基于“兩性一度”的“鋼筋混凝土結構”金課建設與實踐

景月嶺，魏松 （合肥工業大學土木與水利工程學院，安徽 合肥 230009）

1 引言

教育部高等教育司司長吳巖提出教育部今后要大力推進“金課”建設，包括線下“金課”、線上“金課”、線上線下混合式“金課”、虛擬仿真“金課”和社會實踐“金課”[1]。金課建設要滿足“兩性一度”要求。即高階性、創新性、挑戰度。所謂“高階性”就是知識、能力、素質三者的有機融合，是要培養大學生解決復雜問題的能力及思維方法。所謂“創新性”是課程內容要反映時代性和前沿性，教學形式呈現互動性和先進性，學習結果具有探究性和個性化。所謂“挑戰度”是指課程有一定難度，老師備課和學生課下有較高要求[2]。積極推進“金課”建設是國家重視高等教育的體現，是國家提高大學教學質量的重要發力點，也是當前教學改革的主導方向[3]，如何打造金課是目前高校教師教學研究的重點。本文將結合"鋼筋混凝土結構"課程，探討金課建設的研究內容。

2 現狀分析

鋼筋混凝土結構是水利工程中最基本的結構形式，鋼筋混凝土結構課程也是水利工程類專業中最為重要的技術基礎課程[4]。該課程一般在大三開設，往往是該專業學生接觸的第一門專業基礎課。鋼筋混凝土結構計算理論是建立在大量試驗基礎之上，構造要求更是試驗和工程經驗的總結，同時又是一門鋼筋混凝土結構設計相關的課程，與工程實踐緊密相關，學生學習時往往覺得內容太多太散，不容易抓住重點和建立系統的概念。而學生缺乏工程實踐經驗，對構造要求及規范中一些經驗系數的取法一知半解，傳統的授課方式又以講授法教學為主，學生的學習效果很難及時反饋給授課教師。其次，以往的授課內容以教材為主，而教材內容的編排不能跟隨鋼筋混凝土技術的發展而及時更新。課程試驗內容較少或者內容單一，無法有效支撐鋼筋混凝土結構的理論教學。因此，作為水利水電工程核心課程的鋼筋混凝土結構要想達到“兩性一度”標準，實現“金課”建設要求，就必須緊跟鋼筋混凝土技術的發展趨勢，將混凝土新技術引入到課程教學，同時采用MOOC、雨課堂等新的教學手段，增加課程的高階性、創新性、挑戰度。

3 金課建設研究內容

3.1 課程資源凝練

本課程教材主要選用普通高等教育“十一五”國家級規劃教材《水工鋼筋混凝土結構學》，由河海大學、武漢大學、大連理工大學、鄭州大學四校合編。輔導書選用汪基偉、夏友明主編的《水工鋼筋混凝土結構》學習指導。

本課程的網絡課程利用“中國大學MOOC”水工鋼筋混凝土結構學線上教學開展課前線上學習和訓練，該課程為國家精品網絡課程，由河海大學冷飛、汪基偉、姚菲、蔣建華四位教師主講。

3.2 教學團隊建設

教學團隊建設是保障課程順利實施的前提條件。根據鋼筋混凝土結構課程的性質，要求教學團隊既要有鋼筋混凝土理論的授課教師，又要有鋼筋混凝土工程實踐經驗的教師。目前作者所在的課程組由三位教師構成。其中，一位主講教師曾經在設計院工作7年，具有豐富的水利工程實踐教學經驗；另一位主講教師具有三年水工結構工程方面的海外留學經歷，擁有堅實的混凝土結構理論基礎；還有一位主講教師具有十余年的教學實踐經驗、較高的水利工程研究水平。同時，本課題的實驗教學部分由我校學院結構實驗室承擔，實驗指導教師具備豐富的指導經驗，保證線下課程實驗的高質量完成。

3.3 教學內容的梳理

“鋼筋混凝土結構”課程是水利類專業重要的技術基礎課和專業課，根據金課的“兩性一度”標準、課程目標以及選用的教材，并基于學校實驗室條件及實驗學時，制定了鋼筋混凝土適筋梁彎曲破壞實驗、鋼筋混凝土超筋梁彎曲破壞實驗、鋼筋混凝土簡支梁剪切破壞實驗三個教學實驗。再根據主講老師特長，制定詳細的授課計劃和實驗計劃。最后，根據水利水電工程專業培養目標和課程體系的安排確定教學內容。厘清課程體系中各門課程的先后關系，如鋼筋混凝土類型結構及剛架結構是水電站廠房常見的結構形式，因此，該部分內容需要在學生學習“水電站”課程之前教授完畢。另外，隨著預應力技術在水利工程中的普遍應用，本課程還將預應力混凝土結構納入到教學內容中，從而保障教學內容的科學性和合理性。

3.4 教學方法改進

為了適應線上線下混合式“金課”模式，需要改變原有的上課節奏，探討在較少的線下課程時間內，保證實現“兩性一度”的具體教學方法和師生互動模式。本課程基于國家精品課程慕課河海大學的水工鋼筋混凝土結構進行異步SPOC教學。首先，課前任教教師在中國大學MOOC發布課程教學內容及國家精品課程視頻，學生課前觀看課程視頻，并在課程討論區反饋課程疑難點。課中基于雨課堂平臺教師根據學生反饋的疑難點進行重點講解，同時，對講授內容和課前視頻內容實施隨機測試，及時了解學生對知識點的掌握情況。課后通過雨課堂發布作業，學生通過雨課堂提交，教師在雨課堂批改并反饋給學生。

3.5 優化課程考核方式

鋼筋混凝土結構原有的考核方式較為單一，期末考試占比高達70%，不利于全面考察學生對理論知識及實踐方面的掌握情況。近年來，隨著MOOC、雨課堂等智慧教學平臺的快速發展，為多元化、多層次的考核方式的管理提供了技術手段[5]。為了實現“金課”的建設目標，本課程改變以往采用期末考試的考核方式，注重學習過程考核，基于MOOC和雨課堂平臺采用更為多元化的考核方式，如圖1所示，本課程考核方式中課堂測試占20%，作業撰寫占10%，課堂演講占10%，期中考試占20%，實驗分析報告占10%，期末考試占30%。加強理論知識與實踐能力考核相結合，從多個維度考察學生的學習效果。

圖1 課程考核方式構成

4 基于MOOC和雨課堂構建線上線下混合式教學模式

“鋼筋混凝土結構”按照線上線下混合式“金課”建設要求，在減少線下教學時間的基礎上，進一步優化教學進度安排，采取更加靈活的教學模式，按照“兩性一度”標準，加強學習過程管理，全面梳理課程教學內容，與“中國大學MOOC”水工鋼筋混凝土結構學課程實現對接，合理增加學業挑戰度、提高課程難度、增進課程深度，切實改善課程教學質量。根據課程目標和教學內容，學生為主體，以教師為主導，構建線上線下混合式教學模式。由圖2所示，課前教師在線上發布課程的視頻學習資源，并開放慕課堂討論區，學生觀看視頻學習過程中遇到的疑惑可以通過討論區反饋，同時，教師可以通過雨課堂在課前推送預習課件和一些拓展性的學習資源。然后，上課時采用反轉課堂的形式，先由四組學生匯報慕課視頻中講授的知識點。根據學生匯報以及慕課堂討論區反饋的問題，教師采用雨課堂講解重難點，同時打開雨課堂的彈幕，實時了解學生的接受效果，對存在問題的地方進行重點講解。課后通過雨課堂推送作業及復習資料，學生在慕課堂討論區反饋課上講解、作業、復習資料存在的問題，教師可通過討論區與學生互動。同時，針對本課程的實驗環節，在線下講解實驗原理、方法、實驗測試技術、實驗報告撰寫等內容，學生在實驗室完成實操加載、量測、數據處理與分析等，最后提交實驗報告。

圖2 鋼筋混凝土結構線上線下混合式教學模式

鋼筋混凝土結構線上線下混合式教學模式已應用于合肥工業大學的水利水電工程專業的教學，以2017級水利2班為例，該班共有學生37人，通過慕課堂可以導出該班的線上課程數據，慕課堂共發布課程視頻80個，從圖3的視頻學習人數分布可以看出，大多數的視頻學習人數在30人以上，表明絕大數學生都學習了課程視頻。從圖4的人均觀看視頻時長指數分布可以看出，人均觀看視頻時長指數基本在1.0以上，表明發布的教學視頻都得到了完整觀看（本文定義人均觀看視頻時長指數為視頻人均觀看時長與視頻本身時長的比例）。因此基于MOOC的線上學習方式可以對學生的線上學習情況進行有效管理，并且在線下的反轉課堂、課堂測試等環節檢驗學生的線上學習效果，進而在學習效果較弱的知識點做有針對性的講解。這種線上線下混合式教學模式一方面改變傳統的填鴨式教育，一定程度上增加了課程難度，給與學生較多的學習、思考時間，培養了學生的自學能力。另一方面，節省了傳統知識點的講授時間，而對同學線上學習反映的問題進行有針對性的答疑解惑。由此多出的時間，可以用于教師講解鋼筋混凝土理論的最新進展以及最新應用，同時，給學生布置難度較大的開放性選題，通過小組討論及匯報的方式，培養學生解決復雜工程問題的能力，促進學生養成高效思維方式，學習結果具有探究性和個性化。MOOC和雨課堂平臺的應用，保障教學形式上體現智能化和師生間充分的互動性。綜上，本課程的教學模式圍繞“兩性一度”標準展開，滿足線上線下混合式“金課”的建設目標。

圖3 視頻學習人數分布

圖4 人均觀看視頻時長指數分布

5 結論

“鋼筋混凝土結構”作為水利水電工程專業的核心課程，課程的教學質量及教學效果直接影響后續專業課程的學習以及人才培養質量。本文首先分析了該課程的教學現狀，然后對作者所在的課程組利用“中國大學MOOC”水工鋼筋混凝土結構學線上教學，開展課前線上學習和訓練，在線下通過雨課堂集中進行課堂知識應用、理論分析、問題討論、能力訓練和測試評價等，同時，開展線下課程實驗訓練與實踐，以實現高階性、創新性、挑戰度的“金課”建設要求。