基于翻轉課堂的土木工程基礎類課程教學改革

袁杰　童華煒　宋金良　廖原

摘 要 本文首先對我國的土木工程教育和人才培養模式的現狀進行了分析，其次，根據目前教學中所存在的問題，結合筆者的教學實踐過程，進行了相關研究并探討基于“翻轉課堂”的新教學模式，期望能為我國土木工程基礎類課程教學改革起到一定的推動作用，促進土木工程專業教學體系的進一步完善。

關鍵詞 翻轉課堂 教學模式 基礎類課程

0 引言

自改革開放以來，我國經濟迅猛發展，基礎設施建設在規模和數量上也有了幾何級數的增長。各種土木工程新技術、新理論不斷應用于工程實踐，使得我國的土木工程人才培養模式也要不斷改革，以適應當今土木工程教育新形勢。著名的土木工程專家劉西拉教授曾指出，當代中國的土木工程人才培養模式應滿足以下幾個要求：首先，應具備比較全面的專業基礎知識以適應當代科學技術的日新月異，即具有較強的理論功底，較多的工程經驗和較好的計算能力；其次，應具有扎實的理論知識。話句話說，當代土木工程專業的合格畢業生應具有獨立思考的能力及很強的創造能力，也要具備從當代社會特色的角度分析與解決工作中所遇到的各種問題，最后，也要具備較好的組織與交際能力。

當前，“慕課”、微課等創新的教學模式正在不斷得到認可，同時也在促使當代高等教育人才培養模式做出改革。這些新的教學模式，為翻轉課堂在中國高等教育建設打下了良好的基礎。在國家教育信息化發展過程中，融合“慕課”、微課等創新教學方式的翻轉課堂，需要大量的信息化技術支撐以及學生對此技術的掌握，翻轉課堂的教學模式必將對我國的教學改革產生一定的影響，我國高校要積極主動地推動融入翻轉課堂的實踐和應用，使其早日成為我國教育的可行模式，豐富我國的教學模式。

1 翻轉課堂教學模式現狀分析

1.1 翻轉課堂的“誕生”

對翻轉式課堂教學最初“誕生”于美國，其最初的模式在于師生的積極互動。在北美的林地公園高中，那里的老師經常遇到這樣的一個問題：學生家里離學校較遠，導致很多時間都花費在了回校途中，還因為種種原因，有的學生會錯過學校舉辦的一些活動。但是，在該校就讀的很多學生因為以上原因無法緊跟老師的上課進度。

這種情況長期得不到改善，嚴重影響了學生的學習效果。后來，隨著科技的發展、網絡的普及以及自媒體的興起，該校的兩位化學教師于是借助新興的軟件技術——屏幕截取，開始錄制PowerPoint演示文稿并用于課堂上教授課程內容。他們把錄制的PPT文稿和講解內容制作成視頻并上傳到網絡，讓缺課的學生可以利用課余時間補回課程內容，視頻網站也才處于起步階段。

最具開創性的是，這兩位逐步地以學生在家看視頻聽講解為基礎，把課堂時間空余出來，用來給學生解決在做作業或做實驗過程中的困難。很快，這樣創新性的教學方式得到了廣大學生的認可，并廣泛傳播開來，得到學生的支持。“翻轉課堂已經完全顛覆了我們常規教學方式?，F在不會在課堂上耗費半個小時到一個小時來講解?！眱晌粍撌祭蠋熑绱嗽u價。

兩位老師的教學改革逐漸得到廣泛關注和認可，所以經常受到同行的邀請，并向周圍感興趣的人或機構推介這種教學模式。越來越多的老師加入到這樣的教學模式中，開始利用在線視頻在課外向學生傳授知識，課堂時間則開展互動學習和實踐練習。

其實從19世紀末開始，美國學者就開始對翻轉課堂教學開展廣泛且深入的研究，如：在課堂教學中朗讀文章及播放視頻，引導學生運用已學知識來思考所見所聞，然后提出問題；在課堂上組織學生開展討論，一同探討所學知識；老師在課前集中學生提出的相關問題或意見，在此基礎上進行教案設計與準備教學資料等。研究主要集中在實際應用層面，務求探索出在實際教學中發揮出最大作用，對課堂教學有充分補充的翻轉課堂模式。得益于業界和學者的積極探索，翻轉課堂很快流行起來，其影響逐漸從美國向其他國家擴散。

1.2 國內對“翻轉課堂”的研究與探索

“翻轉課堂”作為一種基于互聯網、信息化的新型教學模式，雖然進入中國的時間較短，但是也引起我國教育界的熱切關注，對其進行了較深入、系統的探索與實踐。目前，在知網上搜索以“翻轉課堂”為關鍵詞的論文就有三千多篇，不包含以慕課、微課等詞進行探討的文章。除了理論研究，教育界也開展了翻轉課堂的應用實踐，進行試點探索的有大學、中學和中職學校，較有影響的試點分布在京津、滬寧、重慶與廣州等幾個區域。

重慶市聚奎中學的“翻轉課堂”教學改革已走在全國的前列，它是“全國第一所深度運用先進信息技術整合策略實施新課程改革”的學校，該?？偨Y出翻轉課堂實際操作中3個“翻轉”路線：課前4環節、課堂5步驟和6大優勢。國內學者把“翻轉課堂”定位為：是將數字技術整合、信息化校園建設以及新的人才培養模式相融合的一次具有深遠意義的大變革。但是，由于學者、學校等實施主體對于翻轉課堂的切入點各不相同，因此實施主體的改革方向也不盡相同。比如：聚奎中學強調“翻轉課堂”應內含三類翻轉：（1）教育目的的翻轉；（2）教育理念的翻轉；（3）教學方式的翻轉。行知中學認為探索“翻轉課堂”是基于網絡的教育模式的教學改革。上海市仙霞高中開展“翻轉課堂”是側重于“促進教師專業發展和提升學生學習效能的提高”，其內核是基于自學知識點上的“對話、討論與練習”。

1.3 中西方國家高校土木工程專業教學和課程設置比較

西方國家的土木工程專業是以實踐為目標的，強調培養應用型人才，做到學以致用。在課程設置中，注重強化工程實踐能力的培養。在英國，很多的工科院校實行的是“三明治”式教學模式，即第一、二、四學年在校學習理論知識，第三學年學生被要求到公司或者企業實習，工程實踐可作為工作實踐經驗。本科教育完成后，還要接受2年的企業培訓或是2年的工作實踐，或3年的博士深造，方可參加執業注冊考試，取得簽字權。

中國國務院學位委員會在學科簡介中定義：“土木工程（英文：Civil Engineering）是建造各類工程設施的科學技術的統稱，它既指所應用的材料、設備和所進行的勘測、設計、施工、保養、維修等技術活動，也指工程建設的對象。即建造在地上或地下、陸上或水中 ，直接或間接為人類生活、生產、軍事、科研服務的各種工程設施，例如房屋、道路、鐵路、管道、隧道、橋梁、運河、堤壩、港口、電站、飛機場、海洋平臺、給水排水以及防護工程等?！蔽覈聊竟こ虒I是廣泛服務于國家基礎設施與民生的寬口徑一級學科，包括建筑工程、土木工程、巖土工程、地下工程和道橋等二級專業方向。本專業學習理論力學、材料力學、結構力學、彈性力學、工程力學、流體力學、巖土力學和市政工程學科的基礎。土木工程專業的培養目標主要是培養適應我國經濟發展與工程需要的 “復合型”工程技術人才。根據建設部土建類土木工程專業教育指導委員提出的土木工程專業（本科）人才培養基本規格和指導性計劃，目前國內絕大多數高等院校都采用的是基礎課程、專業基礎課程和專業方向課程這一模式，可以看出，高校教學計劃中基本包含以下主干課程，三大力學、建筑材料、項目管理、鋼筋混凝土結構、施工技術等專業基礎課和專業課。

2 土木工程基礎類課程新教學模式的探索

土木工程是一門工程應用性很強的基礎學科。土木工程的起源是通過各類人類工程活動，不斷歸納與總結各類成功與失敗經驗，特別是在吸取失敗教訓的基礎上發展而來的。自從18世紀初，以牛頓和伽利略為代表的近代土木工程實踐相結合，逐漸形成系統基礎理論的學科。自此，土木工程才逐漸從工程經驗過渡并發展成為一門學科?；仡櫿麄€土木工程專業的發展歷史，實際工程實踐經驗往往先行于理論，各類工程失敗經驗往往能觸發新理論的研究和發展。如今，還有很多工程問題的處理，仍然依靠廣大工程師的實踐經驗。

自建國以來，我國高校工科生的培養模式主要參考蘇聯模式，即：專業劃分過繁，學科交叉性較少；重點培養學生自然科學知識與專業基礎知識，重視理論聯系實踐，而對相關的新發現新領域缺乏應有的重視，對工程實踐的課時安排相對較少；主要以教師單向授課為主，沒有重視學生的自主性與創造性。在實行改革開放以后，這種教育模式的不足不斷凸顯，教育與實踐脫節，土木工程專業學生在適應社會工作的過程中出現了不同程度的困難。因此高校教師必須不斷分析與探索，建立適應我國國情的高等教育培養模式。令人欣慰的是，高校人才培養新模式已經初步形成，并在不斷修正與完善。

翻轉課堂等新模式的出現，正式對于全國的教育模式探索的有力補充。它的出現為傳統課堂的創新、學生活力的激活，都起到了一定的作用。除了基礎教育外，在專業教育上，在土木工程專業，也可以開始相應的探索。對于任何新事物的研究，從源頭認知、挖掘及摸索是根本。

2.1 促使學生主動學習

在如今科技飛速發展的過程中，教育也必須跟隨著科技的發展而發展，翻轉課堂模式便是一種很好的嘗試和進步，這能讓學生能夠成為自己學習的主人，而不是一味地被動接受老師的灌輸，各種學習網站提供了豐富的課程，學生可以在網上自主選擇學習內容，利用教學視頻，學生能根據自身情況來安排和控制自己的學習進度，完全可以依照自己的弱點或者興趣去學習，不受時間地點限制，而且可以線上和同學或者老師進行交流答疑互動，對于課程的問題可以即時溝通，不會受時空因素的影響，自主性和實時性很強。

2.2 增強學習的互動性

全面提升了課堂的互動是翻轉課堂最大的優勢所在，主要體現在教師和學生之間以及學生與學生之間。

因為翻轉課堂的教學方式主要是課外學生自主學習，課堂進行答疑互動，所以，教師的任務就是增加課堂的互動性，針對多數同學遇到的問題，大家可以一起討論解決，這也即“以學生為中心的教學”。教師更多的是作為一位觀察指導者，由于互動性的增加，教師可以更加了解學生，進行一對一指導幫助，這也提高了學習的有效性。

教師在觀察的過程中可能會注意到學生自創的學習方法、自發組成的學習小組，學生們彼此幫助，相互學習和借鑒，而不是完全依賴老師。這樣，老師把更多精力放在引導上，促進他們更加開放地學習，真正理解課堂內容，而不僅僅是死記硬背。老師就會給予學生們更多的自主學習的空間，從而形成一種良性的學習與指導的循環。

2.3 形成教師—學生—家長交流新模式

翻轉課堂同時改變了教師與家長交流的內容。在翻轉課堂后，家長們對于孩子的學習情況有了更加清晰、直觀的認識，可以幫助理解教師的教學。

學生不學習有各種各樣的理由，比如：他們貪玩？他們學習能力不一樣，有的跟不上老師進度，所以產生厭學心理？他們的基礎知識學得不牢，所以感覺學習很費勁？亦或是他們有什么個人問題干擾了他們？教師和家長都需要找到學生不學習的根源，然后對癥下藥，采取必要措施來讓學生回到學習的軌道。

翻轉課堂是一種方式方法，增加了學生和教師之間的雙向互動和自主化的學習時間；是讓學生對自己學習方法、學習效果等負責的途徑；使課堂的內容得以長期保存，可用于復習或補課的學習；是所有學生都可以主動學習的課堂；更是讓所有學生都能得到個性化、互動性、自主化教育的學習。因此，翻轉課堂的內涵涉及了師生關系、教學手段、教學環境、教學目標等多個方面，是基于現代信息技術出現的一種符合世紀信息時代學習者特征的學習模式。這種模式應用于土木工程專業基礎類課程的教學實踐中，能使土木工程學科學生從繁重的通識教育課時中脫身，把線下面對面的課堂教學用于專題討論課、個性化培養及工程實踐。

3 結語

翻轉課堂通過對知識傳授和知識內化過程的翻轉與革新，創新了傳統教學中的師生角色并對課堂時間的使用進行了重新規劃，實現了對傳統教學模式的更新，使之與實際接軌，與時俱進。翻轉課堂通過對課時、課程的重新規劃，教學模式的創新，重新梳理教學流程，使之更加高效，激發學習的主動性和積極性。在翻轉課堂中，信息技術和互動學習為學生構建出個性化協作式的學習環境，有助于塑造新型的學習文化。

參考文獻

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