《水利工程施工》立體化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)的研究與開發(fā)

趙春菊+周宜紅+宋玲+郭紅民

摘要：為了培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)實(shí)踐能力和工程意識(shí)，將信息技術(shù)融合到課程教學(xué)之中，構(gòu)建水利工程施工立體化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)。該系統(tǒng)以典型水工建筑物的施工技術(shù)、組織特征為主線，優(yōu)化課程內(nèi)容和結(jié)構(gòu)，設(shè)置分級(jí)導(dǎo)學(xué)體系引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，構(gòu)建以教材為核心，包括多媒體課件、工程案例、仿真動(dòng)畫、習(xí)題庫等輔助教學(xué)資源的立體化資源庫，開發(fā)了網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)平臺(tái)。實(shí)踐證明，系統(tǒng)促進(jìn)了學(xué)生能力的培養(yǎng)，提高了教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：立體化;教學(xué)系統(tǒng);信息技術(shù)

中圖分類號(hào)：G642.0 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號(hào)：1674-9324（2015）25-0247-02

一、引言

《水利工程施工》是水利水電工程專業(yè)的主干專業(yè)課之一，課程內(nèi)容豐富，專業(yè)性強(qiáng)，且各部分相互獨(dú)立，涉及導(dǎo)截流、爆破、地基處理與基礎(chǔ)、土石壩、混凝土壩、地下工程等施工技術(shù)與組織特征的知識(shí)，是一門理論與實(shí)踐緊密結(jié)合的課程。通過學(xué)習(xí)，要求學(xué)生具備一定的實(shí)際應(yīng)用能力，能因地制宜地合理選擇施工方法、方案，組織水利水電工程施工。然而，該課程涉及知識(shí)面廣，且施工技術(shù)與方法多來源于生產(chǎn)實(shí)際，缺乏系統(tǒng)性;另一方面，學(xué)生缺乏對(duì)工程實(shí)踐的感性認(rèn)識(shí)，難以理解課程內(nèi)容。因此，如何培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)實(shí)踐能力和工程意識(shí)，是該課程的教學(xué)設(shè)計(jì)中需要考慮的首要問題。

隨著現(xiàn)代高等教育技術(shù)進(jìn)入以計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)為核心媒體，信息技術(shù)與學(xué)科課程整合為特征的新的發(fā)展階段，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源建設(shè)已成為現(xiàn)代教育教學(xué)中一個(gè)重要的組成部分。立體化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)正是在這一背景下產(chǎn)生的一種新型的教學(xué)模式，它圍繞教師“教”與學(xué)生“學(xué)”的行為，提供了一個(gè)課程立體化資源展示和信息交流的平臺(tái)。其目標(biāo)就是以現(xiàn)代信息技術(shù)為基礎(chǔ)將系統(tǒng)化的知識(shí)體系（如教育心理學(xué)、組織行為學(xué)、傳播學(xué)以及積累的本專業(yè)的研究成果）以立體化的形式應(yīng)用于學(xué)生學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生思考問題、解決問題的能力[1]。

二、水利工程施工立體化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)涵

三峽大學(xué)水利工程施工課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過長期的研究與實(shí)踐，對(duì)課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)體系進(jìn)行優(yōu)化改革，豐富立體化教材建設(shè)的內(nèi)涵，構(gòu)建了以紙質(zhì)教材為核心，現(xiàn)代信息技術(shù)為平臺(tái)，以工程施工影像實(shí)錄、基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的施工過程三維可視化仿真、Flash動(dòng)畫為載體，集課堂教學(xué)、學(xué)生自主學(xué)習(xí)、教師輔導(dǎo)答疑以及教學(xué)質(zhì)量反饋和實(shí)時(shí)監(jiān)控為一體的立體化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)。該教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)遵循了實(shí)用性、異步性、交互性、生動(dòng)性、先進(jìn)性、可擴(kuò)展性等原則[2-8]，實(shí)現(xiàn)了由傳統(tǒng)的以單一教材為主的教學(xué)模式向利用現(xiàn)代多媒體信息技術(shù)整合學(xué)科課程的轉(zhuǎn)變。

1.優(yōu)化課程內(nèi)容和結(jié)構(gòu)。以水利水電工程各類水工建筑物的施工為對(duì)象，依其施工技術(shù)、組織特征，建立相應(yīng)的科學(xué)體系，歸納了幾個(gè)典型建筑物（如土石壩、混凝土壩和地下洞室），引入案例教學(xué)法，按這些建筑物的施工程序（施工過程），闡明它們的基本技術(shù)組織原理，構(gòu)成課程結(jié)構(gòu)體系的骨架。

2.構(gòu)建分級(jí)課程導(dǎo)學(xué)體系。學(xué)生需要通過教師的導(dǎo)學(xué)安排來學(xué)習(xí)，教師導(dǎo)學(xué)的任務(wù)主要包括三個(gè)：一是為學(xué)生提供充足的學(xué)習(xí)資源，引導(dǎo)學(xué)生正確有效地學(xué)習(xí);二是指導(dǎo)學(xué)生，解答其在學(xué)習(xí)過程中遇到的問題;三是監(jiān)控學(xué)習(xí)過程，并對(duì)學(xué)習(xí)效果進(jìn)行評(píng)估和考核[9]。本教學(xué)團(tuán)隊(duì)按照“課程團(tuán)隊(duì)-課程輔導(dǎo)教師-教學(xué)班-學(xué)生”設(shè)置分級(jí)導(dǎo)學(xué)體系，導(dǎo)學(xué)方式包括課堂教學(xué)、分組討論、在線輔導(dǎo)和討論等。課程團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)課程的整體設(shè)置，包括制定教學(xué)大綱、考試大綱，安排教學(xué)進(jìn)度，分配教學(xué)資源，以及確定教學(xué)方案等。課程輔導(dǎo)教師負(fù)責(zé)按照課程團(tuán)隊(duì)的安排實(shí)施具體的教學(xué)活動(dòng)，如引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果等。教學(xué)班的設(shè)置是以班為單位組織教學(xué)，安排學(xué)習(xí)任務(wù)。學(xué)生按進(jìn)度安排參加課堂教學(xué)，完成課外自主學(xué)習(xí)。

3.建立立體化教學(xué)資源庫。教學(xué)資源庫包括了優(yōu)選的課程紙質(zhì)教材、立體化的多媒體課件與輔助教學(xué)的案例庫動(dòng)畫短片、習(xí)題庫等教學(xué)資源。

（1）多媒體課件。教學(xué)團(tuán)隊(duì)充分利用先進(jìn)的現(xiàn)代教學(xué)手段，開發(fā)了多媒體教學(xué)軟件和工程資料錄像等教學(xué)課件，主要用于教師的課堂教學(xué)。課件的信息量與課程教學(xué)的學(xué)時(shí)相適應(yīng)，用提綱式的幻燈，闡述課程的重點(diǎn)、難點(diǎn)。如圖1所示。

（2）輔助資源庫。為了輔助教學(xué)，除了多媒體課件外，還需要大量腳本數(shù)據(jù)、圖形、音頻、視頻、教學(xué)軟件等元素釋解教學(xué)難點(diǎn)，從而提高課堂教學(xué)效率。這些資源以施工對(duì)象為單元形成輔助資源庫，用于教師備課和學(xué)生擴(kuò)展知識(shí)。主要包括工程導(dǎo)航（已建工程施工技術(shù)影像實(shí)錄）、視野拓展（新技術(shù)、新材料、新工藝）、仿真動(dòng)畫（對(duì)難以理解的復(fù)雜施工過程及其組織開發(fā)基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的三維可視化動(dòng)態(tài)仿真模型，對(duì)復(fù)雜的工藝過程開發(fā)Flash動(dòng)畫等）等模塊。教學(xué)團(tuán)隊(duì)自主開發(fā)制作和整理了三峽、水布埡、龍開口等工程施工過程的三維動(dòng)態(tài)演示視頻及部分施工機(jī)械和施工技術(shù)的視頻，根據(jù)教材中的附圖制作了flash動(dòng)畫，通過對(duì)施工技術(shù)的說明及工程實(shí)例的演示，將枯燥的文字表述和靜態(tài)的黑白圖片變成動(dòng)態(tài)影像，直觀形象地演示大壩的澆筑過程，進(jìn)行施工方案優(yōu)化分析等，如圖2所示。

（3）習(xí)題庫。試題庫，是以課程為單元的測試手段集合，用于檢驗(yàn)教學(xué)效果。團(tuán)隊(duì)精選并編寫習(xí)題，兼顧題目的難度和廣度，注重解題思路和技巧的培養(yǎng)。其特點(diǎn)是可以通過計(jì)算機(jī)隨即抽取、組合，以適應(yīng)不同的測試對(duì)象，利于考教分離。主要用于教師對(duì)學(xué)生考核及學(xué)生自測。

4.開發(fā)網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)平臺(tái)。其主要功能：

（1）系統(tǒng)導(dǎo)航與管理。本系統(tǒng)主要通過檢索、導(dǎo)航條、圖文鏈接等方式實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航，提供對(duì)應(yīng)課程標(biāo)準(zhǔn)、教材內(nèi)容簡介、教學(xué)大綱、任課教師情況、考核方法以及使用本系統(tǒng)的操作步驟和方法等。

（2）基于網(wǎng)絡(luò)的教育資源共享與互動(dòng)學(xué)習(xí)?；诰W(wǎng)絡(luò)的虛擬教學(xué)環(huán)境，讓遠(yuǎn)程共享與遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)成為可能，為學(xué)生深入學(xué)習(xí)水利工程施工提供平臺(tái)，學(xué)生可以利用網(wǎng)絡(luò)方便快捷地獲取自己所需要的資源，為師生之間提供即時(shí)的討論、答疑平臺(tái)。

（3）實(shí)時(shí)反饋與評(píng)價(jià)。系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)考查學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，并將結(jié)果反饋給學(xué)生和教師。教學(xué)效果評(píng)價(jià)包括單元測試、課后作業(yè)、綜合測試和教師課后評(píng)價(jià)等。學(xué)生針對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行自我測試，教師依據(jù)測試結(jié)果評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，學(xué)生也可以根據(jù)自測結(jié)果了解自己目前的知識(shí)水平，選擇相應(yīng)的學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)。

三、結(jié)論

《水利工程施工》立體化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)將建模思想與教學(xué)內(nèi)容有機(jī)結(jié)合，注重利用多媒體教學(xué)資源開拓學(xué)生思維，促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新性、研究性探索。實(shí)踐證明，該系統(tǒng)對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力、創(chuàng)新能力、解決工程問題的綜合能力和培育團(tuán)隊(duì)合作精神都有積極的促進(jìn)作用。經(jīng)教學(xué)團(tuán)隊(duì)全體成員的努力，三峽大學(xué)《水利工程施工》課程已建成為湖北省精品課程，課程改革成果也是湖北省高等學(xué)校教學(xué)成果一等獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)成果的重要組成部分。

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