土木工程材料課程中混合式教學的現狀模式分析

于 冰

(哈爾濱石油學院，黑龍江 哈爾濱 150027)

0 前 言

工程教育在我國高等教育體系中占30%以上。工程教育認證理念認為，工程人才的培養不能只有技術教育，其要求畢業生在掌握基本工程知識的基礎上，具備對具體的工程問題進行分析與解決的能力，還要求學生具有其他知識與能力，如了解土木工程材料的可持續、綠色低碳、環保、經濟等性能，并可根據工程的特點對材料進行設計與選擇。如何在校園內、課堂上培養出同時具備工程實踐能力與科研創新能力的復合型工程人才，如何根據工程教育認證理念對傳統教學過程進行改革與創新，是當前高等工程教育面臨的重大挑戰。土木工程材料實驗課程通過方案設計、實驗操作、結果處理、現象分析、實驗結論等一系列過程，鍛煉和提升學生的綜合能力。但現階段，土木工程材料實驗課程教學過程中存在實驗內容與實際工程聯系不夠緊密、教學方法缺乏創新等一系列問題，不能滿足工程教育認證理念的相關要求。為木工程專業更好地適應新時期的科技變革與產業升級，需結合工程教育認證理念，對其教學過程、教學方法及教學模式進行進一步的改革與創新，將教學培養模式從培養專業理論知識較強的專業型人才到培養溝通交流能力佳、創新與實踐能力較強等綜合素質較高的復合型專業人才進行轉變。

混合式教學概念，最初由國外培訓機構提出，這種新型的教學模式是將線上和線下教學相互融合，最早由何克抗教授將這種教學概念引入，并將其融入到國內的教學當中。混合式教學方法能夠將網絡化教學和傳統教學很好的結合起來，將二者的優勢充分發揮出來，既突出了學生的主體地位，又使教師在教學過程中的主導作用有所保障。因此，這種教學方法也成為了我國當前教育工作者的主要探究對象。本文對混合式教學方法在土木工程材料課程教學中的應用進行了深入的分析和探究，希望能夠為今后我國高等院校的課程改革提供參考意見。

1 土木工程材料課程教學現狀

1.1 教學內容分散

從當前我國高等院校在土木工程材料課程的教學內容設定來看，存在著教學內容相對分散，知識點之間缺乏貫通性和邏輯性的問題，教學內容較為復雜，教師在講授和學生在學習的過程中都存在著難度。此外，土木工程材料課程中涉及到的知識點范圍性較廣，具有零散性的特點，各個章節之間缺乏連貫性，學生在學習過程中往往需要花費較多的時間和精力[1]。教師在設計教學內容時，也更加偏重理論性，導致其和現實生活之間存在的聯系較少，只有具備一定實踐能力的學生才能很好地掌握這門學科的教學內容，教學內容的分散導致了教學難度的提升，教學效果無法達到預期。

1.2 學生的主體地位不明顯

通過走訪和調查可知，當前我國大部分高校在進行土木工程材料課程教學時，應用的仍然是傳統的教學模式。在課堂上，教師將更多的精力和時間用于理論知識的講解，學生更多的是被動獲取知識，師生之間缺乏互動。并且實踐內容和實踐課安排得較少，即使安排了實踐課，也是以驗證性實驗為主，即教師演示，學生觀摩，但往往實驗效果較差。這種教學模式不僅會影響學生的學習積極性，影響教學效果，而且忽略了學生在學習過程中應占據的主體地位，被動性的學習不利于學生學習能力的提升。

1.3 教學評價方式單一

對教師的教學能力和學生的學習能力進行評價，是教學工作的主要內容，直接關系著教學質量的高低。但從土木工程材料課程的教學現狀來看，大部分高校的教學評價方式只有期末考試，方法和標準都比較單一。這種片面的教學評價方式，使得無論是教師或學生在日常教學中都更加注重理論知識的學習，只在乎最終的學習效果，忽略了在學習過程中培養實踐能力。并且，以考試為目的的評價方式只能對學生的能力做出片面的評價，對教學效果的衡量也不夠全面，教師無法準確地掌握學生的學習情況，也不利于教學目標和教學內容的設定。

1.4 教學體系陳舊

目前，我國高校的土木工程材料課程教學中所使用到的教材大多數針對的是建筑工程，在土木、路基、隧道工程等方面所應用到的材料涉及得較少。隨著社會經濟的飛速發展，我國在基礎設施建設上投入的資源越來越多，建筑行業對從業者的能力要求也越來越高，但是學生在校期間所接觸的材料范圍不夠寬泛，使其在今后的實際工作中缺乏相應的能力，與實際需要不匹配[2]。大部分土木工程材料專業的學生在工作后都存在著專用材料掌握不足的問題。雖然造成這種現象有一定的客觀原因，但這是土木工程材料教學中實際存在的問題，需要高校和教師做出積極應對。

2 土木工程材料課程教學的改革具體措施

2.1 情景式案例教學法

通過研究表明，以既定的學習目標為標準，在土木工程材料教學中應用情景式案例教學法，可以更好地調動學生的學習積極性，讓其主動地參與到教學當中。因此，以下以金屬材料為例子，對情景式案例教學法進行簡單的介紹。

2.1.1 導入案例

教師在設計教學內容時，應事先準備好經典案例，并借助文字、圖片、視頻等多種表達方式將教學內容全方位地展示給學生。可以設計更加吸引學生注意力的標題，例如，將標題設計為：泰坦尼克號被稱為“永不沉沒之輪”，但是為何在第一次航行時就沉沒？然后教師可以利用播放視頻的方式來導入案例并引發討論，這樣做可以在課前充分地調動和激發學生的學習興趣[3]。

2.1.2 提出問題

教師在提出問題時，起到的是引導作用而非主動作用。在導入案例之后教師可以提出問題讓學生來回答。且問題要設計得合理并和導入案例具有一定的關聯性，例如：造成巨輪沉沒的技術原因有哪些；為何如此堅固的船體在發生碰撞后會導致巨輪沉沒；哪種材料的抗擊韌性較強。

2.1.3 明確教學目標

以OBE教學理念為標準，在教學開展之前就要確定學生的Learning outcome(預期學習成果)和學習方向。假如在導入案例和提出問題之后，學生的學習興趣和熱情被充分地調動起來了，教師可以順理成章地將學習目標拋出，且學習目標可以設定多個層次，拿防火材料舉例，教學目標可設定為：①掌握鋼構件在火災發生時易產生坍塌的原因；②基本掌握鋼材防火原理和土木工程中較常使用到的防火措施；③掌握鋼筋、型鋼保護層對鋼構件耐火性的影響程度；④從鋼材在受沖擊時的溫度變化曲線入手，分析造成鋼材脆性斷裂的原因。

2.1.4 教師講授、學生參與式學習

教師以教學目標為中心，結合先前的導入案例和教材中引入的概念及知識點進行講授。例如土木工程材料的耐燃性、構件耐火性、DBTT(韌脆轉變溫度)等都是主要的知識點。在教授過程中，應注重突出學生的主體地位，借助合理的教學策略，為學生營造出相對輕松、愉悅的學習環境，在教學過程中也要注重師生互動和同學之間的交流、討論，確保教學目標可以實現。

2.1.5 教學總結

在每節課的后10 min，教師應對本節課程的教學內容和相關問題進行總結，并再次進行針對性的提問。例如，當建筑物發生火災時，內部溫度勢必升高，此時鋼材的力學性質及變形性能會發生何種變化，在發生火災時，鋼材能夠防火的原理和措施分別是什么；在鋼材中融入哪些化學元素能夠優化鋼材的低溫脆性。此外，教師還可以通過歸納總結的方式將課程中講解到的金屬材料進行整理，讓學生更加系統性地學習相關知識。

2.1.6 延伸和拓展

在情景式案例教學當中，學生的參與度較高，學習興趣也被充分地調動起來，課堂氣氛活躍不死板，教師可以將這種學習氛圍充分利用起來，對學生加以適當的引導，讓所學的知識點得到延伸和拓展，例如教會學生如何利用在土木工程材料課程中學到的知識解決現實生活中實際遇到的問題，還可以為學生布置課外作業，讓學生以小組的方式進行實踐探究，課題的內容可以設定為：當發生火災時，如何更加安全、快速的逃生；如何將材料低溫脆性應用于生活之中。

2.2 教學內容模塊化

在設計教學內容時，要注重內容之間的連貫性，使其具有模塊化的特點，并且應將側重點放在工程應用，具有一定的前沿性。在教學改革的不斷推動下，其教學側重點也從以往的側重應試變成了側重應用。因此，近年來我國各個高等院校在土工工程材料的課時上面做出了調整，呈逐漸減少的狀態[4]。且課時結構也發生了變化，實踐教學課時有所增加。在固定的課時中，盡可能多地為學生安排實訓課程，以此來確保教學質量，這對于促進學生的積極主動性也有好處。教師需要時刻關注學生對教學內容的掌握情況，并適時地對教學內容和方法做出調整和改進。例如可以從工作實際需求出發，縮減對材料生產方面的關注，將更多的時間用于材料在土木工程應用中的學習。同時注意當前所學內容和后續專業課程的連接。讓學生在學習的過程中充分認識和了解到土木工程材料課程的重要性和今后在工作中的實用性。此外，教學內容的模塊化還體現在內容的時效性上。教師要將這一課程的相關學習研究、最新發展成果引入到日常教學當中，在倡導低碳環保的當下，在日常教學當中可以將環保材料和二次資源利用這方面的內容添加進來。例如，當前居民更加偏向于選擇綠色節能建筑和裝配式建筑，國家也倡導構建海綿城市，以及如何將應用土木工程材料所產生的生態問題進行修復。爭取做到土木工程材料課程教學具有時代性、前沿性。教學內容模塊化設計的具體思路如表1所示。

表1 土木工程材料教學內容模塊化設計

2.3 加強實踐教學

加強實踐教學，可以更好地培養學生在科學創新方面的能力，為了更好地滿足社會和企業的要求，高校在培養學生時，應該朝著創新型人才努力。因此，在進行人才培養時，要嚴格遵守設計好的人才培養方案。大學生在校期間，要按照人才培養方案的要求，獲取相應的創新實踐學分。對于部分有剩余精力或學習能力較強的學生，可以加入到學校提供的科研創新項目當中。通過分層設計，幫助學習能力存在個體差異的學生找到適合自己的學習方法。讓學生在相對輕松、愉悅的氛圍中培養自身的專業能力和創新意識，因材施教更具效果。個性化的發展方式可以為學生跨學科發展和創新創業提供空間，讓其擁有更加多元化且自由的學習發展機會。

以工程材料實訓舉例課程為例，該實踐課程就是依據土木工程創新型人才培養方案設計出來的，這一實踐課程具有實踐性教學環節，能夠提升學生在土木工程材料方面的綜合應用能力。在實踐性教學環節的劃分上，分為校內綜合實踐和參觀校外施工現場。一方面，學生在校學習期間可以掌握基礎土木工程材料在施工中的技術要求，掌握對土木工程材料檢驗、評定的能力，夯實理論知識，另一方面，土木工程材料的質量直接關系著建筑物的質量，實踐性教學可以讓學生更加清楚地了解到工程材料的好壞對工程結構質量的影響，能夠更好地培養學生的工程觀念。若部分高校受經費限制無法為學生提供實驗室，教師可以通過組織觀看實驗視頻的方式進行教學，或者通過校企結合的方式組織學生到工地進行參觀。

2.4 線上線下混合式教學

先進、科學的教學方法應具備先進性及互動性，在教改的深入推動下，先進的信息技術和教學的融合也越來越深入，因此，高校教師在日常教學中，要對學生進行積極的引導，讓學生在個性化學習當中完成對教學內容的探究。在“互聯網+”時代，要將教學媒介充分運用起來，加強人才培養質量[5]。MOOC和課堂教學的結合可以將二者的優勢進行互補，教學效果會得到大幅度提升。對于學生自學就能掌握的知識點，教師可讓其在課下利用網絡完成學習，這樣做不僅解決了以往課時不足的問題，而且能夠讓教師將更多時間和精力用于講解疑難知識點上，對教材進行更深入的講解和挖掘。其次，還可以利用分組討論的方式讓學生在相互交流中發現問題、解決問題，打破傳統的習慣性認知模式，讓學生擁有勇于質疑、敢于創新的精神。在教學中應用線上線下混合式教學，教師和學生在學習過程中的地位慢慢發展轉變，教師以引導為主，學生逐漸占據了主體地位，這也有助于學生養成自主學習的能力。但是這一教學方法對教師的教學能力也有了更高的要求。土木工程材料課程的任課教師不僅要具備夯實的理論知識，而且要擁有一定的實踐經驗及創新精神，在教學過程中要善于引導和啟發學生，通過教學反思為學生創造更好的學習環境，提升教學質量。

3 結束語

隨著經濟的發展，我國在基礎設施上的投入逐年增加，相應的，對這方面人才的能力也有了新的要求。土木工程材料是土木工程中重要的學習內容，學生對土木工程材料的掌握程度也直接影響到今后的工作能力。鑒于我國高校當前的土木工程材料課程教學方法存在諸多弊端，無法滿足當前的教學要求，本文從實際情況出發，提出了應用情景式案例教學法和線上線下混合式教學的方法，對現有的教學方法進行改進，使其更具系統性和先進性。改進后的教學方法可以為學生提供個性化的學習空間，實踐與理論相結合的教學方式也能夠培養學生的自主學習能力和創新能力，讓其在今后的工作中能夠很好地被企業和社會所認可，成為全面型人才。

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