基于“雨課堂+PBL”的“土木工程材料”課程教學改革與實踐研究＊

曲廣雷，仲玉俠，常廣利，牛伯羽，簡振鵬，龐 輝

（北華大學土木與交通學院，吉林 吉林 132013）

1 引言

在當今工程教育專業認證背景下，高校工科教育應更加注重培養學生解決“復雜工程問題”的能力[1]。“土木工程材料”課程的特點在于知識面廣泛、理論與實踐聯系緊密，該課程可以較好地培養學生解決復雜工程問題的能力。但是傳統的灌輸式教學模式缺乏對學生應用理論知識分析和解決實際問題的引導和幫助，這不符合工程教育認證理念。

一些學者針對“土木工程材料”課程教學存在的問題進行了改革探索，陳金平等[2]提出了將OBE理念融入“土木工程材料”課程教學改革。陳忠源[3]采用雨課堂進行了“土木工程材料”金課實踐研究。現有教學改革豐富了“土木工程材料”課程教學模式，也取得了良好的效果。但是，教學改革實施上往往存在一定的困難，需要大量教學資源。過程材料收發、課堂組織和考核內容等工作需要教師投入極大的精力和熱情。雨課堂等智慧教學工具的發展對教學模式提供了新途徑。

因此，本文結合“雨課堂+PBL”的教學模式，對“土木工程材料”課程進行了教學改革與實踐，旨在探索契合工程教育專業認證“解決復雜工程問題”理念的教學方法，豐富工程教育理論，提供一種簡單、可行的“土木工程材料”課程教學方法。

2 課程教學現狀與改革方案

“土木工程材料”是土木工程各專業方向本科生的必須課，包括理論課和實驗課兩個部分。合適的教學模式能夠充分培養學生解決復雜工程問題的能力，更好地契合工程教育專業認證理念[4]。傳統教學模式為教師課堂講授理論知識部分，期間布置一定量課后作業，待理論課程結束后進行實驗課程。實驗課上，教師先演示實驗操作方法，學生再動手實驗操作，實驗過程中教師全程指導。實驗結束后，以小組為單位完成實驗報告。在傳統教學模式下，缺乏對學生主動分析、解決問題能力的培養，學生依賴教師的問題嚴重。

PBL（Problem-based learning）教學法的理念為“以問題為導向，以學生為中心”，在教學中以案例為載體，學生根據需要解決的問題，查閱資料、交流討論、總結概括，能充分激發學生主動學習意識，提高學習興趣[5]。PBL教學法非常適合“土木工程材料”這類實踐性較強的課程。雨課堂是目前應用比較成熟的智慧教學工具，可以方便地實現課前、課中和課后的任務布置，可以輕松實現PBL教學法需要布置的相關任務。因此，本文采用“雨課堂+PBL”的教學模式對以往傳統教學方法進行了一定改革，改革后教學設計如圖1所示。

圖1 教學設計

3 實踐過程與分析

3.1 實踐過程

“雨課堂+PBL”教學模式應用于2019級工程管理專業學生，即教改班。傳統教學模式應用于2018級土木工程專業學生，即傳統班。授課結束后對比兩個班教學效果。

“雨課堂+PBL”教學模式的具體方法如下：①對班級學生進行分組，每組6~8人，每組設置一名組長。②通過雨課堂，課前發布涉及課程內容的復雜工程問題案例及相關預習視頻。③各組討論問題，通過雨課堂留言，教師參與交流。④課上教師講授理論基礎知識，引導學生思考解決案例中問題的各種方法。⑤小組討論將復雜工程問題拆解成若干待解決問題，并由組長分工給每個同學。學生查閱資料，將答案匯總，由組長總結出本組的解決方案。教師在過程中組織討論，鼓勵學生踴躍發言。⑥課后要求學生將所學知識點及解決問題的方法整理成思維導圖，并上傳到雨課堂共享。

3.2 結果與評價

整個教學實踐環節實施結束后，通過期末考核對教改效果進行分析。采用統一命題、統一閱卷的閉卷考試，試卷分為基礎理論知識題目（70分）和涉及復雜工程問題的案例分析題目（30分）。兩個班的期末考核成績對比分析如表1所示。

表1 成績分析表

可以看出，教改班的理論知識題和工程案例題的平均分分別高于傳統班5.5分和3.9分。教改班的總體平均分、及格率和優秀率分別高于傳統班9.9分、20.6%和8.0%。這說明“雨課堂+PBL”教學模式可以提高學生分析和解決復雜工程問題的能力，學生對知識點的理解和掌握也優于傳統教學模式。

對教改班和傳統班進行了滿意度調查。以問卷的形式設置打分項，包括學習效果、知識點理解程度和教學模式的接受程度幾個方面，總分100分，70分以上為合格，調查結果作為滿意度評價指標。分析結果如表2所示。可以看出，教改班學生滿意程度明顯高于傳統班，滿意率高達95.2%。

表2 滿意度分析表

4 結束語

本文基于“雨課堂+PBL”教學模式對“土木工程材料”課程進行了教學改革和實踐，通過教學設計、期末考核和滿意度評價，對比分析了教改班和傳統班的教學效果。結果表明“雨課堂+PBL”模式的教改班學生的基礎理論知識和涉及復雜工程問題的案例題方面均高于傳統班，同時對于教學的滿意度也高達95.2%。說明“雨課堂+PBL”的教學模式適合“土木工程材料”課程教學。同時，在實踐過程中發現，該模式實施起來方便、可行，學生的自主學習和思考能力得到了提升，可以培養學生解決復雜工程問題的能力，符合當前工程教育專業認證的理念。