基于混合式教學理念的“土木工程材料”課程教學設計與實踐

摘"要：隨著新工藝和材料的持續發展，“土木工程材料”課程的教學質量和人才培養需求相應提升。傳統教學模式已不能滿足新形勢的教育要求，主要問題包括理論教學單調和實踐條件限制。為此，我們進行了基于現代教學工具的雙維度教學改革嘗試。我們在理論教學上采用了結合多媒體、案例和互動的混合模式，采用生動的方式展現知識并與實踐環節相連接。在實驗教學上，我們改善了實驗室環境，增加了設計性的綜合實驗，旨在培養學生的動手操作和工程設計技能。這次改革取得了明顯的成效，激發了學生的學習積極性，鞏固了他們的專業基礎，并為進一步開發多元化的工程專業教學模式提供了有價值的參考。

關鍵詞：土木工程材料；課程改革；信息化教學；仿真模擬教學

1"概述

在當下時代背景下，土木工程材料課程的教學面臨著空前的挑戰和需求。科技的持續進步和社會的迅速發展催生了無數新工藝和新材料，對于土木工程材料領域的專業知識和實踐能力，提出了更高的要求［1］。然而，傳統的教學模式已經無法完全適應這一新形勢，存在著理論教學單一、實踐條件有限等問題［2］。

傳統教學方式在理論教學上過于單一，只關注灌輸知識，而忽視了實際應用訓練。學生只能在課堂上被動獲得知識，把理論和實際工程相聯系并掌握應用知識變得困難［3］。實踐條件的限制也是制約教學質量和學生能力培養的因素之一［4］。傳統的實驗教學往往受設備條件、資源等方面的制約，無法提供真實工程環境下的實踐操作和設計能力培養。因此，進行“土木工程材料”課程的教學改革勢在必行。

教學改革的目標是通過引入現代化教學手段和多元化教學模式，打破傳統教學的局限性，提高教學質量和學生的綜合能力［5］。這一改革的必要性體現在以下幾個方面。首先，隨著新工藝和新材料的不斷涌現，學生只有了解最新的科技進展和工程實踐，才能適應和把握行業的發展趨勢。其次，培養學生的實踐操作和工程設計能力是“土木工程材料”課程的重要任務，只有通過真實的實踐環境和設計性實驗，學生才能真正掌握和運用所學的知識。最后，通過引入現代化教學手段和多元化教學模式，可以激發學生的學習興趣和主動性，提高教學效果和學生參與度［6］。

教學改革進行了基于教學手段現代化的雙維度教學改革實踐，旨在提升“土木工程材料”課程的教學質量和學生的綜合能力。這一改革實踐為學生提供了更多實踐機會和真實工程情境，促使學生更好地理解和應用所學的知識，為他們未來的工作和研究提供堅實的基礎。通過不斷改進教學方法和推動教育體系創新，我們能夠更好地應對時代的需求，培養出適應社會發展的優秀土木工程材料人才。

2"理論教學現代化改革

2.1"多媒體教學手段應用

為提升教學效果和學生參與度，我們在“土木工程材料”課程中引入了現代化教學手段，如微課、慕課、在線自測和討論區。微課通過生動的視頻形式簡化復雜理論，吸引了學生注意力，幫助他們更好地理解和記憶知識。慕課提供廣泛的學習資源和自主學習機會，學生可以自由選擇時間和地點學習，并通過在線作業和測驗鞏固知識、自我評估。在線自測讓學生通過小測驗或模擬考試檢驗知識掌握程度，便于調整學習策略和加強薄弱環節；討論區則為學生提供交流平臺，促進合作學習，培養團隊合作和溝通能力。

這些現代化教學手段豐富了課程內容和形式，提供了靈活便捷的學習方式，使學生更好地掌握和應用知識，同時增強了師生間和學生間的互動與合作。

2.2"案例教學法

為將理論知識與實際工程相結合，我們在“土木工程材料”課程中融入了典型工程案例，以加深學生對材料特性和行為的理解。通過橋梁、建筑物和道路工程案例，學生了解不同材料在實際中的應用和性能要求，探討材料類型、特性及選用原因，理解材料選擇的依據和工程設計的考慮因素。在案例分析中，學生討論材料的優缺點、適用范圍及與其他材料的比較，深入探討材料的特性、強度和耐久性，思考如何選擇滿足實際工程需求的材料。課程結合案例與理論知識，引導學生分析問題并提出解決方案，培養應用材料知識解決實際問題的能力，提升工程實踐能力和創新思維能力。這種結合案例與理論的教學方法，使學生更好地理解材料的應用和性能要求，提高學習的實用性和趣味性，培養工程思維和問題解決的能力。

2.3"互動式教學模式

為促進師生互動，我們在“土木工程材料”課程中采用了多樣化的教學策略，包括提問、小組討論和反饋機制。提問可以刺激學生思考，鼓勵課堂討論，并通過開放性問題引導他們深入理解材料概念和原理，還能提升批判性思考和問題解決能力。小組討論通過合作學習，培養團隊合作和溝通能力，為學生提供互相學習和進步的機會。反饋機制則使教師能及時評價學生表現，幫助他們發現學習差距并調整策略，同時學生也能向教師尋求幫助，進一步促進互動。結合這些教學策略，我們成功加強了師生互動，提高了學生的參與度、批判性思維、團隊合作和溝通能力。

3"實驗教學改革

3.1"優化實驗室硬件條件

為了提升“土木工程材料”課程的實踐學習體驗，該課程致力于購置新的實驗設備和更新老舊設備。購置新的實驗設備能夠讓學生參與實際操作和進行實驗，以探索材料的性質和行為。引入先進的測試儀器，如萬能試驗機、掃描電子顯微鏡等，可以提供更準確和詳細的材料測試數據，幫助學生深入理解材料的特性和性能。

同時，對老舊設備進行更新和維護也是非常重要的。通過更新設備，可以提高其穩定性、精度和功能，確保實驗結果的準確性和可靠性。這樣，學生在進行實驗時能夠獲得更好的實驗效果，增加他們對材料行為的直觀認識。

購置新實驗設備和更新老舊設備的舉措，使學生能夠親身參與實驗操作，深入了解材料的性質和行為。這種實踐性的學習方式不僅提高了學生的學習興趣和參與度，還培養了他們的實驗技能和問題解決能力。通過這樣的設備更新和維護，“土木工程材料”課程能夠為學生提供更好的實驗平臺，使他們在未來的工程實踐中具備更強的能力和競爭優勢。

3.2"增加設計性綜合實驗

為了培養學生的設計實踐能力，“土木工程材料”課程致力于模擬工程實際情境。通過模擬工程實際，學生能夠將所學的理論知識應用于實際問題的解決。課程中可以設計各種案例和項目，要求學生考慮材料選擇、設計參數和工程要求等方面的因素。學生需要運用他們所學的材料知識和技能，提出合理的解決方案，并進行設計和分析。

在設計實踐的過程中，學生將面臨各種挑戰和抉擇，需要綜合考慮不同材料的特性、可行性和成本效益等因素。通過與其他同學的合作和討論，他們能夠共同解決問題，提出創新的解決方案，并評估其在實際工程中的可行性和效果。

模擬工程實際的學習過程，不僅培養了學生的設計能力和技巧，還提升了他們的創造性思維和增強團隊合作精神。學生在實踐中不斷探索和嘗試，從失敗中學習經驗教訓，并提升自己解決問題的能力。

通過這樣的設計實踐教學，“土木工程材料”課程為學生提供了一個真實的工程環境，培養了他們的設計實踐能力和工程思維。這種實踐性的學習方式使學生能夠更好地理解和應用所學的材料知識，為他們未來的工程實踐打下堅實的基礎。

4"教學效果評價

根據以上的改革思維，在云南大學建筑與規劃學院兩屆本科生約120名學生的課程教學中進行了實踐，從四個方面做了問卷調研，綜合評定學生的學習情況。根據調查問卷的結果，主要從“理論知識獲取主動性提高”和“實踐操作能力得到鍛煉”討論對學生學習成效的提升。

關于學習興趣和積極性的問卷調查：

（1）該教學改革后，你對本課程的學習興趣有沒有提高？

A.明顯提高（15分）"B.有所提高（12分）

C.無變化（6分）D.下降（3分）

（2）你主動學習本課程的積極性如何？

A.非常積極（15分）B.比較積極（12分）

C.一般（6分）D.差（3分）

關于知識理解和運用的問卷調查：

（1）通過現代化教學手段（如多媒體、案例等），你對理論知識的理解程度如何？

A.理解很透徹（10分）B.比傳統教學理解深入（8分）

C.差不多（4分）D.理解不太好（2分）

（2）你對所學知識在實踐中的應用能力如何？

A.很強（10分）B.比以前有所提高（8分）

C.一般（4分）D.較差（2分）

關于實踐動手能力的問卷調查：

（1）通過設計性綜合實驗，你的工程實踐操作能力得到鍛煉了嗎？

A.鍛煉很多（15分）B.有一定鍛煉（12分）

C.鍛煉不多（6分）D.幾乎沒鍛煉（3分）

（2）該實驗教學改革對提高你的動手能力作用如何？

A.作用很大（15分）B.有一定作用（12分）

C.作用一般（6分）D.基本沒作用（3分）

關于綜合評價的問卷調查：

（1）你對該雙維度教學改革的總體評價如何？

A.非常好（10分）B.不錯（8分）

C.一般（4分）D.較差（2分）

（2）你對該改革模式在其他課程推廣應用持何種態度？

A.應該大力推廣（10分）"B.可以適當推廣（8分）

C.暫時保留（4分）D.不應推廣（2分）

通過以上問卷調查，我們可以從學習興趣、知識理解、實踐能力、綜合評價四個維度了解學生對該改革的反饋意見，并根據調查結果進行分析總結。根據學生們的打分，100～90分認定為課程改革非常有效，90～80分認定為課程改革有效，80～70分認定為課程改革對學習效率改善較小，70分及以下認為該課程改革無意義。

學生對“土木工程材料”課程雙維度教學改革的綜合評價情況分布圖

4.1"理論知識獲取主動性提高

根據問卷調查統計結果，共有106位受訪學生（26位學生總分在90分以上，80位學生總分在80～90分）認為這次教學改革提升了他們自主學習的積極性，占總受訪學生數的92.2%。該結果顯示，改革在鼓勵學生主動學習專業理論方面取得顯著成效。

這主要得益于教學改革中引入的多媒體視頻微課、案例教學法和互動式教學模式等現代教學手段。這些豐富而生動的教學方式使理論知識更加吸引人，與實際更加貼近，師生之間的互動也更為頻繁，從而極大地提升了學生的學習主動性和課堂參與度。

此外，微課和案例等教學資源也為學生自我在線學習提供了更多便利。學生可以按照自己的節奏進行復習、鞏固知識，主動發現、查詢疑問，深入探索和拓展知識，以建立主動學習的習慣和能力。

4.2"實踐操作能力得到鍛煉

在培養實踐操作能力方面，問卷結果顯示，有95名學生（實踐動手能力部分得分超過24分）認為設立設計性綜合實驗，挖掘了他們的實踐能力，占比達到82.6%。因此，改革后的實驗教學顯著改善了工程實踐能力的培養。設計型綜合實驗項目模擬工程的真實情況，內容豐富多樣，需要學生涵蓋方案設計、操作實施、數據分析等環節。這不僅加強了理論知識的理解和應用，更重要的是，它培養了學生獨立思考和實踐操作的綜合能力。通過親身實踐，學生對實驗原理、操作流程、數據收集等環節有了更深的理解，實踐環節中遇到的問題和挑戰也增強了他們解決實際問題的能力。一些學生在反饋中提到，這些綜合實驗使他們實際體驗到專業知識與工程實踐之間的密切聯系，培養了實踐動手和工程設計意識。總的來說，理論與實踐改革已取得良好效果，從根本上提升了人才培養質量。然而，仍有14.8%的學生對改革效果抱有保留態度或持否定觀點，我們將在未來的改革中認真考慮他們的意見，不斷改進和優化，以實現更理想的教學成果。

5"結論

為提升“土木工程材料”課程教學質量，適應高素質復合型人才需求，我們實施了基于教學手段現代化的雙維度教學改革。在理論教學方面，引入了多媒體教學、案例教學、互動式教學等混合式教學模式，以增加課堂活潑性和學生參與度。在實驗教學方面，優化實驗室硬件設施，并加入了模擬實際工程狀況的設計綜合實驗項目，以培養學生的實踐和創新能力。改革效果通過問卷調查進行評估，結果表明，92.2%的學生認為改革提升了自主學習的主動性，82.6%的學生認為實踐操作能力得到了提高。

該改革的主要創新點包括：（1）理論教學采用現代化、多元化教學手段組合；（2）實驗教學增設實踐性綜合實驗提升動手能力；（3）實現理論與實踐教學的相互滲透和互補；（4）強調實際操作與理論相結合的能力培養；（5）關注提升學生的自主學習和實踐操作能力。總的來說，雙維度的教學改革全面優化了傳統模式，為高水平工程人才的培養奠定了堅實基礎，同時提供了探索多元化專業教學模式的參考。我們會繼續聽取師生建議，做出進一步優化，以獲得更理想的教學效果。

參考文獻：

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［5］潘云鶴.大學教改如何指向以人為本［J］.中國高等教育，2005（Z1）：2122.

［6］王哲，李軍軍，胡加圣.全國大學英語信息化教學改革成果總結暨外語通識教育與課程設置高層論壇會議紀要［J］.外語電化教學，2010（3）：80.

基金項目：云南大學2022年教育教學改革研究項目，“新工科”視野下《土木工程材料》課程教學探索與實踐，編號：2022Y04

作者簡介：任駿（1986—"），男，漢族，北京人，工學博士，副教授，研究方向：綠色低碳土木工程材料。