土木工程專業隧道工程課程的“翻轉課堂”教學模式

王迎超 葉繼紅 靖洪文 柳志軍 孟波

【摘要】本文首先對我國的土木工程教育中“翻轉課堂”的實施現狀進行了分析，其次，根據隧道工程課程的特點，結合筆者的教學實踐，對“翻轉課堂”的實施方案和實踐效果進行了詳細論述。最后，指出了翻轉課堂在土木工程專業課實施中存在的相關問題，提出了相關建議。“翻轉課堂”教學模式不僅對“隧道工程”的教學具有積極的推動作用，而且對于土木工程類其他專業課的教學改革也具有借鑒意義和參考價值。

【關鍵詞】土木工程 ?翻轉課堂 ?教學模式 ?隧道工程

【基金項目】力學與土木工程學院巖土工程三大科研團隊教學成果凝練教改項目（2018CGNL09）;中國礦業大學教學研究項目（2018TS01）;中國礦業大學研究生教育教學改革研究與實踐項目（2017Y03）;2016年校精品課程項目（2016JPPY02）。

【中圖分類號】TU4-4 ?【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2019）27-0002-02

引言

“翻轉課堂（The Flipped Classroom）”的教學模式最早由美國的兩位中學教師喬納森·伯格曼Jonathan Bergmann）和亞倫·薩姆斯（Aaron Sams）提出并實踐[1]。所謂“翻轉課堂”，是指把傳統課堂上完成的工作“翻轉”到課下，傳統課堂中課下完成的工作“翻轉”到課堂上，尤其指充分利用課堂時間進行師生互動學習，實現師生角色的轉變，學生由原來的被動學習轉為主動學習。“翻轉課堂”教學模式的本質是“翻轉學習”，指導學生深入學習[2]。

國內許多學者在土木工程專業相關課程中進行了“翻轉課堂”教學模式研究，取得了較好效果。楊松森[2]研究了“翻轉課堂”教學模式在土木工程專業建設法規課程教學中的成功應用，著重探討了“翻轉課堂”在建設法規課程教學中的操作模式。袁杰[3]探討了土木工程基礎類課程的翻轉課堂教學模式。楊迎春[4]、王功勛[5]分別探討了翻轉課堂在土木工程材料課程中的應用，建立了適合翻轉課堂教學的教學環境和教學評價體系。張艷美[6]通過引入翻轉課堂教學模式的核心理念，構建了土木工程專業實驗的“三三三”教學體系。蘇延桂[7]對土木工程專業翻轉課堂教學改革的實施效果進行了深入思考，指出了需要注意的問題。高英力[8]將“翻轉課堂”和“研討式教學”兩種模式結合，構建了基于翻轉課堂的研討式教學模式。張海龍[9]構建基于項目為導向的翻轉課堂模式，充分利用手機APP 快捷、方便等特征，實現了以學生為主體、教師為主導的翻轉課堂教學改革。

不同的土木工程專業課程有其獨有的特點，本文結合作者自身講授的隧道工程課程，探討了其“翻轉課堂”實施方案，并在2014級土木工程4、5、6三個班進行了實踐。

1.隧道工程課程簡介

1.1 課程的性質、目的和任務

隧道工程是土木工程專業基礎必修課。通過課程學習，掌握隧道工程勘察、設計、施工、管理等專業基礎知識，具備從事與隧道工程有關的技術工作的基本能力。系統了解隧道的發展歷史、計算理論、設計和施工方法、運營及養護和管理等方面的內容與相關知識。

1.2 課程的基本要求

（1）掌握隧道勘測設計的基本原理與方法;

（2）掌握圍巖穩定性分析和圍巖分級方法，了解圍巖壓力特性及計算方法;

（3）掌握襯砌結構計算的基本原理與方法，具備隧道結構設計的基本能力;

（4）學習現代新奧法理論及其設計與施工特點，了解隧道施工的各種工藝;

（5）了解隧道施工組織設計和運營與養護管理，具備施工管理的基本技能。

1.3 課程學時及所用教材

隧道工程課程共計40學時，2.5學分。課程所用教材為21世紀高等教育土木工程系列規劃教材，陳秋南主編，機械工業出版社出版。

2.翻轉課程實施方案與實踐

2.1 小組劃分

本學年《隧道工程》共有2014-4、2014-5、2014-6三個班，98名學生上課。為了便于翻轉課堂的順利開展，共劃分了15個小組，每小組由5～8名學生組成。每小組推選一名組長，組長負責小組的整體規劃和任務布置，確定好每位成員的職責，以保證小組選題和匯報的順利開展。

2.2 任務下達

確定好翻轉課堂實施的時間，布置任務。這里需要說明的是，教師不確定具體的選題，而是指明大的方向。比如，在本次翻轉課堂實踐中，作為教師，我只告訴大家匯報一個和隧道相關的比較新的方向或內容，可以是設計、施工、科學研究的任何一個方面，可以是對某一個具體的工程案例，也可以是一項新的施工工藝，總之給學生足夠大的空間，讓其自由發揮。

2.3頭腦風暴、確定選題

由各小組在課堂上分組討論，集大家智慧，討論各自的題目。組長主持，各小組成員輪流發言，最后集中大家智慧，確定選題。經過各小組討論，最終形成的選題見表1。從表1中可以看出，各小組的選題范圍還是比較寬泛的，有隧道災害、隧道施工技術、隧道超前預報和監控量測、具體工程案例等。

2.4 課下資料收集，PPT制作

根據選定的研討題目，由各小組組長給各成員分配具體工作，比如文獻調研、資料搜集、PPT制作等。各小組大多采用“分別查找資料+集體完成成果”的形式，盡量實現多角度全方位了解選題內容，鍛煉了分析總結的能力，迸發了集體智慧的力量。通過課下小組研討、PPT展示預演及討論交流，探討匯報內容存在問題，逐步完善匯報PPT。

2.5 課堂匯報

每小組15分鐘，針對所選專題進行課堂匯報。從各小組制作的PPT來看，都有自己的特色，有豐富的工程圖片，精美的視頻動畫，詳盡的現場資料。匯報中，各位匯報人由“學生”角色轉變為“教師”角色，雖然大部分是第一次上講臺，但講的非常流利、思路也很清晰，而且有些匯報人還注意現場互動。總體來說，還是非常不錯的。

2.6 課堂點評

作為任課教師，本文作者認真聆聽了各小組的匯報，并對各小組的研討匯報進行打分，作為平時成績的重要部分。各小組的得分情況如圖1所示。各小組得分基本都在80分以上，最好的為第4、6、11小組，得分為98分。各小組存在的共性問題：（1）所講內容比較多，時間控制的一般，原來預定的為15分鐘，大部分小組匯報超時，說明還沒有抓住匯報重點;（2）大部分小組PPT能做到圖文并茂，但PPT中有的地方文字太多，不夠簡練;（3）大部分小組匯報的不錯，但是沒有注意PPT直接的銜接匯報，個別小組存在讀PPT現象。課后，我把各小組存在的問題，以及大家存在的共性問題發布在班級的交流群里，大家進行了討論交流。學生普遍反映此種教學模式，鍛煉了他們自主學習和團隊協作的能力，翻轉課堂在隧道工程課程中應用，得到了大家的認可，取得了比較好的教學效果。

3.結語

通過翻轉課堂在隧道工程課程的成功應用，作者認為該教學模式對提高土木工程專業教學質量和促進學生自主學習積極性具有重要的現實意義。但目前翻轉課堂在土木工程中實施也存在一些問題：（1）一般專業課需要講授的內容比較多，課時比較緊張，所以如果想在一門課多開展幾次翻轉課堂還是比較困難的，建議1-2次最好。（2）不是每個學生都有機會進行課堂匯報，所以無法面面俱到，建議后續教學中督促每位學生進行小組內的預匯報。（3）課下進行資料收集和PPT制作時，可能每位學生所做工作多少不一，個別的坐收漁利，甚至出現“兩個和尚沒水喝”的現象。建議任課教師在實施翻轉課堂教學時，要加強課下的管理和定時監督。

參考文獻：

[1]喬納森·伯格曼，亞倫·薩姆斯.翻轉課堂與慕課教學：一場正在到來的教育變革[M].宋偉，譯.北京：中國青年出版社，2015： 31-36.

[2]楊松森，徐菁.土木工程專業建設法規課程的“翻轉課堂”教學模式[J].2017（2）：47-49.

[3]袁杰，童華煒，宋金良，等.基于翻轉課堂的土木工程基礎類課程教學改革[J].科教導刊（中旬刊），2016（6）：120-122.

[4]楊迎春.“翻轉課堂”在土木工程材料課程中的應用[J].山東農業工程學院學報，2016（11）：26-29.

[5]王功勛，屈鋒，聶憶華，等.基于翻轉課堂模式（FCM）的《土木工程材料》課程教學改革[J].2015（42）： 259-260.

[6]張艷美，楊文東，俞然剛，等.基于個性化和翻轉課堂的土木工程專業實驗教學研究[J].實驗技術與管理，2015（7）：183-185.

[7]蘇延桂.土木工程專業翻轉課堂教學改革的實施與思考[J].教育教學論壇，2016（45）：96-97.

[8]高英力，李友云.普通高校基于翻轉課堂的研討式教學改革與實踐——以“土木工程材料”課程為例[J].科教文匯，2016（338）：45-46.

[9]張海龍，鐘升明，江海丹，等.基于移動平臺的《土木工程材料》翻轉課堂教學模式改革[J].中國教育信息化，2017（14）：60-63.

作者簡介：

王迎超，男，中國礦業大學力學與土木工程學院教授，主要從事巖土力學教學與研究工作。