CDIO理念下《土力學與基礎工程》的翻轉課堂教學改革探討

劉云 賴杰

摘?要：作者結合CDIO工程教育模式和翻轉課程的教學方法，應用于《土力學與基礎工程》課堂中。教學實踐證明，該方法能激發學生興趣，實現教師角色的轉換，實現用數字媒體技術幫助學生自主學習，提高學生的理解能力和知識遷移能力，綜合提高《土力學與基礎工程》教學質量。

關鍵詞：高職教育;翻轉課堂;《土力學與基礎工程》課堂;教學改革

以《國家中長期教育改革和發展規劃綱要》《重慶市中長期城鄉教育改革發展綱要》文件精神等為依據，以全國基本建設形勢、西部大開發戰略為契機，土建專業的職業教育更需要以促進就業為導向。此外，“互聯網+”的浪潮席卷全球，“翻轉課堂”“微課”“慕課”紛紛來臨，進一步推進職業院校教學信息化環境下課堂教學模式和教學方法的改革創新。在此背景下，作者結合自己的教學經歷，以《土力學與基礎工程》課程為例，對高職院校CDIO理念下的翻轉課堂實踐教學開展研究。

一、 當前教學中存在的問題

《土力學與基礎工程》屬于高職院校建筑工程技術專業的專業核心課程之一，其內容隨著工程實踐的發展而發展，具有理論性和實踐性較強的特點。作者在實踐教學過程總結出目前存在以下突出的教學問題亟待改進：

（一） 內容多與課時少的矛盾突出

重慶工業職業技術學院17級建筑工程技術人才培養方案的修訂中，降低了《土力學與基礎工程》的理論課程學時。另一方面，為配合其他專業課程，使學生的專業知識體系銜接成系統的整體，增加《基礎的平法施工圖》圖集的識圖內容。教學內容多與課時少的矛盾十分突出。

（二） 適合高職層次學生實訓的土工設備較少

目前市場普遍的土工實訓設備針對適合高職院校學生實踐的土工設備相對較少，而更適用于本科、研究生的科研研究。若只采用這些設備，學生僅僅會做一些基本的實驗，而對實際工程需要所進行的施工現場實驗項目較為茫然，無法培養學生的創新能力。

（三） 部分學生數學和力學基礎薄弱，計算能力較差

本課程重點內容涉及和建筑力學緊密相關的設計計算，要求學生具備一定的數學和力學基礎，但大量的力學計算無法調動學生的學習興趣。傳統的課后習題采用小組討論或者一班一題的形式，導致部分學生出現相互抄襲現象。特別是附加應力、地基沉降等計算，同一個教學班中能獨立完整計算出一道題的學生不多，在一定程度上挫敗學生的自信心。

二、 CDIO理念的翻轉課堂教學的建議

由麻省理工學院聯合瑞典三所大學共同開發的CDIO是一種全新的工程教育模式與實施理念，其全稱Conceive—Design—Implement—Operate，即構思——設計——實施——運行。以完整的項目開展為載體，在此基礎上把教育過程放到工程領域的具體情景中，通過工程情景過程導入學習任務，貫穿于學生學習全過程的團隊協作和創新實踐訓練。

作者以重慶工業職業技術學院的產學研大樓為例，大樓基礎以甲方提供的《地基勘察報告》為設計依據。教學任務為指導學生完成一個完整過程的地基勘察工程項目。教學目的是讓學生弄清擬建場地地基土的物理性質，以工程師的角色規范編寫《地基勘察報告》，具體流程如下：

（一） 學生通過視頻開展課前學習

翻轉課堂微視頻文件拷貝給學生，學生可以在個人電腦和智能手機上播放，不受網速和學習場地限制，靈活安排學習時間，以學生為中心，實現教師角色的轉換。同時，課前組織學生到土木綜合實訓中心觀摩各種類型的基礎模型。

（二） 對相關知識點進行梳理和分割

學生在課前觀看視頻接受新知識傳遞時，沒有與教師面對面地直接交流。每個知識點的視頻控制在5～8分鐘內。視頻錄像采用PPT動畫法，隨講解過程逐步播放，不出現教師形象，只有畫外音。每個視頻的編號、命名，講解的內容順序與教材相同，視頻中適當地提出一些問題，留有思考空間。

（三） 課堂進行10分鐘知識串講，實現從授業向解惑過渡

在上課開始時，由教師對本節知識要點進行串聯講解。其中，對于操作性要求較強的內容，采用現場演示和多媒體演示相結合的方法，有利于學生掌握操作要領，提高專業素質。

（四） 指導學生在勘查過程中穿插課堂研討

教師提出由淺入深的4個導學問題：擬建場地有無不良地質作用，是否適宜修建房屋建筑;建筑場地土為哪種類型的土質;樓房采用天然地基是否可以滿足規范要求，是否需要進行地基處理;建議產學研大樓的基礎類型選用哪種基礎。

（五） 指導學生完成《地基勘察報告》的規范填寫

填寫《地基勘察報告》，旨在培養學生的工程實踐能力和創新意識。

三、

學生的學習行為分析

教師制作調查問卷讓學生填寫，主要問題如下：學生觀看知識點視頻的時間;學生重復觀看知識點視頻的時間。統計實際回收問卷份數，通過調查結果和提問，分析學生在課堂當眾發言情況和對知識內化的情況，評價翻轉課堂的教學效果。

四、 結論

作者結合具體的教學經歷，融合CDIO工程教育模式和翻轉課程的教學方法，讓學生以工程師的角色，以重慶工業職業技術學院產學研大樓的地基勘察為切入點，從勘測布置、鉆孔取土、原位測試、室內試驗到最后報告編寫都是由學生親自完成。

教學實踐證明，該方法能改變學生的學習過程，實現教師角色的轉換，實現用數字媒體技術幫助學生自主學習，提高學生理解能力和知識遷移能力，增強學生的工程實踐意識和實踐創新能力，綜合提高《土力學與基礎工程》教學質量。

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作者簡介：

劉云，講師，重慶市，重慶工業職業技術學院;

賴杰，陜西省西安市，火箭軍工程大學。