基于線上線下混合式的課程教學改革與實踐
——以“水工鋼筋混凝土結構”為例

高蘭蘭，黃海燕，李 爽

（1.云南農業(yè)大學 水利學院，云南 昆明 650051；2.云南水利水電職業(yè)學院，云南 昆明 650051；3.中國電建集團昆明勘測設計研究院有限公司 水環(huán)境分院，云南 昆明 650051）

“水工鋼筋混凝土結構學”課程是水利水電工程專業(yè)核心課程。該課程計算公式多且復雜，參數(shù)多易混淆，知識點瑣碎，構造要求多，理解難度較大［1］，與實際工程聯(lián)系緊密。傳統(tǒng)的教學模式過于枯燥，導致學生畏難情緒較大，學習效果不佳。

針對該課程在教學改革中普遍存在的問題，課程組采用線上線下混合的教學模式，結合課程特點，在課程教學改革方面做了一些探索。

一、課程簡介

（一）課程基本情況

“水工鋼筋混凝土結構學”是水利水電工程專業(yè)核心課程之一，在水利水電工程專業(yè)的培養(yǎng)方案中占有非常重要的地位。該課程是一門實踐與理論相結合的課程，通過課程學習，學生應掌握鋼筋混凝土構件的基本力學性能，掌握水工鋼筋混凝土結構設計的基本原理與方法。該課程在專業(yè)課程與基礎課程中發(fā)揮著承上啟下的關鍵作用，它的先行課程為“建筑材料”“材料力學”“結構力學”“水利工程制圖”等，后續(xù)課程有“水工建筑物”“水電站”“水利工程施工”等。該課程既有理論推導又有實驗研究，同時與行業(yè)規(guī)范、工程實際聯(lián)系緊密［2］，兼具專業(yè)課與基礎課的特征。通過本課程的學習，學生可以在知識層次、能力層次及思維層次上得到提升。因此，開展本課程的線上線下混合式教學具有開創(chuàng)性的意義。

（二）教學目標

教學目標主要是面向專業(yè)能力培養(yǎng)，是顯性的［3］?！八や摻罨炷两Y構”作為水利水電工程專業(yè)的核心課程，其教學目標如下。

1.掌握分析水工鋼筋混凝土的基本原理，包括鋼筋混凝土結構的基本概念、材料的物理力學性能、基本受力構件的構造要求等。

2.理解并熟練掌握各種基本構件在承載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)下的計算設計方法，能夠根據(jù)規(guī)范要求設計水工鋼筋混凝土結構基本構件（受彎、受壓、受拉、受扭構件）。

3.能運用水利水電工程實驗基本原理和分析方法進行實驗設計、操作和結果分析，具有解決水利水電工程領域復雜問題的創(chuàng)新綜合能力。

二、混合教學模式下的課程教學設計

線上線下混合教學模式運用現(xiàn)代信息技術，借助雨課堂、智慧樹、慕課等學習平臺，采取啟發(fā)式、案例式等教學手段，實現(xiàn)課程的全方位、全過程教學。將課程教學貫穿課前自學、課中內化、課后反思和第二課堂四個環(huán)節(jié)，可有效地激發(fā)學生學習興趣，化被動為主動，提高教學效果，以保證知識目標、能力目標、素質目標的同時達成。

課前，教師通過雨課堂平臺向學生發(fā)布本次課程的學習任務，向學生推送預習課件、微課視頻等資源，微課視頻資源內容與本節(jié)課程的學習內容相關。學生通過提綱性的預習課件，完成本次課程內容的初步學習。預習課件包含重點內容的自測題，教師根據(jù)學生做題情況，及時調整教學策略，進一步明確課堂教學重點和難點。同時，要求學生根據(jù)微課視頻內容發(fā)表自己的觀點和看法，課前隨機抽取1～2名學生進行5分鐘的觀點展示。

課中，廣泛采用啟發(fā)式、案例式、探究式的教學手段［4］對教學中的重點和難點進行講解，綜合運用動畫演示、虛擬仿真技術、工程事故案例分析等手段，深入淺出，舉一反三，解決教學中的重點和難點問題。結合雨課堂發(fā)布的預習任務，在課上進行小組匯報+小組討論，完成互助式學習，這樣教師也完成了由“主演”向“導演”的角色轉變。這樣的教學形式，一方面增加了學生對知識的理解，提高了團隊合作水平；另一方面，可促進多種觀點的形成，磨煉了學生的探究和科研能力。課堂講解過程中，注重對學生思維的訓練，引導學生積極思考，梳理重點和難點知識。同時，注重培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學生的民族自豪感、家國情懷、大國工匠精神、科學精神和職業(yè)素養(yǎng)。

課后，要求學生在規(guī)定的時間內完成教師在雨課堂上推送的課后作業(yè)和章節(jié)測試，并將成果按時提交至雨課堂平臺，查漏補缺，鞏固課堂學習成果。線下，每周安排一次答疑課。答疑是課堂教學的重要補充，一些與課程相關的探索性問題、爭議較大的問題都可以在答疑課中解答。同時，教師定期在線上給學生推薦一些典型工程紀錄片（如三峽大壩、港珠澳大橋）或者工程倫理方面的電影，讓學生觀看并線上提交觀后感，培養(yǎng)學生的文化自信和民族自豪感，以及追求卓越的工匠精神。

三、混合式教學模式下的課程教學實施

以“水工鋼筋混凝土結構”第5.3節(jié)“偏心受壓構件的計算”為例，說明線上線下混合教學模式的課程實施過程。

（一）學情分析

教學對象為水利水電工程專業(yè)大三的學生，先行課有“理論力學”“材料力學”“結構力學”“建筑材料”，也學完了本課程第3章的全部內容和第5章第1、2節(jié)的內容，了解了受彎構件截面設計和偏心受壓構件的一些概念，但學生對偏心受壓構件配筋計算的內容了解不足，因此在授課時，教師要結合啟發(fā)式教學法、案例分析教學法、探討問題教學法開展課堂教學。

大三學期課程較多，部分學生在上課時會出現(xiàn)乏累和精力不集中的現(xiàn)象，接受知識的能力有限，因此，教師應該增加與學生的互動，掌控教學節(jié)奏，避免“填鴨式”教學。

（二）內容分析

介紹偏心受壓構件正截面兩種破壞形態(tài)時，對于受拉破壞（大偏心破壞），可結合受彎構件雙筋矩形截面的破壞特征進行對比學習；對于受壓破壞（小偏心破壞），由于情況較多，可借助應力分布圖形進行分析理解。此外，講述偏心受壓構件正截面受壓承載力的一般計算公式時，應讓學生重點理解其適用條件。

（三）教學目標

講述偏心受壓構件的計算公式，可為后續(xù)對稱配筋計算奠定基礎。學生通過學習，能夠熟練掌握偏心受壓構件正截面兩種破壞形態(tài)的特征及其正截面上應力的計算簡圖；掌握偏心受壓構件正截面受壓承載力一般計算公式的原理；同時結合相關構造要求，完成偏心受壓構件的配筋計算，正確繪制配筋圖。

（四）教學重點和難點

教學重點：偏心受壓構件正截面的兩種破壞形態(tài)。教學難點：偏心受壓構件正截面受壓承載力的計算公式。

（五）教學媒體與資源選擇

教學媒體有PPT和教學動畫，教學資源選擇雨課堂和大學慕課，推動混合式教學、形成性評價、多通道互動，增加課程教學的趣味性。

（六）課堂教學創(chuàng)新點

結合雨課堂，進行混合式教學，實施形成性評價，形成多通道互動，增加教學的趣味性。在雨課堂上推送習題，及時鞏固重點和難點知識，可調動學生的課堂參與度，集中學生的注意力。除采用傳統(tǒng)的教學方法外，還要靈活運用啟發(fā)式教學法、案例式教學法、探究式教學法。

（七）教學環(huán)節(jié)

1.線上課前準備。教師活動：在雨課堂上發(fā)布預習任務課件，明確教學目標及重點和難點，引導學生自主學習，關注教學平臺學生的完成情況和效果；上傳地震時由于柱子破壞引起的結構倒塌的工程實例視頻，提出討論問題：結構中柱子和梁的重要性比較；根據(jù)預習效果分析，確定教學重點和難點：小偏心受壓構件破壞的三種形式。學生活動：登錄平臺，觀看教師推送的視頻；自主學習，完成預習課件的學習和測試；思考問題原因，查找錯題原因，明確學習重點；就預習時有疑問的地方與教師在線交流互動。設計意圖：發(fā)布預習題目，主要目的是檢驗學生的自學情況，教師根據(jù)學生預習效果，及時調整教學策略，進一步明確課堂教學重點和難點；教師推送視頻并提出問題，目的是讓學生在專業(yè)學習中培養(yǎng)職業(yè)道德和責任意識，樹立工程無小事的意識。

2.線下課堂內化。教師活動：回顧上節(jié)課的教學內容，利用雨課堂隨機選人功能就預習課件中提出的討論問題發(fā)表看法，并進行思考，使學生意識到土木工程師提高社會責任意識的重要性，點評學生課前預習完成情況（5分鐘）；采用啟發(fā)式、案例式、探究式等教學手段對教學重點和難點偏心受壓構件正截面的兩種破壞形態(tài)和計算公式進行講解，綜合運用動畫演示、模型展示、類比學習等手段，舉一反三，最終解決教學的重點和難點問題（55分鐘）；利用雨課堂發(fā)放課堂活動任務單“偏心受壓構件兩種破壞發(fā)生的條件、破壞特征、破壞時截面的應力和應變分布”，要求學生以小組為單位討論，在規(guī)定的時間提交討論結果，教師巡回指導，記錄數(shù)據(jù)進行過程評價（25分鐘）；總結兩種破壞的本質區(qū)別，點評小組討論結果，強調本節(jié)課的教學重點和難點（5分鐘）。學生活動：回顧受彎構件計算公式建立的基本假定，被隨機抽到的學生發(fā)表自己就柱子倒塌造成工程事故的看法；分小組討論總結：兩種破壞發(fā)生的條件、破壞特征、破壞時截面的應力和應變（包括受拉鋼筋、受壓鋼筋、受壓區(qū)混凝土），在教師的指導下完成小組討論教學活動；繪制受彎構件的雙筋矩形截面應力分布圖；根據(jù)教師的引導，將應力分布圖改為偏心受壓構件的應力分布圖，根據(jù)應力分布圖，建立力的平衡和力矩平衡公式，反思類比學習法的應用；根據(jù)教師的總結評價，反思并鞏固本次學習的重點和難點。設計意圖：采用多種教學方法和手段對教學重點和難點進行集中講授，旨在提高學生學習興趣，加深對重點和難點知識的理解和掌握；課堂活動旨在活躍課堂氣氛，提高學生自主學習能力，引導學生主動思考，培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學生的團隊精神。

3.線上課后提升。教師活動：推送課后作業(yè)題，及時關注學生作業(yè)完成情況，重點關注課前預習測試效果不佳的學生課后作業(yè)效果，思考教學策略；推送港珠澳大橋工程相關紀錄片，要求學生觀看并在規(guī)定時間提交觀后感，指出港珠澳大橋工程中涉及的偏心受壓構件；布置下一堂課的任務，明確下一堂課的目標及重點和難點，引導學生自主學習，關注教學平臺上學生的完成情況和效果，為下一堂課的教學做好準備。學生活動：登錄雨課堂，領取課后任務，完成本節(jié)課的課后作業(yè)；自主學習，完成下一堂課的預習測試；思考錯題原因，查找不足，明確下一堂課的學習目標；就沒有掌握的內容或者下一堂課的內容與教師進行線上交流互動。設計意圖：課后，教師推送課后作業(yè)和章節(jié)測試，旨在強化課堂知識學習，查漏補缺，鞏固課堂學習成果；要求學生觀看紀錄片，主要是為了讓學生將課堂理論學習與實際工程聯(lián)系起來，加深對課堂知識的理解；利用雨課堂和通信軟件開展師生互動，主要目的是為學生隨時隨地答疑解惑，對困難學生進行個性化輔導，提高學生學習的積極性和主動性。

4.開展第二課堂。組織學生參加結構設計競賽和大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練；鼓勵學生參加社會實踐活動；鼓勵學生去設計單位、施工單位實習，積累一定的工程實踐經驗。將專業(yè)教育滲透到大學生學習生活的方方面面，逐漸形成以第二課堂為途徑、實踐教學為載體的“全過程、全方位、立體化”的育人格局。

四、混合式教學模式下的課程實施效果

通過線上線下的混合式教學模式，學生的學習習慣明顯改善，主動學習意識增強，大多數(shù)學生能夠真正做到“把頭抬起來，坐到前排來，腦筋動起來，課后忙起來”。課后，學生也能夠積極與教師、同學探討問題，開展批判式討論，在獲取豐富知識的同時形成較強的自學能力。雨課堂的應用，實現(xiàn)了學生學習過程的全監(jiān)督，從預習、課堂學習到課后作業(yè)，學生學習時間可評估。同時，教師通過雨課堂發(fā)送小組討論題目，讓學生的課外學習任務更加明確、充實，學習內容更有層次性和挑戰(zhàn)性。

在考核方面，采用過程考核與終結考核相結合的形式，促使學生在課堂上真學、真想、真領會，課后動起來、忙起來、總結起來，考核項目設計多元化，線上線下占比均衡。經過一學期的嘗試，該課程的學生期末平均成績?yōu)?9.6 分，比去年高了6.5 分，不及格率也由原來的20%左右下降到8%。

結語

基于線上線下結合的混合式教學模式進行課程教學改革，能夠促使學生主動思考、獨立思考，真正培養(yǎng)學生的批判思維和工匠精神；同時，也可以保證在專業(yè)課教學中實現(xiàn)知識、能力和育人“三位一體”的教學目標，培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的社會主義建設者和接班人。