土木工程施工基本原理課程MOOC教學實踐資源建設

胡曉依，席永慧，鄧 雪，陳冰嫣

(同濟大學 土木工程學院，上海 200092)

一、土木工程施工基本原理課程特點

土木工程施工基本原理課程是土木工程專業的主要專業課之一，主要研究土木工程施工中各主要工作的施工技術、工藝原理及組織管理的一般規律，在培養學生獨立分析和解決土木工程有關施工技術與組織管理問題的基本能力方面起著重要作用[1]。

土木工程施工基本原理課程是一門理論和實踐緊密結合的課程。通俗地講，其教學目的就是要使學生學會如何又快、又好、又省地建造各類建筑物和構筑物等，學生需要綜合運用所學的土木工程專業知識來開展工程實體的施工。

隨著現代科技的不斷發展，土木工程施工的技術和工藝也在不斷改進和創新，可謂日新月異，因此土木工程施工基本原理課程教學內容也應緊跟社會的變化而不斷更新。

二、土木工程施工基本原理課程MOOC建設內容

MOOC作為一種新型網絡課程在線教學模式，它是“互聯網+”時代互聯網與教育深度融合的產物，它依托網絡平臺，打破國界和校界，將優質教學資源呈現給不同層次或有不同需求的學員[2-3]。

(一)MOOC資源建設

MOOC資源建設需要教學團隊的精心準備和籌劃。根據土木工程施工基本原理課程特點，分常規板塊和實踐板塊兩大部分進行MOOC資源建設。前者主要是根據教材內容制作授課視頻和PPT；后者則為動態建設部分，包括系列專題教學視頻、施工工藝動畫、現場工程照片、施工過程的視頻以及工程案例等。

土木工程施工基本原理課程涉及土方工程、樁基礎工程、鋼筋混凝土結構工程和預應力混凝土工程等施工技術，內容繁多，且實踐性強。由于課程內容抽象，課時有限，采用傳統課堂講授方法難以通過視頻等作詳細介紹，需要學生花費較多精力自行查閱資料來學習。MOOC的出現使很多問題迎刃而解，各種教學資源可以通過流媒體視頻、動畫、圖解文字等多種方式滿足學生視、聽、讀等多元化需求，使土木工程施工基本原理課程更加直觀、生動和系統，而且內容可以不斷補充與更新。對學生來說，線上的學習時間也更加靈活從容。

由于施工工藝會隨著技術的發展以及政策的變化而變化，因此教學團隊要不斷了解新的施工工藝，多深入新型施工現場，及時對課程內容進行相應的調整與補充，對學生反饋的問題也要及時改進。

(二)課程學習監督體系的建立

課程教學應線上線下兩者結合、相輔相成。由于網上學習相對缺乏約束機制，因此在土木工程施工基本原理課程教學中，應通過設置課間提問、課后測驗與作業、討論、動手能力題等環節，加強線上的監督。

為了調動學生自主學習的積極性，在課間提問板塊設計一些輕松靈活的小問題。在考查板塊設計測驗和作業等客觀題，并在作業中增加一些開放式的主觀題和動手能力題，前者可以讓學生通過查閱資料或親自去施工現場觀摩來解答，后者則需要通過自學軟件或應用學過的結構知識、繪圖知識進行解答。在討論板塊也設計一些開放式的問題，學生可以自由討論，在討論中更好地掌握知識。在答疑板塊，不僅有學生的互助答疑，也有教師及時進行比較權威的解答。通過上述板塊學生可以更好地掌握課程內容，教師則可以通過這些板塊督促學生更好地學習課程知識。

很多學生對土木工程施工的理解僅停留在“按圖施工”的層面上，以為只要知道如何施工就可以勝任施工現場的工作，其實不然。在工程項目中，經常會有一些臨時施工結構或施工過程需要經過周密計算甚至專家論證，才能付諸實踐。比如基坑圍護結構、腳手架或模板體系、大型構件的吊裝等，它們的設計將影響后續施工過程的安全，以及工程自身結構體系的安全。因此，MOOC建設中特別增加了動手能力題的操練(圖1)。

三、MOOC教學實踐資源內容

土木工程施工基本原理課程強調技術發展及其適用性，因此僅靠書本中的文字內容是遠遠不夠的，還需要通過更直觀的視頻、動畫、現場照片、案例等，以加深學生對課程內容的理解。對一些既復雜又重要的施工工藝，采用專題的形式進行教學，效果更好；或者布置作業要求學生去施工現場觀摩實際工程在不同階段的施工工藝，這種理論聯系實際的教學方法，不僅使學生真正學有所獲，而且深受學生歡迎。

(一)視頻

在教學過程中，學生進入施工現場進行實地觀察的機會不多。而且一般來講，施工的工期按年計，周期較長，學生無法在教學期間參與施工的全過程，因此需要通過事先制作的視頻，讓學生形象生動地了解各種施工工藝的現場狀況。施工工藝視頻的素材來源于教師團隊參與的工程項目，或學生生產實習時在項目現場拍攝的視頻，以及施工單位友情提供的視頻素材。教師可從中選取適合教學的內容，并作適當的剪輯與后期處理后用作教學視頻，如地下連續墻(圖2)和鉆孔灌注樁現場的施工全過程。

(二)動畫

由于部分施工機械較為復雜，僅僅通過觀看視頻無法了解其工作原理和工作過程，比如液壓活塞式混凝土泵的工作過程；有的地下施工過程更無法現場觀看或錄視頻，比如泥漿護壁中的正循環與反循環，這就需要通過動畫的形式展現泥漿的流動方向(圖3)；有的施工工藝所需時間較長，視頻無法長時間錄制，比如模板和腳手架的爬升過程、鋼結構的吊裝等，動畫便成了彌補視頻不足的教學手段，成為實踐教學內容必不可少的一部分。動畫一般由專業動畫公司制作完成，或是一些施工單位友情提供。

(三)現場照片

教學過程中如果僅通過文字描述讓學生想象施工過程是非常困難的。當課時不充裕或沒有合適的視頻讓學生觀看時，可用一些已完工工程的現場照片，輔助學生進行聯想思考，調動學生的學習積極性。比如各種基坑支護(圖4)、腳手架等的照片，就有助于學生理解相關知識點。工程現場照片需要通過教師團隊常年的工程積累，并對同一主題進行歸并整理后才能使用。

(四)工程案例

實際工程施工中，各個分部分項工程的多種施工工藝往往是同時呈現的，對施工各個階段的講解也無法完全拆分來進行，而課本內容通常側重于原理和單一知識點的介紹，學生在學習課本知識后，并不能較好地將課程內容融會貫通地綜合理解與應用，因此很難培養學生解決實際工程問題的能力。為此，在MOOC資源建設中引入土木工程施工與管理教學案例(圖5)，在學生完成一個階段的學習后，加入一個與學習內容相關的工程案例，幫助學生理解各個單一的知識點在工程實踐中的協同作用。

四、土木工程施工與管理教學案例庫建設

案例教學法最早應用于哈佛大學相關課程的教學中, 具有培養學生獨立思考、分析和解決問題能力的作用[4]。在土木工程施工基本原理課程教學實踐中，應關注土木工程領域最新技術的發展和應用。案例教學以真實工程資料為載體，通過實際工程案例的學習與分析，培養學生解決土木工程施工問題的能力。多年的教學經驗表明，在土木工程施工基本原理課程教學中使用案例教學法，能強化學生對相關理論知識的理解和應用，有助于提高教學效果。

盡管案例的引入對土木工程施工基本原理課程教學有諸多益處，但在實踐中仍存在諸多問題。一是案例的內容相較于書本中條理清晰的知識點更為復雜綜合，進行案例學習需要學生對案例內容事先有所了解，才能在課堂討論案例的過程中達到預期的教學目標。二是由于課堂時間的限制，教師很難在課堂上將案例內容深入展開，往往只能作簡單的介紹。而基于 MOOC平臺的案例教學，可以作為土木工程施工基本原理課程課堂教學的有力補充，學生在課余時間有充足的時間閱讀和反復分析案例內容，從而使得案例教學產生意想不到的效果。MOOC平臺所具有的互動性，使教師與學生基于案例的廣泛討論成為可能，學生可以在交流區或討論區自由發表看法，教師可以進行答疑，案例的學習不再受空間和時間的限制。

建設一個內容豐富、操作便捷的土木工程施工與管理教學案例庫，是MOOC平臺開展案例教學的前提，因此大力建設與課程配套的教學案例庫十分必要而緊迫。

(一)教學案例庫的建設原則

要建設高質量的土木工程施工與管理教學案例庫，應遵循以下原則。

1.典型性

教學案例庫應該收入土木工程領域具有典型代表特征的工程案例，如上海中心工程、港珠澳大橋工程等。這些工程的建設有比較大的社會影響和較高的知名度,在教學實踐中引入這種典型案例可以激發學生的學習興趣，強化學生對所學知識在實際工程應用中的重要性的認識。同時，典型工程項目一般具有比較先進的施工工藝，比較好的施工組織管理框架，是土木工程行業標桿，對學生來說是不可多得的學習資料。

2.全面性

教學案例庫應該涵蓋課程各個章節的主要知識點。以筆者所在學校現有案例庫中的星港國際中心項目地下工程部分為例，其內容涵蓋樁基工程、基坑圍護、土方工程、施工組織設計等。學生在案例學習中，能將各章節的知識點綜合應用，融會貫通。另外，案例庫的案例還應涵蓋一些重大的工程事故。比起成功的工程案例來說，對工程事故的分析研究更能加深學生的認識，更能使學生深刻認識到學好土木工程施工課程的重要性，比如腳手架的工程事故案例等。

3.時效性

隨著科技的進步和發展，新的土木工程施工技術工藝層出不窮，落后的技術和工藝也逐漸被淘汰。這就要求教學案例庫必須動態更新，及時收錄最新的工藝內容，剔除不符合實際生產情況的過時案例。比如盤扣式腳手架就是目前優先采用的腳手架形式，應及時收入案例庫。

4.真實性

在收集案例資源時，應保證案例的來源可靠、相關的工程信息真實。筆者所在學院教學案例庫的現有素材來源于中建八局、上海建工等知名施工單位，以及教師團隊參與的各類工程項目。若使用互聯網收集工程資料，必須注意辨別篩選，最好從權威性的網站或期刊收集資料。

(二)教學案例庫的建設內容

土木工程施工與管理案例庫的容量較大，案例個數多，教學案例庫應進行科學合理的分類, 以方便檢索使用[5]。

1.教學案例的分類

(1)按工程性質分類。按工程性質可以分為建筑工程案例、橋梁工程案例、隧道工程案例、水利工程案例等。筆者所在學院案例庫中現有建筑工程案例，如上海中心工程等；橋梁工程案例，如潤揚大橋工程等；隧道工程案例，如港珠澳大橋沉管隧道等；水利工程案例，如向家壩縱向圍堰工程等。

(2)按分部分項工程分類。按分部分項工程進行分類，可分為土方工程、樁基礎工程、鋼筋混凝土結構工程、預應力混凝土工程、砌筑工程、鋼結構工程、腳手架工程、結構吊裝工程、防水工程、裝飾裝修工程等。這種分類方法比較貼近教材的章節內容，方便教師根據各章節內容挑選合適的案例進行講解，組織學生討論。

(3)按項目管理內容分類。根據土木工程施工基本原理課程教材內容，項目管理涵蓋流水施工、網絡計劃、施工組織設計、經濟技術分析等。土木工程施工項目管理的案例內容一般較為綜合，很難單獨進行討論，往往是結合施工工藝等進行綜合分析。

以上分類架構，提高了案例庫的條理性和實用性，教師在進行課堂教學及MOOC平臺建設時，可以非常方便地檢索查閱課程教學所需要的案例。

2.教學案例的編寫

一個土木工程施工與管理案例的內容需要包括工程概況、施工工藝和施工組織等，視不同案例特點有所側重。除了正文內容，編寫案例還需要為其擬定標題、確定關鍵詞和摘要，便于檢索使用。

案例的標題應簡潔明了，使用者可以通過題目快速明了案例的主要類型。摘要是對案例主要內容的高度概括，使用者在選用案例素材時通過閱讀摘要確定案例內容是否符合教學實踐的需要。關鍵詞是反映案例內容的關鍵學術用語，可以把工程的主要施工工藝的特性作為案例的關鍵詞。

一般來說，一個工程所收集的原始資料較多，篇幅長且內容復雜，進行案例編寫時，需要對原始資料進行篩選和編輯，保留教學實踐中所需要的內容。土木工程施工基本原理課程所需要的案例應側重施工工藝和原理，一些過于具體的施工參數可適當刪減，對每個案例的特色工藝應進行重點說明。

用于MOOC教學實踐的案例篇幅不宜過長，語言應簡潔明了，否則會影響學生自學的積極性。案例內容要圖文并茂，文字說明部分應配有相應的圖片，讓內容更加直觀。案例內容的難度不宜過高，多選取與教材知識點聯系密切的材料，對一些教材上沒有涉及的知識點案例可作必要的解釋說明。

(三)教學案例庫的維護

由于土木工程施工技術的不斷發展，該課程案例具有明顯的時效性，因此，必須建立案例庫的更新維護機制，確保案例庫內容與時俱進。對一些已被生產實踐淘汰的陳舊工藝技術的工程案例，應進行有效的評估和調整。同時，可利用MOOC平臺受眾廣、互動性強的特點，從學生留言中獲取反饋意見，及時對案例庫進行維護和內容更新。

五、結語

在大力推進“互聯網+”的時代背景下，網絡平臺的學習資源對大學課程教學的作用越來越重要，也讓更多社會人員有機會接觸大學課程的學習內容。同濟大學大力推進土木工程專業相關課程MOOC建設，土木工程施工基本原理課程在中國大學MOOC平臺已經運行了8個學期，每學期學習人數在10 000人左右，陸續投入的實踐教學資源也得到學生的認可和肯定。未來將會有更多富有特點、反映行業最新動態的實踐資源投入MOOC平臺，以助推土木工程人才的培養。