià)方式，使得無論是教師或?qū)W生在日常教學(xué)中都更加注重理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，只在乎最終的學(xué)習(xí)效果，忽略了在學(xué)習(xí)過程中培養(yǎng)實(shí)踐能力。并且，以考試為目的的評價(jià)方式只能對學(xué)生的能力做出片面的評價(jià)，對教學(xué)效果的衡量也不夠全面，教師無法準(zhǔn)確地掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，也不利于教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容的設(shè)定。

1.4 教學(xué)體系陳舊

目前，我國高校的土木工程材料課程教學(xué)中所使用到的教材大多數(shù)針對的是建筑工程，在土木、路基、隧道工程等方面所應(yīng)用到的材料涉及得較少。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)上投入的資源越來越多，建筑行業(yè)對從業(yè)者的能力要求也越來越高，但是學(xué)生在校期間所接觸的材料范圍不夠?qū)挿?，使其在今后的?shí)際工作中缺乏相應(yīng)的能力，與實(shí)際需要不匹配[2]。大部分土木工程材料專業(yè)的學(xué)生在工作后都存在著專用材料掌握不足的問題。雖然造成這種現(xiàn)象有一定的客觀原因，但這是土木工程材料教學(xué)中實(shí)際存在的問題，需要高校和教師做出積極應(yīng)對。

2 土木工程材料課程教學(xué)的改革具體措施

2.1 情景式案例教學(xué)法

通過研究表明，以既定的學(xué)習(xí)目標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)，在土木工程材料教學(xué)中應(yīng)用情景式案例教學(xué)法，可以更好地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，讓其主動(dòng)地參與到教學(xué)當(dāng)中。因此，以下以金屬材料為例子，對情景式案例教學(xué)法進(jìn)行簡單的介紹。

2.1.1 導(dǎo)入案例

教師在設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容時(shí)，應(yīng)事先準(zhǔn)備好經(jīng)典案例，并借助文字、圖片、視頻等多種表達(dá)方式將教學(xué)內(nèi)容全方位地展示給學(xué)生?？梢栽O(shè)計(jì)更加吸引學(xué)生注意力的標(biāo)題，例如，將標(biāo)題設(shè)計(jì)為：泰坦尼克號(hào)被稱為“永不沉沒之輪”，但是為何在第一次航行時(shí)就沉沒？然后教師可以利用播放視頻的方式來導(dǎo)入案例并引發(fā)討論，這樣做可以在課前充分地調(diào)動(dòng)和激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[3]。

2.1.2 提出問題

教師在提出問題時(shí)，起到的是引導(dǎo)作用而非主動(dòng)作用。在導(dǎo)入案例之后教師可以提出問題讓學(xué)生來回答。且問題要設(shè)計(jì)得合理并和導(dǎo)入案例具有一定的關(guān)聯(lián)性，例如：造成巨輪沉沒的技術(shù)原因有哪些；為何如此堅(jiān)固的船體在發(fā)生碰撞后會(huì)導(dǎo)致巨輪沉沒；哪種材料的抗擊韌性較強(qiáng)。

2.1.3 明確教學(xué)目標(biāo)

以O(shè)BE教學(xué)理念為標(biāo)準(zhǔn)，在教學(xué)開展之前就要確定學(xué)生的Learning outcome(預(yù)期學(xué)習(xí)成果)和學(xué)習(xí)方向。假如在導(dǎo)入案例和提出問題之后，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情被充分地調(diào)動(dòng)起來了，教師可以順理成章地將學(xué)習(xí)目標(biāo)拋出，且學(xué)習(xí)目標(biāo)可以設(shè)定多個(gè)層次，拿防火材料舉例，教學(xué)目標(biāo)可設(shè)定為：①掌握鋼構(gòu)件在火災(zāi)發(fā)生時(shí)易產(chǎn)生坍塌的原因；②基本掌握鋼材防火原理和土木工程中較常使用到的防火措施；③掌握鋼筋、型鋼保護(hù)層對鋼構(gòu)件耐火性的影響程度；④從鋼材在受沖擊時(shí)的溫度變化曲線入手，分析造成鋼材脆性斷裂的原因。

2.1.4 教師講授、學(xué)生參與式學(xué)習(xí)

教師以教學(xué)目標(biāo)為中心，結(jié)合先前的導(dǎo)入案例和教材中引入的概念及知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行講授。例如土木工程材料的耐燃性、構(gòu)件耐火性、DBTT(韌脆轉(zhuǎn)變溫度)等都是主要的知識(shí)點(diǎn)。在教授過程中，應(yīng)注重突出學(xué)生的主體地位，借助合理的教學(xué)策略，為學(xué)生營造出相對輕松、愉悅的學(xué)習(xí)環(huán)境，在教學(xué)過程中也要注重師生互動(dòng)和同學(xué)之間的交流、討論，確保教學(xué)目標(biāo)可以實(shí)現(xiàn)。

2.1.5 教學(xué)總結(jié)

在每節(jié)課的后10 min，教師應(yīng)對本節(jié)課程的教學(xué)內(nèi)容和相關(guān)問題進(jìn)行總結(jié)，并再次進(jìn)行針對性的提問。例如，當(dāng)建筑物發(fā)生火災(zāi)時(shí)，內(nèi)部溫度勢必升高，此時(shí)鋼材的力學(xué)性質(zhì)及變形性能會(huì)發(fā)生何種變化，在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，鋼材能夠防火的原理和措施分別是什么；在鋼材中融入哪些化學(xué)元素能夠優(yōu)化鋼材的低溫脆性。此外，教師還可以通過歸納總結(jié)的方式將課程中講解到的金屬材料進(jìn)行整理，讓學(xué)生更加系統(tǒng)性地學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)。

2.1.6 延伸和拓展

在情景式案例教學(xué)當(dāng)中，學(xué)生的參與度較高，學(xué)習(xí)興趣也被充分地調(diào)動(dòng)起來，課堂氣氛活躍不死板，教師可以將這種學(xué)習(xí)氛圍充分利用起來，對學(xué)生加以適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)，讓所學(xué)的知識(shí)點(diǎn)得到延伸和拓展，例如教會(huì)學(xué)生如何利用在土木工程材料課程中學(xué)到的知識(shí)解決現(xiàn)實(shí)生活中實(shí)際遇到的問題，還可以為學(xué)生布置課外作業(yè)，讓學(xué)生以小組的方式進(jìn)行實(shí)踐探究，課題的內(nèi)容可以設(shè)定為：當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，如何更加安全、快速的逃生；如何將材料低溫脆性應(yīng)用于生活之中。

2.2 教學(xué)內(nèi)容模塊化

在設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容時(shí)，要注重內(nèi)容之間的連貫性，使其具有模塊化的特點(diǎn)，并且應(yīng)將側(cè)重點(diǎn)放在工程應(yīng)用，具有一定的前沿性。在教學(xué)改革的不斷推動(dòng)下，其教學(xué)側(cè)重點(diǎn)也從以往的側(cè)重應(yīng)試變成了側(cè)重應(yīng)用。因此，近年來我國各個(gè)高等院校在土工工程材料的課時(shí)上面做出了調(diào)整，呈逐漸減少的狀態(tài)[4]。且課時(shí)結(jié)構(gòu)也發(fā)生了變化，實(shí)踐教學(xué)課時(shí)有所增加。在固定的課時(shí)中，盡可能多地為學(xué)生安排實(shí)訓(xùn)課程，以此來確保教學(xué)質(zhì)量，這對于促進(jìn)學(xué)生的積極主動(dòng)性也有好處。教師需要時(shí)刻關(guān)注學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的掌握情況，并適時(shí)地對教學(xué)內(nèi)容和方法做出調(diào)整和改進(jìn)。例如可以從工作實(shí)際需求出發(fā)，縮減對材料生產(chǎn)方面的關(guān)注，將更多的時(shí)間用于材料在土木工程應(yīng)用中的學(xué)習(xí)。同時(shí)注意當(dāng)前所學(xué)內(nèi)容和后續(xù)專業(yè)課程的連接。讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中充分認(rèn)識(shí)和了解到土木工程材料課程的重要性和今后在工作中的實(shí)用性。此外，教學(xué)內(nèi)容的模塊化還體現(xiàn)在內(nèi)容的時(shí)效性上。教師要將這一課程的相關(guān)學(xué)習(xí)研究、最新發(fā)展成果引入到日常教學(xué)當(dāng)中，在倡導(dǎo)低碳環(huán)保的當(dāng)下，在日常教學(xué)當(dāng)中可以將環(huán)保材料和二次資源利用這方面的內(nèi)容添加進(jìn)來。例如，當(dāng)前居民更加偏向于選擇綠色節(jié)能建筑和裝配式建筑，國家也倡導(dǎo)構(gòu)建海綿城市，以及如何將應(yīng)用土木工程材料所產(chǎn)生的生態(tài)問題進(jìn)行修復(fù)。爭取做到土木工程材料課程教學(xué)具有時(shí)代性、前沿性。教學(xué)內(nèi)容模塊化設(shè)計(jì)的具體思路如表1所示。

表1 土木工程材料教學(xué)內(nèi)容模塊化設(shè)計(jì)

2.3 加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)

加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，可以更好地培養(yǎng)學(xué)生在科學(xué)創(chuàng)新方面的能力，為了更好地滿足社會(huì)和企業(yè)的要求，高校在培養(yǎng)學(xué)生時(shí)，應(yīng)該朝著創(chuàng)新型人才努力。因此，在進(jìn)行人才培養(yǎng)時(shí)，要嚴(yán)格遵守設(shè)計(jì)好的人才培養(yǎng)方案。大學(xué)生在校期間，要按照人才培養(yǎng)方案的要求，獲取相應(yīng)的創(chuàng)新實(shí)踐學(xué)分。對于部分有剩余精力或?qū)W習(xí)能力較強(qiáng)的學(xué)生，可以加入到學(xué)校提供的科研創(chuàng)新項(xiàng)目當(dāng)中。通過分層設(shè)計(jì)，幫助學(xué)習(xí)能力存在個(gè)體差異的學(xué)生找到適合自己的學(xué)習(xí)方法。讓學(xué)生在相對輕松、愉悅的氛圍中培養(yǎng)自身的專業(yè)能力和創(chuàng)新意識(shí)，因材施教更具效果。個(gè)性化的發(fā)展方式可以為學(xué)生跨學(xué)科發(fā)展和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)提供空間，讓其擁有更加多元化且自由的學(xué)習(xí)發(fā)展機(jī)會(huì)。

以工程材料實(shí)訓(xùn)舉例課程為例，該實(shí)踐課程就是依據(jù)土木工程創(chuàng)新型人才培養(yǎng)方案設(shè)計(jì)出來的，這一實(shí)踐課程具有實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，能夠提升學(xué)生在土木工程材料方面的綜合應(yīng)用能力。在實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的劃分上，分為校內(nèi)綜合實(shí)踐和參觀校外施工現(xiàn)場。一方面，學(xué)生在校學(xué)習(xí)期間可以掌握基礎(chǔ)土木工程材料在施工中的技術(shù)要求，掌握對土木工程材料檢驗(yàn)、評定的能力，夯實(shí)理論知識(shí)，另一方面，土木工程材料的質(zhì)量直接關(guān)系著建筑物的質(zhì)量，實(shí)踐性教學(xué)可以讓學(xué)生更加清楚地了解到工程材料的好壞對工程結(jié)構(gòu)質(zhì)量的影響，能夠更好地培養(yǎng)學(xué)生的工程觀念。若部分高校受經(jīng)費(fèi)限制無法為學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)室，教師可以通過組織觀看實(shí)驗(yàn)視頻的方式進(jìn)行教學(xué)，或者通過校企結(jié)合的方式組織學(xué)生到工地進(jìn)行參觀。

2.4 線上線下混合式教學(xué)

先進(jìn)、科學(xué)的教學(xué)方法應(yīng)具備先進(jìn)性及互動(dòng)性，在教改的深入推動(dòng)下，先進(jìn)的信息技術(shù)和教學(xué)的融合也越來越深入，因此，高校教師在日常教學(xué)中，要對學(xué)生進(jìn)行積極的引導(dǎo)，讓學(xué)生在個(gè)性化學(xué)習(xí)當(dāng)中完成對教學(xué)內(nèi)容的探究。在“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代，要將教學(xué)媒介充分運(yùn)用起來，加強(qiáng)人才培養(yǎng)質(zhì)量[5]。MOOC和課堂教學(xué)的結(jié)合可以將二者的優(yōu)勢進(jìn)行互補(bǔ)，教學(xué)效果會(huì)得到大幅度提升。對于學(xué)生自學(xué)就能掌握的知識(shí)點(diǎn)，教師可讓其在課下利用網(wǎng)絡(luò)完成學(xué)習(xí)，這樣做不僅解決了以往課時(shí)不足的問題，而且能夠讓教師將更多時(shí)間和精力用于講解疑難知識(shí)點(diǎn)上，對教材進(jìn)行更深入的講解和挖掘。其次，還可以利用分組討論的方式讓學(xué)生在相互交流中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，打破傳統(tǒng)的習(xí)慣性認(rèn)知模式，讓學(xué)生擁有勇于質(zhì)疑、敢于創(chuàng)新的精神。在教學(xué)中應(yīng)用線上線下混合式教學(xué)，教師和學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的地位慢慢發(fā)展轉(zhuǎn)變，教師以引導(dǎo)為主，學(xué)生逐漸占據(jù)了主體地位，這也有助于學(xué)生養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)的能力。但是這一教學(xué)方法對教師的教學(xué)能力也有了更高的要求。土木工程材料課程的任課教師不僅要具備夯實(shí)的理論知識(shí)，而且要擁有一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及創(chuàng)新精神，在教學(xué)過程中要善于引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生，通過教學(xué)反思為學(xué)生創(chuàng)造更好的學(xué)習(xí)環(huán)境，提升教學(xué)質(zhì)量。

3 結(jié)束語

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國在基礎(chǔ)設(shè)施上的投入逐年增加，相應(yīng)的，對這方面人才的能力也有了新的要求。土木工程材料是土木工程中重要的學(xué)習(xí)內(nèi)容，學(xué)生對土木工程材料的掌握程度也直接影響到今后的工作能力。鑒于我國高校當(dāng)前的土木工程材料課程教學(xué)方法存在諸多弊端，無法滿足當(dāng)前的教學(xué)要求，本文從實(shí)際情況出發(fā)，提出了應(yīng)用情景式案例教學(xué)法和線上線下混合式教學(xué)的方法，對現(xiàn)有的教學(xué)方法進(jìn)行改進(jìn)，使其更具系統(tǒng)性和先進(jìn)性。改進(jìn)后的教學(xué)方法可以為學(xué)生提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)空間，實(shí)踐與理論相結(jié)合的教學(xué)方式也能夠培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力，讓其在今后的工作中能夠很好地被企業(yè)和社會(huì)所認(rèn)可，成為全面型人才。

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