基于翻轉(zhuǎn)課堂的土木工程基礎(chǔ)類課程教學(xué)改革

袁杰　童華煒　宋金良　廖原

摘 要 本文首先對我國的土木工程教育和人才培養(yǎng)模式的現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，其次，根據(jù)目前教學(xué)中所存在的問題，結(jié)合筆者的教學(xué)實(shí)踐過程，進(jìn)行了相關(guān)研究并探討基于“翻轉(zhuǎn)課堂”的新教學(xué)模式，期望能為我國土木工程基礎(chǔ)類課程教學(xué)改革起到一定的推動(dòng)作用，促進(jìn)土木工程專業(yè)教學(xué)體系的進(jìn)一步完善。

關(guān)鍵詞 翻轉(zhuǎn)課堂 教學(xué)模式 基礎(chǔ)類課程

0 引言

自改革開放以來，我國經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)在規(guī)模和數(shù)量上也有了幾何級數(shù)的增長。各種土木工程新技術(shù)、新理論不斷應(yīng)用于工程實(shí)踐，使得我國的土木工程人才培養(yǎng)模式也要不斷改革，以適應(yīng)當(dāng)今土木工程教育新形勢。著名的土木工程專家劉西拉教授曾指出，當(dāng)代中國的土木工程人才培養(yǎng)模式應(yīng)滿足以下幾個(gè)要求：首先，應(yīng)具備比較全面的專業(yè)基礎(chǔ)知識以適應(yīng)當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的日新月異，即具有較強(qiáng)的理論功底，較多的工程經(jīng)驗(yàn)和較好的計(jì)算能力；其次，應(yīng)具有扎實(shí)的理論知識。話句話說，當(dāng)代土木工程專業(yè)的合格畢業(yè)生應(yīng)具有獨(dú)立思考的能力及很強(qiáng)的創(chuàng)造能力，也要具備從當(dāng)代社會特色的角度分析與解決工作中所遇到的各種問題，最后，也要具備較好的組織與交際能力。

當(dāng)前，“慕課”、微課等創(chuàng)新的教學(xué)模式正在不斷得到認(rèn)可，同時(shí)也在促使當(dāng)代高等教育人才培養(yǎng)模式做出改革。這些新的教學(xué)模式，為翻轉(zhuǎn)課堂在中國高等教育建設(shè)打下了良好的基礎(chǔ)。在國家教育信息化發(fā)展過程中，融合“慕課”、微課等創(chuàng)新教學(xué)方式的翻轉(zhuǎn)課堂，需要大量的信息化技術(shù)支撐以及學(xué)生對此技術(shù)的掌握，翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式必將對我國的教學(xué)改革產(chǎn)生一定的影響，我國高校要積極主動(dòng)地推動(dòng)融入翻轉(zhuǎn)課堂的實(shí)踐和應(yīng)用，使其早日成為我國教育的可行模式，豐富我國的教學(xué)模式。

1 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式現(xiàn)狀分析

1.1 翻轉(zhuǎn)課堂的“誕生”

對翻轉(zhuǎn)式課堂教學(xué)最初“誕生”于美國，其最初的模式在于師生的積極互動(dòng)。在北美的林地公園高中，那里的老師經(jīng)常遇到這樣的一個(gè)問題：學(xué)生家里離學(xué)校較遠(yuǎn)，導(dǎo)致很多時(shí)間都花費(fèi)在了回校途中，還因?yàn)榉N種原因，有的學(xué)生會錯(cuò)過學(xué)校舉辦的一些活動(dòng)。但是，在該校就讀的很多學(xué)生因?yàn)橐陨显驘o法緊跟老師的上課進(jìn)度。

這種情況長期得不到改善，嚴(yán)重影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。后來，隨著科技的發(fā)展、網(wǎng)絡(luò)的普及以及自媒體的興起，該校的兩位化學(xué)教師于是借助新興的軟件技術(shù)——屏幕截取，開始錄制PowerPoint演示文稿并用于課堂上教授課程內(nèi)容。他們把錄制的PPT文稿和講解內(nèi)容制作成視頻并上傳到網(wǎng)絡(luò)，讓缺課的學(xué)生可以利用課余時(shí)間補(bǔ)回課程內(nèi)容，視頻網(wǎng)站也才處于起步階段。

最具開創(chuàng)性的是，這兩位逐步地以學(xué)生在家看視頻聽講解為基礎(chǔ)，把課堂時(shí)間空余出來，用來給學(xué)生解決在做作業(yè)或做實(shí)驗(yàn)過程中的困難。很快，這樣創(chuàng)新性的教學(xué)方式得到了廣大學(xué)生的認(rèn)可，并廣泛傳播開來，得到學(xué)生的支持?！胺D(zhuǎn)課堂已經(jīng)完全顛覆了我們常規(guī)教學(xué)方式?，F(xiàn)在不會在課堂上耗費(fèi)半個(gè)小時(shí)到一個(gè)小時(shí)來講解。”兩位創(chuàng)始老師如此評價(jià)。

兩位老師的教學(xué)改革逐漸得到廣泛關(guān)注和認(rèn)可，所以經(jīng)常受到同行的邀請，并向周圍感興趣的人或機(jī)構(gòu)推介這種教學(xué)模式。越來越多的老師加入到這樣的教學(xué)模式中，開始利用在線視頻在課外向?qū)W生傳授知識，課堂時(shí)間則開展互動(dòng)學(xué)習(xí)和實(shí)踐練習(xí)。

其實(shí)從19世紀(jì)末開始，美國學(xué)者就開始對翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)開展廣泛且深入的研究，如：在課堂教學(xué)中朗讀文章及播放視頻，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用已學(xué)知識來思考所見所聞，然后提出問題；在課堂上組織學(xué)生開展討論，一同探討所學(xué)知識；老師在課前集中學(xué)生提出的相關(guān)問題或意見，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行教案設(shè)計(jì)與準(zhǔn)備教學(xué)資料等。研究主要集中在實(shí)際應(yīng)用層面，務(wù)求探索出在實(shí)際教學(xué)中發(fā)揮出最大作用，對課堂教學(xué)有充分補(bǔ)充的翻轉(zhuǎn)課堂模式。得益于業(yè)界和學(xué)者的積極探索，翻轉(zhuǎn)課堂很快流行起來，其影響逐漸從美國向其他國家擴(kuò)散。

1.2 國內(nèi)對“翻轉(zhuǎn)課堂”的研究與探索

“翻轉(zhuǎn)課堂”作為一種基于互聯(lián)網(wǎng)、信息化的新型教學(xué)模式，雖然進(jìn)入中國的時(shí)間較短，但是也引起我國教育界的熱切關(guān)注，對其進(jìn)行了較深入、系統(tǒng)的探索與實(shí)踐。目前，在知網(wǎng)上搜索以“翻轉(zhuǎn)課堂”為關(guān)鍵詞的論文就有三千多篇，不包含以慕課、微課等詞進(jìn)行探討的文章。除了理論研究，教育界也開展了翻轉(zhuǎn)課堂的應(yīng)用實(shí)踐，進(jìn)行試點(diǎn)探索的有大學(xué)、中學(xué)和中職學(xué)校，較有影響的試點(diǎn)分布在京津、滬寧、重慶與廣州等幾個(gè)區(qū)域。

重慶市聚奎中學(xué)的“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)改革已走在全國的前列，它是“全國第一所深度運(yùn)用先進(jìn)信息技術(shù)整合策略實(shí)施新課程改革”的學(xué)校，該?？偨Y(jié)出翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)際操作中3個(gè)“翻轉(zhuǎn)”路線：課前4環(huán)節(jié)、課堂5步驟和6大優(yōu)勢。國內(nèi)學(xué)者把“翻轉(zhuǎn)課堂”定位為：是將數(shù)字技術(shù)整合、信息化校園建設(shè)以及新的人才培養(yǎng)模式相融合的一次具有深遠(yuǎn)意義的大變革。但是，由于學(xué)者、學(xué)校等實(shí)施主體對于翻轉(zhuǎn)課堂的切入點(diǎn)各不相同，因此實(shí)施主體的改革方向也不盡相同。比如：聚奎中學(xué)強(qiáng)調(diào)“翻轉(zhuǎn)課堂”應(yīng)內(nèi)含三類翻轉(zhuǎn)：（1）教育目的的翻轉(zhuǎn)；（2）教育理念的翻轉(zhuǎn)；（3）教學(xué)方式的翻轉(zhuǎn)。行知中學(xué)認(rèn)為探索“翻轉(zhuǎn)課堂”是基于網(wǎng)絡(luò)的教育模式的教學(xué)改革。上海市仙霞高中開展“翻轉(zhuǎn)課堂”是側(cè)重于“促進(jìn)教師專業(yè)發(fā)展和提升學(xué)生學(xué)習(xí)效能的提高”，其內(nèi)核是基于自學(xué)知識點(diǎn)上的“對話、討論與練習(xí)”。

1.3 中西方國家高校土木工程專業(yè)教學(xué)和課程設(shè)置比較

西方國家的土木工程專業(yè)是以實(shí)踐為目標(biāo)的，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)應(yīng)用型人才，做到學(xué)以致用。在課程設(shè)置中，注重強(qiáng)化工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)。在英國，很多的工科院校實(shí)行的是“三明治”式教學(xué)模式，即第一、二、四學(xué)年在校學(xué)習(xí)理論知識，第三學(xué)年學(xué)生被要求到公司或者企業(yè)實(shí)習(xí)，工程實(shí)踐可作為工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。本科教育完成后，還要接受2年的企業(yè)培訓(xùn)或是2年的工作實(shí)踐，或3年的博士深造，方可參加執(zhí)業(yè)注冊考試，取得簽字權(quán)。

中國國務(wù)院學(xué)位委員會在學(xué)科簡介中定義：“土木工程（英文：Civil Engineering）是建造各類工程設(shè)施的科學(xué)技術(shù)的統(tǒng)稱，它既指所應(yīng)用的材料、設(shè)備和所進(jìn)行的勘測、設(shè)計(jì)、施工、保養(yǎng)、維修等技術(shù)活動(dòng)，也指工程建設(shè)的對象。即建造在地上或地下、陸上或水中 ，直接或間接為人類生活、生產(chǎn)、軍事、科研服務(wù)的各種工程設(shè)施，例如房屋、道路、鐵路、管道、隧道、橋梁、運(yùn)河、堤壩、港口、電站、飛機(jī)場、海洋平臺、給水排水以及防護(hù)工程等?！蔽覈聊竟こ虒I(yè)是廣泛服務(wù)于國家基礎(chǔ)設(shè)施與民生的寬口徑一級學(xué)科，包括建筑工程、土木工程、巖土工程、地下工程和道橋等二級專業(yè)方向。本專業(yè)學(xué)習(xí)理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué)、工程力學(xué)、流體力學(xué)、巖土力學(xué)和市政工程學(xué)科的基礎(chǔ)。土木工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)主要是培養(yǎng)適應(yīng)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展與工程需要的 “復(fù)合型”工程技術(shù)人才。根據(jù)建設(shè)部土建類土木工程專業(yè)教育指導(dǎo)委員提出的土木工程專業(yè)（本科）人才培養(yǎng)基本規(guī)格和指導(dǎo)性計(jì)劃，目前國內(nèi)絕大多數(shù)高等院校都采用的是基礎(chǔ)課程、專業(yè)基礎(chǔ)課程和專業(yè)方向課程這一模式，可以看出，高校教學(xué)計(jì)劃中基本包含以下主干課程，三大力學(xué)、建筑材料、項(xiàng)目管理、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、施工技術(shù)等專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課。

2 土木工程基礎(chǔ)類課程新教學(xué)模式的探索

土木工程是一門工程應(yīng)用性很強(qiáng)的基礎(chǔ)學(xué)科。土木工程的起源是通過各類人類工程活動(dòng)，不斷歸納與總結(jié)各類成功與失敗經(jīng)驗(yàn)，特別是在吸取失敗教訓(xùn)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。自從18世紀(jì)初，以牛頓和伽利略為代表的近代土木工程實(shí)踐相結(jié)合，逐漸形成系統(tǒng)基礎(chǔ)理論的學(xué)科。自此，土木工程才逐漸從工程經(jīng)驗(yàn)過渡并發(fā)展成為一門學(xué)科?；仡櫿麄€(gè)土木工程專業(yè)的發(fā)展歷史，實(shí)際工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)往往先行于理論，各類工程失敗經(jīng)驗(yàn)往往能觸發(fā)新理論的研究和發(fā)展。如今，還有很多工程問題的處理，仍然依靠廣大工程師的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

自建國以來，我國高校工科生的培養(yǎng)模式主要參考蘇聯(lián)模式，即：專業(yè)劃分過繁，學(xué)科交叉性較少；重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生自然科學(xué)知識與專業(yè)基礎(chǔ)知識，重視理論聯(lián)系實(shí)踐，而對相關(guān)的新發(fā)現(xiàn)新領(lǐng)域缺乏應(yīng)有的重視，對工程實(shí)踐的課時(shí)安排相對較少；主要以教師單向授課為主，沒有重視學(xué)生的自主性與創(chuàng)造性。在實(shí)行改革開放以后，這種教育模式的不足不斷凸顯，教育與實(shí)踐脫節(jié)，土木工程專業(yè)學(xué)生在適應(yīng)社會工作的過程中出現(xiàn)了不同程度的困難。因此高校教師必須不斷分析與探索，建立適應(yīng)我國國情的高等教育培養(yǎng)模式。令人欣慰的是，高校人才培養(yǎng)新模式已經(jīng)初步形成，并在不斷修正與完善。

翻轉(zhuǎn)課堂等新模式的出現(xiàn)，正式對于全國的教育模式探索的有力補(bǔ)充。它的出現(xiàn)為傳統(tǒng)課堂的創(chuàng)新、學(xué)生活力的激活，都起到了一定的作用。除了基礎(chǔ)教育外，在專業(yè)教育上，在土木工程專業(yè)，也可以開始相應(yīng)的探索。對于任何新事物的研究，從源頭認(rèn)知、挖掘及摸索是根本。

2.1 促使學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)

在如今科技飛速發(fā)展的過程中，教育也必須跟隨著科技的發(fā)展而發(fā)展，翻轉(zhuǎn)課堂模式便是一種很好的嘗試和進(jìn)步，這能讓學(xué)生能夠成為自己學(xué)習(xí)的主人，而不是一味地被動(dòng)接受老師的灌輸，各種學(xué)習(xí)網(wǎng)站提供了豐富的課程，學(xué)生可以在網(wǎng)上自主選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容，利用教學(xué)視頻，學(xué)生能根據(jù)自身情況來安排和控制自己的學(xué)習(xí)進(jìn)度，完全可以依照自己的弱點(diǎn)或者興趣去學(xué)習(xí)，不受時(shí)間地點(diǎn)限制，而且可以線上和同學(xué)或者老師進(jìn)行交流答疑互動(dòng)，對于課程的問題可以即時(shí)溝通，不會受時(shí)空因素的影響，自主性和實(shí)時(shí)性很強(qiáng)。

2.2 增強(qiáng)學(xué)習(xí)的互動(dòng)性

全面提升了課堂的互動(dòng)是翻轉(zhuǎn)課堂最大的優(yōu)勢所在，主要體現(xiàn)在教師和學(xué)生之間以及學(xué)生與學(xué)生之間。

因?yàn)榉D(zhuǎn)課堂的教學(xué)方式主要是課外學(xué)生自主學(xué)習(xí)，課堂進(jìn)行答疑互動(dòng)，所以，教師的任務(wù)就是增加課堂的互動(dòng)性，針對多數(shù)同學(xué)遇到的問題，大家可以一起討論解決，這也即“以學(xué)生為中心的教學(xué)”。教師更多的是作為一位觀察指導(dǎo)者，由于互動(dòng)性的增加，教師可以更加了解學(xué)生，進(jìn)行一對一指導(dǎo)幫助，這也提高了學(xué)習(xí)的有效性。

教師在觀察的過程中可能會注意到學(xué)生自創(chuàng)的學(xué)習(xí)方法、自發(fā)組成的學(xué)習(xí)小組，學(xué)生們彼此幫助，相互學(xué)習(xí)和借鑒，而不是完全依賴?yán)蠋?。這樣，老師把更多精力放在引導(dǎo)上，促進(jìn)他們更加開放地學(xué)習(xí)，真正理解課堂內(nèi)容，而不僅僅是死記硬背。老師就會給予學(xué)生們更多的自主學(xué)習(xí)的空間，從而形成一種良性的學(xué)習(xí)與指導(dǎo)的循環(huán)。

2.3 形成教師—學(xué)生—家長交流新模式

翻轉(zhuǎn)課堂同時(shí)改變了教師與家長交流的內(nèi)容。在翻轉(zhuǎn)課堂后，家長們對于孩子的學(xué)習(xí)情況有了更加清晰、直觀的認(rèn)識，可以幫助理解教師的教學(xué)。

學(xué)生不學(xué)習(xí)有各種各樣的理由，比如：他們貪玩？他們學(xué)習(xí)能力不一樣，有的跟不上老師進(jìn)度，所以產(chǎn)生厭學(xué)心理？他們的基礎(chǔ)知識學(xué)得不牢，所以感覺學(xué)習(xí)很費(fèi)勁？亦或是他們有什么個(gè)人問題干擾了他們？教師和家長都需要找到學(xué)生不學(xué)習(xí)的根源，然后對癥下藥，采取必要措施來讓學(xué)生回到學(xué)習(xí)的軌道。

翻轉(zhuǎn)課堂是一種方式方法，增加了學(xué)生和教師之間的雙向互動(dòng)和自主化的學(xué)習(xí)時(shí)間；是讓學(xué)生對自己學(xué)習(xí)方法、學(xué)習(xí)效果等負(fù)責(zé)的途徑；使課堂的內(nèi)容得以長期保存，可用于復(fù)習(xí)或補(bǔ)課的學(xué)習(xí)；是所有學(xué)生都可以主動(dòng)學(xué)習(xí)的課堂；更是讓所有學(xué)生都能得到個(gè)性化、互動(dòng)性、自主化教育的學(xué)習(xí)。因此，翻轉(zhuǎn)課堂的內(nèi)涵涉及了師生關(guān)系、教學(xué)手段、教學(xué)環(huán)境、教學(xué)目標(biāo)等多個(gè)方面，是基于現(xiàn)代信息技術(shù)出現(xiàn)的一種符合世紀(jì)信息時(shí)代學(xué)習(xí)者特征的學(xué)習(xí)模式。這種模式應(yīng)用于土木工程專業(yè)基礎(chǔ)類課程的教學(xué)實(shí)踐中，能使土木工程學(xué)科學(xué)生從繁重的通識教育課時(shí)中脫身，把線下面對面的課堂教學(xué)用于專題討論課、個(gè)性化培養(yǎng)及工程實(shí)踐。

3 結(jié)語

翻轉(zhuǎn)課堂通過對知識傳授和知識內(nèi)化過程的翻轉(zhuǎn)與革新，創(chuàng)新了傳統(tǒng)教學(xué)中的師生角色并對課堂時(shí)間的使用進(jìn)行了重新規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)了對傳統(tǒng)教學(xué)模式的更新，使之與實(shí)際接軌，與時(shí)俱進(jìn)。翻轉(zhuǎn)課堂通過對課時(shí)、課程的重新規(guī)劃，教學(xué)模式的創(chuàng)新，重新梳理教學(xué)流程，使之更加高效，激發(fā)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性。在翻轉(zhuǎn)課堂中，信息技術(shù)和互動(dòng)學(xué)習(xí)為學(xué)生構(gòu)建出個(gè)性化協(xié)作式的學(xué)習(xí)環(huán)境，有助于塑造新型的學(xué)習(xí)文化。

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