土力學線上線下混合式教學改革探索與實踐

胡安峰 楊仲軒 朱斌 謝新宇 柯瀚 龔曉南

摘要：信息技術與現代教育的深度融合，使得MOOC等在線教育資源發展迅速，如何將線下教育與線上資源有機融合，已成為當前教學改革所面臨的重要課題。土力學作為土木工程相關專業核心課程，具有理論要求高、實踐性強等特點。隨著課堂學時的壓縮，學生僅僅依靠課堂教學難以達到深入理解和應用本課程知識的要求。針對傳統教學模式所面臨的新挑戰，在進行MOOC等線上資源建設的基礎上，開展線上線下混合式教學改革的探索與實踐，較好地解決了傳統課時不足、學生參與度不高、考核方式單一等問題，取得了較好的教學效果。

關鍵詞：土力學;線上線下;混合式;教學改革

中圖分類號：TU4;G6420 ? 文獻標志碼：A ? 文章編號：1005-2909（2021）06-0024-08

隨著信息技術的快速發展，數字化和網絡化正以驚人的速度改變著人們獲取知識的渠道，給教師教學模式和學生學習方式帶來了革命性的沖擊和挑戰。2008年，“大規模開放在線課程”MOOC（Massive Open Online Courses）一詞由斯蒂芬·唐斯（Stephen Downes）和喬治·西蒙斯（George Siemens）最早提出，被視為網絡學習的新一代革命。2012年，在《地平線報告（高等教育版）》的討論中還僅僅把其當成是一種設想，但在短短的一年內，MOOC獲得了公眾前所未有的強烈關注。世界著名大學包括麻省理工學院（edX）和斯坦福大學（Coursera）以及很多創新公司（Udacity）紛紛投身于MOOC的市場。在MOOC“數字海嘯”席卷全球的浪潮下，中國高校也紛紛加入了MOOC建設的行列。2013年5月21日，清華大學與美國在線教育平臺edX同時宣布，清華大學正式加盟edX，成為edX的首批亞洲高校成員之一[1]。此外，北京大學也加盟了edX;復旦大學、上海交通大學分別加盟Cousera。同時，中國本土MOOC平臺的開發也發展迅速，目前已有愛課程、學堂在線、智慧樹等多家在線學習平臺。

MOOC引發了一場教育界的“風暴”，對高等教育的信息化發展產生了重要而深遠的影響，但其發展模式以及作用和定位也引起了廣泛的爭議和討論。越來越多的專家學者認為MOOC并不像最初所宣稱的那么具有顛覆性，也不可能完全取代傳統教育，只是現代教育的補充部分，MOOC對大學的影響可能更多地表現在教學策略和教學方法方面。MOOC作為在線課程，是對一種課程呈現方式的變革。因此，如何有效利用網絡在線課程，并將其有機地融合到課堂教學和人才培養實踐中去，已成為MOOC浪潮下進行高等教育改革的重要方向[2，3]。

MOOC等在線網絡課程作為一種輔助型的學習方式，是知識學習的一種補充手段，而不可能完全替代傳統課堂教學模式，尤其是其所具有的育人屬性。網絡在線學習的局限恰恰是傳統課堂教育的優勢，最理想的狀態是兩者的有機結合，目前這種混合式教學理念已被師生所接受。2020年春季新冠疫情突然來襲，為響應國家“停課不停學”的號召，全國高校大都開展了線上教學，這在客觀上也為高校實施線上線下混合式教學提供了實踐機會?；诖?，本文以浙江大學土木工程專業核心課程土力學為例，依托教學團隊建設的土力學MOOC課程，詳細探究了線上線下混合式教學的建設理念及實施過程，以期為土木工程專業相關課程教學改革提供參考。

一、課程建設基本理念

混合式教學的定義最早由Bonk和Graham于2006年首次提出，即“面對面教學和計算機輔助在線學習的混合” [4]。所謂“混合式教學法”，就是要把傳統學習方式的優勢和在線學習，即數字化或網絡化學習的優勢結合起來，既要發揮教師引導、啟發、監控教學過程的主導作用，又要充分體現學生作為學習過程主體的主動性、積極性與創造性?；旌鲜浇虒W踐行以學生為發展中心理念，使得學生的認知方式發生改變，教師的教學模式、教學策略、角色也隨之改變。這種改變不僅只是教學形式的改變，而是在分析學生需要、教學內容、實際教學環境的基礎上，充分利用在線教學和課堂教學的互補優勢來提高學生的學習效果。

混合式學習模式早已融入歐美百強大學的本科教學中，在線輔助教學和完全在線教學在國外高校課程中已經占據一定比例。隨著中國校園數字化的建設發展，混合式教學模式的研究和應用也得到了快速發展?！盎ヂ摼W+教育”背景下，依托網絡教學平臺和實體課堂，利用MOOC、SPOC等優質網絡教學資源，線上線下混合式教學方式可以有效解決傳統教學模式下的課時不足等問題，有利于教學內容的有效拓展、教學模式的創新，培養學生主動學習和創造性解決問題的能力，實現面授教學與在線學習的深度融合和優勢互補，全面提升教學質量[5]。

（一）師生互動強化

混合式教學模式有利于改變傳統課堂中“滿堂灌” “講授式”的教學形式，實現線下教學“以教師為中心”與線上學習“以學生為中心”教學理念的深度整合，強調教師主導教學，學生是學習的主體，加強師生協同互動，共同營造良好的學習氛圍。傳統的課堂教學以教師講授為主，教師往往只能扮演“知識搬運工”的角色，主要職責是對知識的傳授[6]。在混合式教學模式中，教師不再是簡單的知識傳授者，而是要充當學生學習的指導者、幫助者和促進者，在協作互動中，激發學生的積極性、主動性和創造性。教師根據學生線上線下學習的實際情況，做好線下面授和線上學生自學的組織和引導，帶領學生主動探索知識，對學生遇到的問題進行答疑解惑。在與學生的交流互動中去感召、影響學生，培養學生自我學習的能力以及批判性思維，使學生具有創造知識的意識和能力，從而達到較高層次的學習目標。

（二）堅持問題導向

問題能夠喚起學生的求知欲，刺激學生積極思考，激發學生的探求動機，促進學生主動學習。以回顧性問題為切入點，激活舊知，引出新知。通過問題的層層深入，不斷激發學生的學習興趣，并能運用已有的知識來解決新的問題;通過發現問題、分析問題、解決問題的過程，實現知識體系的整合與融會貫通;通過開展由易到難、由淺及深的問題，循序漸進地引導學生進行深度認知[7]。

線上線下混合式教學中，教師要注意在不同環節提出相應的問題，引導學生帶著問題去學習。課程學習之初設置貫穿全課程、串聯知識點的大問題，比如地基沉降計算、基坑圍護結構設計、地基承載力計算等案例型問題。學生通過掌握地基中應力計算以及土體壓縮性指標，了解其對于地基沉降計算所起的作用;通過掌握土壓力理論，可以將其應用到基坑圍護結構設計計算中;通過學習土的強度理論，使其理論知識與具體的承載力計算相關聯，有利于將每個章節的零散知識通過案例型問題進行緊密串聯。此外，對于每個教學視頻應設置引導性問題、過關型測試題、討論性問題等，督促學生認真學習教學視頻，使得學習更加具有主動性、目的性，避免盲目性、無重點的學習。

（三）注重過程評價

教學評價是檢驗教學效果、評價教學質量、衡量教學目標的重要途徑，應高度重視教學考核方法的設計，建立有效過程性評價體系。積極構建問題導向的教學模式，通過設置科學的考核環節，提高學生在交流和討論環節的參與度，激發學生的批判性思維、發散性思維，引導學生創造性的解決問題，培養學生解決復雜問題的能力。

在線上線下混合式教學過程中，學生的在線學習時間、在線學習進度、章節測試題目完成情況、在線討論參與程度、作業提交情況、線上測驗成績、線下出勤情況、線下課堂表現等都有完整的記錄，教師能夠獲取大量的學習行為數據，通過對這些數據的分析，可以全面客觀的對學生的學習情況進行綜合評價。

二、課程基本情況

土力學是浙江大學土木、水利及交通工程專業本科生的重要專業基礎課程，是一門理論性和實踐性要求都非常高的課程，主要研究土的形成、組成、結構、物理性質、土體滲流、土的壓縮、固結和強度等，授課對象為土木、水利、交通、港航、海洋等專業方向的本科生[8]。

通過該課程的學習，學生可以掌握土的形成和分類方法、土的物理指標含義與換算、土體滲流理論、土的壓縮固結理論和強度理論等知識內容，會進行土體滲流計算與分析、地基應力計算與沉降計算、地基承載力計算、土壓力計算和進行土坡穩定分析;掌握常規的土工試驗技能和確定計算參數的方法，達到能自由運用土力學的基本原理和方法解決實際工程中與土體有關的穩定、變形和滲流等工程問題，為以后從事專業工作和進行科學研究打下基礎[9]。

浙江大學于1953年由從美國西北大學學成歸國的巖土工程界老前輩曾國熙先生創建地基基礎（曾改稱為土工學）教研室開始，同年開設本科課程地基基礎，即為現在的土力學課程。經過半個多世紀浙大巖土工程學科同仁堅持不懈的努力建設，土力學課程先后被評為浙江大學首批精品課程和浙江省精品課程。為了提高教學質量，實現為學生提供課后自學、自我測試和練習的平臺，在建工學院土木系重點課程建設基金的支持下，自1997年開始著手研制了本課程的多媒體教學課件地基及基礎教學系統。 該課件已從2000-2001學年第2學期始在本課程的教學中使用，其光盤版于2001年6月由浙大出版社正式出版，是國內最早正式出版的與本課程相關的教學光盤， 于2004年獲浙江大學第三屆本科教學優秀多媒體課件一等獎。為培養21世紀新人才，進一步提高教學質量，建設部高等學校土木工程專業教學指導委員會于上世紀末，組織編制了面向21世紀的土木工程專業教學大綱，并積極組織編寫面向21世紀的系列新教材。作為該系列新教材編寫單位之一，我校于1999年開始組織編寫土力學（龔曉南為主編），并于2002年6月由中國建筑工業出版社出版。2008年，建設部高等學校土木工程學科專業指導委員會確定土力學為“十一五”推薦教材，并于2014年對該教材進行了再版。2019年9月，與課程配套的《土力學學習指導與習題集》正式出版[10]。

2018年，教學團隊開始土力學MOOC課程的錄制工作，經過1年的努力，土力學慕課于2019年9月16日在中國大學MOOC平臺首次正式上線，目前已經連續開課4輪，選課人數累計近2萬人。

三、課程設計方案

（一）教學學時安排

該課程采用傳統授課方式，總學時數為40，按照學生線上和線下總學時不少于課程總學時數的1.2倍（其中線上學習時間為課程總學時的20%-50%，線下學習時間不低于課程總學時的70%）的原則，本課程計劃總學時為48個學時，其中線下教學學時安排為32個學時，每周有2學時作為線上教學時間。其中線上教學共59個視頻，每章課程學習后會有配套的章節測驗與章節作業。另外，線上還包含一次期末考試，因此線上學習實際達到至少16個學時。

（二）混合式教學設計

整個教學過程分為課前—課中—課后三個階段。課前階段主要是學習線上知識。在課程開始前，教師根據課程教學大綱制定詳細的教學方案，把引導性問題、教學視頻、PPT講稿、參考資料等發布到教學平臺，并引導學生觀看課程視頻。在線上學習過程中，學生需要完整觀看視頻，并且完成線上關卡測試以及參與相關問題討論。教師可以在平臺中獲取每位學生的視頻觀看率、測試出錯率以及討論區發帖和視頻播放頻率等數據，掌握每位同學的學習情況和學習效果，并據此制定出針對性的個性化指導方案。課中階段主要是指線下面授教學。根據對課前階段學習數據分析結果，針對重難點進行深入講解，對部分完成度較低的學生進行針對性指導。通過教師的組織和監督，學生分別完成線上課程知識點回顧、線上課程疑難知識點講解以及分組討論等教學環節，實現線上學習和線下討論交流的統一結合。在線下教學中應注重學生個體獨立性、團隊合作精神以及創造性思維的培養。課后階段是課前線上學習和課中面授教學的鞏固和延伸。通過布置課后作業、討論性習題以及集體大作業等形式，驅動學生對所學知識進行鞏固和加強，培養學生的創新意識和知識創造能力。

（三）課程內容分值布置

總成績由線下期末考試、線上學習以及平時線下作業三部分組成，各部分所占比例詳見圖1。其中，線上教學一共有十章教學內容， 在課程首章節提供了一份PDF版土力學教材的電子文檔。每章所包含的線上學習資料有教學短視頻、課程PPT、在線測驗、在線章作業、線上討論。每章分值占線上總分的5分，其中章測驗分數為3分，章作業分數為2分。每章包含一道原創或改編的一道趣味討論題，需要學生靈活運用土力學知識對討論題進行分析。此部分共計50分。 線上期末考試在選定的時間節點面向全體學生開放，需要學生在固定時間內完成。課程期末包含一次共計50分的線上期末測試，其中客觀題部分20分，主觀題部分30分。由此共同構成線上課程的100分。

（四）習題布置

在線測驗主要由客觀題構成，包括單選題、多選題、簡答題、判斷題等多種題型，涵蓋了視頻教學中的基礎知識點，主要考查學生對于基本概念的理解和掌握。某些原創習題改編自視頻教學內容，學生只有通過觀看教學短視頻方可答對，對學生的短視頻學習起到一定的督促作用。

在線章節作業包含一道簡答題和一道計算題，簡答題主要是對本章核心內容的記憶考察，計算題則是綜合分析題，幫助學生掌握相關土力學計算的基本流程。線下習題由課程配套教材的課后習題組成，在教師完成章節授課以后布置學生完成。

（五）考核監督

每章節的教學內容依據教師的授課節點定時開放。在相關章節知識點線下教學開始前，提早一周開放線上內容，供學生進行學習，以期達到預習的作用。短視頻學習，要求學生達到80%的累計觀看時長方可達到一次有效學習，快進跳過太多則判定為無效學習。

章節測驗和章節作業偏重基礎知識點的考察，各提供一次提交機會，對學生的短視頻學習質量有較高要求。提交截止時間設置為相應章節授課當周周末，考核時間不固定，每位學生可彈性選擇測試時間。每位學生的章測驗習題隨機分布，考核時間隨試題數量不等控制在20分鐘左右。每章測試情況和學生的疑難問題會提交給授課教師，在之后的線上課程，教師會對相關內容進行針對性講解。

每章線下作業提交截止時間為教師布置完課后作業的第二周，由人工批改完成，成績不計入線上成績。每章的課后討論題供學生自由選擇，不計入線上成績，但可以作為課程學習積極性的考核參考指標之一。在課堂討論區，同學們也可進行其他問題討論。

四、課程應用及教學效果

（一）課程應用

由浙大教學團隊拍攝完成的土力學慕課課程已于2019年9月16日在中國大學MOOC平臺正式上線，該課程共10章教學內容，有59個教學視頻，視頻總時長600分鐘。截至目前，本課程已經連續開課4輪，具體選課情況詳見表1。

“學在浙大”教學平臺是一款同時為浙大在線師生及校外用戶打造的線上課程學習平臺，平臺操作界面簡潔大方，交互友好，可實現線下課堂教學與線上虛擬課堂無縫融合，滿足翻轉課堂、混合式學習、碎片化學習多種應用場景，輕松構建多元化的智慧教學環境。此外，平臺還提供了課件、作業、測試、討論、問卷等豐富多樣的學習活動，讓課堂組織更加彈性靈活，教學過程更加生動有趣，平臺首頁見圖2。

利用教學團隊所拍攝的土力學慕課視頻，依托“學在浙大”教學平臺，實施線上線下混合式教學。根據線上線下混合式教學設計方案，對課前、課中及課后學習內容進行細致規定[11]。課前線上教學注重對基礎概念及基本理論的初步認識，在線下授課開始前對學生開放。在學生已經掌握相關基礎知識和基本概念的前提下，根據線上學習數據，進行有針對性的線下授課。課中線下授課以引導性學習為主，采用案例式、問題式教學法，串聯課程相關知識點，并通過課堂提問或小組討論形式增加學生的參與度，有效調動學生學習的主動性，同時及時掌握學生的學習效果，對于一些普遍性的問題進行集中重點講解。課后學習以線上學習為主，主要通過作業、練習或小測試等方式來鞏固所學知識點，并通過線上討論等方式進行拓展學習。此外，通過線上學習數據還可以對每章學習情況進行綜合分析，如通過對2020春季線上教學數據分析，在土力學十章教學內容中，得分率較低的是第六章的地基沉降與計算，因此，在最后的總復習中，對地基沉降與計算部分進行重點補充講解，集中解決同學們的疑難和困惑。

（二）教學效果

自本課程采用線上線下混合式教學方式以來，學生自主學習積極性明顯提高。根據“學在浙大”平臺對2020春季土木工程卓越班學生的統計數據（共29人），每位同學都完成了視頻資料學習的要求，并及時完成了每章的測試以及作業，課程訪問統計詳見圖3，最終成績分布詳見圖4。

根據“學在浙大”平臺統計數據，學生平均訪問次數為891次，平均訪問時長25小時44分，平均影音觀看時長為9小時35分，參考資料查看率以及音頻教材觀看率都達到了90%以上。在成績分布中，最終成績90分以上的占到班級總人數的75%，班級最低分數也達到了77分，學生學習成績顯著提高。

五、結語

“互聯網+教育”背景下，線上線下混合式教學模式能有效實現線下教學與在線學習的優勢互補，是當前高校課堂教學改革的重要方向。教學團隊利用拍攝完成的土力學慕課視頻，依托“學在浙大”教學平臺，通過線上線下混合式教學，有效延長了學生學習時間和對學習空間的拓展，課前、課中和課后的教學任務完成度普遍較高。解決了課堂教學課時不足問題的同時，也大大調動了學生的學習積極性，學習效果顯著提升。加上課程考核貫穿于線上和線下學習的全過程，對學生的最終評價也更為科學和合理。但須指出的是，采用線上線下混合式教學需要教師和學生在課外投入較多的時間，對教師的專業能力以及學生學習的自主性也有較高的要求，因此，必須加強教師隊伍專業能力的培訓以及對學生的引導和鼓勵，這樣才能更好的適應高等教育發展的新趨勢，以取得理想的教學效果。參考文獻：

[1]浙江大學教師發展中心，教與學[J].2013（1）：2-11.

[2]焦建利. MOOC：大學的機遇與挑戰[J]. 中國教育網絡， 2013（4）：21-23.

[3]王文禮. MOOC 的發展及其對高等教育的影響[J].教學研究， 2013（2）：53-57.

[4]何欣憶， 張小洪， 羅仕建， 等. 基于SPOC的混合式翻轉課堂模式探索[J]. 高等建筑教育， 2019， 28（3）：137-143.

[5]王金旭， 朱正偉， 李茂國. 混合式教學模式：內涵、意義與實施要求[J]. 高等建筑教育， 2018， 27（4）：7-12.

[6]胡安峰，謝康和，龔曉南，等. MOOC浪潮下土力學混合式教學法的探索[J].《華中科技大學學報（社會科學版），2014， 28（126）：157-160.

[7]陳紫天. 高校線上線下融合式深度教學的理論與實踐[J]. 沈陽師范大學學報（社會科學版）， 2020， 44（6）：97-104.

[8]胡安峰，王奎華，應宏偉，等. 土力學課程建設與教學改革實踐——以浙江大學為例[J]. 河海大學學報（哲學社會科學版），2017， 19（S）：21-22，37.

[9]胡安峰，謝康和，龔曉南，等. 工程實例嵌入型教學法在土力學教學改革中的應用[J]. 華中科技大學學報（社會科學版），2014， 28（126）：168-170.

[10]龔曉南，王奎華，胡安峰，等. 大土木教學理念下巖土工程學科優質教學資源建設與復合型人才培養實踐[J]. 武漢理工大學學報（社會科學版），2016， 29（5）：1-5.

[11]梁橋， 鄒洪波， 劉杰. 線上線下混合式教學改革實踐：以“土力學與地基基礎”課程為例[J]. 教育教學論壇， 2021（11）：69-72.

Abstract： With the deep integration of information technology and modern education， MOOC and other online education resources are developing rapidly. How to integrate offline education with online resources has become an important issue facing the current teaching reform. Soil mechanics is an important core course for civil engineering related majors， which has the characteristics of high theoretical requirements and strong practicality. With the limitation of class hours， it is difficult for students to achieve the requirements of deep understanding and application of this course knowledge only relying on classroom teaching. In view of the new challenges faced by the traditional teaching mode， based on the construction of online resources such as MOOC， the exploration and practice of online and offline mixed teaching reform are carried out. The problems such as the lack of traditional class hours， the low participation of students and the single assessment method are well solved， and good teaching effect is achieved.

Key words： soil mechanics; online and offline; mixed mode; teaching reform

（責任編輯 崔守奎）