工程教育認(rèn)證視角下房屋建筑學(xué)課程混合式教學(xué)實(shí)踐

林曉東 謝兆平 曾興貴

(莆田學(xué)院 土木工程學(xué)院，福建 莆田 351100)

2016年6月2日，我國正式加入《華盛頓協(xié)定》，對此越來越多的工科專業(yè)加入工程教育認(rèn)證的行列，其所培養(yǎng)的畢業(yè)生的工程素養(yǎng)、工程能力得到認(rèn)可[1]。符合工程教育認(rèn)證的教學(xué)模式也逐漸被采納并推廣，原有的“以教師為中心、以知識傳授”為主的教學(xué)模式，逐步被能體現(xiàn)工程教育理念的“以學(xué)生為中心，以學(xué)習(xí)成效為導(dǎo)向，并持續(xù)改進(jìn)”[2]的教學(xué)模式所代替?；旌鲜浇虒W(xué)模式就是把課堂教學(xué)與信息化學(xué)習(xí)結(jié)合起來，發(fā)揮兩者的優(yōu)勢，在教學(xué)過程中，教師是引導(dǎo)者，幫助學(xué)生解決問題、減少錯誤，學(xué)生成為解決問題的探索者，整個學(xué)習(xí)過程完整體現(xiàn)了以學(xué)生為中心的自主學(xué)習(xí)模式。建構(gòu)主義知識論的主要奠基者之一杜威曾提出認(rèn)知活動的“思維五步法”，即思維起于“疑難境地、問題識別、大膽假設(shè)、嚴(yán)謹(jǐn)推理、細(xì)心求證”[3]?？梢钥闯?，混合式教學(xué)在事物認(rèn)知、個性化學(xué)習(xí)、溝通交流、團(tuán)隊(duì)合作、工程實(shí)踐能力及終身學(xué)習(xí)能力提升等方面都與工程教育認(rèn)證的理念十分吻合[4]。下面以《房屋建筑學(xué)》為例，嘗試進(jìn)行基于工程教育理念的混合式教學(xué)改革。

一、基于工程教育認(rèn)證的課程教學(xué)改革

(一)課程教學(xué)目標(biāo)改革

工程教育認(rèn)證的核心就是確認(rèn)畢業(yè)生是否能夠達(dá)到行業(yè)工程師的能力要求，故應(yīng)根據(jù)OBE的理念來制定應(yīng)用型人才的培養(yǎng)方案，以學(xué)生為中心，以最終學(xué)習(xí)成效為起點(diǎn)，反向進(jìn)行設(shè)計(jì)，流程如圖1所示。通過課程的學(xué)習(xí)訓(xùn)練學(xué)生的知識、能力與素質(zhì)來實(shí)現(xiàn)課程的目標(biāo)，通過課程目標(biāo)的達(dá)成來實(shí)現(xiàn)畢業(yè)要求的達(dá)成度。以往的課程教學(xué)大綱大多以課程章節(jié)的知識點(diǎn)要求為主，說明課程的教學(xué)內(nèi)容及任務(wù)，而未能體現(xiàn)課程對畢業(yè)要求的支撐。我國的《工程教育認(rèn)證通用標(biāo)準(zhǔn)解讀及使用指南》明確了專業(yè)畢業(yè)要求應(yīng)完全覆蓋12個方面的內(nèi)容，即：工程知識、問題分析、設(shè)計(jì)／開發(fā)解決方案、研究、使用現(xiàn)代工具、工程與社會、環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展、職業(yè)規(guī)范、個人和團(tuán)隊(duì)、溝通、項(xiàng)目管理、終身學(xué)習(xí)[5]。強(qiáng)調(diào)“以學(xué)生為中心、成果導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”的工程教育認(rèn)證理念和“解決復(fù)雜工程問題”的工程實(shí)踐能力要求[6]。故在教學(xué)大綱中應(yīng)細(xì)化課程目標(biāo)，并把課程目標(biāo)與畢業(yè)要求進(jìn)行對標(biāo)，建立兩者的關(guān)系矩陣，明確其對應(yīng)關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)知識學(xué)習(xí)、能力提升與素養(yǎng)形成的綜合培養(yǎng)。

圖1 反向設(shè)計(jì)

(二)優(yōu)化課程內(nèi)容

《房屋建筑學(xué)》是土木類專業(yè)的一門基礎(chǔ)必修課程，主要內(nèi)容包括建筑設(shè)計(jì)基本原理及其組成與構(gòu)造技術(shù)等，學(xué)時緊內(nèi)容多。根據(jù)我院應(yīng)用型人才培養(yǎng)方案及教學(xué)大綱的要求，對課程內(nèi)容做適當(dāng)調(diào)整：一是適當(dāng)增加鋼結(jié)構(gòu)、鋼－混凝土組合結(jié)構(gòu)建筑的內(nèi)容，以適應(yīng)當(dāng)前建筑設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢。隨著新體系、建造工藝等技術(shù)的發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)、鋼－混凝土組合結(jié)構(gòu)的應(yīng)用越來越廣，對其構(gòu)造技術(shù)的理解與掌握也應(yīng)相應(yīng)提高；二是補(bǔ)充建筑節(jié)能、新型墻材材料及防水材料等構(gòu)造做法，減少粘土磚墻、木門窗等構(gòu)造內(nèi)容，緊跟行業(yè)發(fā)展動態(tài)進(jìn)行調(diào)整；三是新增裝配式建筑的相關(guān)內(nèi)容?！半p碳”背景下對建筑業(yè)提出了新的發(fā)展要求，綠色建筑、建筑工業(yè)化及節(jié)能減排等技術(shù)是建筑業(yè)的發(fā)展趨勢；四是引入BIM技術(shù)。充分利用Revit的可視化三維技術(shù)清晰展現(xiàn)建筑模型的內(nèi)部構(gòu)造，幫助學(xué)生準(zhǔn)確理解建筑的空間結(jié)構(gòu)，特別是剖面結(jié)構(gòu)。同時，可利用BIM技術(shù)進(jìn)行方案優(yōu)化，建好的模型還可應(yīng)用于設(shè)計(jì)、施工、算量、運(yùn)營等過程，實(shí)現(xiàn)“一模多用”。

(三)課程教學(xué)的實(shí)施路線

《房屋建筑學(xué)》是實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，在教學(xué)方法上采用混合式結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式，在教學(xué)內(nèi)容上突出理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)過程，可以分為以下幾個步驟：

1.理論內(nèi)容的實(shí)例化教學(xué)

利用校內(nèi)的土木工程體驗(yàn)館及實(shí)訓(xùn)中心的大尺寸建筑實(shí)體模型、構(gòu)造做法及施工過程的視頻回放，直觀呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容，提高了學(xué)習(xí)的興趣及創(chuàng)作技能。同時，還可以利用課程網(wǎng)絡(luò)資源的大量模型自主進(jìn)行學(xué)習(xí)。

2.分階段的實(shí)踐能力訓(xùn)練

根據(jù)不同的教學(xué)階段，進(jìn)行不同任務(wù)的訓(xùn)練，逐步提升實(shí)踐技能，如通過調(diào)查已建建筑物、實(shí)地觀摩在建工程等，進(jìn)行樓地面、屋面、墻身大樣、樓梯、建筑平面組合等單項(xiàng)設(shè)計(jì)任務(wù)，同時通過學(xué)生互評、教師點(diǎn)評等，加深對構(gòu)造等的理解與實(shí)際應(yīng)用。

3.項(xiàng)目式的綜合實(shí)踐訓(xùn)練

根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書要求，通過團(tuán)隊(duì)合作，自主查閱相關(guān)設(shè)計(jì)資料，結(jié)合已掌握知識，進(jìn)行宿舍樓或教學(xué)樓的平、立、剖面等設(shè)計(jì)內(nèi)容，完成相應(yīng)施工圖繪制，結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂進(jìn)行成果展示、討論及點(diǎn)評。通過具體項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，訓(xùn)練學(xué)生對專業(yè)知識的綜合運(yùn)用能力，加深對文獻(xiàn)查閱、依規(guī)設(shè)計(jì)、規(guī)范表達(dá)的理解，提升發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的核心能力。

4.專題式的拓展訓(xùn)練

開設(shè)專題進(jìn)行新工藝、新技術(shù)、新材料、大師作品及經(jīng)典案例等內(nèi)容的學(xué)習(xí)，拓寬視野，開拓思路，培養(yǎng)創(chuàng)新思維、終身學(xué)習(xí)的能力。

二、混合式教學(xué)模式的應(yīng)用

(一)教學(xué)環(huán)境

MOOC資源采用重慶大學(xué)的國家精品在線開放課程《房屋建筑學(xué)》，建立起異步SPOC課程。以超星學(xué)習(xí)通平臺作為主要的智慧教學(xué)工具，以智慧教室作為主要的線下教學(xué)場所，以土木工程體驗(yàn)館、實(shí)訓(xùn)中心及實(shí)體工程作為現(xiàn)場教學(xué)場所。

(二)教學(xué)設(shè)計(jì)

對于抽象、難懂的內(nèi)容，采用結(jié)合線上資源的課堂教學(xué)模式；對于容易理解的內(nèi)容，采用線上學(xué)習(xí)的方式；對于應(yīng)用性、綜合性要求高的，采用翻轉(zhuǎn)課堂的模式進(jìn)行教學(xué)。教學(xué)組織通過教師、學(xué)生的教學(xué)互動，采用課前－課中－課后的漸進(jìn)模式開展。

(三)混合式教學(xué)的實(shí)施

在具體教學(xué)實(shí)施過程中，通過合理的教學(xué)設(shè)計(jì)[7]，采用適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)手段，如探究式教學(xué)、案例式教學(xué)、任務(wù)式教學(xué)及翻轉(zhuǎn)課堂等方式，學(xué)生根據(jù)自己所掌握的知識對擬解決的問題進(jìn)行分解，拆解為可利用已有知識進(jìn)行解決的小問題，當(dāng)然在解決的過程可以通過學(xué)生團(tuán)隊(duì)間的相互協(xié)作，不斷進(jìn)行嘗試，最終獲得問題的解決辦法，在這個學(xué)習(xí)的過程中，學(xué)生在不斷的探索中獲得經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，知識不斷被鞏固，并最終形成對知識的掌握。實(shí)施流程如圖2所示。

圖2 混合式教學(xué)的實(shí)施

1.課前預(yù)習(xí)階段

教師通過MOOC或超星學(xué)習(xí)通平臺發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生借助平臺所提供的教學(xué)資源進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，并完成相應(yīng)的測試題目，也可以在線進(jìn)行提問。教師則通過對學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度、自測結(jié)果及提問等項(xiàng)目進(jìn)行學(xué)習(xí)效果的評價，反饋學(xué)習(xí)結(jié)果，進(jìn)行課堂教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)。這個階段主要是基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)，大部分學(xué)生通過學(xué)習(xí)能初步完成學(xué)習(xí)任務(wù)，掌握相關(guān)知識，此過程也是初級認(rèn)知階段的記憶、理解兩個進(jìn)程。

2.課中內(nèi)化階段

教學(xué)內(nèi)容引入，回顧知識要點(diǎn)，對課前階段的學(xué)習(xí)反饋進(jìn)行梳理、澄清等，深度解析內(nèi)容的重難點(diǎn)，圍繞任務(wù)進(jìn)行探究式、啟發(fā)式學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生開展討論、成果匯報等互動活動，并及時進(jìn)行學(xué)生互評、教師點(diǎn)評，最后進(jìn)行歸納與總結(jié)。通過這個階段的學(xué)習(xí)進(jìn)行知識的內(nèi)化，并拓展、延伸，這個過程是認(rèn)知階段中的應(yīng)用、分析過程。

3.課后固化、拓展階段

經(jīng)過課前、課中階段的學(xué)習(xí)，學(xué)生已基本掌握課程各部分的理論知識，但還需進(jìn)行課后的專項(xiàng)練習(xí)，提升能力與素質(zhì)，來滿足房屋建筑學(xué)課程的目標(biāo)要求。根據(jù)教學(xué)進(jìn)度的安排，可在課后布置相應(yīng)的專項(xiàng)練習(xí)任務(wù)，如墻身設(shè)計(jì)、樓地面設(shè)計(jì)、屋面設(shè)計(jì)、樓梯設(shè)計(jì)等，采用團(tuán)隊(duì)的形式進(jìn)行，成員由學(xué)生自由組隊(duì)，通過成員間的討論、合作或與教師溝通，不斷調(diào)整、修改、完善，完成相應(yīng)成果，包括設(shè)計(jì)、繪圖、模型制作等，最后進(jìn)行成果的展示匯報。通過這個階段的學(xué)習(xí)提升專業(yè)知識的綜合運(yùn)用能力、團(tuán)隊(duì)合作與溝通、終身學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

4.翻轉(zhuǎn)課堂

發(fā)布教學(xué)樓或宿舍樓項(xiàng)目的設(shè)計(jì)任務(wù)，指導(dǎo)學(xué)生把任務(wù)按工作階段分解為多個的小任務(wù)，由學(xué)生進(jìn)行初步的構(gòu)思設(shè)計(jì)，運(yùn)用已學(xué)知識或通過自學(xué)，并自行查閱項(xiàng)目相關(guān)資料，在小組內(nèi)進(jìn)行階段設(shè)計(jì)成果的討論，既分工又合作，在教師的引導(dǎo)、啟發(fā)下完成各階段的設(shè)計(jì)任務(wù)。在課中，由各組學(xué)生從設(shè)計(jì)理念、方法、成果表現(xiàn)等方面進(jìn)行匯報，其他組同學(xué)從運(yùn)營方、施工方、投資方等不同的參與方進(jìn)行提問，交流互動期間教師作適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)評及梳理，拓展交流學(xué)習(xí)的深度。通過課堂不同觀點(diǎn)的爭論、碰撞，提升學(xué)習(xí)興趣，逐步培養(yǎng)獨(dú)立思考及批判性思維的能力。此過程是認(rèn)知學(xué)習(xí)的評價、創(chuàng)造階段，體現(xiàn)“兩性一度”的要求。

三、基于工程教育認(rèn)證的課程評價改革

(一)考核目標(biāo)調(diào)整

基于OBE的理念，課程評價從單一的知識目標(biāo)評價轉(zhuǎn)向以知識、能力、素質(zhì)等目標(biāo)的評價。從測試得分、課堂表現(xiàn)及作業(yè)完成的情況來看，這部分知識的難度不高，學(xué)生對知識的理解與掌握較好，可以達(dá)到課程的知識目標(biāo)，即搭建全面系統(tǒng)的房建知識框架，使學(xué)生具有建筑設(shè)計(jì)與技術(shù)的通識基礎(chǔ)，掌握房建基本設(shè)計(jì)原理及細(xì)部構(gòu)造。通過單項(xiàng)設(shè)計(jì)任務(wù)的訓(xùn)練，學(xué)生的方案構(gòu)思、設(shè)計(jì)繪圖及表達(dá)能力等方面有較大幅度的提高，較好地達(dá)到了能力目標(biāo)，即初步運(yùn)用建筑設(shè)計(jì)原理和應(yīng)用“工程語言”來閱讀、繪制施工圖，并具備完成民用建筑設(shè)計(jì)的能力。結(jié)合現(xiàn)行的相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范、制圖標(biāo)準(zhǔn)等進(jìn)行教學(xué)樓的項(xiàng)目設(shè)計(jì)，掌握實(shí)際建筑的設(shè)計(jì)過程，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作及創(chuàng)新能力，并逐步養(yǎng)成工程師嚴(yán)謹(jǐn)、細(xì)致的工作作風(fēng)，從而達(dá)到素質(zhì)目標(biāo)的要求。

(二)考核方式的調(diào)整

調(diào)整僅用筆試的考核方式，考慮學(xué)生學(xué)習(xí)過程的階段性考核，采用多樣化、全過程的考核方式對學(xué)生的過程性互動學(xué)習(xí)進(jìn)行評價，及時掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，并據(jù)此進(jìn)行教學(xué)改進(jìn)，具體考核指標(biāo)如表1所示。

表1 全過程考核指標(biāo)

四、結(jié)語

經(jīng)過幾輪的混合式教學(xué)實(shí)踐，對比參照班級的綜合考核結(jié)果，優(yōu)良率有較為明顯的提升，通過層層遞進(jìn)的項(xiàng)目訓(xùn)練，促進(jìn)了民用建筑設(shè)計(jì)等工程能力、工程素養(yǎng)的形成。結(jié)合工程教育的核心理念，利用MOOC資源并結(jié)合信息技術(shù)在房屋建筑學(xué)課程中開展混合式教學(xué)模式的實(shí)踐，在教學(xué)過程中充分發(fā)揮教師的引導(dǎo)作用，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，注重學(xué)習(xí)的體驗(yàn)與成效，逐步培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、團(tuán)隊(duì)合作及創(chuàng)新思維的能力，更好地實(shí)現(xiàn)課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)，有效支撐該課程對畢業(yè)要求的達(dá)成度，為培養(yǎng)合格的應(yīng)用型工程技術(shù)人才提供支持，也為混合式教學(xué)改革提供參考。