問題導向教學疊加智慧課堂模式在“地下基礎工程概論”課程中的實踐與探索

仇 浩

（上海交通大學環境科學與工程學院 上海 200240）

隨著互聯網和信息技術的快速發展，如何將信息化和智能化有機地融入新時代高等教育體系成為教育研究者關注的焦點。“線上線下”混合教學不受時間與空間限制，并且授課形式更加多元化。這種新型的教學模式結合了傳統教學和網絡化教學的優勢，不僅調動了學生的主動性、積極性，還充分發揮了教師善于引導、重在啟發的主導作用，更好地滿足了大學教育“以學生為主體、以教師為主導”的教學要求。本文基于問題導向教學疊加智慧課堂的“線上線下”融合模式，在環境科學與工程專業本科生的一門必修特色專業課程“地下基礎工程概論”中展開系統研究與實踐。

1 “地下基礎工程概論”課程教學中的問題

地下基礎工程在設計和施工過程中不可避免地會涉及一些環境問題。如何滿足基礎工程設計要求且有效減小對環境造成的有害影響，是設計師及環境科學工作者不可回避的問題。同時，深入了解土的物理性質、基礎類型、基坑開挖與地下水控制對環境的影響、地基處理技術及特殊土地基處置方法對環境的影響也是環境科學與工程學生（特別是土壤學方向）必備的基礎性專業知識。“地下基礎工程概論”是一門面向環境科學與工程專業本科生的必修特色專業課程，其內容廣泛，涵蓋土力學、基礎工程、環境工程三大內容，是一門典型的學科交叉課程。因此，學好“地下基礎工程概論”，既能拓寬環境學領域理工科學生的視野，又能使學生將基本理論知識與工程實踐密切結合，運用其所學知識解決設計和施工中遇到的環境問題。總體而言，該門課程集理論與實踐、設計與施工于一體，具有高理論性、強專業性、強實踐性的特點，課堂教學難度較大。

傳統的線下課堂學時少但課程知識點多，教師很難在有限的時間內高效地完成教學內容的有效輸出。此外，在傳統教學模式中，教師和學生的關系往往是主客對立的，教師處于教學活動的核心位置，而學生常處于被動學習的狀態。在授課過程中，這種被動式的學習會降低學習者的積極性和創造性，并且學生的個體差異性容易被忽視，無法滿足各層次學生的個性化需求。最新頒布的《國家中長期教育改革和發展規劃綱要》明確指出：“要注重學思結合，倡導啟發式、探究式、討論式和參與式教學，幫助學生學會學習”。這昭示著國家對進一步深化新時代教育教學改革以及全面提升教育教學質量的堅定信念。由此可見，傳統的線下教學模式已很難滿足新時代高等教育教學要求，亟需將問題導向教學疊加智慧課堂的“線上線下”融合模式應用于“地下基礎工程概論”課程中。

2 “地下基礎工程概論”線上線下混合式教學模式建設

2.1 “線上問題導向教學疊加線下智慧課堂”模式

近年來，多媒體和網絡技術迅猛發展，教育思想和理念也隨之更新，線下傳統教學融合網絡化教學的新模式應運而生，從根本上改變了傳統教學中的師生地位和關系，在培養學生的基本學習技能、信息素養、創新能力、溝通與協作能力、實踐能力等方面展現出巨大優勢。線上線下混合式教學模式包括教師、學生、教學內容三個部分，其中教師作為教學活動的發起者，參照教學內容，精心設計“線上線下”課程，學生作為教學活動的參加者，配合使用教師提供的教學資源，積極開展自主學習。在這一過程中，教師結合課程內容，充分利用互聯網資源，為學生營造完整的學習情境，同時，以問題為驅動促使學生將被動式學習轉化為主動型探索，以培養其良好的學習習慣，進一步借助智慧課堂，完成輔導答疑、練習測試以及考核評估等多項內容。與傳統的線下教學模式相比，這種問題導向疊加智慧課堂的新型教學形態更加強調線上與線下教學的融合，通過“線上線下”雙向互促、相互交流，確保教學資源優化利用，在保障教學效果的同時提升教學質量。

2.2 “地下基礎工程概論”線上線下混合式教學模式設計

借助上海交大Canvas平臺建立“地下基礎工程概論”在線開放課程，教學資源取自教師自錄教學微課、PPT課件、在線題庫、參考資料等，以多元化的教學資源為基礎，本著“以學生為主體、以教師為主導”的原則，實施“線上問題導向教學+線下智慧課堂”融合模式。教師在整個課程設計過程中，需要及時調整教學內容，把控好課堂節奏，加強線“線上線下”教學資源的聯動，為學生完成各項任務提供便捷條件。具體體現在對整個“線上線下”的學習活動進行模塊化處理，分別在課前、課中以及課后采取問題驅動的方式，引導學生進行問題導向式自主學習，幫助學生內化課堂知識，強化自我學習和創新能力，培養家國情懷，提升綜合素質。在此基礎上，在線下課堂中加強工程實例剖析，有助于學生更加深刻地認識和理解工程項目。比如教師在設計土坡穩定、地基承載力、地基基礎設計、土的滲透性及滲流等教學內容時加入典型工程案例剖析環節，為學生提供更多理論聯系工程實際的機會，通過課中講授答疑、一問一答、小組討論和課后復習等教學手段，鍛煉學生綜合運用所學理論知識分析并解決工程實際問題的能力。

3 “地下基礎工程概論”線上線下混合式教學模式實施

3.1 課前預習

作為學習過程中的重要環節，有針對性地預習可以讓學生高效厘清“地下基礎工程概論”課程的重點與難點。教師應當積極引導學生利用問題導向式自主學習模式，完成課前預習。教師可以利用電腦或手機端建立課程群組，課前下達具體的預習任務。比如土力學與基礎工程的基本知識、土壤組成結構的基本知識、樁基礎的概念，通過線上平臺推送相關學習資源，并根據學習內容設置互助討論、闖關測試、在線答題等環節強化重點和難點知識，使預習任務安排得合理且高效。通過收集課前預習階段學生存在的主要問題，及時調整授課答疑的重心，并準備對應的隨堂測驗題目。教師可通過后臺實時查看學生線上學習統計分析數據，初步評估學生的學習狀態及學習興趣，靈活調整教學內容，實現教學內容的定制化，精準滿足學生的個性化學習需求。在課前預習中，教師可通過有效的引導和督促培養學生自主學習的能力。

3.2 課中講授

在課中講授答疑階段，要堅持做到以學生為主體，教師為主導。在課堂上，主要以講解、答疑、測試為主，教師根據課前預習和課堂情況及時調整各部分比例，始終讓學生處于課堂的中心地位，通過激發學生的學習興趣、問題驅動、互動討論等方式引導學生積極主動地分析和解決問題。為了使學生更好地理解課本中的理論知識，教師可以借助案例剖析，比如舟曲泥石流等失敗甚至造成災難的工程實例，使學生能非常直觀地意識到學好理論知識對于解決這些實例中遇到的問題至關重要，從而提升學習興趣。另外，教師還可以通過設置主題討論環節對本節課的重點和難點進行詳細講解，在此過程中盡可能地做到深入淺出，用學生最容易理解的語言向學生傳遞思考和論證的思維過程，引導學生同步思考，加深學生對知識點的認知。例如，針對設置地下基礎工程施工場景，要求學生對施工技術、施工管理等系列環節開展評估，論證地下基礎工程施工活動存在的不足，并給出合理的處置建議。通過上述問題，教師逐步引導學生進入工程實際案例的情境中，自發運用所學知識進行判斷，同時可以引導學生開展小組討論，讓課堂成為學生互動的舞臺，最后選擇小組代表發言，其他小組成員予以點評，教師進行總結性陳述，歸納總結學習內容。在整個授課過程中，為增加課堂趣味性，可以在小組討論部分設置搶答、投票等環節，以此提高學生課堂參與互動程度。通過理論和實踐相結合的方式，教師可以使學生深入理解理論知識，并在工程實例剖析中探索其原理，然后加以創新。在此階段，經過教師的詳細講評和查漏補缺，學生基本可以掌握本節課的重點知識，同時能夠有效鍛煉溝通合作、歸納總結以及創新能力。

3.3 課后復習

課后階段主要針對課堂授課內容進行鞏固、提升和拓展。教師應當通過學習云平臺及時發布隨堂配套練習，培養學生的發散性思維和批判性思維。學生靈活運用課上所學知識獨立思考并完成練習題目后，將其上傳至學習平臺，由教師及時批閱并進行個性化答疑解惑。教師在此階段應充分利用線上教學平臺，根據艾賓浩斯記憶曲線，采用“少量多次”的方式及時開展課后引導性復習與自測。當天的復習性練習盡量安排在課中，保證在近一半知識遺忘前回憶關鍵的知識點，若課中無法完成復習任務，則使用云平臺布置適量綜合題目。教師可以借助云平臺的統計功能及時了解學生的學習情況，并在一天、三天之后再次布置適當的練習題目，引導學生及時針對所學知識及記憶效果進行復習和自測。對于較為簡單的知識點適當調整復習次數，對于學有余力的學生則鼓勵其利用云平臺進行拓展訓練。

3.4 課程考核

傳統的線下教學考核過分依賴于考試成績，評價學生的手段較為單一，缺乏客觀性。在線上線下混合式教學模式中，教師需要實時了解學生的學習動態，依托學習平臺完善多元化課程考核體系。在這一過程中，教師應當靈活設置“線上線下”學習情況的考評比例，同時豐富考評形式，使用互聯網信息技術及時量化學生的學習動態，從課前預習、課中參與主題討論、課堂互動程度、課后復習等多個維度對學生整個學習過程進行量化評價，更加真實地反映學生的學習效果，從而構建基于過程的立體化學生評價體系。

4 結語

借助上海交大Canvas平臺的“地下基礎工程概論”在線開放課程，施行傳統線下授課與網絡在線教學互相聯合與補充的“線上線下”混合教學模式，充分發揮各自的優勢，積極創設生動有趣的教學情境，最大限度地激發學習者的學習熱情和探索精神，有效增強課堂教學效果。“線上線下”融合教學的精心設計取得了較好的教學效果，主要表現在以下方面：一是知識層面，使學生更好地掌握土體的物理性質和工程分類，掌握各種基礎類型及基礎設計的原則，了解基坑開挖與地下水控制的常用形式、特點及對環境的影響分析，了解相關地基處理技術，了解特殊土地基的形成機理及不同處置方法對環境的影響；二是技能層面，使學生更好地掌握地基基礎設計的基本原理，同時具備從事基礎工程環境管理的能力，對于常見的基礎工程引發的環境問題，能夠提出合理的處置措施。由此可見，將問題導向教學疊加智慧課堂的線上線下融合模式應用于“地下基礎工程概論”課程中可以獲得事半功倍的教學效果。