土木工程“理论+实验”类课程混合教学改革研究

姚小俊

（河北工业大学土木与交通学院，天津 300401）

0 引言

混合式教学是一种充分结合传统教学与在线教学二者优势的“线上+线下”的教学形式。在教学和学习的基本规律中，学习的本质是经验的积累，这是一个需要学生主动参与进来的循序渐进的过程；而教学是给学生提供准确、及时的外部支持的外部条件，有效的教学一定是遵循学习规律的。与传统的教师讲授和学生接收传统的课堂教学形式不同，混合式教学通过将不限制时空的线上基础知识学习形式与线下精心设计的检验、巩固和运用线上知识的课堂教学形式的深度融合，并通过及时的反馈和所有教学活动的评估与考核，达到提高学生学习的积极主动性和参与度、引导学生向深度学习发展、实现提高学生实践能力和创新意识等高级教学目标的教学目的。互联网技术的飞速发展为信息化教学提供了大力的支持，信息技术的运用能够对传统的教学模式、教学手段、考核和评价方式等教学活动进行促进和提升。混合式教学的发展已为教学模式的改革和创新提供了切实可行的途径。

土木工程是高校实践性非常强的一门专业，随着我国经济建设的不断发展，土木工程专业对人才的综合素质和实践创新能力培养更加重视。许多专业课程除理论教学外设有一定课时的实验教学，如测量学、土力学与基础工程、路基路面工程、结构试验等，且部分实验课时依附于理论课程，无单独学分。研究表明，混合式教学能够结合线上学习和线下教学的优势，而实验课程因其必然存在的实践环节，无法完全实现线上教学，但是实验操作的原理和操作演示可作为线上学习的内容，达到节省课上操作时的讲解时间，使得实验操作课程更加注重学生的实践能力。同时包含理论和实验的课程的混合式教学改革不仅要注重理论课的混合式教学设计，还需要建设实验课的在线教学资源，并对理论和实验两部分教学内容进行有机融合。本文在总结信息化教学手段在混合式教学中的应用情况及实验课程混合式教学改革情况的基础上，针对土木工程专业“理论+实验”类课程的混合式教学改革进行了探讨。

1 信息化教学手段在混合式教学中的应用

“互联网+”的时代背景为信息化教学提供了有力支撑。信息技术手段为教学模式、教学方法、考核评价方式带来了新的能量，与传统课堂的结合在提升学生学习自主性、主动性和加强师生的互动等方面提供了更多创新的可能。目前，土木工程专业混合式教学采用的信息化工具和平台中雨课堂和慕课占了很大的比重。

雨课堂是一种采用新型信息技术手段的智慧教学工具。雨课堂通过将微信融入PowerPoint中，实现了师生智能终端的连接，从而对课前—课堂—课后的每一教学环节进行了科学而全方位地覆盖，不仅能够加强沟通和互动，还能够方便地记录线上学习及互动的数据。利用雨课堂的混合式教学一般采用课前线上预习—课上线上线下互动—课后反馈答疑的形式实现，旨在提高学生的参与度，拓展学习的时间和空间，实现及时的学习反馈。在雨课堂与传统课堂教学的结合方式中，课堂讲授仍占主要地位，其中教学设计在混合式教学中起到至关重要的作用。课前线上教学资料的预习目的为使学生课前了解一定的基础知识点，并提供反馈，为课堂教学提供依据。因此预习过程并不计入课时，应合理安排课前预习活动的内容和工作量。

“慕课”即大型开放式网络课程（Massive Open Online Course，简称为MOOC）。知名的慕课平台包括学堂在线、中国大学MOOC、学银在线和智慧树等。平台拥有超过万余门课程的资源，其中包括教育部认定的千余门国家精品慕课。任何人均能在慕课平台上免费注册进行在线学习，并且整个学习过程包括视频观看、讨论、提交作业和考试等环节。基于MOOC平台的混合式教学可借助于慕课的在线课程资源进行教学设计，依据教学大纲选取相应的优质慕课资源，通过发布教学视频观看任务、设置测试题等实现学生线上的自主学习和教师的教学管理。混合式教学中的线下课程除了包括与线上课程的衔接、新知识的教学外，重点在于以学生为中心的知识运用、解决问题、项目操作、工程实践等综合能力的训练和培养。基于慕课平台的混合式教学能够有效利用优质教学资源提升教学效果，且线上学习过程不仅仅可作为课前预习，还能够通过线上的测试题和考试对线上学习效果进行考核，从而利用线上学习来完成一定的课时量，使学生的学习时间更加自由且可以重复学习。

2 实验课程混合式教学模式

传统的实验类课程教学模式为线下教学、学生做实验的形式。显然，实验课程必须进行线下操作，但是实验原理和操作规范等可利用在线平台的辅助，由此构建混合式教学方案。孟阳君指出，慕课平台包含了土木工程专业的实验课程，能够提供理论课程和实验操作的视频和文本等，从而在线学习能够达到熟悉实验仪器设备和流程的目的。王自平等采用超星学习平台对“结构无损检测”课程的混合式教学进行了设计，利用线上讲解提高学习积极性；黎桉君等提出了多元混合式的土力学实验教学方案，将传统的实验教学改革为虚拟仿真、数值模拟和实验教学三种方式的融合，并采用信息化手段开发了多维学习空间，很大程度地提高了学生的学习兴趣。总体上实验课程在混合式教学改革上较弱，线上教学还处在探索阶段，具体体现在线上线下课程设计思路不清晰、混合式教学手段较少、信息化技术、线上线下教学的融合不充分等方面。

3 土木工程“理论+实验”类课程混合式教学改革

混合式教学从形式上可以简单地视为线上和线下两种教学途径的结合，线上教学为必备教学活动，应起到基础知识教学、学习效果测试以及学习过程反馈的作用；线下教学应在前期线上学习的基础上开展学习效果检验和巩固、重难点知识点讲授、翻转课堂或项目化驱动等形式的知识运用，而并非是传统课堂教学活动的照搬。“理论+实验”类课程的混合式教学应真正做到以学生为中心，教师为引导，合理建设线上理论和实验教学资源，重构教学设计，融合理论与实验教学，强化过程性评价。

3.1 模块化教学内容

模块化教学内容的实质是将教学内容碎片化，选取适合线上学习和线下学习的模块。从教学内容上看，“理论+实验”型课程可划分为纯理论模块、实验理论模块和实践操作模块。从教学目标上看，可按照课程目标由基础到高级对教学内容进行划分。此外，还可按照教学内容的重难点进行划分。将教学内容模块化后，评估每个模块教学内容的难易程度、线上学习效果和线下教学的对比，选取基础知识模块进行线上教学的设置，对重难点知识模块和实践操作模块进行线下教学设计。

3.2 合理化资源建设

线上教学既可以使用教师录制的微课视频，也可以依据教学计划和教学大纲选用慕课资源。线上教学资源应合理利用各慕课平台的精品课程，并采用自制微课视频对线上资源进行补充和完善。“理论+实验”型课程在混合式教学中应重点加强实验课程的线上教学资源建设。实验课程的线上教学资源建设包括实验原理讲解、实验演示动画制作或视频录制和虚拟仿真平台建设。虚拟仿真平台能够实现实验室条件下难以实现的大型综合性试验，从经济性的角度出发，单项小型试验则可以制作演示动画或者录制演示视频，达到熟悉试验流程，提高实践操作效率的目的。

3.3 最优化教学环节

课程的理论和实验教学内容应做到有机的融合和相互促进，因此教学环节的优化设计十分重要。基础知识在线学习和反馈、重难点知识和实现高阶教学目标的理论线下教学、实验基本理论和实验操作流程线上预习和反馈、线下实践操作环节作为四个基础环节，在理论和实验交叉出现的过程中进行基础环节的组合，充分利用慕课平台和智慧化教学手段（如雨课堂、慕课堂、超星学习通等）实现理论和实验、线上和线下的充分融合和提升。

3.4 多样化教学活动

以学生为中心的教学活动应能够提升学生学习的积极自主性、主观能动性和实践创造性。智慧教学手段能够实现课前—课堂—课后的教学任务发布、学习效果反馈、课堂互动和课后反馈等功能，为多样化教学手段提供了有力的工具，例如，雨课堂、慕课等。为了提升线下教学在混合式教学中引导学生向深度学习发展，多样化的教学活动（如项目化驱动的学习任务、翻转课堂等）以学生为主体，以巩固、综合运用知识为目标，以教师为引导，在理论和实验教学中均能够达到很好的效果。

3.5 综合化考核指标

传统的“理论+实验”类课程的考核方式一般包括期末考试和实验报告两部分，比较明显的弊端在于以小组形式完成的实验报告无法区分个体差异。混合式教学形式的改革对应的考核形式注重每个阶段的评价，包括线上教学和线下教学的各个环节。为检验线上学习的成果，可采用线上小测验和线上考试的形式；应用智慧教学手段进行的课堂互动可计入学生课堂教学的平时成绩中，同时，课后测试既可以用于教学效果反馈又能够用作平时成绩的另一部分；线下多样化的教学活动，如项目化的基础知识运用和拓展，包括小组成果成绩和汇报成绩等。经过混合式教学设计，对教学效果的考核应考虑各个教学环节的过程性，构建综合、合理的考核指标。

4 结语

混合式教学同时具备线上教学和线下教学的优势。信息化日渐成熟的背景下，采用信息化教学手段对土木工程“理论+实验”类课程进行混合式教学改革是必需且必然的趋势。教学内容的模块化有助于设计线上、线下的课程内容，在线资源的建设重点从实验原理、实验演示动画或视频、虚拟仿真平台等方面进行加强，理论和实验、线上和线下应达到深度融合，并利用多样化的教学活动和综合化的考核指标，达到提高学生学习的积极主动性和参与度、引导学生向深度学习发展、实现提高学生实践能力和创新意识等高级教学目标的教学目的。