研究生課程混合式教學模式研究
——以橋梁結構體系課程為例

譚紅梅,曾 勇,王小松,馮亮波

(重慶交通大學a.山區橋梁及隧道工程國家重點實驗室;b.高等教育研究所;c.土木工程學院,重慶 400074)

隨著現代科學技術的發展和我國高等院校信息網絡設備的逐漸完善,教育教學模式正面臨新的挑戰。針對教育信息化發展趨勢,“十三五”發展規劃明確提出了建設智慧校園要求,注重在“互聯網+”時代背景下深化對高等教育領域的綜合改革,加上2020年新冠肺炎疫情暴發,線上教學活動進一步推動了高校教育信息化變革的步伐。在研究生課程建設中,如何有效地結合線上教育資源和線下教學優勢,探索混合式教學模式,對推動信息化在高等教育中有效實施,具有重要意義和應用前景。

混合式教學模式打破了傳統線下教學時間和空間的限制,能及時得到學生反饋和提高教學效率。同時,能最大限度地激發學生學習過程的主動性、積極性與創造性。本文以重慶交通大學橋梁與隧道工程專業研究生橋梁結構體系課程為例,分析了“互聯網+教育”背景下的混合式教學模式及其實踐探索。

一、研究生橋梁結構體系課程教學現狀及存在問題

隨著我國基礎設施建設的快速發展,橋梁結構形式、施工技術和理論分析手段日新月異。橋梁建筑發展至今,其形式已呈千姿百態。然而,工程中常因橋梁結構體系選擇不當導致結構缺陷,造成投資浪費或橋梁壽命縮短,甚至倒塌等災難性后果;常因缺乏橋梁結構體系理論指導,無法通過參數優化實現更好結構性能;常因創新不足,導致結構形式單一,或者為了標新立異,作出畫蛇添足之舉……我校橋梁與隧道工程專業開設的研究生橋梁結構體系課程,以增強學生理論知識,激發其更深層次思考為目的,使學生在了解什么是優秀橋梁結構體系的同時,能夠掌握如何實現工程操作和創新。

橋梁結構體系課程是橋梁與隧道專業研究生的專業必修課,過去該課程教學主要采用傳統課堂教學模式。橋梁與隧道專業作為我校優勢學科,雖然該專業研究生生源大部分來自橋梁與隧道專業的學生,但仍存在部分學生來自非土木相關專業,且在本科階段從未接觸過橋梁工程相關知識。在生源能力參差不齊情況下,如何利用現有的線上線下教學資源,及時調整橋梁結構體系授課內容和方式,做到以學生為中心,因材施教,提高教學質量,把“知識傳授”轉變為“能力培養”,是橋梁結構體系課程亟需解決的重要問題。

二、基于“PIP”的線上線下混合式教學模式

(一)混合式教學模式特點

與MOOC海量教學資源相比,線上線下混合教學模式更具有針對性,加大了師生參與度。課堂上,通過教師引導,激發了學生間相互討論的激情,進一步提高了學習效果。目前普遍認為,混合式教學是一種最有效的教學模式,也被認為是以翻轉課堂教學法為支撐的小規模限制性在線課程(Small Private Online Courses,簡稱SPOC)的升級模式。

混合式教學模式,包括線上活動、線下教學以及兩者的相互融合。一方面,教師在網絡平臺上傳各類教學資源和發起相關教學活動,學生通過互聯網進行相關課程內容學習;另一方面,線下課堂,教師有針對性地引導學生提問和開展討論等教學活動。

(二)基于“PIP”的教學模式設計

充分利用線上課程(在線公開課或教學視頻等)和傳統課堂教學的優勢,結合橋梁結構體系課程,本文探索了課前預習(Pre-class)、課堂重點難點解析加討論(In-class)、課后拓展(Post-class)的“PIP”教學模式,如圖1所示。

圖1 基于“PIP”的混合式教學模式

課堂教學前,教師需提前錄制橋梁結構體系課程視頻,并將視頻、課件PPT、相關學習文檔上傳到超星學習通或在線學習中心,學生可自主觀看學習,并帶著學習任務預習和針對性查閱文獻、資料。

課堂講授中,任課教師需著重講解知識的重點和難點。教學方式可采用任課教師講授、課堂小測驗、學生講解—教師點評、學生間互相討論等形式進行。對于學生仍未理解的知識點,可通過線下課堂提問、線上社區提問等方式向教師反饋,接到反饋信息后,教師需及時對課堂內容及相關進度進行安排調整。

對于觀點不統一或存在分歧明顯的案例,教師可組織學生展開討論。討論形式除了線下課堂小組式討論外,還可以線上學習通社區的討論形式。對那些內向、不善于或不喜歡在線下課堂講話發言的學生,或是不能直接口頭表述問答,線上社區討論無疑是一種較為合適的討論形式。采用線上線下相結合的互動討論方式,能夠激發線下課堂學生的學習興趣,提高課堂參與度。課上學生不再是被動地接受知識傳授,而是主動地學習、思考乃至解決問題。在混合式教學討論過程中,教師主要起引導作用:肯定正確的觀點和見解,修正錯誤的觀點以及補充片面的觀點。在討論偏離原有軌道時,教師可適當引導歸正,并就本次討論主題內容進行歸納總結。

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課后,任課教師通過在學習通或在線學習中心平臺補充上傳相關知識,如最新科技報道或科研文獻等,能夠使研究生及時了解國內外橋梁行業前沿發展,把握相關科技知識發展動態,以實現開闊專業視野的目的。比如,在講到“懸索橋結構體系”這一章節時,就可以將“懸索橋發展現狀綜述”“懸索橋結構設計和施工創新”等文獻或在線教學直播資料轉發至學生端,引導學生緊密關注橋梁體系前沿創新知識,激發學生求知欲和提升分析解決專業問題的能力。

(三)教學實踐中應突出“問題視點”

在傳統教學模式中,教師一般通過向學生灌輸專業知識,缺少對學生專業學習內容思考的啟發和問題分析的引導,不注重拓寬學生的問題視野,使培養出來的研究生難以具備解決重大或復雜工程問題的能力。21世紀,工程技術發展面臨眾多挑戰,新能源、新材料、人工智能、物聯網、智能機器人、大數據等快速發展,正逐漸滲透并影響橋梁工程建設領域。

教師“教”和學生“學”都是基于問題導向來開展的,經研究發現,問題導向型學習能夠使學習者在尋找解決問題方法的過程中,獲取知識,開闊視野,提高解決問題的能力。因此,在專業課教學中,土木工程專業教師應注重把新理論、新技術融入相關課程教學中,突出對實際問題的引入,拓寬學生專業認識視野,提高學生分析問題和解決問題的能力。

對于橋梁與隧道工程專業的學生來說,在拓寬問題視野之前,應養成關注問題的意識。因此,在平時課堂講授中,任課教師可有意地引入工程界相關問題案例。如2020年5月5日,廣東省虎門大橋懸索橋加勁梁發生明顯振動,振幅過大影響行車舒適度和交通安全。針對該問題,教師在學習通設置了相應的討論題,引導學生分析該橋振動的原因以及提出可能的抑振措施。討論題以網絡社區論壇發帖的形式發布,學生跟帖將自己的答案發布,學生之間可相互評閱、點贊他人的答案,互相學習。討論前,教師稍加點撥,啟發學生運用所學的知識、理論,分析實際碰到的問題;討論后,對所有學生答案進行點評,并總結歸納答案中的亮點。

此外,還可將“問題視點”貫穿到整個課程教學中。課前預習時,拋出問題,引導學生通過自主翻閱教材、網絡搜索、檢索文獻等,查找可能答案。閱讀文獻后,學生可以在網上發布讀后感或對其他學生的留言進行評論,任課教師和助教看到發帖后可進行回復點評或答疑,也可采用線下課堂討論的形式,學生們各抒己見、分組討論,任課教師則進行答疑解惑和點評引導。在問題討論過程中,新問題往往也會不經意間出現,結合專業問題實踐,任課教師即可有意地引導學生展開想象,鼓勵學生課后繼續搜索資料,進而延伸探討和深入分析問題。學生通過自主觀察、查找、分析、驗證、總結后,獲取的理論知識才能活學活用,進而提升自身學習及解決問題的能力。

(四)文獻研讀能力培養

教學過程中,一方面,著重培養研究生搜集文獻、查閱文獻和研讀文獻的能力,要求研究生充分利用校圖書館紙質書刊文獻、校園網電子版資料等線上線下閱讀資源;另一方面,圍繞課程中的具體問題,教師應精挑國內外與本專業相關且具有權威性的學術經典書籍或權威期刊,建立專業文獻庫。例如,與橋梁結構體系課程相關的經典文獻有《結構概念和體系》《Cable Supported Bridges》《結構體系與建筑造型》《建筑結構的奧秘:力的傳遞與形式》等,引導研究生進行批判性閱讀。

通過研讀文獻,研究生能夠基本掌握專業基礎知識,提煉和總結專業觀點,分析和解決專業基礎問題。在課堂討論環節中,研究生也可分享自己觀點,并就遇到的新問題或難點問題進行探討。通過文獻研讀,研究生可以更好地把握本學科發展歷程、研究前沿,構建自身科學的專業知識體系。

三、混合式教學課程考核體系

(一)多元量化指標考核

橋梁結構體系課程教學既要強調理論知識,也要注重應用背景講授。傳統高校課程考核方式普遍以理論標準化考試為主,忽略對學生創新意識、素質拓展以及實踐能力的考查,導致考核結果容易出現偏差,進而影響學生后期學習態度和習慣的培養。

橋梁結構體系課程培養目標:即要求橋梁工程專業研究生具備完備的結構體系理論知識和較高專業分析能力與專業創新能力,能夠將理論知識與實踐能力緊密結合。而傳統教育模式中以期末考試這種“一錘定音”考核方式,來評判學生的專業學習能力,顯然不能滿足培養新時代理工科復合型人才需求。

課程考核評價機制,不僅需要具有檢測、鑒定和選拔的功能,還要能體現教育教學導向、反饋和激勵的功能。因此,需構建科學合理的考核機制來評價學生的知識掌握情況、創新能力,以及教師教學水平、方法創新、教學積極性等。

在橋梁結構體系課程考核方式實踐中,對學生學習過程的價值建構和專業考核的過程性評價,需從學習態度、實踐能力和創新意識三個方面,以到課表現、課程音視頻、章節測驗、討論、作業和期末學習報告為量化指標,為學生建立多元考核模式,如圖2所示。以上考核選項及其在總成績或平時成績里所占的比例,均可以在超星在線學習中心(或學習通)的“成績管理-權重設置”模塊里設置(表1)。課前發布課程相關資料,根據學生閱讀資料時長、音頻播放時長,給予“課前預習”分數;課中根據學生是否觀看學習視頻,觀看時間占總時長的比例關系,并考慮簽到、投票、搶答、問卷、章節學習次數等課堂活動參與程度,給予“到課表現”成績;課中也可設置隨堂測驗、討論、分組任務等對“課程討論”進行考核,考查學生“課外查閱文獻”的情況。比如,發表或回復一個討論得2分,獲得一個贊再得1分,最高分為100分。討論題需要學生查閱相關文獻才能回答。課后布置作業,期末要求學生提交學習報告,這兩項均需要任課教師進行在線批改。

圖2 基于六個量化指標的多元化考核方式

表1 橋梁結構體系考核項目及所占權重

(二)作業互評模式探索

作業互評是教學活動中一種常用考核形式,通俗來講,就是學生根據任課教師事先提供的評閱標準,批改除自己外其他學生的作業。在相互評價過程中,學生不僅可以加深對這一知識點的理解和認知,促進自我反思,還可以借鑒他人的成果,豐富自己的觀點和見解。在超星學習通或在線學習中心里,通過“學生互評”來設置。

橋梁結構體系課程中,教師設置了“從構造、原理等角度,談談對橋梁粘接的認識”這一互評作業題目,要求完成后的作業以PDF或Word文檔等形式,上傳至學習通課程平臺。發布作業的同時,也將評分標準同時發給學生。

互評標準要求:①粘接定義、構造、原理內容齊全;②圖文并茂,能借助于圖表等工具補充說明;③思路清晰,重點突出,邏輯性強;④有準確和獨特專業見解。滿足標準①,分數為60～70分,滿足標準①、②、③,分數為70～90分;滿足標準①、③、④,分數為90分以上;都不滿足為不合格。同時,要求學生在打分的同時,并撰寫評語。

為了能夠保證學生互評的有效性與可信度,在學生互評前,對互評的意義、評價流程、評價要求與評價標準進行解讀。為防止學生為同伴打分均一情況(都打優,或各份作業分數一樣),使得評分滿足正態分布,要求每位學生評閱9份作業,同時規定90分以上的打分不得超過3份,80～89分區段的打分不得超過5份。

互評結束后,通過對結果整理分析,以數據形式展示整體學習情況。課堂上抽選部分學生的互評結果,對互評分數與評語、作品質量進行講解,并邀請部分學生分享互評的依據、收獲以及不足,督促學生重視互評工作。根據互評結果,實現改進或提高學生作業質量,教師也根據學生意見進一步完善了互評方案。

四、結語

基于超星學習通和在線學習中心平臺,以研究生橋梁結構體系課程為例,本文探索了以問題為導向,著重培養研究生文獻研讀能力和基于教學過程的多元量化指標考核的混合教學模式,并得出以下結論。

(1)結合線上教育資源及線下課堂教學優勢,采用課前預習、課堂重點難點解析加討論、課后拓展的“PIP”混合式教學模式,充分發掘研究生自主學習能力,提高了教學效果。

(2)將“問題視點”貫穿于混合式教學過程,引導學生自主搜集文獻、查閱文獻、研讀文獻,提高了研究生發現問題、分析問題、解決問題的能力。

(3)通過建立基于研究生課前預習、課外查閱文獻、到課表現、課程討論、作業練習、期末學習報告六個量化指標的多元化考核方式,綜合考察了研究生的學習態度、學習過程和學習能力。

(4)學生互評模式擴大了研究生的課程認知范圍,深化了其對知識點的理解,提高了學生評價、創新等高階思維能力。