基于翻转课堂的土木工程专业教学改革

【摘 要】本文针对土木工程专业的专业基础课、专业课和实践类课程,以目前高等院校教学中出现的问题为基础,结合翻转课堂的教学模式,提供了几点改革的措施和思路.

【关 键 词】翻转课堂；土木工程；教学；改革

0引言

土木工程专业是一个宽口径的一级学科,包括建筑工程、交通工程、岩土工程和地下工程等二级专业方向[1].土木工程专业以培养“复合型”工程技术人才为目标,以交通方向为例,本专业旨在培养适应现代化建设需要,有扎实的基础理论和专业知识,又较强的实践能力,从事道路桥梁工程的设计、施工组织管理等方面的工程技术人才[2].大部分高等院校的教学计划中有以下主干课程,三大力学、建筑材料、项目管理、道路勘测设计、施工技术等专业基础课和专业课[3].

翻转课堂是和微课、Mooc紧密联系在一起的新型教学模式,它的核心思想是提高学生的学习能力和主动学习性,让学生成为教学活动中的主角.现阶段的教学活动主要是老师讲学生听,老师在课堂上讲授知识点,学生在课后完成相应的习题.而应用了翻转课堂教学模式后,整个学习过程中的主角转变为学生[4].学生在课前可在免费的在线平台观看微课程,Mooc就是目前较为流行的一种大规模开放性在线课程.学生可利用手机或电脑在课前学习知识点,一遍听不懂可听两遍,两遍听不懂可听三遍,这样就避免了课堂上教师教一遍而听不懂知识点的困惑.课堂中教师只需解决学生的问题[5].

基于土木工程专业的办学特点和翻转课堂的思想,下面从土木工程专业的专业基础课、专业课和实践类课程三大方面进行教学改革的探讨.

1专业基础课教学改革

1.1目前的教学方式中出现的问题

土木工程专业的专业基础课有理论力学、材料力学、结构力学、测量工程和建筑材料等,除了测量工程有两周的室外实际操作课程以外其余的课程均为课程讲授课程.其中的理论力学、材料力学和结构力学是本专业核心基础课,同时这三门课程也是多数同学学习中较为困难的课程.在一些土木工程专业院校,每学期补考率和重修率最高的课程都是这三门课程.以结构力学为例,目前的上课方式大多为板书加PPT,由于有大量的计算演示过程,即便是PPT授课,教师也需要用黑板加粉笔进行教学.教师按照教学大纲和进程计划在45分钟的课堂中将每一道例题和每一个知识点讲解给大家.如结构力学超静定结构的力法方程,这部分只是较抽象,知识点不易理解,课堂上教师讲解一遍力法方程的原理,学生在没有提前学习的情况下可能听得懵懵懂懂.因时间有限,教师在有限的45分钟内需继续讲解下一个知识点.往往,教师被一黑板一黑板的粉笔灰刺激的声音沙哑、咳嗽不停,但讲台下的部分学生听得云里雾里.长期以往,教师患上了咽炎等职业病,而学生由于听不懂丧失了学习的兴趣,把力学课程当成了大学生涯的拦路虎,很多留级甚至退学的学生中均有一两门力学课程未达到合格标准.

1.2翻转课堂带来的教学改革

随着教育界科学技术革命的到来,翻转课堂可以改变上述教学中出现的问题.

在微时代的潮流中,教育领域产生了“微课程”.教师针对某一个知识点在15分钟,甚至更短的时间内讲清楚.如上述的力法方程原理,学生在课前收听或观看教学音频或视频,听一遍可能似懂非懂,听两遍可以接受并理解,听三遍可能会加深印象,听四遍或许能学以致用.如此,在课前学生已掌握了知识点,并能完成相关作业.而在课堂上,老师的职责是回答并进一步提高学生的应用能力,在翻转课堂的理念下,利用微课程和Mooc将原来的教学模式彻底改革,以促进学生的主动学习性并使所有的学生都能理解某一难懂的知识点,同时将任课教师从大量的讲解中解放出来.这种教学模式带来的最大好处是,土木工程专业的学生不再对力学课程感到惧怕,有了坚实的力学基础后可以更好地学习后续的专业课.

2基于翻转课堂的专业课教学改革

土木工程专业的专业课教学任务是通过学习使学生能够掌握设计和施工技术与管理的基本技能,并具备一定的专业素养.以交通土建方向为例,专业课包括桥梁、隧道工程和施工技术等多门课程.以施工技术为例,传统的教学方式为课堂讲授,利用黑板、PPT或视频资料,在32学时内需要掌握路基、路面、桥梁和隧道工程的施工方法,并学会施工组织设计.

本课程与实践紧密联系,如果在课堂中单纯地介绍理论方法和设计理念,很难引起学生的学习兴趣,但若能在课堂上播放相关技术的视频资料再去讲授,教学效果将会提高许多.但短短的32个小时,让课堂的时间变得很珍贵,授课期间不可能观看大量的视频资料.目前,教师往往利用课间休息时间给学生播放视频.如此,学生们对于现场操作较陌生,因理解不到某一技术部分学生对本专业失去信心.但是,基于翻转课堂的教学模式下,学生可在课前观看教师提供或在线免费的视频资料.在课堂上,教师只需将施工方法进行总结和归纳,也可针对某一工程方法模拟一座桥梁或隧道的施工组织设计.翻转课堂的教学模式让专业课不再枯燥,同时让学生在课后有迫切需要提高专业知识的紧迫感,最关键的是我们的本科生能够在最短的时间内适应工作岗位.

3实践类课程教学改革

3.1实践类课程中出现的问题

土木工程专业的实践类教学课程包括课程设计、生产实习和毕业设计,这类课程的教学目的是让学生有一定的动手和设计能力.学生参与到实际工程中,运用学到的理论知识完成设计和施工中较为简单的工作.仍然以交通土建方向为例,目前国内大部分高等院校的专业课中会增加一周的课程设计、一个月的生产实习和一个学期的毕业设计.课程设计主要在课程讲授结束后教师指导学生操作,以某一个计算点为中心而完成相应的设计过程.如路面工程,一周的课程设计需要完成路面的结构组合设计、路面厚度计算两大步骤.这类课程设计需要大量的反复计算,最终以数据来验证成果.但随着各类应用软件的普及,如东南大学路面设计软件可以让一周的课程设计在一天内完成.如此,原教学计划中课程设计的时间已显得绰绰有余.生产实习的时间为大四第一学期的第一个月,施工和设计单位往往因时间短暂不便管理实习生而拒绝接受学生,很多学生只能应付着完成实习任务.这样,生产实习的教学目的并没有达到教学计划.毕业设计有三个多月,时间在大学期间的最后一个学期,设计任务包括道路勘测设计和桥梁设计,工作的重点是在教师提供的路线图或地质条件下计算相关参数.如此,在某种意义上学生只是完成了一套既定公式的计算.

3.2基于翻转课堂的实践类课程教学改革

生产实习和毕业设计的时间可以安排在大四第一学期,生产实习和毕业设计可以同时进行.学生利用四个的时间（8月、9月、10月和11月）参与到施工和设计中,外业实习完成后利用一个月时间进行相关的毕业论文（设计）.大四的第二学期主要进行专业课教学,在毕业前一个月让学生根据所学的专业知识和实习中掌握的现场经验最后系统地完成毕业论文（设计）.课程设计可改完专业课的大作业,而不必再安排单独的一周时间.

4结论

笔者根据自身在教学中遇到的问题和感受,基于翻转课堂的理念对于土木工程专业的专业基础课、专业课和实践类课程有了以上一些教学改革的思路.这些思路能否实施,还需在今后的改革中逐一验证.

【参考文献】

[1]丁以兵,黄伟,贾冬云.应用型土木工程专业本科毕业设计改革研究[J].安徽工业大学学报：社会科学版,2011（6）.

[2]薛刚,郭晓燕.土木专业毕业设计模式的探索与实践[J].东南大学学报：哲学社会科学版,2012（2）.

[3]杜国锋,赵彦.土木工程施工系列课程立体教学模式的探索[J].高等建筑教育,2006（2）.

[4]周林聪,邱建慧.土木工程专业毕业设计现状分析与改进措施[J].高等建筑教育,2011（1）.

[5]张金磊,等.翻转课堂教学模式研究[J].远程教育杂志,2012（4）.

[责任编辑：曹明明]