新工科視域下建筑構(gòu)造課程“多維翻轉(zhuǎn)”教學法構(gòu)建

趙敬辛　鄭方園　張玉坤

［摘 要］針對當前建筑構(gòu)造課程教學中常見的內(nèi)容知識點繁多、學生基礎積累不足、校內(nèi)實踐基地缺乏等問題，文章從新工科建設出發(fā)，結(jié)合多年教學改革實踐，提出“多維翻轉(zhuǎn)”教學方法，即師生通過信息化教學理念和虛擬現(xiàn)實技術(shù)，對時間、空間、平臺、角色進行靈活翻轉(zhuǎn)，以期為新工科教育理論教學與實踐訓練的深度結(jié)合提供新思路。

［關(guān)鍵詞］翻轉(zhuǎn)課堂；建筑構(gòu)造；信息化教學；能力培養(yǎng)

［中圖分類號］ G642 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 2095-3437（2023）24-0041-04

“新工科”建設強調(diào)工科教育應回歸工程實踐，培養(yǎng)知識、能力與素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展的高素質(zhì)工程人才，引領(lǐng)我國高等工程教育走向新工科建設[1]。建筑學是一門與社會生活和生產(chǎn)實踐聯(lián)系緊密的工科專業(yè)，在此視域下必須進行教學改革，以強化學生的建筑工程實踐訓練和知識綜合運用能力。

建筑構(gòu)造課程作為建筑學專業(yè)的核心課程，是研究建筑物的構(gòu)成及各組成部分的組合原理、構(gòu)造方法的綜合性課程[2]。學生通過學習，理解建筑構(gòu)配件基本知識和節(jié)點構(gòu)造規(guī)律，能夠根據(jù)功能、經(jīng)濟和藝術(shù)造型的要求為建筑提供合理的構(gòu)造方案，獲得從事建筑技術(shù)設計的綜合應用能力，并為后期的建筑設計系列課程、建筑結(jié)構(gòu)、建筑施工等課程的學習奠定基礎。

南陽理工學院（以下簡稱我校）建筑構(gòu)造課程組圍繞新工科建設和建筑學專業(yè)評估要求制定課程目標，針對傳統(tǒng)建筑構(gòu)造課程教學中存在的問題，結(jié)合應用型本科院校的育人特色，進行了多年的探索和改革實踐，形成了“多維翻轉(zhuǎn)”的教學方法。下文將對該教學法進行詳細闡述。

一、建筑構(gòu)造課程建設現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)

我校的建筑構(gòu)造課程一般開設于建筑類專業(yè)第四學期，在五年制培養(yǎng)計劃中，此時正是專業(yè)理論知識的積累階段和設計實踐能力訓練的基礎階段。該課程內(nèi)容繁多、理論知識難且枯燥、節(jié)點詳圖多且抽象，教材內(nèi)容多為文字配黑白圖片，導致學生普遍學習興趣不高、成績不佳，教師教學難度大、教學效果差。凡此種種，推動著教學團隊重新審視近年來教學中存在的問題，探索全新的符合當前要求的教學模式。

（一）課時少內(nèi)容多，如何讓課堂擴大容量

新工科建設理念是讓學生從被動的課堂學習中解放出來，轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃拥囊詥栴}為導向的自主學習，使學生有更多的時間將課堂所學的概念和理論與實際結(jié)合起來。在此視域下，南陽理工學院新修訂的建筑學專業(yè)培養(yǎng)方案由原來的 215學分壓縮至 195 學分，建筑構(gòu)造課程也由原來的 120 學分變?yōu)?72學分。當前，我們身處建筑工業(yè)化時代，新技術(shù)、新材料層出不窮，新時代要求將低碳、綠色、節(jié)能概念與建筑構(gòu)造設計理念相融合，如裝配式建筑構(gòu)造、人防工程構(gòu)造，以及生態(tài)環(huán)保、保溫、隔熱、隔聲、無障礙構(gòu)造等方面的內(nèi)容都應該讓學生理解或掌握。課時減少了，教學內(nèi)容非但不能少還要增加，這就要求課程組想方設法擴大課堂容量，讓學生聽到、知道、學會，既要“吃得飽吃得好”，還要“消化好吸收好”。

（二）學生差別大，如何讓課程教學具有均衡性

建筑構(gòu)造課程是建筑類專業(yè)的基礎課，面向建筑學、城鄉(xiāng)規(guī)劃、歷史建筑保護工程三個專業(yè)開設。不同專業(yè)學生的先修課程不同，知識積累亦不同；即便是同一專業(yè)的學生，其學習基礎和學習習慣也是有很大差別的。如果按一個課程標準去授課，基礎差的學生不能完全聽懂，基礎好的學生則可能會覺得太簡單了而不想聽。通過分析學生在網(wǎng)上平臺播放微課的數(shù)據(jù)不難發(fā)現(xiàn)，有些學生雖然基礎差，但是會反復觀看直至理解教學內(nèi)容；而有的學生基礎差，學習自覺性也差，看過一遍就算完成任務，更有甚者，連看一遍都做不到。面對不同的個體特點和學習需求，如何以學生為中心，讓每個學生都學有所獲？如何培優(yōu)補差，使課程教學具有均衡性？這是利用信息化教學的每一位教師都需要思考的現(xiàn)實問題。

（三）實踐多基地少，如何讓圖片增加現(xiàn)場感

為了增加學生對建筑構(gòu)造技術(shù)的直觀感受，以往的教學安排中，每學期都會有 1～2 次的現(xiàn)場教學。在理論知識基本串講完畢后，教師會帶學生到事先聯(lián)系好的建筑工地去上課，結(jié)合課堂上學習的構(gòu)造節(jié)點和細部做法，以施工現(xiàn)場的各個建筑構(gòu)配件為“模型教具”詳細講授，能夠有效解決課堂教學中的抽象、單一和枯燥問題。然而，建筑工地有自己的施工進度和管理規(guī)定，不會有專門配合教學進度的施工現(xiàn)場，教師只能以盡量接近教學進度為目標去聯(lián)系；另一方面，國家主管部門對施工安全的管理越來越嚴格，大部分工地不愿接受學生觀摩。自新冠疫情暴發(fā)以來，學生要么上網(wǎng)課，要么封閉在校園里學習生活，去工地上現(xiàn)場課成了奢望。如何能讓學生在課堂內(nèi)完成建筑構(gòu)造“現(xiàn)場觀摩”，適應新工科的實踐教學要求，同時解決實習基地問題、施工進度問題、教學組織問題、學生安全問題，是課程組面臨的又一挑戰(zhàn)。

（四）評價方法單一，如何讓課程考核更科學客觀

建筑構(gòu)造課程傳統(tǒng)的考核方式是以閉卷筆試為主，平時作業(yè)為輔。試卷雖然有填空、選擇、判斷、簡答和作圖等多種形式，但主要是考查學生對構(gòu)造理論的掌握程度，作圖題也多是考查學生對教材上圖片的記憶程度。這種考核方式過于注重對理論知識的考核，忽視了對實踐認知能力的訓練，導致理論教學與構(gòu)造設計的實踐能力培養(yǎng)產(chǎn)生脫節(jié)。在后續(xù)的施工圖設計和建筑設計課程中，許多建筑構(gòu)造課程成績優(yōu)秀的學生在做設計時也無從下手。如何制定更加科學客觀的課程評價方式，引導師生重視繪圖實踐能力的培養(yǎng)，需要教學團隊進行深入研究。

二、課程教學內(nèi)容方法改革和實踐

2019 年，我校建筑構(gòu)造課程開始在中國大學 MOOC 平臺建課，向社會學員開放教學，截至本文寫作前累計參加人數(shù)有5000余人，在線使用頻次共計3000萬人次以上。面對不同來源學員基礎不同，以及課程課時較少、教學內(nèi)容多、實踐性極強等現(xiàn)狀，教學團隊經(jīng)過三年的改革探索，形成了“多維翻轉(zhuǎn)”的建筑構(gòu)造綜合教學法。

（一）時間翻轉(zhuǎn)，擴大課堂容量，增強課程均衡性

教學團隊根據(jù)教學目標、學生特點，設計了線上、線下不同的教學內(nèi)容，編寫了相應的教案和講稿，將通識性基礎和需要反復記憶的內(nèi)容分成獨立的知識點，錄制微課上傳至中國大學 MOOC 教學平臺，每節(jié)課視頻都提供PDF版本教材、教學課件、拓展學習資料以及相關(guān)專業(yè)知識網(wǎng)站的開放鏈接，供學員在課后查閱復習。時間自由的翻轉(zhuǎn)課堂使教學內(nèi)容得到了很好的擴充。

社會學員可以不受時間和空間的限制，借助手機或電腦觀看教學視頻，完成學習任務；而選課的本校學生需要加入班級慕課堂，在課前觀看視頻并完成網(wǎng)絡測驗。教學團隊則在線下課堂結(jié)合網(wǎng)絡測驗反映出的知識難點對學習者進行答疑解惑、新知識拓展和學科前沿引導。不同層次、不同來源的學生通過不同時間的課堂翻轉(zhuǎn)學習相應知識，增強了課堂均衡性和學生獲得感；同時解決了課時少內(nèi)容多的問題，增加了教學內(nèi)容、擴大了課堂容量，開闊了學生視野、提高了學生科學探索的興趣。

（二）空間翻轉(zhuǎn)，減少安全問題，構(gòu)建課程場景性

為解決受制于實習場地、教學進度、安全保障、疫情管理、施工周期等諸多因素，學生無法到工地觀摩建筑構(gòu)造施工建設過程的問題，課題組利用現(xiàn)代信息技術(shù)，采用了“空間翻轉(zhuǎn)—云游工地”的教學方法，在有限的 50 分鐘課堂中準確、清楚地將建筑構(gòu)件的所有工序講解演示給學生，實現(xiàn)了傳統(tǒng)教學手段和施工現(xiàn)場觀摩都無法達到的教學效果。

課題組的教師利用課余時間，到多處施工現(xiàn)場錄制構(gòu)造視頻、拍攝相關(guān)照片，再利用 BIM、VR/AR、3DMAX、PHOTO、FLASH 等三維仿真軟件技術(shù)制作建造動畫[3-4]，按照教學進度進行編輯，課堂上從不同視角多切面展現(xiàn)其構(gòu)造層次，詳細講述建筑物不同部位的構(gòu)造特點。學生可以不受時間、空間限制，在教室或者媒體終端“云游”工地，減少自畫圖例與標準圖之間的差距，獲得正確無誤的示范。強烈的場景感使原本黑白、抽象、呆板、平面的教學變得彩色、具體、生動、立體，激發(fā)了學生的學習熱情[5]。學生在“云游”中遇到不理解的知識點，還可以隨時“叫停”某個構(gòu)件的“施工進度”，由工地場景翻轉(zhuǎn)回教學場景，經(jīng)過教師分解難點、學生討論理解后繼續(xù)觀看。通過反復翻轉(zhuǎn)，實現(xiàn)了現(xiàn)場代入式教學，增強了學生的直觀感受，提高了學生的學習積極性。

（三）角色翻轉(zhuǎn)，增強學生興趣，激發(fā)學生主動性

“教師上面講、學生下面聽，學生提問、教師解惑”是長期以來學校最常用的教學方法。然而，建筑構(gòu)造課程實踐性極強，沒有工程經(jīng)驗的學生完全被動地接受教師講授的知識，理解起來較為困難，容易缺乏主動探求知識的動力，教學效果不理想。為增加學生興趣，激發(fā)學生學生主動性，任課教師采用了“角色翻轉(zhuǎn)—互為先生”的教學方法。

將線下課堂的前15分鐘設定為“小先生”時段，由“小先生”根據(jù)課前預習整理的重難點和自己思考的問題向教師提問，教師通過回答問題，簡要串講知識，分解課程難點，并根據(jù)學生提出的新問題適時拓展教學內(nèi)容，引導學生思考建筑構(gòu)造的前沿技術(shù)和發(fā)展趨勢。同時，“小先生”還可以向其他同學提出 2～3 個問題，回答正確的同學則成為下次上課的“小先生”。

“小先生”們?yōu)榱颂岢鲇袑W術(shù)含量的問題，課下認真查閱資料，主動探索專業(yè)知識和學科發(fā)展技術(shù)，也能夠幫助教師精準了解學情，及時調(diào)整課堂講授重難點。“角色翻轉(zhuǎn)—互為先生”的教學方法，為學生提供了自由表述、質(zhì)疑、探究、討論問題的機會，培養(yǎng)了他們自主學習與合作討論的能力，激發(fā)了他們的學習動機和科學探究的興趣[6]，拓寬了建筑構(gòu)造課程學習的維度，踐行了“以學生為中心”的教育模式。

（四）平臺翻轉(zhuǎn)，改革評價方式，考查成果實踐性

為了與教學方式的轉(zhuǎn)變相適應，課程組對期末“一考定分”、重在記憶的傳統(tǒng)考核方法進行革新，綜合考查學生的動手實踐能力和創(chuàng)新思維能力。將網(wǎng)絡教學、調(diào)研報告、課后作業(yè)、課堂討論、課程設計成果與期末考試成績賦予合適的權(quán)重，共同作為課程的考核手段；同時制定出建筑構(gòu)造課程質(zhì)量標準，使教師在各種考核平臺中都有據(jù)可依。

建筑構(gòu)造課程評價成績由平時、實踐、期末三部分的成績按照 2∶3∶5 的比例構(gòu)成。平時成績由中國大學 MOOC 愛課程和慕課堂教學平臺的考核成績加權(quán)構(gòu)成，其中愛課程教學平臺的考核側(cè)重于考核線上課程觀看時間頻次、討論發(fā)言積極性和正確度、網(wǎng)絡測試作業(yè)和 PBL任務的正確率，在慕課堂平臺則重點考核隨堂測驗、課堂搶答和互問互答的表現(xiàn)。實踐成績在UMU平臺進行評定，考核學生獨立解決構(gòu)造技術(shù)問題的能力。教師在平臺上發(fā)布課程設計任務書，要求學生完成后將繪制好的墻體、樓梯和吊頂構(gòu)造圖紙掃描上傳，并鼓勵學生添加語音解說錄制視頻，更好地表達自己的設計思路。期末成績由線上和線下兩次考試構(gòu)成，線上期末考試采用開卷方式，要求學生在規(guī)定的60分鐘內(nèi)完成 30～40道選擇題和判斷題，重點考查學生對常用構(gòu)造知識點的理解和把握能力，以及對具體構(gòu)造工藝的判斷能力；線下期末考試則采用閉卷方式，以簡答、計算、繪圖題型為主，目的是考查學生知識掌握的深度和廣度、創(chuàng)新思維能力和實踐能力。

目前可用于翻轉(zhuǎn)課堂教學的平臺有很多，都有著不同的優(yōu)缺點。建筑構(gòu)造課程教學和考核選擇在不同平臺之間翻轉(zhuǎn)，有效發(fā)揮了各個平臺的優(yōu)勢，提供了多樣化的學習的路徑與措施、提高了考核的準確性和科學性，多樣的考核方式也增強了學生探索知識的興趣和解決問題的能力，推動課程從應試教育向素質(zhì)教育轉(zhuǎn)變。

三、改革成效

“多維翻轉(zhuǎn)”教學方法的改革實踐，結(jié)合信息化教學理念和技術(shù)手段，師生在時間、空間、平臺、角色中靈活翻轉(zhuǎn)，創(chuàng)新了學習形式，豐富了教學手段，改變了學生難以親臨施工現(xiàn)場的弊端，實現(xiàn)了新時代教育理論教學與實踐訓練的深度結(jié)合[7]。2020—2022年的春季學期，建筑構(gòu)造課程的達成度分別為 0.72、0.75、0.79，說明改革成效持續(xù)向好。

建筑構(gòu)造課程改革根據(jù)新工科建設、專指委指導和實踐要求明確教學任務[8]，學生在擴展專業(yè)視野、提升學習興趣的同時，培養(yǎng)了獲取專業(yè)知識的能力。這不僅使建筑構(gòu)造課程教學目標得以達成，還引導學生將在課程中培養(yǎng)出來的探究精神和工程實踐能力運用到后續(xù)課程的學習中。近三年來，學生在后續(xù)施工圖設計和居住區(qū)設計課程中的繪圖能力不斷提升，畢業(yè)設計質(zhì)量也越來越高，為形成良好的建筑綜合職業(yè)素養(yǎng)打下了堅實的基礎。

課題組教師通過對“多維翻轉(zhuǎn)”教學方法的研究和實踐，利用現(xiàn)代技術(shù)進行教學的能力明顯提高，同時鍛煉了順應建筑發(fā)展需求、觀察最新建筑現(xiàn)象、探索建筑內(nèi)在規(guī)律、尋求建筑構(gòu)造教學改進突破的科研和教學能力，真正實現(xiàn)了教學相長[9]。

四、存在問題及改革方向

“多維翻轉(zhuǎn)”教學法改變了傳統(tǒng)的教學模式，有效提升了學生的實踐能力，但還存在一些問題，需要在今后的教學中不斷改進。首先，翻轉(zhuǎn)的應用不是一成不變的，教師可根據(jù)行業(yè)發(fā)展和社會需求設計教學內(nèi)容，進而調(diào)整翻轉(zhuǎn)項目，并通過適當?shù)姆绞綄W生的學習狀態(tài)進行監(jiān)控，以便及時給予指導；其次，教師需要利用網(wǎng)絡平臺以及虛擬仿真等現(xiàn)代信息技術(shù)，基于青年學生依賴智能終端的特點，構(gòu)建移動、互聯(lián)的學習環(huán)境，方便學生利用手機、平板、電腦進行學習，從而調(diào)動其積極性和主動性；最后，在“角色翻轉(zhuǎn)”的知識內(nèi)化、討論階段，教師要適時變換自身角色，做好劇本的“導演”和劇情的“配角”，讓學生充分展現(xiàn)課堂“主角”的風采，推動學生自由思考和自主探究。建筑構(gòu)造課程的建設是一項“常建常新”的教學改革實踐，需要高校及教師不斷探索、研究和實踐，才能更好地完成建筑學專業(yè)的新工科人才培養(yǎng)目標。

［ 參 考 文 獻 ］

[1] 王桂芝，王廣亮，連衛(wèi)民，等.新工科發(fā)展模式下計算機類專業(yè)建設策略與產(chǎn)教融合實踐[J].教育現(xiàn)代化，2020，7（94）：98-101.

[2] 趙敬辛，韓博.建筑構(gòu)造課程實踐性教學改革研究[J].教育與職業(yè)，2008（24）：87-88.

[3] 陳顥，呂美萍.淺談 VR 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在《建筑構(gòu)造》課程教學中的運用 [J].江西建材，2018（13）：54-55.

[4] 蔣榮.BIM 技術(shù)融入建筑類專業(yè)課程的探索[J].教育現(xiàn)代化，2017，4（28）：108-109.

[5] 趙敬辛，韓博.建筑構(gòu)造課程教學改革研究 [J].高等建筑教育，2009，18（2）：65-68.

[6] 張秋紅，劉楊濤.數(shù)據(jù)庫原理課堂教學方法探討[J].現(xiàn)代計算機（專業(yè)版），2015（21）：25-28.

[7] 肖芳，王景梅.基于翻轉(zhuǎn)課堂的項目式教學研究與實踐：以《建筑構(gòu)造》課程為例[J].教育教學論壇，2019（1）：234-235.

[8] 曹鵬.新工科背景下《建筑構(gòu)造》課程學生實踐能力培養(yǎng)提升的教學改革與實踐 [J].教育現(xiàn)代化，2019，6（87）：103-104.

[9] 唐麗，楊曉林，張榕珍.高年級建筑設計課引入建筑技術(shù)關(guān)鍵環(huán)節(jié)教學模式探討 [J].中外建筑，2012（3）：93-94.

［責任編輯：劉鳳華］