基于“雨課堂+PBL”的“土木工程材料”課程教學(xué)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(xué)土木與交通學(xué)院，吉林 吉林 132013）

1 引言

在當(dāng)今工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下，高校工科教育應(yīng)更加注重培養(yǎng)學(xué)生解決“復(fù)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(lián)系緊密，該課程可以較好地培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力。但是傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)模式缺乏對學(xué)生應(yīng)用理論知識分析和解決實際問題的引導(dǎo)和幫助，這不符合工程教育認(rèn)證理念。

一些學(xué)者針對“土木工程材料”課程教學(xué)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(xué)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(xiàn)有教學(xué)改革豐富了“土木工程材料”課程教學(xué)模式，也取得了良好的效果。但是，教學(xué)改革實施上往往存在一定的困難，需要大量教學(xué)資源。過程材料收發(fā)、課堂組織和考核內(nèi)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(xué)工具的發(fā)展對教學(xué)模式提供了新途徑。

因此，本文結(jié)合“雨課堂+PBL”的教學(xué)模式，對“土木工程材料”課程進行了教學(xué)改革與實踐，旨在探索契合工程教育專業(yè)認(rèn)證“解決復(fù)雜工程問題”理念的教學(xué)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(xué)方法。

2 課程教學(xué)現(xiàn)狀與改革方案

“土木工程材料”是土木工程各專業(yè)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(xué)模式能夠充分培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力，更好地契合工程教育專業(yè)認(rèn)證理念[4]。傳統(tǒng)教學(xué)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(yè)，待理論課程結(jié)束后進行實驗課程。實驗課上，教師先演示實驗操作方法，學(xué)生再動手實驗操作，實驗過程中教師全程指導(dǎo)。實驗結(jié)束后，以小組為單位完成實驗報告。在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，缺乏對學(xué)生主動分析、解決問題能力的培養(yǎng)，學(xué)生依賴教師的問題嚴(yán)重。

PBL（Problem-based learning）教學(xué)法的理念為“以問題為導(dǎo)向，以學(xué)生為中心”，在教學(xué)中以案例為載體，學(xué)生根據(jù)需要解決的問題，查閱資料、交流討論、總結(jié)概括，能充分激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)意識，提高學(xué)習(xí)興趣[5]。PBL教學(xué)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(yīng)用比較成熟的智慧教學(xué)工具，可以方便地實現(xiàn)課前、課中和課后的任務(wù)布置，可以輕松實現(xiàn)PBL教學(xué)法需要布置的相關(guān)任務(wù)。因此，本文采用“雨課堂+PBL”的教學(xué)模式對以往傳統(tǒng)教學(xué)方法進行了一定改革，改革后教學(xué)設(shè)計如圖1所示。

圖1 教學(xué)設(shè)計

3 實踐過程與分析

3.1 實踐過程

“雨課堂+PBL”教學(xué)模式應(yīng)用于2019級工程管理專業(yè)學(xué)生，即教改班。傳統(tǒng)教學(xué)模式應(yīng)用于2018級土木工程專業(yè)學(xué)生，即傳統(tǒng)班。授課結(jié)束后對比兩個班教學(xué)效果。

“雨課堂+PBL”教學(xué)模式的具體方法如下：①對班級學(xué)生進行分組，每組6~8人，每組設(shè)置一名組長。②通過雨課堂，課前發(fā)布涉及課程內(nèi)容的復(fù)雜工程問題案例及相關(guān)預(yù)習(xí)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(chǔ)知識，引導(dǎo)學(xué)生思考解決案例中問題的各種方法。⑤小組討論將復(fù)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(xué)。學(xué)生查閱資料，將答案匯總，由組長總結(jié)出本組的解決方案。教師在過程中組織討論，鼓勵學(xué)生踴躍發(fā)言。⑥課后要求學(xué)生將所學(xué)知識點及解決問題的方法整理成思維導(dǎo)圖，并上傳到雨課堂共享。

3.2 結(jié)果與評價

整個教學(xué)實踐環(huán)節(jié)實施結(jié)束后，通過期末考核對教改效果進行分析。采用統(tǒng)一命題、統(tǒng)一閱卷的閉卷考試，試卷分為基礎(chǔ)理論知識題目（70分）和涉及復(fù)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(tǒng)班5.5分和3.9分。教改班的總體平均分、及格率和優(yōu)秀率分別高于傳統(tǒng)班9.9分、20.6%和8.0%。這說明“雨課堂+PBL”教學(xué)模式可以提高學(xué)生分析和解決復(fù)雜工程問題的能力，學(xué)生對知識點的理解和掌握也優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)模式。

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

表2 滿意度分析表

4 結(jié)束語

本文基于“雨課堂+PBL”教學(xué)模式對“土木工程材料”課程進行了教學(xué)改革和實踐，通過教學(xué)設(shè)計、期末考核和滿意度評價，對比分析了教改班和傳統(tǒng)班的教學(xué)效果。結(jié)果表明“雨課堂+PBL”模式的教改班學(xué)生的基礎(chǔ)理論知識和涉及復(fù)雜工程問題的案例題方面均高于傳統(tǒng)班，同時對于教學(xué)的滿意度也高達95.2%。說明“雨課堂+PBL”的教學(xué)模式適合“土木工程材料”課程教學(xué)。同時，在實踐過程中發(fā)現(xiàn)，該模式實施起來方便、可行，學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和思考能力得到了提升，可以培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力，符合當(dāng)前工程教育專業(yè)認(rèn)證的理念。