《工程地質(zhì)》課程線上線下混合式教學(xué)探索與應(yīng)用

扈 萍 高 蕊 呂穎慧 王君鵬

1.濟(jì)南大學(xué)土木建筑學(xué)院，山東 濟(jì)南 250022；2.山東省城市地下工程支護(hù)及風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控工程技術(shù)研究中心，山東 濟(jì)南 250022

隨著信息化技術(shù)在教育教學(xué)中的推廣和應(yīng)用，出現(xiàn)了大量的線上教育平臺(tái)，這使得線下教學(xué)模式也悄然隨之改變。如何整合網(wǎng)絡(luò)優(yōu)質(zhì)資源，利用好成熟的線上平臺(tái)技術(shù)，服務(wù)于高等院校各科課程的線下教學(xué)，全面培養(yǎng)和提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，成為高校教學(xué)研究中的一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題。《工程地質(zhì)》課程是土木工程專(zhuān)業(yè)一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，知識(shí)點(diǎn)龐雜瑣碎，很多內(nèi)容具有抽象性，傳統(tǒng)教學(xué)過(guò)程中反映出學(xué)生對(duì)工程地質(zhì)缺乏感性認(rèn)識(shí)，課堂上積極性、主動(dòng)性不高，無(wú)法將理論知識(shí)與實(shí)際相結(jié)合等問(wèn)題。線上線下混合的教學(xué)模式在國(guó)內(nèi)外的迅速發(fā)展，給這門(mén)課程的教學(xué)帶來(lái)了啟發(fā)。

本文針對(duì)目前《工程地質(zhì)》這一課程教學(xué)過(guò)程中普遍存在的教學(xué)手段陳舊、教學(xué)方式單一、課堂氣氛低落、考核缺乏創(chuàng)新等缺點(diǎn)，對(duì)課程線上線下混合教學(xué)方法進(jìn)行了探討，旨在充分利用和開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)質(zhì)資源，把網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與傳統(tǒng)課堂有效結(jié)合，改變傳統(tǒng)的以教師為主、學(xué)生為輔的教學(xué)模式，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，滿(mǎn)足學(xué)生的差異性及個(gè)性化需求，提高學(xué)生解決實(shí)際工程地質(zhì)問(wèn)題的能力。

一、線上線下混合教學(xué)模式探討

（一）在課堂教學(xué)中的實(shí)現(xiàn)

在《工程地質(zhì)》的理論教學(xué)過(guò)程中，傳統(tǒng)的板書(shū)或PPT 課件往往采用“滿(mǎn)堂灌”的方式進(jìn)行講解，所有的知識(shí)點(diǎn)皆由教師口頭陳述，配以簡(jiǎn)單的文字和圖片。這種方式往往使學(xué)生感到枯燥無(wú)味，導(dǎo)致課堂氣氛沉悶，聽(tīng)課效率低下［1］。《工程地質(zhì)》課程中會(huì)涉及諸多的地質(zhì)景觀、地質(zhì)現(xiàn)象、地質(zhì)災(zāi)害，同時(shí)還有由于地質(zhì)原因而造成的工程事故，以及針對(duì)工程事故和地質(zhì)災(zāi)害的處理措施等［2］。如何將這些知識(shí)點(diǎn)植入學(xué)生的腦海中，且達(dá)到長(zhǎng)久不忘、靈活應(yīng)用的效果呢？線上線下相結(jié)合的授課模式或許可以實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。

目前，各視頻平臺(tái)網(wǎng)站都有豐富的地質(zhì)科普資源，如果根據(jù)教材內(nèi)容引入相關(guān)資料，通過(guò)多媒體教學(xué)課件，讓理論知識(shí)點(diǎn)通過(guò)圖片、影像得以引出和體現(xiàn)，并配以一些文字和聲音加以講解，則會(huì)使得理論知識(shí)點(diǎn)擺脫書(shū)面枯燥的文字而變得生動(dòng)起來(lái)，也使得學(xué)生更加容易理解和學(xué)習(xí)。例如，在講授泥石流溝的典型組成區(qū)段時(shí)，可以反復(fù)給學(xué)生播放一條泥石流溝自上游到下游的流動(dòng)動(dòng)畫(huà)，使學(xué)生能夠清晰地掌握泥石流溝形成區(qū)、流通區(qū)以及沉積區(qū)的分布以及不同區(qū)段的特點(diǎn)。

在課時(shí)分配上，由于成人注意力的集中時(shí)間往往是有限的，應(yīng)針對(duì)以往“滿(mǎn)堂灌”的教學(xué)思想需加以變革；對(duì)每50 分鐘教學(xué)過(guò)程予以合理的分配，采用課前回顧（10 分鐘）+課程講授（20分鐘）+課堂討論（10 分鐘）+課后小結(jié)（10 分鐘）的授課方式，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，達(dá)到知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)、回顧、總結(jié)、探索的相結(jié)合，同時(shí)擴(kuò)展思維的廣度和深度。對(duì)于課堂討論環(huán)節(jié)需精心設(shè)計(jì)案例，例如在學(xué)習(xí)特殊土工程性質(zhì)這一章節(jié)時(shí)，可提前要求學(xué)生仔細(xì)閱讀某高速公路工程的地質(zhì)勘探報(bào)告，找出其中的特殊土地質(zhì)問(wèn)題并提出處置方案，再在課堂上進(jìn)行討論，便可將理論知識(shí)與實(shí)際工程問(wèn)題相結(jié)合，提升學(xué)生的能力，實(shí)現(xiàn)教學(xué)活動(dòng)的多維化［3］。

同時(shí)，授課教師應(yīng)做好課程的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)工作，將理論講授、案例討論、階段測(cè)試等多個(gè)教學(xué)模塊打造為系統(tǒng)完整的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，從課程目標(biāo)到評(píng)價(jià)考核形成一套完整的線上授課模式，最終形成課程的標(biāo)準(zhǔn)化教學(xué)方法，使得學(xué)生即使不在課堂也能輕松自如地完成學(xué)習(xí)任務(wù)。在建設(shè)網(wǎng)絡(luò)課程時(shí)，教師可以將每節(jié)課的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行合理分配，根據(jù)學(xué)生能夠集中注意力的時(shí)間規(guī)律，錄制每段15 分鐘左右的微視頻；也可以選取網(wǎng)絡(luò)資源庫(kù)中優(yōu)秀的微課視頻上傳至網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)。同時(shí)，教師應(yīng)精心設(shè)計(jì)并導(dǎo)入各種輔助環(huán)節(jié)，如線上討論、案例分析以及課后的階段性測(cè)試等。

（二）在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的應(yīng)用

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是《工程地質(zhì)》課程不可或缺的一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。《工程地質(zhì)》的實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要是針對(duì)主要造巖礦物以及常見(jiàn)巖漿巖、變質(zhì)巖、沉積巖的鑒別。過(guò)去展示櫥展示加教師講解的教學(xué)方法，學(xué)生們只能觀看標(biāo)本外貌，不能零距離觀察礦物，更不能借助工具看到細(xì)微的組織與內(nèi)部結(jié)構(gòu)。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，本教研組改變過(guò)去展示櫥學(xué)習(xí)的模式（見(jiàn)圖1），設(shè)計(jì)出巖石、礦物標(biāo)本多媒體展示臺(tái)（見(jiàn)圖2）。新型展示臺(tái)為臺(tái)塔式結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品按層分布，展示工作位獨(dú)立，配備帶燈放大鏡，能仔細(xì)觀察標(biāo)本。最為重要的是針對(duì)每個(gè)標(biāo)本都單獨(dú)制作了二維碼標(biāo)簽，使得每個(gè)標(biāo)本都擁有自己獨(dú)一無(wú)二的“身份證”，通過(guò)掃描可以直接讀出標(biāo)本信息，包括標(biāo)本的主要礦物成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造以及物理化學(xué)性質(zhì)等。該展示臺(tái)能實(shí)現(xiàn)標(biāo)本的動(dòng)態(tài)流轉(zhuǎn)模式，滿(mǎn)足學(xué)生在安靜場(chǎng)景下對(duì)不同標(biāo)本的了解，且學(xué)生學(xué)習(xí)私密性好，在學(xué)習(xí)的過(guò)程中不容易被打擾。電腦一體機(jī)，可播放課件或?qū)嵕耙曨l，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)無(wú)死角展示，手摸眼看耳聽(tīng)，實(shí)現(xiàn)多媒體全方位的標(biāo)本學(xué)習(xí)。

圖1 巖石、礦物標(biāo)本展示

圖2 巖石、礦物標(biāo)本多媒體展示臺(tái)

在教學(xué)方法上，如何在僅有的4 ～6 個(gè)課時(shí)內(nèi)高效完成教學(xué)任務(wù)，并使學(xué)生留下深刻印象，在書(shū)本的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升認(rèn)知是實(shí)驗(yàn)課成敗的關(guān)鍵。一方面，應(yīng)盡量將實(shí)驗(yàn)課時(shí)安排在理論知識(shí)講解后接著進(jìn)行，這樣學(xué)生印象比較深刻［4］；另一方面，應(yīng)合理劃分實(shí)驗(yàn)的時(shí)間段，如90 分鐘的實(shí)驗(yàn)時(shí)間可劃分為三個(gè)階段：前30 分鐘由學(xué)生自由掃描二維碼獲取相關(guān)信息，并觀察各類(lèi)標(biāo)本、模型，總結(jié)各類(lèi)標(biāo)本的主要物理化學(xué)性質(zhì)及鑒定方法；中間30 分鐘學(xué)生可自由提問(wèn)，教師則針對(duì)問(wèn)題對(duì)典型、常見(jiàn)的樣本進(jìn)行詳細(xì)講解；最后30 分鐘用PPT 播放講解與樣本對(duì)應(yīng)的實(shí)景照片，并要求學(xué)生闡述部分典型樣本特征，以加深對(duì)相關(guān)內(nèi)容的記憶。實(shí)驗(yàn)室觀察完畢，要求學(xué)生充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性，盡可能地利用網(wǎng)絡(luò)資源查找資料，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室所見(jiàn)所得，對(duì)常見(jiàn)三大巖類(lèi)代表巖石的性質(zhì)及鑒別方法進(jìn)行全面的論述，撰寫(xiě)好實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

（三）在實(shí)踐環(huán)節(jié)的應(yīng)用

工程地質(zhì)實(shí)習(xí)是《工程地質(zhì)》這門(mén)課程不可或缺的一個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)。過(guò)去的實(shí)踐教學(xué)效果不甚理想，主要原因有兩個(gè)，一是實(shí)習(xí)線路不具代表性，難以涵蓋教材中所學(xué)各種地質(zhì)現(xiàn)象；二是實(shí)習(xí)過(guò)程浮于表面，學(xué)生在現(xiàn)場(chǎng)學(xué)習(xí)時(shí)無(wú)法將所學(xué)知識(shí)點(diǎn)與眼前所看到的一一對(duì)應(yīng)。因此，在野外實(shí)習(xí)教學(xué)改革中，首先，應(yīng)精心選擇實(shí)習(xí)線路，尤其是那些地質(zhì)現(xiàn)象豐富、具有代表性的線路［5］。選擇的時(shí)候可以考慮多個(gè)方面，或者地層出露比較齊全，能夠借助地層新老關(guān)系判斷各種地質(zhì)構(gòu)造；或者構(gòu)造形態(tài)豐富，有助于學(xué)生認(rèn)識(shí)褶皺、斷層并能夠進(jìn)行分類(lèi)；或者某種工程地質(zhì)現(xiàn)象集中，如醉漢林、馬刀樹(shù)、“雙溝同源”等；或者有的河谷地貌明顯，可以清晰辨別河床、階地等。其次，實(shí)習(xí)線路的選擇還要針對(duì)具體專(zhuān)業(yè)，例如為交通土建工程專(zhuān)業(yè)選擇線路時(shí)，首先考慮鐵路或公路等工程現(xiàn)場(chǎng)；最后，幾條實(shí)習(xí)線路之間最好彼此地質(zhì)現(xiàn)象聯(lián)系緊密，相互補(bǔ)充，盡量全面地涵蓋所學(xué)知識(shí)點(diǎn)［5］。

野外地質(zhì)實(shí)習(xí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的構(gòu)建也是線上線下混合式教學(xué)在實(shí)踐環(huán)節(jié)中不可或缺的一個(gè)探索內(nèi)容。根據(jù)實(shí)習(xí)線路和實(shí)習(xí)內(nèi)容，借助互聯(lián)網(wǎng)三維建模和可視化技術(shù)，真實(shí)再現(xiàn)實(shí)習(xí)中涉及的地質(zhì)現(xiàn)象、地質(zhì)景觀、地質(zhì)災(zāi)害、由于地質(zhì)原因而造成的工程事故等，使學(xué)生觀看的時(shí)候仿佛身臨其境，并能夠根據(jù)地質(zhì)問(wèn)題自行進(jìn)行工程處理措施。如果條件允許，能結(jié)合實(shí)地的線下實(shí)習(xí)則效果更好，最終使得線下實(shí)習(xí)線路與線上虛擬仿真平臺(tái)互為補(bǔ)充，共同組成該門(mén)課程的線上線下混合教學(xué)系統(tǒng)。

（四）在考核環(huán)節(jié)中的實(shí)現(xiàn)

對(duì)于實(shí)行線上線下混合教學(xué)方法的課程，期末考核往往是授課老師不得不面對(duì)的一個(gè)難題。目前，許多網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)都開(kāi)放了線上考試功能，授課教師可以在網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)的基礎(chǔ)上創(chuàng)建和完善考試數(shù)據(jù)庫(kù)。對(duì)于考題建議既要注重基礎(chǔ)理論知識(shí)的考察，同時(shí)兼顧運(yùn)用理論解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力，其中較為簡(jiǎn)單的概念性題目可占據(jù)總分的40%，體現(xiàn)中等難度的題目占據(jù)40%，還有一部分題目用以增加難度拉開(kāi)學(xué)生成績(jī)差距，這部分題目往往集中在如地質(zhì)災(zāi)害的防治、工程事故的處理措施等，可占據(jù)總分的20%。題型也可以多樣化，其中客觀題能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)閱卷，還可以減少教師的工作量。為防止學(xué)生作弊，線上考試需要兩臺(tái)設(shè)備同時(shí)使用：采用電腦進(jìn)入系統(tǒng)答題，手機(jī)進(jìn)入釘釘或騰訊會(huì)議進(jìn)行視頻監(jiān)考。同時(shí)，還可以在系統(tǒng)中設(shè)置隨機(jī)打亂題目順序、隨機(jī)打亂選擇題選項(xiàng)順序、考試過(guò)程中禁止切屏等方式，以保證考試過(guò)程中的紀(jì)律。

二、結(jié)論

本文針對(duì)《工程地質(zhì)》課程中出現(xiàn)的課堂教學(xué)內(nèi)容呆板、學(xué)生學(xué)習(xí)積極性低下、實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐教學(xué)效果不理想等難題，立足于線上線下混合教學(xué)理念，對(duì)課程的課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)等環(huán)節(jié)的教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行了整體設(shè)計(jì)，制定了適合于《工程地質(zhì)》課程線上線下相結(jié)合的教學(xué)新模式：工程地質(zhì)相關(guān)視頻與動(dòng)畫(huà)輔助基本原理講解→觀測(cè)教具；標(biāo)本數(shù)字影像數(shù)據(jù)庫(kù)輔助實(shí)驗(yàn)室實(shí)物觀察→工程地質(zhì)景觀與事故仿真平臺(tái)輔助野外實(shí)習(xí)→課下互聯(lián)網(wǎng)優(yōu)質(zhì)資源庫(kù)推薦；包括VR 資源、微課視頻、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)錄數(shù)字教材等，期末采用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)考試模塊結(jié)合平時(shí)表現(xiàn)對(duì)學(xué)生進(jìn)行綜合考察。這種模式能充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，將傳統(tǒng)面對(duì)面講授學(xué)習(xí)方式的優(yōu)勢(shì)與自學(xué)優(yōu)勢(shì)相結(jié)合，既強(qiáng)調(diào)教師的主導(dǎo)作用，又體現(xiàn)學(xué)生的主體地位，可以改善傳統(tǒng)的授課形式，取得良好的教學(xué)預(yù)期效果。