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混合式教学基于畅课平台的土力学与基础工程课程改革与实践

2023-08-24 52 上传者：管理员

摘要：作为信息技术与教育教学融合的产物，“互联网+”教学平台近年来发展迅猛，其能够很好弥补传统线下课堂教学中的不足。畅课平台具有学习管理、MOOC、SPOC、翻转课堂和智能教室等多种应用场景的功能，基于该平台探索实施土力学与基础工程课程的混合教学模式，将传统的线下课堂授课与线上畅课平台教学充分结合，融合知识点与学生的关注热点，开展线上腾讯会议直播、线下面授混合教学，充分激发学生的兴趣。实践证明，混合教学模式可操作性强，能够取得良好教学效果。

关键词：
土力学
教学实践
教学改革
混合式教学
畅课
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近年来，“互联网+”概念被正式纳入顶层设计，也被作为我国经济和社会发展的重要战略，同时“互联网+”也给传统高等教育带来了巨大的挑战[1]。“互联网+”彻底改变了学校传统的教学方法，特别是在2020年春季上学期新型冠状病毒传播时期，全国大多数院校的学生都无法如期归校，大量学生的学习任务不能因病毒传播而受到影响，所以网络教学就势全面展开，让所有学生都停课不停学，传统教学方法受到严峻考验。各种线上课程平台出现了注册、使用规模的爆发式增长，例如腾讯课堂、SPOC、学堂在线、中国大学MOOC和超星尔雅等，与此同时录播、直播等线上方式也不断创新[2]。然而，整体将全部课程完全进行线上学习，暴露出互联网本身存在的一些问题，比如线上学习模式要求学生的自我约束能力很高，线上课程完成率也不高（据统计不足10%)[3]；数量庞大的互联网开放课程，学生无从选择，同时也与学生的个性需求存在冲突，不系统的学习难以形成统一的专业化知识体系。对于学生来讲，虚拟的“互联网+”授课无法面对面彼此相互交流，学生隔着屏幕很难感受到学习氛围，也无法深度体验老师的精气神与言谈举止，场景空间感较差；对于授课老师来讲，由于学生的学习环境和场地不确定，受众面较广，老师难以及时了解每个学生对知识点的掌握情况，也无法实时掌控学生的在线学习状态。因此，现有技术条件下的“互联网+”线上教学，想完全替代传统教学模式尚存在困难，要满足高等院校学生的专业课学习要求也有难度[2]。

2018年，教育部指出要提高教师运用信息化教学平台的能力，足够重视课堂教学这一主阵地，积极开展线上线下混合式教学[4]。开展线上线下混合教学的最终目标不仅仅是去运用信息化平台、是去建设数字化、信息化的教学资源，更不仅仅是去开展复杂多样的教学活动，而是高效提升大多数学生学习的深度。目前国内外学者主要致力于信息化教学设计、平台建设、视频录制和教学组织，暂未形成系统、全面的线上线下深度融合、相互补充的教学模式[5]。

畅课（TronClass）是一个以学生、教师、教务为中心，结合云端技术打造的学习、行动和社交一体化的互动式智慧型学习管理系统，支持学习管理、MOOC、SPOC、翻转课堂和智能教室等多种应用场景，目的在冲破时空和地域束缚，建立一个智慧型教育发展新生态环境。运用畅课（TronClass）平台，教师可以发布课件、布置作业、批改作业等教学行为，学生可以完成作业、进行交流互动等学习行为，也可以记录平时成绩、教学过程数据并自动进行教学过程数据分析[6]。

基于这样一个背景，教学团队以长安大学土木工程专业（以下简称“本专业”）核心基础课程土力学与基础工程为例，运用畅课平台，通过不断摸索与实践，讨论和总结线上与线下混合式教学在土力学与基础工程课程教学中的具体应用，可为本专业其他课程的教学提供借鉴。

一、土力学与基础工程课程传统教学模式面临的问题与挑战

（一）土力学与基础工程课程特点

土力学与基础工程是一门综合性、多学科交叉的课程，实践性非常强，需要依托感性认识和经验才能较好把握、理解其实际结构。要求学生通过该课程学习达到能运用土力学的基本原理和概念，结合设计理论，分析和解决常见的地基基础问题，包括土力学（专业基础）和基础工程（专业）两部分内容，涉及工程地质学、结构设计和施工等几个学科领域。课程的基本任务是讲授土力学的基本原理、基础工程的设计原则和基本计算方法，具有理论与应用、技术与实践紧密结合的特点。

1以土力学的基本原理为基础

土是一种特殊的材料，土的力学性质与其他材料的力学性质存在很大的区别。为保证地基与基础的安全，需要科学合理地简化实际工程，并在简化的基础上进行受力分析，因此，从客观上要求学生的力学基础必须扎实，对土力学基本原理在掌握。

2与工程实际结合紧密，实践性强

土木类专业课主要是培养学生综合运用专业知识解决实际工程问题的能力，对于工程问题来讲，尤其是大型复杂工程，简化力学模型进行计算分析是远远不够的，还必须采取有效的结构构造措施，这些措施一方面基于力学概念分析得到，另一方面是基于工程经验的总结，这也是理论问题与工程问题的主要区别[5]。另外，对具体的建筑物来讲，需要采用什么样的基础，除了经验之外，在最新的地基基础设计规范中都有规定。因此，土力学与基础工程课程需要结合现行国家规范讲解。比如，土力学与基础工程课程内容涉及GB 50007—2011《建筑地基基础设计规范》、JGJ79—2012《建筑地基处理技术规范》、GB50009—2012《建筑结构荷载规范》、JGJ94—2008《建筑桩基技术规范等》。

3内容多，范围广，学习难度大

由于工程本身非常复杂，土力学与基础工程课程包含的内容非常多，这门课要求先修课程涵盖理论力学、材料力学、结构力学、弹性力学、钢筋混凝土基本理论和工程地质等，如此多的内容，在有限的课时内讲透或者学好，无论对老师还是学生来讲，都是一种挑战。

（二）传统教学模式存在的问题

1教材理论知识滞后于工程实践

理论上讲，大学工科教材的内容应该与时俱进。近年来，随着国家基础设施建设的迅猛发展，导致工程中会出现大量新方法、新工艺、新理论，新材料，标准、规程和规范等也在不断地修订，因此，教材也应该持续更新和发展。但是实际教学中，由于教材往往涉及多个环节，要做到教材理论与工程实践同步非常困难。

2传统教学模式手段较单一

目前，大学课堂的专业课教学绝大多数都是采用多媒体和板书的方式，不同的是要么以多媒体教学为主，板书为辅，要么以板书为主，多媒体教学为辅。传统的教学模式有其优势：内容丰富、直观，效率较高；但不足也是非常明显的：基本为填鸭式教学，信息量过大，不能给学生留够独立思考的时间，进而导致学生难以深入理解和掌握重点、难点内容。

（三）传统教学模式面临的挑战

在传统的课堂教学模式当中，为了完成教学目标和教学任务，形成的是一种理论框架和活动程序，以教师、教材和课堂为中心。然而对于学生来讲，在全部教学过程中往往处于被动接受知识的地位，这样以来，无形中学生的积极主动性就会被忽视，学生的兴趣及参与度也不高，导致难以很好发挥学生学习的主观能动性。怎样激发学生的兴趣，充分发挥学生在学习过程中的主观能动性，提高学生在学习过程中的参与度和投入度[7]，是传统教学模式面临的挑战。

二、混合式教学模式改革实施

土力学与基础工程课程是一门实践性和理论性都比较强的课程，既属于应用学科又属于工程技术。学校土木工程专业本科生的这门课程，由最初的72学时（包含8学时试验课）压缩到现在的56学时（包含8学时试验课），实际课堂讲授只有48学时，使得该门课本来就内容多课时少的局面更加局促，课堂授课拓展空间进一步压缩，因此，急需对教学模式进行创新，对授课过程及考核方式进行改革，对学生全时空学习进行引导，以取得更好的教学效果。

（一）教学内容结构调整

线上教学主要借助畅课平台，教材、授课大纲、教学日历及所有的授课课件，授课视频均在开课前两星期完成，如图1所示。其中，英文课件是针对来自发展中国家的学生，授课语言是英语，留学生来中国之前的知识储备普遍薄弱，线上教学模式有助于其提前预习，尤其是教学视频，比传统的课本更有吸引力，更能激发的兴趣。

图1土力学与基础工程课程授课材料

授课视频主要链接自中国大学慕课网站，要求学生在课前完成自主预习，正式上课时，随堂提问并让学生完成小测试题，引发学生线下继续深究的兴趣，如图2所示。

图2土力学与基础工程随堂小测试

每周4学时的内容，按时发布，根据情况安排小测试，除了第一章绪论之外，其他每章均留有作业，作业的完成时间一般设置为两周，学生完成作业后拍照上传至系统当中，老师按时线上批改，系统中也能看到学生交作业的情况和作业的完成质量，如图3所示。

线下授课时，将课程的重点和难点内容再次讲解，以便学生加深理解和记忆。

（二）教学实践

线上直播教学正式开始前，建立直播教学微信群，开始在畅课平台发布公告信息通知每个学生加入微信群，群里不定期的发布上课、作业的通知和公告。直播软件采用腾讯会议，每次上课前在微信群里发布腾讯会议号，要求学生在10 min之内通过畅课平台进行签到，未签到者视为迟到或者旷课，如图4所示。

上课开始后，要求所有学生关闭话筒，提问时学生选择性地打开话筒。开启腾讯会议中的屏幕分享功能进行上课，结果畅课平台中的课堂模式，里面有书写功能的“黑板”模块，如图5所示。

图3土力学与基础工程作业情况

图4土力学与基础工程点名情况