新工科理念下土木工程專業(yè)課程智慧教學改革的實踐與思考

劉鈺 付麗 馬麗珠

摘? 要：新工科理念最早于2017年提出，目的在于培養(yǎng)一批能夠引領未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展的人才，強調(diào)的是人才的多元化、創(chuàng)造力、應變力?；谛鹿た评砟?，土木工程專業(yè)的教學中如何有效運用新型的智慧教學模式，促進教學改革是一個值得深究的問題。文章提煉了新工科理念下教育發(fā)展新趨勢的內(nèi)涵，歸納提出了土木工程專業(yè)課程中智慧教學改革的具體措施，主要從教研、線上智慧平臺搭建、線上與線下相結(jié)合的教學模式等角度展開闡述。

關鍵詞：新工科理念；土木工程；智慧教學

中圖分類號：G642? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1673-7164（2023）11-0165-04

基金項目：沈陽城市建設學院2021年度校級教改一般項目“新工科背景下基于‘三業(yè)融合的土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式研究”（項目編號：城院教通〔2022〕 127號）。

作者簡介：劉鈺（1978—），女，學士，沈陽城市建設學院高級工程師，研究方向為結(jié)構(gòu)工程；付麗（1979—），女，學士，沈陽城市建設學院高級工程師，研究方向為結(jié)構(gòu)工程；馬麗珠（1987—），女，滿族，碩士，沈陽城市建設學院副教授，研究方向為巖土工程、工程力學。

在土木工程專業(yè)課程教學中，大多教師在教學工作開展中并沒有遵循“以學生為主”，課堂教學中過多干預學生的學習，導致學生的學習主動性不高，在課前預習上不認真，上課玩手機等現(xiàn)象頻出。對此，在優(yōu)化土木工程專業(yè)課程教學的措施上，應轉(zhuǎn)變教學的觀念，重視智慧教學的應用，促進課堂高質(zhì)量開展。

一、土木工程專業(yè)教學發(fā)展背景分析

作為一門傳統(tǒng)的工學學科，土木工程于我國發(fā)展已有幾十載。該專業(yè)所教授的內(nèi)容涵蓋了建筑工程、橋梁、隧道工程等多個方向、領域，除了基本的理論知識教學以外，土木工程專業(yè)還具有較強的實踐性特點。當前，隨著我國城市化發(fā)展的過程中各大基礎工程的不斷建設，對土木工程創(chuàng)業(yè)的人才需求量較大。國家在“十三五”規(guī)劃中，提出了城市建設應當向著智慧化方向發(fā)展，要加快對現(xiàn)代信息技術、大數(shù)據(jù)技術的運用，加快實現(xiàn)建筑的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展?；诖?，在建筑的規(guī)劃上強調(diào)了要重視裝配式建筑的運用，提倡綠色發(fā)展理念。此外裝配式建筑、BIM技術和VR等各種建筑行業(yè)新技術不斷涌現(xiàn)，成了建筑行業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重點內(nèi)容。

裝配式建筑最早起源于國外，二戰(zhàn)之后，許多歐洲國家出現(xiàn)了住房緊張的問題，為了解決住房緊張的現(xiàn)象，這些歐洲國家把目光放到了裝配式建筑上，通過加大力度研究與推廣裝配式建筑，以此應對住房緊缺的問題。與傳統(tǒng)的現(xiàn)澆混凝土建筑相比較，裝配式建筑通過運用工業(yè)化生產(chǎn)的形式，先在專門的車間里完成對應的裝配式構(gòu)件制作，完成制作后運輸?shù)浆F(xiàn)場進行吊裝。這種建設方式，可以減少施工現(xiàn)場帶來的噪聲、灰塵等環(huán)境污染的問題，且能夠整體提高建筑的質(zhì)量，降低成本，提高效率［1］。在2016年，我國頒發(fā)了《關于進一步加強城市規(guī)劃建設管理工作的若干意見》，在該意見中明確了我國建筑行業(yè)在接下來的十年中，應加大力度推動裝配式建筑的發(fā)展，力求裝配式建筑占新建建筑的30%。

而在裝配式建筑中，為了提高建筑建設的效率，實現(xiàn)優(yōu)化管理。越來越多的行業(yè)人員把目光放到了BIM技術上。在裝配式建筑中運用BIM模式對裝配式建筑展開全周期的管理，不僅可以有效提高裝配式建筑的施工效率，還能夠確保裝配式建筑項目的高質(zhì)量完成，減少不必要成本投入。

高校的土木工程專業(yè)學生作為建筑行業(yè)中重要的人力資源，也是人才梯隊的中堅力量。隨著建筑行業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展，高校如何轉(zhuǎn)變教學理念，優(yōu)化教學的方式，才能更好地為社會輸送滿足建筑業(yè)智慧化發(fā)展需求的高素質(zhì)人才，是當前土木工程專業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)。

二、新工科核心能力培養(yǎng)新范式

隨著高校對新工科教育改革的重視程度越來越高，逐漸在中國的工程教育中形成了新的共識，認同了新工科教育改革的重要性，建立了新的工程教育范式。針對新工科研究，李茂國等提出了在新工科的教育模式應重視到融合創(chuàng)新的應用［2］。在此基礎之上，顧佩華從更為全面的角度分析了新工科教育，把創(chuàng)新工程教育的各種理念、模式、培養(yǎng)體系等與理工學科融合、產(chǎn)學融合等相結(jié)合，構(gòu)成新工科教育模式的基本框架［3］。

在研究新工科的內(nèi)容中，李培根院士在其文章當中談到了注重新工科教育改革，應當要著重培養(yǎng)高校學生的新素養(yǎng)，如空間感、關聯(lián)力等，以此輸出更多符合未來社會需求的工程人才。關于在未來的新工科教育改革當中，李培根院士強調(diào)了在教學上應當以教材為核心，注重教學方法的創(chuàng)新，如采取非正式學習、去中心化等。智慧教育具有非常重要的作用，智慧教育通過搭建智慧學習的環(huán)境，運用相應的教學方法展開教學，培養(yǎng)學生的創(chuàng)造力。在當下，為了適應工業(yè)4.0發(fā)展的新趨勢，結(jié)合新一代大學生的學習特點，我國新工科教育教學的改革當中應當采用整合教育技術、創(chuàng)建虛擬學習環(huán)境、混合學習等為一體的智慧教學模式，以培養(yǎng)新工科背景下學生的個人效能、學術能力、技術能力等核心能力，促進學生的全面發(fā)展［4］。

三、面向新工科的智慧教學模式構(gòu)建

在新工科的智慧教學模式構(gòu)建當中，應當遵循以學生為中心，以成果為導向的理念，構(gòu)建具有可視化、互動化、協(xié)作化的土木工程課程智慧教學模式，充分發(fā)揮線上與線下教學相互配合，優(yōu)勢互補，拓展教學時空，提高實際教學效果。

土木工程課程智慧教學模式框架設計如圖1所示，共分為5個組成部分：1. 理論基礎，融合混合學習、多元智能、建構(gòu)主義等教學理論、策略，對土木工程知識單元設計、實踐技能訓練設計，以此激發(fā)學生的創(chuàng)新意識，加強自主學習能力的培養(yǎng)；2. 實現(xiàn)條件，基于智慧教育的理念，結(jié)合“線上+線下”的教學形式，搭建互動、多元、開放的學習模式；3. 教學目標，根據(jù)土木工程課程對畢業(yè)要求指標點的支撐，明確具體的課程教學目標，制定詳細的課程內(nèi)容；4. 教學活動，包括線上教學和線下教學。依托線上教學支撐環(huán)境開展課內(nèi)外線上教學活動，圍繞課程對應的指標點，打造線上線下教學閉環(huán)，充分進行兩者的互補，整合優(yōu)化，實現(xiàn)畢業(yè)要求達成；5. 教學評價，采用多元化評價手段，形成內(nèi)外結(jié)合、持續(xù)改進的質(zhì)量控制體系和文化，多方位、多尺度持續(xù)改進課內(nèi)外教學活動。

四、土木工程智慧教學改革策略分析

（一）智慧教研模式構(gòu)建

在智慧教學模式的運用下，高校的土木工程專業(yè)教師可以通過運用同課同構(gòu)的形式，結(jié)合土木工程專業(yè)特點，成立專門的同課同構(gòu)備課小組，打造新工科理念下適用于土木工程專業(yè)課程教學的新模式。

1. 成立同課同構(gòu)備課小組。結(jié)合土木工程專業(yè)的課程內(nèi)容，選擇具有代表性的課程，如路基路面工程、建設工程項目管理等，根據(jù)這些課程的開課學期設置等具體情況，分別組織教師成立對應的備課小組。這些備課小組的成員構(gòu)成，需要有至少兩年該課程教學經(jīng)驗的教師參與到其中?；谕n同構(gòu)理念，教師可以線下會議、線上視頻溝通的方式，共同商討與確定教學形式，明確小組成員各自的任務與目標。并在實際的教研工作開展中，需要期中、期末兩個階段對小組的教師成員展開評價，了解目標完成的情況。

2. 融入產(chǎn)教融合的元素。由于土木工程專業(yè)的課程本身具有較強的實踐性，在實際的教學工作開展中，教師除了要注重理論知識的教學以外，還應注重實踐教學。實踐教學的工作開展中，教師首先要掌握足夠多的實踐教學經(jīng)驗，對校外企業(yè)有充分了解，有效地在課程內(nèi)容設計中融入產(chǎn)教融合的元素。對此，教師可以通過運用學校本身就具備的相關校企資源，與校外的企業(yè)取得聯(lián)系，搭建合作平臺。深入土木工程專業(yè)的相關單位當中，通過調(diào)研學習與交流的方式和一線的作業(yè)人員溝通，了解實際的生產(chǎn)實踐活動，提高自身的實踐經(jīng)驗。當教師掌握了一定的社會實踐活動經(jīng)驗后，可以結(jié)合土木工程專業(yè)課程的理論內(nèi)容，重新對教學內(nèi)容、教學方式等進行優(yōu)化與改進。在智慧教學的改革中，重視產(chǎn)教融合，可以有效提高教學效果［4］。

3. 集體備課?；谕n同構(gòu)的理念，土木工程專業(yè)的教師實則是一個團體，在備課、學習等各方面的活動開展中，都應當重視發(fā)揮團隊的力量。在備課工作開展中，教師可以先自行展開課程的教學設計工作，在完成了教學設計工作后，教師再集中到一起進行研討。針對各自的教學設計內(nèi)容，互相點評，各自提出彼此教學設計中的優(yōu)缺點，最終形成共同的教學設計方案、課件與板書內(nèi)容。在集體備課的形式上，除了組織本校教師展開探討以外，還可以與其他高校的教師進行探討，有條件的學?？梢匝埰渌麑W校本專業(yè)教學效果好的教師來進行指導。

（二）搭建完善的教學資源庫，分級構(gòu)建內(nèi)容

基于智慧教育的理念，高?？梢源罱ň€上的教學資源庫，通過該資源庫的建設，優(yōu)化當前高校的教學模式，讓學生能夠在線上就完成相應的學習［5］。

首先，根據(jù)新工科人才培養(yǎng)的目標，高校應針對土木工程專業(yè)的課程教學大綱進行重新修訂，確保教學大綱的內(nèi)容緊密結(jié)合新工科人才培養(yǎng)目標。其次，在搭建教學資源庫的過程中，先從文獻的查閱著手，大范圍地收集各項資料，然后對這些資料進行篩選，最后針對篩選出來的內(nèi)容展開細化，精選精編。最終，應形成三個方面內(nèi)容的資源庫。

具體而言，在土木工程專業(yè)教學資源庫的建設上。首先，需要搭建土木工程專業(yè)的發(fā)展史資源庫，目的是幫助土木工程專業(yè)的學生詳細了解本專業(yè)的發(fā)展歷程，加深對專業(yè)的理解。其次，構(gòu)建土木工程專業(yè)知識理論學習資源庫。在該資源庫中，還需要配備完善的、錄制好的教材、視頻資源，按照專業(yè)的各門課程上傳對應的視頻課程資源，以及配備好對應的同步聯(lián)系題目，考試樣卷和評分標準。通過該理論知識學習資源庫，學生可以通過線上完成相關理論課程學習，更好地提高學習效率。在資源庫中搭配相應試題，學生在完成學習以后，能夠及時通過試題測試考察自己學習的情況。最后，構(gòu)建應用研究案例資源庫。在該資源庫中主要上傳一些工程實際案例，學生通過對這些工程實際案例的研究，可以進一步加強理論知識的學習，開展深度學習。

（三）細化教學措施，落實教學實踐

1. 遵循以學生為主的原則。在教學上，教師需要做到以學生為主，減少自身對于課堂教學的干預，要對課堂的教學進行相應的優(yōu)化，充分發(fā)揮學生自主學習的能力。在教學方法的運用上，結(jié)合智慧教學理念，教師可以采用任務教學法的方式來開展。運用分層教學法的理念，教師可以把班級上的學生分為三個優(yōu)、良、差三個層次，每個層次對應發(fā)布任務。學生在課前，需要根據(jù)教師布置的任務展開學習。到授課時，教師對學生的任務完成情況進行檢查，了解學生學習的情況。除了任務教學法，教師還可以結(jié)合小組合作學習法的方式，在課堂授課時以小組為單位進行教學，圍繞具體的教學主題，小組內(nèi)討論，小組外分享。

2. 高效運用教學平臺。在教學開展中，教師應當引導學生進一步對知識點的理解與掌握，每一節(jié)線下課程結(jié)束后，教師都應當通過在線教學平臺對學生的學習情況進行考核。根據(jù)學生的學習情況，進行分層分級的內(nèi)容考核，采用最低分數(shù)標準，目的在于篩選班級中沒有認真聽課，基礎知識薄弱的學生［5］。采用最低分數(shù)標準，篩選出不合格的學生，讓這些學生再次進行理論學習，通過反復糾錯鞏固基礎，掌握必要的知識［6］。

3. 積極運用獎勵機制。在教學上，為了能夠更好地激勵學生進行學習，教師應適當設計一些獎勵機制。通過獎勵機制，調(diào)動和激發(fā)學生的學習積極性。比如在課前教師可以布置相應的教學任務與作業(yè)，在課堂上對任務完成情況優(yōu)秀的學生，給予一定的獎勵。

（四）構(gòu)建智慧學習平臺，做好持續(xù)性教學活動

充分運用自媒體、在線學習平臺，搭建新工科理念下的土木工程智慧學習空間。在智慧學習空間中，搭建不同的內(nèi)容板塊，以“基礎穩(wěn)固+提升能力+拓展應用”為教學主線，以此開展持續(xù)性的教學活動。在線上的學習平臺中，通過借鑒收集、專家講座和平臺交流等形式組成資源庫，結(jié)合土木工程專業(yè)課程中的選題開展PBL任務。搭建專門的問題討論與資源共享空間。在該線上學習平臺中，有專門的教師負責教學、問題的收集和學生的答疑解惑，及時對學生開展幫助指導，讓學生能夠在線上學習的過程中獲得必要的幫助。線上智慧學習平臺有效彌補了線下教學的不足，打破了高校固有的教學形式［7］。

（五）豐富課程考核形式

在過往的土木工程課程考核中，主要采取的考核形式為出勤率、課后作業(yè)完成情況，整體的考核形式較為單一，且無法較好地評價學生的具體學習情況，難以有效幫助學生發(fā)現(xiàn)學習上的問題。在采用智慧教育的形式以后，在課程考核評價得到了一定的完善，依托于線上智慧平臺，教師可以采取的評價方式有：考勤、搶答、隨堂練習、作業(yè)、選人回答等環(huán)節(jié)。教師可以利用線上的智慧平臺統(tǒng)計學生的考核情況，形成具體的表格以清楚掌握學生的學習情況。對學生線上與線下學習的全過程展開實時的統(tǒng)計與反饋，與傳統(tǒng)的考核方式相比起來，更加靈活、多樣且全面。

五、結(jié)語

基于新工科理念，為了要更好地適應行業(yè)的發(fā)展，土木工程專業(yè)課程教學需要重視智慧教學理念的滲透與運用。在教學改革的措施上，首先，高校要加大力度構(gòu)建智慧教研模式，運用同課同構(gòu)的形式，讓本校土木工程專業(yè)的教師組成小組，共同進行課程的備課工作。先是每位教師自行展開教學設計，然后所有教師通過圍繞教學設計進行討論。最終選出統(tǒng)一的課件。其次，基于智慧教學模式，學校需要投入一定的資金搭建完善的教學資源庫，在資源庫中具體包括了基礎的理論知識、土木工程專業(yè)的發(fā)展史還有具體的案例集。最后，教師需要充分運用智慧教學平臺，合理結(jié)合“線上+線下”的教學模式，通過線上的教學平臺，能夠做到實時對學生的學習情況進行考核。在線下課開始前，可以讓學生在線上先完成相關的基礎學習，提高線下課程學習的效率。

參考文獻：

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［5］ 嚴敏嘉，張佳敏，何夏萱，等. 新工科背景下高?！巴聊竟こ滩牧稀闭n程教學改革——與化學工程與工藝專業(yè)課程融合［J］. 教育教學論壇，2022（04）：99-102.

［6］ 王祥秋，陳舟. 土木工程創(chuàng)新實驗班專業(yè)課程教學改革研究與實踐［J］. 教育教學論壇，2020（18）：224-225.

［7］ 孟慶娟，賈開武. 基于成果導向教育（OBE）理念的土木工程專業(yè)課程教學改革探析——以《土力學與基礎工程》為例［J］. 唐山學院學報，2019，32（06）：95-98.

（責任編輯：鄒宇銘）