建筑結構混合式教學改革研究

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［摘要］針對傳統地下建筑結構課程以教師講授理論知識為主，學生實踐體驗性差的問題，基于“培養學生專業素養，提高工程創新和實踐能力”的教學理念，課題組將項目驅動教學法和混合式教學法引入課程教學中，開展了項目驅動混合式課程教學的探索與實踐。文章從項目驅動混合式教學模式的特點分析、具體的實現過程兩方面進行了闡述，并簡要分析了教學效果。

［關鍵詞］地下建筑結構；項目驅動；混合式教學；教學改革

近年來，隨著我國地下工程的大規模、快速的發展，急需大量具有扎實的專業基礎知識和實踐創新能力，具備地下空間工程規劃、設計、研究、開發利用、施工和管理等能力的高級技術人才。地下建筑結構是內蒙古科技大學土木工程專業巖土與地下工程方向的專業必修課、核心課，具有較強的理論性和實踐性。通過本課程的學習，使學生掌握地下建筑結構設計的基本原理和設計計算方法，能夠根據地下結構所處的不同介質環境、使用功能和施工方法設計出安全、經濟和合理的地下結構，同時能對常見的地下工程事故，做出合理的評價。為更好地培養學生的專業素質以及工程創新和實踐能力，結合該課程綜合性強、工程實踐與理論緊密聯系的特點，針對目前實際教學過程中存在的一些問題（部分教學內容晦澀深奧、理論與實踐脫節、學生思考能力缺乏等），提出了相應的教學改革方案。

一、項目驅動混合式教學模式分析

混合式教學是把傳統學習方式的優勢和數字化或網絡化學習的優勢結合起來，教學活動的參與者——教師和學生都是學習活動的重心，也就是說，既要發揮教師引導、啟發、監控教學過程的主導作用，又要充分體現學生作為學習過程主體的主動性、積極性與創造性。國外已廣泛采用混合式教學模式。美國密歇根商學院，在2001年提出了一種名為“PRAJA”的教學模式，并在其后的教學使用中，證明該教學模式可以大幅提高學生的學習效果[1]。在國內的混合式課堂教學模式改革中，復旦大學最早在大數據等課程中實行新型的混合式教學“BlendingLearning”，通過線上、線下相互結合，打破傳統課堂教學在時間和空間上的限制，教師由單純的面對面授課，轉變為課堂講授及在線答疑相結合的模式，形成以工程項目為導向，學生相互協作完成項目并進行項目成果匯報，教師和學生共同進行項目成果點評的教學模式。實踐證明該模式能夠大幅增強學生的學習積極性，充分發揮學生的主觀能動性，促進學生與教師之間的有機結合和互動，從而提高學生的專業素質和工程創新實踐能力。項目驅動式教學模式是一種建立在建構主義教學理論基礎之上的教學法，在教學過程中，以完成一個具體的項目為線索，把教學內容隱含在項目中并提出問題，讓學生經過思考和老師的點撥，自己解決問題。在完成項目的同時，學生培養了創新意識、創新能力以及自主學習的習慣，學會如何去發現問題、思考問題、尋找解決問題的方法。章木林[2]在數據庫教學中，將項目驅動型教學模式融入實訓教學體系中，學生團隊在教師的監控和引導作用下自主完成項目，確立了在教學中學生作為主體的教學思路；李曼麗等[3]首次將啟發式的項目驅動案例教學應用到高級數據庫技術課程中，增強了學生對如今主流數據庫技術基礎理論知識的掌握程度，提高了學生數據庫應用開發的實踐能力，進而縮短了學生在實踐應用與社會實際需求之間的差距。項目驅動混合式教學是指以項目案例和書本理論學習為基礎，板書、多媒體、視頻、網絡等相結合為教學方法，學生為主體，教師負責引導和監控的教學模式。在日常學習中，學生分成小組選定項目案例（項目案例可以是具體的工程案例，也可以是教師的科研課題、大學生創新課題）進行研究討論、共同完成，然后進行成果展示，最后教師和學生對成果共同進行評定，這極大地提高了學生的學習主動性及團隊合作能力和創新意識。在項目的完成過程中，小組成員之間相互協作，遇到問題主動查找相關資料和咨詢教師，在教師的指導下自主地解決問題，這使學生更好地掌握所學內容和學習方法，且理論知識系統和實踐能力得到了同步的構建，促進了學生的全面發展。項目驅動混合式教學模式流程如圖1所示。李昌等[4]在通信工程教學中引入了以項目驅動為基礎的混合式教學模式，探索了“聯動式”通信工程師培養模式的可行性，且通過實踐證明該教學模式切實可行；趙志娟[5]將項目驅動混合式教學應用于環境工程微生物學課程，通過教學實踐，證明此模式能夠有效提高學生利用理論基礎知識解決實際環境問題的能力，也增強了學生學習的自信心和自覺性，取得了良好的教學效果。

二、地下建筑結構項目驅動混合式教學模式具體實現過程

（一）課內外學習分配及自主學習設計。在上課之前，教師應根據不同章節的教學內容制訂教學計劃，要準備好符合具體課堂內容的項目案例、項目內容、電子課件及課程微視頻，學生要進行課堂基礎理論知識的預習。同時教師要確定好具體教學內容和項目內容的教學方式方法：理論推導可以采用板書的形式講解；具體的施工工法、流程可以采用多媒體的視頻進行講解；每節課的教學目標、教學內容、教學活動的安排和教學的評價方式、教學計劃、預習任務的布置、在線測驗等可以采用網絡化的教學平臺來實現。學生在課余時間可以根據教材、參考文獻、網絡和教師提供的各種材料完成教師布置的項目任務的預習準備和在線測驗。（二）課堂學習活動設計。傳統的地下建筑結構教學主要以教師的講授為主，內容主要包括教材和參考資料，學生主要是被動地接受，幾乎沒有發揮主觀能動性，很難在學習過程中體現自己的主體地位。在項目驅動混合式教學模式下，教師在課堂上利用板書、多媒體等教學手段系統地講解課程的知識體系、分析課程的重點和難點；然后通過引入項目驅動式課程實踐，教師與學生共同開展一系列研究實踐活動。如在講授“頂管法隧道施工”這一章節時，結合內蒙古科技大學主校門前正在施工的過街頂管隧道，教師首先在課余時間帶領學生參觀工地，熟悉頂管法施工工藝，然后在課堂上進行學生分組，根據實際工程地質參數計算頂管所受的摩擦力和頂進力，確定減阻措施以及防水措施，分析地面沉降的原因、影響因素和沉降規律，確定減小沉降的施工措施。學生通過分組討論、項目設計和實踐，深化了頂管法隧道施工的知識體系，鍛煉了計算、設計、創新能力，提高了團隊合作能力和對地下建筑結構這門課程的學習興趣。（三）輔助學習資源建設。由于傳統的課堂教學有時間和空間等因素的局限性，使得學生只能在較短時間的課堂上被動地聽老師講授，缺少主動探索、學習和獲取知識的機會，課外也無法與教師進行即時交流。而利用網絡教學平臺就可以充分地把學生的學習從課上延伸到課外，實現學生自學和教師指導的交互。教師以學習單元或學習模塊為單位，把教學內容、教學安排、教學課件、微視頻、其他教學視頻、項目案例分析資料、在線測試等放到網絡平臺，使學生可以隨時下載學習，教師及時做出指導和幫助，讓學生能夠自由地選擇時間進行學習，充分利用課余時間，進而提高教學的效率和效果。同時，教師可以通過教學郵箱給學生群發郵件，將通知、學習資源等發給學生，實現信息的實時化。（四）問題反饋機制的設計。教師利用教學平臺的答疑模塊提供針對課程的相關問題，或設計與課程相關的引導性討論主題，開設學習方法探討專欄，引導學生積極地參加到問題的討論中來，從中發現問題，及時和學生溝通，并給學生以解答。學生課堂討論和線上的表現有利于教師及時地了解每個學生對學習內容的掌握情況，并給出相應的建議。（五）評價考核機制。傳統的考核方式多以一次考試的成敗來評價一個學生學習成績的優劣，這僅僅是體現出學生對某些理論知識的了解程度，而很多學習技能、實踐能力、發現并解決問題的能力是無法通過考試去衡量的。因此，我們對于項目驅動混合式教學的學習效果評價采用多元化評價體系，這種評價體系要貫穿每個學生整個學習的始終。這種評價體系記錄學生的每一個學習階段的學習、討論、項目設計、完成成果和評價等各個環節的參與程度及完成效果，統計線上學生的登錄時間、在線時間、下載資源的數量、發表言論的數量、作業上交的數量以及測驗的分數；同時結合傳統課堂教學中出席率、上課的紀律情況和積極參與教學情況、作業完成情況等因素，最終全面地、客觀地評價一名學生對課程的掌握程度和學習效果。

三、項目驅動混合式教學模式的效果

（一）““以學生為主體”的教學理念得以確立。在項目驅動混合式教學模式中，學生有著完全的學習自主性，學生通過參與實踐項目可以理解一個具體的地下建筑結構的設計、施工、管理等各個環節。而且因項目不同，學生遇到的問題也多種多樣，使得教師遇到的挑戰也增加了很多，這調動了雙方的積極性。同時，所有的教學活動都是圍繞“如何讓學生更好地掌握知識”，而不是“為了應付老師而學習”或者“為了學習而學習”開展的，這使學生能夠更好地將理論與實踐相結合。（二）課內外多種教學模式混合課內外多種教學模式混合，縮短了理論與實踐的差距。從項目驅動混合式教學模式流程圖可以看出，課業教學主要集中在課外教學活動中。首先，教師將按照教學大綱制作的PPT課件、課外實際案例微視頻投放到網絡教學平臺，使學生能夠自由地選擇時間及內容來安排學習。其次，在課堂教學活動中，教師主要通過實際工程案例來引導學生學習，著重告訴學生“該學什么，怎么學”，同時對學生在微課中的疑問進行解答，并且對學生的項目成果及演示進行評價。學生可以自由地組隊，完成教師安排的實踐項目學習，這樣不僅可以提高學生的團隊協作能力，同時學生通過主動查閱相關文獻、搜集相關資料，還無形中建立了完善的知識體系，對于理論的應用和實際問題的解決等能力都得到了極大的提高，進而縮短了理論與實踐的差異。（三）加強了項目驅動混合式教學教師隊伍的建設加強了項目驅動混合式教學教師隊伍的建設，確保項目實踐教學質量的提高。教師是學生能力素質培養的引導者，是項目驅動混合式教學的指導者和主要組織者，所以項目驅動混合式教學師資隊伍建設是搞好教學的重要保證。通過加強項目驅動混合式教學，教師有意識、有計劃地提高了實踐教學素質，使自己具有了更扎實的業務理論知識和較強的實踐工作能力，用現場實踐完善課堂理論，將積累的工程經驗、解決問題的思維方式傳授給學生，較好地體現了學以致用的原則。進行項目驅動混合式教學師資隊伍建設主要有兩個途徑:一是鼓勵教師向“項目實踐型”發展，結合土木工程實踐教學體系建設和學生實踐技能培養模式，有計劃地派出一些教學骨干到企事業單位，參與生產現場的實踐技能訓練，把專業知識、教學經驗與生產實踐結合起來，得到工程師的基本訓練；二是引進或聘用既有豐富的實踐工作經驗，又有較高學術水平的高級技術和管理工作人員充實教師隊伍或做兼職教師。（四）學生動手能力學生動手能力、實踐能力得以提高。土木工程的人才培養必須面向工程實際，這是應用型工程技術人才培養的需要，也是經濟建設的迫切需要，更是我國高等工程教育和工業發展的經驗。通過工程實踐分析與訓練可以使學生了解實際的工程設計思路，增添現代工程設計意識，掌握設計方法，提高綜合運用多方面的知識解決工程問題的能力。例如在講解“淺埋式地下建筑結構”這一章時，針對現代結構工程日益大型化、復雜化，結構計算很難靠手算完成的現狀，結合巖土與地下工程方向的畢業設計，教師給學生布置了運用Ansys軟件進行地鐵車站的結構設計的實踐項目。結構工程設計軟件的應用，一方面把學生從大量煩瑣的計算工作中解放出來，節省了設計時間，另一方面學生利用騰出的時間用于創造性設計，這有利于學生創新思維的培養。通過本次實踐項目的訓練，使學生了解了結構計算軟件的適用條件及其技術條件，加強了結構設計概念理解，掌握了結構內力分析的方法，如圖2所示，加強了結構設計規范、規程、標準和法規的學習，為畢業設計奠定了理論基礎，突出了學生工程意識的培養。

四、結語

項目驅動混合教學式模式，融合了先進的信息技術，在根本上改變了課堂授課的方式，確立了以學生為中心的教學理念，將微視頻、在線測試、工程案例教學、實際項目的操作分步嵌入教學進程中。該教學模式可以將教師、學生雙方的教、學積極性大大提高，能夠使學生自主探索、學習、獲取相應課程的專業知識，充分地將學生的學習從課上延伸到了課外，實現學生的自主學習，促進了全面發展的實踐型人才的培養。

［參考文獻］

［1］楊智.“慕課”視野下古代文學混合課堂教學模式的實施與改進策略研究［J］.課程教育研究，2017（16）：56-57.

［2］章木林.信息技術環境下的ESP+EGP混合教學模式探討［J］.西安外國語大學學報，2013（3）：78-81.

［3］李曼麗，張羽，葉賦桂.解碼MOOC：大規模在線開放課程的教育學考察［M］.北京：清華大學出版社，2013.

［4］李昌，萬毅，阮秀凱.通信工程項目驅動型實踐教學的探索［J］.實驗科學與技術，2017（2）：112-115+134.

［5］趙志娟.項目驅動式教學在環境工程微生物學課程中的應用［J］.大學教育，2019（11）：79-81.

作者:鮑先凱 趙剛 劉源 單位:內蒙古科技大學土木工程學院