建筑结构混合式教学改革研究

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［摘要］针对传统地下建筑结构课程以教师讲授理论知识为主，学生实践体验性差的问题，基于“培养学生专业素养，提高工程创新和实践能力”的教学理念，课题组将项目驱动教学法和混合式教学法引入课程教学中，开展了项目驱动混合式课程教学的探索与实践。文章从项目驱动混合式教学模式的特点分析、具体的实现过程两方面进行了阐述，并简要分析了教学效果。

［关键词］地下建筑结构；项目驱动；混合式教学；教学改革

近年来，随着我国地下工程的大规模、快速的发展，急需大量具有扎实的专业基础知识和实践创新能力，具备地下空间工程规划、设计、研究、开发利用、施工和管理等能力的高级技术人才。地下建筑结构是内蒙古科技大学土木工程专业岩土与地下工程方向的专业必修课、核心课，具有较强的理论性和实践性。通过本课程的学习，使学生掌握地下建筑结构设计的基本原理和设计计算方法，能够根据地下结构所处的不同介质环境、使用功能和施工方法设计出安全、经济和合理的地下结构，同时能对常见的地下工程事故，做出合理的评价。为更好地培养学生的专业素质以及工程创新和实践能力，结合该课程综合性强、工程实践与理论紧密联系的特点，针对目前实际教学过程中存在的一些问题（部分教学内容晦涩深奥、理论与实践脱节、学生思考能力缺乏等），提出了相应的教学改革方案。

一、项目驱动混合式教学模式分析

混合式教学是把传统学习方式的优势和数字化或网络化学习的优势结合起来，教学活动的参与者——教师和学生都是学习活动的重心，也就是说，既要发挥教师引导、启发、监控教学过程的主导作用，又要充分体现学生作为学习过程主体的主动性、积极性与创造性。国外已广泛采用混合式教学模式。美国密歇根商学院，在2001年提出了一种名为“PRAJA”的教学模式，并在其后的教学使用中，证明该教学模式可以大幅提高学生的学习效果[1]。在国内的混合式课堂教学模式改革中，复旦大学最早在大数据等课程中实行新型的混合式教学“BlendingLearning”，通过线上、线下相互结合，打破传统课堂教学在时间和空间上的限制，教师由单纯的面对面授课，转变为课堂讲授及在线答疑相结合的模式，形成以工程项目为导向，学生相互协作完成项目并进行项目成果汇报，教师和学生共同进行项目成果点评的教学模式。实践证明该模式能够大幅增强学生的学习积极性，充分发挥学生的主观能动性，促进学生与教师之间的有机结合和互动，从而提高学生的专业素质和工程创新实践能力。项目驱动式教学模式是一种建立在建构主义教学理论基础之上的教学法，在教学过程中，以完成一个具体的项目为线索，把教学内容隐含在项目中并提出问题，让学生经过思考和老师的点拨，自己解决问题。在完成项目的同时，学生培养了创新意识、创新能力以及自主学习的习惯，学会如何去发现问题、思考问题、寻找解决问题的方法。章木林[2]在数据库教学中，将项目驱动型教学模式融入实训教学体系中，学生团队在教师的监控和引导作用下自主完成项目，确立了在教学中学生作为主体的教学思路；李曼丽等[3]首次将启发式的项目驱动案例教学应用到高级数据库技术课程中，增强了学生对如今主流数据库技术基础理论知识的掌握程度，提高了学生数据库应用开发的实践能力，进而缩短了学生在实践应用与社会实际需求之间的差距。项目驱动混合式教学是指以项目案例和书本理论学习为基础，板书、多媒体、视频、网络等相结合为教学方法，学生为主体，教师负责引导和监控的教学模式。在日常学习中，学生分成小组选定项目案例（项目案例可以是具体的工程案例，也可以是教师的科研课题、大学生创新课题）进行研究讨论、共同完成，然后进行成果展示，最后教师和学生对成果共同进行评定，这极大地提高了学生的学习主动性及团队合作能力和创新意识。在项目的完成过程中，小组成员之间相互协作，遇到问题主动查找相关资料和咨询教师，在教师的指导下自主地解决问题，这使学生更好地掌握所学内容和学习方法，且理论知识系统和实践能力得到了同步的构建，促进了学生的全面发展。项目驱动混合式教学模式流程如图1所示。李昌等[4]在通信工程教学中引入了以项目驱动为基础的混合式教学模式，探索了“联动式”通信工程师培养模式的可行性，且通过实践证明该教学模式切实可行；赵志娟[5]将项目驱动混合式教学应用于环境工程微生物学课程，通过教学实践，证明此模式能够有效提高学生利用理论基础知识解决实际环境问题的能力，也增强了学生学习的自信心和自觉性，取得了良好的教学效果。

二、地下建筑结构项目驱动混合式教学模式具体实现过程

（一）课内外学习分配及自主学习设计。在上课之前，教师应根据不同章节的教学内容制订教学计划，要准备好符合具体课堂内容的项目案例、项目内容、电子课件及课程微视频，学生要进行课堂基础理论知识的预习。同时教师要确定好具体教学内容和项目内容的教学方式方法：理论推导可以采用板书的形式讲解；具体的施工工法、流程可以采用多媒体的视频进行讲解；每节课的教学目标、教学内容、教学活动的安排和教学的评价方式、教学计划、预习任务的布置、在线测验等可以采用网络化的教学平台来实现。学生在课余时间可以根据教材、参考文献、网络和教师提供的各种材料完成教师布置的项目任务的预习准备和在线测验。（二）课堂学习活动设计。传统的地下建筑结构教学主要以教师的讲授为主，内容主要包括教材和参考资料，学生主要是被动地接受，几乎没有发挥主观能动性，很难在学习过程中体现自己的主体地位。在项目驱动混合式教学模式下，教师在课堂上利用板书、多媒体等教学手段系统地讲解课程的知识体系、分析课程的重点和难点；然后通过引入项目驱动式课程实践，教师与学生共同开展一系列研究实践活动。如在讲授“顶管法隧道施工”这一章节时，结合内蒙古科技大学主校门前正在施工的过街顶管隧道，教师首先在课余时间带领学生参观工地，熟悉顶管法施工工艺，然后在课堂上进行学生分组，根据实际工程地质参数计算顶管所受的摩擦力和顶进力，确定减阻措施以及防水措施，分析地面沉降的原因、影响因素和沉降规律，确定减小沉降的施工措施。学生通过分组讨论、项目设计和实践，深化了顶管法隧道施工的知识体系，锻炼了计算、设计、创新能力，提高了团队合作能力和对地下建筑结构这门课程的学习兴趣。（三）辅助学习资源建设。由于传统的课堂教学有时间和空间等因素的局限性，使得学生只能在较短时间的课堂上被动地听老师讲授，缺少主动探索、学习和获取知识的机会，课外也无法与教师进行即时交流。而利用网络教学平台就可以充分地把学生的学习从课上延伸到课外，实现学生自学和教师指导的交互。教师以学习单元或学习模块为单位，把教学内容、教学安排、教学课件、微视频、其他教学视频、项目案例分析资料、在线测试等放到网络平台，使学生可以随时下载学习，教师及时做出指导和帮助，让学生能够自由地选择时间进行学习，充分利用课余时间，进而提高教学的效率和效果。同时，教师可以通过教学邮箱给学生群发邮件，将通知、学习资源等发给学生，实现信息的实时化。（四）问题反馈机制的设计。教师利用教学平台的答疑模块提供针对课程的相关问题，或设计与课程相关的引导性讨论主题，开设学习方法探讨专栏，引导学生积极地参加到问题的讨论中来，从中发现问题，及时和学生沟通，并给学生以解答。学生课堂讨论和线上的表现有利于教师及时地了解每个学生对学习内容的掌握情况，并给出相应的建议。（五）评价考核机制。传统的考核方式多以一次考试的成败来评价一个学生学习成绩的优劣，这仅仅是体现出学生对某些理论知识的了解程度，而很多学习技能、实践能力、发现并解决问题的能力是无法通过考试去衡量的。因此，我们对于项目驱动混合式教学的学习效果评价采用多元化评价体系，这种评价体系要贯穿每个学生整个学习的始终。这种评价体系记录学生的每一个学习阶段的学习、讨论、项目设计、完成成果和评价等各个环节的参与程度及完成效果，统计线上学生的登录时间、在线时间、下载资源的数量、发表言论的数量、作业上交的数量以及测验的分数；同时结合传统课堂教学中出席率、上课的纪律情况和积极参与教学情况、作业完成情况等因素，最终全面地、客观地评价一名学生对课程的掌握程度和学习效果。

三、项目驱动混合式教学模式的效果

（一）““以学生为主体”的教学理念得以确立。在项目驱动混合式教学模式中，学生有着完全的学习自主性，学生通过参与实践项目可以理解一个具体的地下建筑结构的设计、施工、管理等各个环节。而且因项目不同，学生遇到的问题也多种多样，使得教师遇到的挑战也增加了很多，这调动了双方的积极性。同时，所有的教学活动都是围绕“如何让学生更好地掌握知识”，而不是“为了应付老师而学习”或者“为了学习而学习”开展的，这使学生能够更好地将理论与实践相结合。（二）课内外多种教学模式混合课内外多种教学模式混合，缩短了理论与实践的差距。从项目驱动混合式教学模式流程图可以看出，课业教学主要集中在课外教学活动中。首先，教师将按照教学大纲制作的PPT课件、课外实际案例微视频投放到网络教学平台，使学生能够自由地选择时间及内容来安排学习。其次，在课堂教学活动中，教师主要通过实际工程案例来引导学生学习，着重告诉学生“该学什么，怎么学”，同时对学生在微课中的疑问进行解答，并且对学生的项目成果及演示进行评价。学生可以自由地组队，完成教师安排的实践项目学习，这样不仅可以提高学生的团队协作能力，同时学生通过主动查阅相关文献、搜集相关资料，还无形中建立了完善的知识体系，对于理论的应用和实际问题的解决等能力都得到了极大的提高，进而缩短了理论与实践的差异。（三）加强了项目驱动混合式教学教师队伍的建设加强了项目驱动混合式教学教师队伍的建设，确保项目实践教学质量的提高。教师是学生能力素质培养的引导者，是项目驱动混合式教学的指导者和主要组织者，所以项目驱动混合式教学师资队伍建设是搞好教学的重要保证。通过加强项目驱动混合式教学，教师有意识、有计划地提高了实践教学素质，使自己具有了更扎实的业务理论知识和较强的实践工作能力，用现场实践完善课堂理论，将积累的工程经验、解决问题的思维方式传授给学生，较好地体现了学以致用的原则。进行项目驱动混合式教学师资队伍建设主要有两个途径:一是鼓励教师向“项目实践型”发展，结合土木工程实践教学体系建设和学生实践技能培养模式，有计划地派出一些教学骨干到企事业单位，参与生产现场的实践技能训练，把专业知识、教学经验与生产实践结合起来，得到工程师的基本训练；二是引进或聘用既有丰富的实践工作经验，又有较高学术水平的高级技术和管理工作人员充实教师队伍或做兼职教师。（四）学生动手能力学生动手能力、实践能力得以提高。土木工程的人才培养必须面向工程实际，这是应用型工程技术人才培养的需要，也是经济建设的迫切需要，更是我国高等工程教育和工业发展的经验。通过工程实践分析与训练可以使学生了解实际的工程设计思路，增添现代工程设计意识，掌握设计方法，提高综合运用多方面的知识解决工程问题的能力。例如在讲解“浅埋式地下建筑结构”这一章时，针对现代结构工程日益大型化、复杂化，结构计算很难靠手算完成的现状，结合岩土与地下工程方向的毕业设计，教师给学生布置了运用Ansys软件进行地铁车站的结构设计的实践项目。结构工程设计软件的应用，一方面把学生从大量烦琐的计算工作中解放出来，节省了设计时间，另一方面学生利用腾出的时间用于创造性设计，这有利于学生创新思维的培养。通过本次实践项目的训练，使学生了解了结构计算软件的适用条件及其技术条件，加强了结构设计概念理解，掌握了结构内力分析的方法，如图2所示，加强了结构设计规范、规程、标准和法规的学习，为毕业设计奠定了理论基础，突出了学生工程意识的培养。

四、结语

项目驱动混合教学式模式，融合了先进的信息技术，在根本上改变了课堂授课的方式，确立了以学生为中心的教学理念，将微视频、在线测试、工程案例教学、实际项目的操作分步嵌入教学进程中。该教学模式可以将教师、学生双方的教、学积极性大大提高，能够使学生自主探索、学习、获取相应课程的专业知识，充分地将学生的学习从课上延伸到了课外，实现学生的自主学习，促进了全面发展的实践型人才的培养。

［参考文献］

［1］杨智.“慕课”视野下古代文学混合课堂教学模式的实施与改进策略研究［J］.课程教育研究，2017（16）：56-57.

［2］章木林.信息技术环境下的ESP+EGP混合教学模式探讨［J］.西安外国语大学学报，2013（3）：78-81.

［3］李曼丽，张羽，叶赋桂.解码MOOC：大规模在线开放课程的教育学考察［M］.北京：清华大学出版社，2013.

［4］李昌，万毅，阮秀凯.通信工程项目驱动型实践教学的探索［J］.实验科学与技术，2017（2）：112-115+134.

［5］赵志娟.项目驱动式教学在环境工程微生物学课程中的应用［J］.大学教育，2019（11）：79-81.

作者:鲍先凯 赵刚 刘源 单位:内蒙古科技大学土木工程学院