基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的“新工科”專業(yè)課程改革與實(shí)踐

王程程 許立強(qiáng) 明杏芬 趙三青 艾麗 顏紅專

摘?要：在“互聯(lián)網(wǎng)+”信息化的推動(dòng)及“新工科”的背景下，結(jié)合建筑工程施工課程特點(diǎn)，筆者對(duì)該課程進(jìn)行了信息化教學(xué)改革實(shí)踐。采用“互聯(lián)網(wǎng)+”線上線下混合式教學(xué)模式，探索了課前、課中及課后三環(huán)節(jié)的信息化教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施路徑，融入課程思政元素，并改革教學(xué)評(píng)價(jià)機(jī)制，從案例成果等級(jí)、虛擬仿真實(shí)踐、企業(yè)頂崗實(shí)習(xí)鑒定及期末考試多方面與傳統(tǒng)教學(xué)對(duì)比分析，較好地體現(xiàn)了教學(xué)改革的效果，滿足了“新工科”人才培養(yǎng)的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：“互聯(lián)網(wǎng)+”；“新工科”；建筑工程施工；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：TB?????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A??????doi：10.19311/j.cnki.16723198.2023.07.087

0?引言

教育部高等教育司司長(zhǎng)吳巖在“2022年全國(guó)高教處長(zhǎng)會(huì)”上強(qiáng)調(diào)，要深化新教改，打造新形態(tài)，提高新質(zhì)量，深化“新工科”等四新建設(shè)，實(shí)施高等教育數(shù)字化戰(zhàn)略行動(dòng)，提高中國(guó)高等教育的質(zhì)量和品牌。

“新工科”是適應(yīng)中國(guó)社會(huì)主義新時(shí)代的高技術(shù)發(fā)展需求所誕生的學(xué)科，是以互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)智能為核心，包括大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、智能科學(xué)與技術(shù)等相關(guān)工科專業(yè)，旨在培養(yǎng)綜合素質(zhì)高、創(chuàng)新能力強(qiáng)且思想覺悟高的綜合性人才，相對(duì)于傳統(tǒng)的工科人才，新工科更加強(qiáng)調(diào)學(xué)科的綜合性、交叉性和實(shí)用性。“新工科”建設(shè)是我國(guó)迎接新時(shí)代挑戰(zhàn)、振興民族工業(yè)的重要舉措，也是中國(guó)工程教育在新時(shí)代體現(xiàn)新作為的重要發(fā)力點(diǎn)。“新工科”的興起以及在高校的有效推進(jìn)，全面反映了我國(guó)高等教育深化改革的內(nèi)在需求。如何快速引領(lǐng)科技和產(chǎn)業(yè)變革下創(chuàng)新型“新工科”人才的培養(yǎng)，已經(jīng)成為高等教育亟待解決的難題。

而數(shù)字化教育改革的深化，則需要依托互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。在互聯(lián)網(wǎng)、云平臺(tái)、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)的影響下，高效的教學(xué)模式和方法正在不斷發(fā)生變革，通過開展“互聯(lián)網(wǎng)+”信息化教學(xué)，構(gòu)建數(shù)字化虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與互聯(lián)網(wǎng)有機(jī)結(jié)合的“互聯(lián)網(wǎng)+”在線開放課程教學(xué)。筆者以建筑工程施工課程為例，探索了基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的“新工科”專業(yè)課程改革與實(shí)踐，以培養(yǎng)建筑信息化“新工科”人才。

1?教學(xué)改革的必要性

1.1?“新工科”的內(nèi)在需求

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”和智能建造的出現(xiàn)，創(chuàng)新型、技能型和工匠型人才最為緊缺，而“新工科”教育不僅要從科學(xué)技術(shù)和工程應(yīng)用等方面進(jìn)行人才培養(yǎng)，還必須兼顧管理創(chuàng)新及工程素養(yǎng)的培育。因此工科專業(yè)教學(xué)改革，是“新工科”的內(nèi)在需求。

1.2?“互聯(lián)網(wǎng)+”信息化的推動(dòng)

互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，讓人們的衣食住行發(fā)生了翻天覆地的變化，也讓出生在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的零零后們，早已習(xí)慣了依靠網(wǎng)絡(luò)的生活方式。教師應(yīng)用數(shù)字化的教學(xué)軟件，建立信息化線上學(xué)習(xí)平臺(tái)，更好地適應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，較好地實(shí)現(xiàn)了學(xué)生素質(zhì)與能力的提升，為應(yīng)用型人才培養(yǎng)奠定了基礎(chǔ)。因此，在“互聯(lián)網(wǎng)+”信息化的推動(dòng)下，采取信息技術(shù)教學(xué)已成為必然。

1.3?建筑工程施工課程特點(diǎn)

建筑工程施工課程具有涉獵面廣，實(shí)踐性強(qiáng)，知識(shí)點(diǎn)繁多等特點(diǎn)，該課程與工程實(shí)際聯(lián)系緊密，知識(shí)技術(shù)更新?lián)Q代快，要求學(xué)生具備較強(qiáng)的綜合應(yīng)用能力。而目前大部分教材知識(shí)體系陳舊，教學(xué)模式單一，實(shí)踐教學(xué)流于形式，與職業(yè)能力的培養(yǎng)存在一定的差距。且部分教師工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足，存在強(qiáng)理論、弱實(shí)踐的現(xiàn)象，對(duì)施工工藝的講解不夠透徹。為了更好地滿足建筑業(yè)市場(chǎng)人才需求，建筑工程施工課程教學(xué)改革勢(shì)在必行。

2?教學(xué)改革實(shí)踐

在“互聯(lián)網(wǎng)+”信息化的推動(dòng)下，根據(jù)“新工科”的內(nèi)在需求，筆者針對(duì)武昌工學(xué)院城市建設(shè)學(xué)院2019級(jí)土木工程專業(yè)的大三學(xué)生，實(shí)施建筑工程施工課程信息化教學(xué)改革實(shí)踐。

按照“項(xiàng)目引領(lǐng)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)”教學(xué)模式的要求，課程采用“互聯(lián)網(wǎng)+”線上線下混合式教學(xué)方法，線上課堂以泛雅教學(xué)平臺(tái)、超星學(xué)習(xí)通APP為教學(xué)平臺(tái)，建設(shè)涵蓋工程案例、施工視頻、動(dòng)畫、圖片、課件、試題等學(xué)習(xí)資源庫(kù)的網(wǎng)絡(luò)課程。課程充分利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的考核評(píng)價(jià)和統(tǒng)計(jì)功能，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)學(xué)生課前、課中和課后的學(xué)習(xí)進(jìn)度和學(xué)習(xí)效果，為該課程的數(shù)字化改革提供了數(shù)據(jù)支持。線下課堂采用翻轉(zhuǎn)課堂、項(xiàng)目教學(xué)法等開展教學(xué)，實(shí)現(xiàn)圖文并茂、動(dòng)靜結(jié)合。同時(shí)，增加BIM虛擬仿真實(shí)訓(xùn)操作環(huán)節(jié)，結(jié)合真實(shí)的工程案例，擬定施工方案，模擬施工進(jìn)度及施工平面布置等工作，提高實(shí)踐應(yīng)用能力。并在專業(yè)內(nèi)容講解中融入課程思政元素，有效實(shí)現(xiàn)正面引導(dǎo)和反面教育相結(jié)合、學(xué)習(xí)和評(píng)價(jià)相結(jié)合的“三全”育人目標(biāo)。

2.1?教學(xué)分析

2.1.1?學(xué)情分析

建筑工程施工課程為土木工程專業(yè)核心課，共64學(xué)時(shí)，4學(xué)分。教材選取《土木工程施工》（第3版），共15章節(jié)。授課對(duì)象是2019級(jí)土木工程專業(yè)的大三學(xué)生。本課程教學(xué)內(nèi)容包括兩部分：建筑施工技術(shù)和建筑施工組織。其中，1-11章為建筑施工技術(shù)板塊內(nèi)容，每章為一個(gè)獨(dú)立的工程，包括：土方工程、樁基礎(chǔ)工程、模板工程、鋼筋工程、混凝土工程、預(yù)應(yīng)力工程、結(jié)構(gòu)安裝工程、砌體與腳手架工程、防水工程及裝飾工程。12-15章為建筑施工組織板塊內(nèi)容，主要講授施工組織設(shè)計(jì)的知識(shí)，教會(huì)學(xué)生如何科學(xué)地組織施工。

該課程教學(xué)內(nèi)容繁多，知識(shí)點(diǎn)零碎，施工規(guī)范及要求嚴(yán)格，對(duì)大部分學(xué)生來說是一門較難的專業(yè)課，從而導(dǎo)致部分學(xué)生缺少學(xué)習(xí)興趣，學(xué)習(xí)積極性較低。雖然學(xué)生具備了一定的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，但不能較好地運(yùn)用所學(xué)知識(shí)來解決實(shí)際問題，且實(shí)踐操作能力不足。因此，亟待需要通過教學(xué)改革，運(yùn)用信息化的手段加深學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解程度，提升應(yīng)用能力，并結(jié)合“互聯(lián)網(wǎng)+”虛擬化的網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)，增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.1.2?教學(xué)內(nèi)容

教學(xué)內(nèi)容以結(jié)構(gòu)安裝工程為例。主要介紹建筑施工現(xiàn)場(chǎng)起重安裝設(shè)備，混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)制構(gòu)件的安裝，裝配式結(jié)構(gòu)構(gòu)件安裝及鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件安裝的施工流程、施工工藝和施工要點(diǎn)。

2.1.3?教學(xué)目標(biāo)

要求學(xué)生了解建筑工程常用起重安裝機(jī)械的特點(diǎn)、適用范圍及優(yōu)秀的結(jié)構(gòu)安裝工程案例，熟悉混凝土預(yù)制構(gòu)件、裝配式及鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的特點(diǎn)，掌握各構(gòu)件安裝的方法和工藝要求，培養(yǎng)工程責(zé)任意識(shí)，并學(xué)會(huì)運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際施工現(xiàn)場(chǎng)的構(gòu)件安裝問題。

2.1.4?教學(xué)方法

采取“互聯(lián)網(wǎng)+”線上線下相結(jié)合的混合式教學(xué)模式，通過課前、課中、課后三環(huán)節(jié)教學(xué)，運(yùn)用信息化手段，探索以學(xué)生為中心，以教師為主導(dǎo)的主動(dòng)式學(xué)習(xí)方式，利用翻轉(zhuǎn)課堂、項(xiàng)目教學(xué)法、虛擬仿真教學(xué)法等開展教學(xué)。將理論與實(shí)踐相結(jié)合、實(shí)體模擬與三維仿真相結(jié)合，更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)習(xí)效率。

2.2?教學(xué)實(shí)施過程

2.2.1?課前

教師于課前三天在泛雅教學(xué)平臺(tái)上上傳結(jié)構(gòu)安裝工程教學(xué)課件、工程案例、施工視頻、動(dòng)畫、討論題等在線學(xué)習(xí)資料，通過實(shí)際施工現(xiàn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)安裝工程案例創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境，并引入施工規(guī)范及企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。以案例及問題導(dǎo)入的方式，引出本次課學(xué)習(xí)主題和學(xué)習(xí)任務(wù)。如：指出建筑工程施工中混凝土預(yù)制構(gòu)件安裝包括哪些施工工序？簡(jiǎn)要論述案例中結(jié)構(gòu)安裝方法？

學(xué)生根據(jù)收到的學(xué)習(xí)任務(wù)，通過“互聯(lián)網(wǎng)+”網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源的搜集，完成指定任務(wù)，并要求學(xué)生在泛雅教學(xué)平臺(tái)上反饋所發(fā)現(xiàn)的問題，準(zhǔn)備課上發(fā)言。教師根據(jù)后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)反饋的學(xué)習(xí)掌握情況對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組并制定教學(xué)實(shí)施計(jì)劃。同時(shí)，根據(jù)學(xué)生問題的難易程度，選擇性地采取線上解答和線下講解相結(jié)合的方式進(jìn)行答疑，該環(huán)節(jié)極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)。

2.2.2?課中

知識(shí)點(diǎn)引入。教師分析課前發(fā)布的結(jié)構(gòu)安裝工程學(xué)習(xí)主題，引導(dǎo)學(xué)生將課前搜集的知識(shí)點(diǎn)、施工規(guī)范及工程視頻、案例進(jìn)行分享，并組織各小組分析討論，結(jié)合視頻、案例中的混凝土預(yù)制柱、吊車梁、屋架、天窗架及屋面板等構(gòu)件的安裝技術(shù)要求，解決實(shí)際工程混凝土預(yù)制構(gòu)件的安裝問題，并學(xué)會(huì)突破和創(chuàng)新。通過施工規(guī)范中預(yù)制構(gòu)件安裝標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用，法律法規(guī)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的工作態(tài)度。

疑難點(diǎn)突破。教師隨機(jī)指定小組學(xué)生進(jìn)行預(yù)制梁安裝的案例分析，補(bǔ)充安裝工藝中的不足之處，并組織各小組對(duì)其進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，引導(dǎo)各小組學(xué)生獨(dú)立完成結(jié)構(gòu)安裝工程案例解析，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析并解決實(shí)際問題，對(duì)學(xué)生存在的疑問巡回指導(dǎo)并進(jìn)行評(píng)價(jià)。通過串線的方式，將本節(jié)課知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)起來，與學(xué)生共同歸納總結(jié)。注重學(xué)思結(jié)合、知行統(tǒng)一，增強(qiáng)學(xué)生勇于探索的創(chuàng)新精神和善于解決問題的實(shí)踐能力。

知識(shí)檢驗(yàn)。教師引導(dǎo)學(xué)生將完成好的結(jié)構(gòu)安裝工程案例上傳至泛雅教學(xué)平臺(tái)，組織各小組結(jié)合評(píng)分細(xì)則對(duì)匯報(bào)成果進(jìn)行小組互評(píng)及組內(nèi)自評(píng)，最后開展混凝土結(jié)構(gòu)安裝知識(shí)的隨堂測(cè)試，分析結(jié)構(gòu)安裝工程事故發(fā)生的原因及處理措施，培養(yǎng)學(xué)生互幫互助的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。

總結(jié)提高。教師查看泛雅教學(xué)平臺(tái)上得分最高的小組，由優(yōu)勝小組分享學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，然后由各小組總結(jié)課程學(xué)習(xí)體驗(yàn)，認(rèn)識(shí)各自的優(yōu)缺點(diǎn)并加以完善，將課程思政潤(rùn)物細(xì)無聲的融入其中，培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)主義核心價(jià)值觀。

課外延伸。將教學(xué)內(nèi)容與本行業(yè)施工新材料、新機(jī)械以及新技術(shù)相結(jié)合，融入先進(jìn)的施工理念，介紹建筑工程領(lǐng)域先進(jìn)的起重安裝機(jī)械及混凝土結(jié)構(gòu)安裝前沿知識(shí)和技術(shù)，并對(duì)新工藝進(jìn)行突出和強(qiáng)調(diào)，開拓學(xué)生學(xué)習(xí)的新方法、新思路，拓寬知識(shí)面，以此來提高學(xué)生對(duì)于結(jié)構(gòu)安裝的認(rèn)識(shí)，并促進(jìn)學(xué)生的求知欲，培養(yǎng)探索精神。

虛擬仿真實(shí)踐。依托BIM虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)、VR虛擬仿真實(shí)踐基地以及萬霆虛擬仿真實(shí)訓(xùn)軟件進(jìn)行虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)。結(jié)合建筑工程施工教學(xué)的實(shí)際情況，通過BIM技術(shù)，構(gòu)建實(shí)體化的三維教學(xué)模型，依托先進(jìn)的信息技術(shù)和豐富的教學(xué)資源數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)三維模型進(jìn)行虛擬化、網(wǎng)絡(luò)化的操作，實(shí)現(xiàn)三維場(chǎng)地漫游、施工進(jìn)度模擬等仿真應(yīng)用，讓學(xué)生置身于一個(gè)真實(shí)的建筑工程施工環(huán)境當(dāng)中，將虛擬環(huán)境和實(shí)體環(huán)境一一對(duì)應(yīng)，使學(xué)生更加全面深入地理解課堂上所學(xué)的理論知識(shí)，并轉(zhuǎn)變成實(shí)實(shí)在在的生產(chǎn)力，從而提高學(xué)生的實(shí)踐操作技能，促進(jìn)學(xué)生職業(yè)素養(yǎng)和工匠精神的培育。

2.2.3?課后

完成課后作業(yè)，搜集下一課堂的學(xué)習(xí)主題材料，同時(shí)進(jìn)行拓展實(shí)踐活動(dòng)，完成相應(yīng)工程施工方案的編制，并上傳至泛雅教學(xué)平臺(tái)。結(jié)合校企合作協(xié)同育人機(jī)制，落實(shí)實(shí)習(xí)基地頂崗實(shí)習(xí)任務(wù)，建立企業(yè)導(dǎo)師責(zé)任制，實(shí)現(xiàn)校企的資源共享和優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。通過學(xué)生案例與素材的收集、實(shí)習(xí)日志、實(shí)習(xí)報(bào)告的撰寫以及企業(yè)的實(shí)習(xí)鑒定，不斷探索實(shí)際工程結(jié)構(gòu)安裝方案的改進(jìn)之處、創(chuàng)新之處，將實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)落到實(shí)處。并在實(shí)踐過程中，培養(yǎng)學(xué)生愛崗敬業(yè)的職業(yè)素養(yǎng)，誠(chéng)實(shí)守信的職業(yè)道德，勇于探索、克服困難、創(chuàng)造與革新的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神。此外，通過企業(yè)與高校的不斷交流與反饋過程中，調(diào)整人才培養(yǎng)目標(biāo)和實(shí)施方案，最終實(shí)現(xiàn)校企協(xié)同育人的目的。

2.3?教學(xué)評(píng)價(jià)機(jī)制

適應(yīng)“新工科”建設(shè)的課程評(píng)價(jià)應(yīng)突出過程性考核，以學(xué)生為中心，提高學(xué)生的參與度和主動(dòng)性，注重綜合應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力以及職業(yè)素養(yǎng)的考查。因此，教學(xué)評(píng)價(jià)機(jī)制應(yīng)綜合考慮線上及線下教學(xué)、虛擬仿真實(shí)踐、企業(yè)頂崗實(shí)習(xí)、期末考試等多元化的考核方式。其中線上教學(xué)占總成績(jī)的10%，包括預(yù)習(xí)記錄、交流討論、案例分析三部分，分別為20分、30分、50分；線下教學(xué)占20%，包括課堂考勤、課堂表現(xiàn)和課后作業(yè)，分別為20分、30分、50分；虛擬仿真實(shí)踐占10%，主要考核學(xué)生的實(shí)踐報(bào)告，總分100分；企業(yè)頂崗實(shí)習(xí)占30%，包括實(shí)習(xí)日志、實(shí)習(xí)報(bào)告和實(shí)習(xí)鑒定，分別為30分、30分、40分；期末考試總分100分，占總評(píng)成績(jī)的30%。

3?教學(xué)改革效果

筆者從武昌工學(xué)院城市建設(shè)學(xué)院2019級(jí)土木工程專業(yè)的大三學(xué)生中隨機(jī)抽取50位學(xué)生，根據(jù)上述信息化的教學(xué)過程，實(shí)施建筑工程施工課程數(shù)字化教學(xué)改革實(shí)踐。并從學(xué)生完成課后案例分析成果、虛擬仿真實(shí)踐操作、企業(yè)頂崗實(shí)習(xí)鑒定及期末考試四方面的成績(jī)對(duì)比，下圖1、圖2中分別為企業(yè)頂崗實(shí)習(xí)鑒定及期末考試等級(jí)的成績(jī)對(duì)比。

從以上對(duì)比圖中可以看出，實(shí)施信息化教學(xué)改革的學(xué)生在企業(yè)頂崗實(shí)習(xí)鑒定及期末考試等級(jí)均優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)的學(xué)生，說明學(xué)生在任務(wù)參與度、信息化搜集、知識(shí)接收度、實(shí)踐應(yīng)用性等方面的能力均要遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)教學(xué)的學(xué)生，真正體現(xiàn)了信息化教學(xué)改革的效果。

4?結(jié)語(yǔ)

筆者采用“互聯(lián)網(wǎng)+”線上線下相結(jié)合的教學(xué)模式，從課前、課中及課后三環(huán)節(jié)探索了“新工科”背景下建筑工程施工課程“互聯(lián)網(wǎng)+”信息化的教學(xué)改革，融入課程思政元素，并改革教學(xué)評(píng)價(jià)機(jī)制，通過案例成果等級(jí)、虛擬仿真實(shí)踐操作、企業(yè)頂崗實(shí)習(xí)鑒定及期末考試多方面與傳統(tǒng)教學(xué)對(duì)比分析，體現(xiàn)了教學(xué)改革的效果，達(dá)到了“三全”育人目標(biāo)，滿足了“新工科”人才培養(yǎng)的需求。

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