工程教育認證視角下房屋建筑學課程混合式教學實踐

林曉東 謝兆平 曾興貴

(莆田學院 土木工程學院，福建 莆田 351100)

2016年6月2日，我國正式加入《華盛頓協定》，對此越來越多的工科專業加入工程教育認證的行列，其所培養的畢業生的工程素養、工程能力得到認可[1]。符合工程教育認證的教學模式也逐漸被采納并推廣，原有的“以教師為中心、以知識傳授”為主的教學模式，逐步被能體現工程教育理念的“以學生為中心，以學習成效為導向，并持續改進”[2]的教學模式所代替。混合式教學模式就是把課堂教學與信息化學習結合起來，發揮兩者的優勢，在教學過程中，教師是引導者，幫助學生解決問題、減少錯誤，學生成為解決問題的探索者，整個學習過程完整體現了以學生為中心的自主學習模式。建構主義知識論的主要奠基者之一杜威曾提出認知活動的“思維五步法”，即思維起于“疑難境地、問題識別、大膽假設、嚴謹推理、細心求證”[3]。可以看出，混合式教學在事物認知、個性化學習、溝通交流、團隊合作、工程實踐能力及終身學習能力提升等方面都與工程教育認證的理念十分吻合[4]。下面以《房屋建筑學》為例，嘗試進行基于工程教育理念的混合式教學改革。

一、基于工程教育認證的課程教學改革

(一)課程教學目標改革

工程教育認證的核心就是確認畢業生是否能夠達到行業工程師的能力要求，故應根據OBE的理念來制定應用型人才的培養方案，以學生為中心，以最終學習成效為起點，反向進行設計，流程如圖1所示。通過課程的學習訓練學生的知識、能力與素質來實現課程的目標，通過課程目標的達成來實現畢業要求的達成度。以往的課程教學大綱大多以課程章節的知識點要求為主，說明課程的教學內容及任務，而未能體現課程對畢業要求的支撐。我國的《工程教育認證通用標準解讀及使用指南》明確了專業畢業要求應完全覆蓋12個方面的內容，即：工程知識、問題分析、設計／開發解決方案、研究、使用現代工具、工程與社會、環境和可持續發展、職業規范、個人和團隊、溝通、項目管理、終身學習[5]。強調“以學生為中心、成果導向、持續改進”的工程教育認證理念和“解決復雜工程問題”的工程實踐能力要求[6]。故在教學大綱中應細化課程目標，并把課程目標與畢業要求進行對標，建立兩者的關系矩陣，明確其對應關系，從而實現知識學習、能力提升與素養形成的綜合培養。

圖1 反向設計

(二)優化課程內容

《房屋建筑學》是土木類專業的一門基礎必修課程，主要內容包括建筑設計基本原理及其組成與構造技術等，學時緊內容多。根據我院應用型人才培養方案及教學大綱的要求，對課程內容做適當調整：一是適當增加鋼結構、鋼－混凝土組合結構建筑的內容，以適應當前建筑設計的發展趨勢。隨著新體系、建造工藝等技術的發展，鋼結構、鋼－混凝土組合結構的應用越來越廣，對其構造技術的理解與掌握也應相應提高；二是補充建筑節能、新型墻材材料及防水材料等構造做法，減少粘土磚墻、木門窗等構造內容，緊跟行業發展動態進行調整；三是新增裝配式建筑的相關內容。“雙碳”背景下對建筑業提出了新的發展要求，綠色建筑、建筑工業化及節能減排等技術是建筑業的發展趨勢；四是引入BIM技術。充分利用Revit的可視化三維技術清晰展現建筑模型的內部構造，幫助學生準確理解建筑的空間結構，特別是剖面結構。同時，可利用BIM技術進行方案優化，建好的模型還可應用于設計、施工、算量、運營等過程，實現“一模多用”。

(三)課程教學的實施路線

《房屋建筑學》是實踐性很強的課程，在教學方法上采用混合式結合翻轉課堂的教學模式，在教學內容上突出理論與實踐相結合的教學過程，可以分為以下幾個步驟：

1.理論內容的實例化教學

利用校內的土木工程體驗館及實訓中心的大尺寸建筑實體模型、構造做法及施工過程的視頻回放，直觀呈現教學內容，提高了學習的興趣及創作技能。同時，還可以利用課程網絡資源的大量模型自主進行學習。

2.分階段的實踐能力訓練

根據不同的教學階段，進行不同任務的訓練，逐步提升實踐技能，如通過調查已建建筑物、實地觀摩在建工程等，進行樓地面、屋面、墻身大樣、樓梯、建筑平面組合等單項設計任務，同時通過學生互評、教師點評等，加深對構造等的理解與實際應用。

3.項目式的綜合實踐訓練

根據設計任務書要求，通過團隊合作，自主查閱相關設計資料，結合已掌握知識，進行宿舍樓或教學樓的平、立、剖面等設計內容，完成相應施工圖繪制，結合翻轉課堂進行成果展示、討論及點評。通過具體項目的設計，訓練學生對專業知識的綜合運用能力，加深對文獻查閱、依規設計、規范表達的理解，提升發現問題、解決問題的核心能力。

4.專題式的拓展訓練

開設專題進行新工藝、新技術、新材料、大師作品及經典案例等內容的學習，拓寬視野，開拓思路，培養創新思維、終身學習的能力。

二、混合式教學模式的應用

(一)教學環境

MOOC資源采用重慶大學的國家精品在線開放課程《房屋建筑學》，建立起異步SPOC課程。以超星學習通平臺作為主要的智慧教學工具，以智慧教室作為主要的線下教學場所，以土木工程體驗館、實訓中心及實體工程作為現場教學場所。

(二)教學設計

對于抽象、難懂的內容，采用結合線上資源的課堂教學模式；對于容易理解的內容，采用線上學習的方式；對于應用性、綜合性要求高的，采用翻轉課堂的模式進行教學。教學組織通過教師、學生的教學互動，采用課前－課中－課后的漸進模式開展。

(三)混合式教學的實施

在具體教學實施過程中，通過合理的教學設計[7]，采用適當的教學手段，如探究式教學、案例式教學、任務式教學及翻轉課堂等方式，學生根據自己所掌握的知識對擬解決的問題進行分解，拆解為可利用已有知識進行解決的小問題，當然在解決的過程可以通過學生團隊間的相互協作，不斷進行嘗試，最終獲得問題的解決辦法，在這個學習的過程中，學生在不斷的探索中獲得經驗與教訓，知識不斷被鞏固，并最終形成對知識的掌握。實施流程如圖2所示。

圖2 混合式教學的實施

1.課前預習階段

教師通過MOOC或超星學習通平臺發布學習任務，學生借助平臺所提供的教學資源進行自主學習，并完成相應的測試題目，也可以在線進行提問。教師則通過對學生的學習進度、自測結果及提問等項目進行學習效果的評價，反饋學習結果，進行課堂教學內容的設計。這個階段主要是基礎知識的學習，大部分學生通過學習能初步完成學習任務，掌握相關知識，此過程也是初級認知階段的記憶、理解兩個進程。

2.課中內化階段

教學內容引入，回顧知識要點，對課前階段的學習反饋進行梳理、澄清等，深度解析內容的重難點，圍繞任務進行探究式、啟發式學習，引導學生開展討論、成果匯報等互動活動，并及時進行學生互評、教師點評，最后進行歸納與總結。通過這個階段的學習進行知識的內化，并拓展、延伸，這個過程是認知階段中的應用、分析過程。

3.課后固化、拓展階段

經過課前、課中階段的學習，學生已基本掌握課程各部分的理論知識，但還需進行課后的專項練習，提升能力與素質，來滿足房屋建筑學課程的目標要求。根據教學進度的安排，可在課后布置相應的專項練習任務，如墻身設計、樓地面設計、屋面設計、樓梯設計等，采用團隊的形式進行，成員由學生自由組隊，通過成員間的討論、合作或與教師溝通，不斷調整、修改、完善，完成相應成果，包括設計、繪圖、模型制作等，最后進行成果的展示匯報。通過這個階段的學習提升專業知識的綜合運用能力、團隊合作與溝通、終身學習能力，培養創新能力。

4.翻轉課堂

發布教學樓或宿舍樓項目的設計任務，指導學生把任務按工作階段分解為多個的小任務，由學生進行初步的構思設計，運用已學知識或通過自學，并自行查閱項目相關資料，在小組內進行階段設計成果的討論，既分工又合作，在教師的引導、啟發下完成各階段的設計任務。在課中，由各組學生從設計理念、方法、成果表現等方面進行匯報，其他組同學從運營方、施工方、投資方等不同的參與方進行提問，交流互動期間教師作適當的點評及梳理，拓展交流學習的深度。通過課堂不同觀點的爭論、碰撞，提升學習興趣，逐步培養獨立思考及批判性思維的能力。此過程是認知學習的評價、創造階段，體現“兩性一度”的要求。

三、基于工程教育認證的課程評價改革

(一)考核目標調整

基于OBE的理念，課程評價從單一的知識目標評價轉向以知識、能力、素質等目標的評價。從測試得分、課堂表現及作業完成的情況來看，這部分知識的難度不高，學生對知識的理解與掌握較好，可以達到課程的知識目標，即搭建全面系統的房建知識框架，使學生具有建筑設計與技術的通識基礎，掌握房建基本設計原理及細部構造。通過單項設計任務的訓練，學生的方案構思、設計繪圖及表達能力等方面有較大幅度的提高，較好地達到了能力目標，即初步運用建筑設計原理和應用“工程語言”來閱讀、繪制施工圖，并具備完成民用建筑設計的能力。結合現行的相關設計規范、制圖標準等進行教學樓的項目設計，掌握實際建筑的設計過程，培養團隊合作及創新能力，并逐步養成工程師嚴謹、細致的工作作風，從而達到素質目標的要求。

(二)考核方式的調整

調整僅用筆試的考核方式，考慮學生學習過程的階段性考核，采用多樣化、全過程的考核方式對學生的過程性互動學習進行評價，及時掌握學生的學習狀況，并據此進行教學改進，具體考核指標如表1所示。

表1 全過程考核指標

四、結語

經過幾輪的混合式教學實踐，對比參照班級的綜合考核結果，優良率有較為明顯的提升，通過層層遞進的項目訓練，促進了民用建筑設計等工程能力、工程素養的形成。結合工程教育的核心理念，利用MOOC資源并結合信息技術在房屋建筑學課程中開展混合式教學模式的實踐，在教學過程中充分發揮教師的引導作用，調動學生的學習積極性，注重學習的體驗與成效，逐步培養學生自主學習、團隊合作及創新思維的能力，更好地實現課程的學習目標，有效支撐該課程對畢業要求的達成度，為培養合格的應用型工程技術人才提供支持，也為混合式教學改革提供參考。