新工科理念下土木工程專業課程智慧教學改革的實踐與思考

劉鈺 付麗 馬麗珠

摘? 要：新工科理念最早于2017年提出，目的在于培養一批能夠引領未來產業發展的人才，強調的是人才的多元化、創造力、應變力。基于新工科理念，土木工程專業的教學中如何有效運用新型的智慧教學模式，促進教學改革是一個值得深究的問題。文章提煉了新工科理念下教育發展新趨勢的內涵，歸納提出了土木工程專業課程中智慧教學改革的具體措施，主要從教研、線上智慧平臺搭建、線上與線下相結合的教學模式等角度展開闡述。

關鍵詞：新工科理念；土木工程；智慧教學

中圖分類號：G642? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1673-7164（2023）11-0165-04

基金項目：沈陽城市建設學院2021年度校級教改一般項目“新工科背景下基于‘三業融合的土木工程專業人才培養模式研究”（項目編號：城院教通〔2022〕 127號）。

作者簡介：劉鈺（1978—），女，學士，沈陽城市建設學院高級工程師，研究方向為結構工程；付麗（1979—），女，學士，沈陽城市建設學院高級工程師，研究方向為結構工程；馬麗珠（1987—），女，滿族，碩士，沈陽城市建設學院副教授，研究方向為巖土工程、工程力學。

在土木工程專業課程教學中，大多教師在教學工作開展中并沒有遵循“以學生為主”，課堂教學中過多干預學生的學習，導致學生的學習主動性不高，在課前預習上不認真，上課玩手機等現象頻出。對此，在優化土木工程專業課程教學的措施上，應轉變教學的觀念，重視智慧教學的應用，促進課堂高質量開展。

一、土木工程專業教學發展背景分析

作為一門傳統的工學學科，土木工程于我國發展已有幾十載。該專業所教授的內容涵蓋了建筑工程、橋梁、隧道工程等多個方向、領域，除了基本的理論知識教學以外，土木工程專業還具有較強的實踐性特點。當前，隨著我國城市化發展的過程中各大基礎工程的不斷建設，對土木工程創業的人才需求量較大。國家在“十三五”規劃中，提出了城市建設應當向著智慧化方向發展，要加快對現代信息技術、大數據技術的運用，加快實現建筑的產業現代化發展?；诖耍诮ㄖ囊巹澤蠌娬{了要重視裝配式建筑的運用，提倡綠色發展理念。此外裝配式建筑、BIM技術和VR等各種建筑行業新技術不斷涌現，成了建筑行業轉型升級的重點內容。

裝配式建筑最早起源于國外，二戰之后，許多歐洲國家出現了住房緊張的問題，為了解決住房緊張的現象，這些歐洲國家把目光放到了裝配式建筑上，通過加大力度研究與推廣裝配式建筑，以此應對住房緊缺的問題。與傳統的現澆混凝土建筑相比較，裝配式建筑通過運用工業化生產的形式，先在專門的車間里完成對應的裝配式構件制作，完成制作后運輸到現場進行吊裝。這種建設方式，可以減少施工現場帶來的噪聲、灰塵等環境污染的問題，且能夠整體提高建筑的質量，降低成本，提高效率［1］。在2016年，我國頒發了《關于進一步加強城市規劃建設管理工作的若干意見》，在該意見中明確了我國建筑行業在接下來的十年中，應加大力度推動裝配式建筑的發展，力求裝配式建筑占新建建筑的30%。

而在裝配式建筑中，為了提高建筑建設的效率，實現優化管理。越來越多的行業人員把目光放到了BIM技術上。在裝配式建筑中運用BIM模式對裝配式建筑展開全周期的管理，不僅可以有效提高裝配式建筑的施工效率，還能夠確保裝配式建筑項目的高質量完成，減少不必要成本投入。

高校的土木工程專業學生作為建筑行業中重要的人力資源，也是人才梯隊的中堅力量。隨著建筑行業現代化發展，高校如何轉變教學理念，優化教學的方式，才能更好地為社會輸送滿足建筑業智慧化發展需求的高素質人才，是當前土木工程專業所面臨的挑戰。

二、新工科核心能力培養新范式

隨著高校對新工科教育改革的重視程度越來越高，逐漸在中國的工程教育中形成了新的共識，認同了新工科教育改革的重要性，建立了新的工程教育范式。針對新工科研究，李茂國等提出了在新工科的教育模式應重視到融合創新的應用［2］。在此基礎之上，顧佩華從更為全面的角度分析了新工科教育，把創新工程教育的各種理念、模式、培養體系等與理工學科融合、產學融合等相結合，構成新工科教育模式的基本框架［3］。

在研究新工科的內容中，李培根院士在其文章當中談到了注重新工科教育改革，應當要著重培養高校學生的新素養，如空間感、關聯力等，以此輸出更多符合未來社會需求的工程人才。關于在未來的新工科教育改革當中，李培根院士強調了在教學上應當以教材為核心，注重教學方法的創新，如采取非正式學習、去中心化等。智慧教育具有非常重要的作用，智慧教育通過搭建智慧學習的環境，運用相應的教學方法展開教學，培養學生的創造力。在當下，為了適應工業4.0發展的新趨勢，結合新一代大學生的學習特點，我國新工科教育教學的改革當中應當采用整合教育技術、創建虛擬學習環境、混合學習等為一體的智慧教學模式，以培養新工科背景下學生的個人效能、學術能力、技術能力等核心能力，促進學生的全面發展［4］。

三、面向新工科的智慧教學模式構建

在新工科的智慧教學模式構建當中，應當遵循以學生為中心，以成果為導向的理念，構建具有可視化、互動化、協作化的土木工程課程智慧教學模式，充分發揮線上與線下教學相互配合，優勢互補，拓展教學時空，提高實際教學效果。

土木工程課程智慧教學模式框架設計如圖1所示，共分為5個組成部分：1. 理論基礎，融合混合學習、多元智能、建構主義等教學理論、策略，對土木工程知識單元設計、實踐技能訓練設計，以此激發學生的創新意識，加強自主學習能力的培養；2. 實現條件，基于智慧教育的理念，結合“線上+線下”的教學形式，搭建互動、多元、開放的學習模式；3. 教學目標，根據土木工程課程對畢業要求指標點的支撐，明確具體的課程教學目標，制定詳細的課程內容；4. 教學活動，包括線上教學和線下教學。依托線上教學支撐環境開展課內外線上教學活動，圍繞課程對應的指標點，打造線上線下教學閉環，充分進行兩者的互補，整合優化，實現畢業要求達成；5. 教學評價，采用多元化評價手段，形成內外結合、持續改進的質量控制體系和文化，多方位、多尺度持續改進課內外教學活動。

四、土木工程智慧教學改革策略分析

（一）智慧教研模式構建

在智慧教學模式的運用下，高校的土木工程專業教師可以通過運用同課同構的形式，結合土木工程專業特點，成立專門的同課同構備課小組，打造新工科理念下適用于土木工程專業課程教學的新模式。

1. 成立同課同構備課小組。結合土木工程專業的課程內容，選擇具有代表性的課程，如路基路面工程、建設工程項目管理等，根據這些課程的開課學期設置等具體情況，分別組織教師成立對應的備課小組。這些備課小組的成員構成，需要有至少兩年該課程教學經驗的教師參與到其中?；谕n同構理念，教師可以線下會議、線上視頻溝通的方式，共同商討與確定教學形式，明確小組成員各自的任務與目標。并在實際的教研工作開展中，需要期中、期末兩個階段對小組的教師成員展開評價，了解目標完成的情況。

2. 融入產教融合的元素。由于土木工程專業的課程本身具有較強的實踐性，在實際的教學工作開展中，教師除了要注重理論知識的教學以外，還應注重實踐教學。實踐教學的工作開展中，教師首先要掌握足夠多的實踐教學經驗，對校外企業有充分了解，有效地在課程內容設計中融入產教融合的元素。對此，教師可以通過運用學校本身就具備的相關校企資源，與校外的企業取得聯系，搭建合作平臺。深入土木工程專業的相關單位當中，通過調研學習與交流的方式和一線的作業人員溝通，了解實際的生產實踐活動，提高自身的實踐經驗。當教師掌握了一定的社會實踐活動經驗后，可以結合土木工程專業課程的理論內容，重新對教學內容、教學方式等進行優化與改進。在智慧教學的改革中，重視產教融合，可以有效提高教學效果［4］。

3. 集體備課。基于同課同構的理念，土木工程專業的教師實則是一個團體，在備課、學習等各方面的活動開展中，都應當重視發揮團隊的力量。在備課工作開展中，教師可以先自行展開課程的教學設計工作，在完成了教學設計工作后，教師再集中到一起進行研討。針對各自的教學設計內容，互相點評，各自提出彼此教學設計中的優缺點，最終形成共同的教學設計方案、課件與板書內容。在集體備課的形式上，除了組織本校教師展開探討以外，還可以與其他高校的教師進行探討，有條件的學校可以邀請其他學校本專業教學效果好的教師來進行指導。

（二）搭建完善的教學資源庫，分級構建內容

基于智慧教育的理念，高?？梢源罱ň€上的教學資源庫，通過該資源庫的建設，優化當前高校的教學模式，讓學生能夠在線上就完成相應的學習［5］。

首先，根據新工科人才培養的目標，高校應針對土木工程專業的課程教學大綱進行重新修訂，確保教學大綱的內容緊密結合新工科人才培養目標。其次，在搭建教學資源庫的過程中，先從文獻的查閱著手，大范圍地收集各項資料，然后對這些資料進行篩選，最后針對篩選出來的內容展開細化，精選精編。最終，應形成三個方面內容的資源庫。

具體而言，在土木工程專業教學資源庫的建設上。首先，需要搭建土木工程專業的發展史資源庫，目的是幫助土木工程專業的學生詳細了解本專業的發展歷程，加深對專業的理解。其次，構建土木工程專業知識理論學習資源庫。在該資源庫中，還需要配備完善的、錄制好的教材、視頻資源，按照專業的各門課程上傳對應的視頻課程資源，以及配備好對應的同步聯系題目，考試樣卷和評分標準。通過該理論知識學習資源庫，學生可以通過線上完成相關理論課程學習，更好地提高學習效率。在資源庫中搭配相應試題，學生在完成學習以后，能夠及時通過試題測試考察自己學習的情況。最后，構建應用研究案例資源庫。在該資源庫中主要上傳一些工程實際案例，學生通過對這些工程實際案例的研究，可以進一步加強理論知識的學習，開展深度學習。

（三）細化教學措施，落實教學實踐

1. 遵循以學生為主的原則。在教學上，教師需要做到以學生為主，減少自身對于課堂教學的干預，要對課堂的教學進行相應的優化，充分發揮學生自主學習的能力。在教學方法的運用上，結合智慧教學理念，教師可以采用任務教學法的方式來開展。運用分層教學法的理念，教師可以把班級上的學生分為三個優、良、差三個層次，每個層次對應發布任務。學生在課前，需要根據教師布置的任務展開學習。到授課時，教師對學生的任務完成情況進行檢查，了解學生學習的情況。除了任務教學法，教師還可以結合小組合作學習法的方式，在課堂授課時以小組為單位進行教學，圍繞具體的教學主題，小組內討論，小組外分享。

2. 高效運用教學平臺。在教學開展中，教師應當引導學生進一步對知識點的理解與掌握，每一節線下課程結束后，教師都應當通過在線教學平臺對學生的學習情況進行考核。根據學生的學習情況，進行分層分級的內容考核，采用最低分數標準，目的在于篩選班級中沒有認真聽課，基礎知識薄弱的學生［5］。采用最低分數標準，篩選出不合格的學生，讓這些學生再次進行理論學習，通過反復糾錯鞏固基礎，掌握必要的知識［6］。

3. 積極運用獎勵機制。在教學上，為了能夠更好地激勵學生進行學習，教師應適當設計一些獎勵機制。通過獎勵機制，調動和激發學生的學習積極性。比如在課前教師可以布置相應的教學任務與作業，在課堂上對任務完成情況優秀的學生，給予一定的獎勵。

（四）構建智慧學習平臺，做好持續性教學活動

充分運用自媒體、在線學習平臺，搭建新工科理念下的土木工程智慧學習空間。在智慧學習空間中，搭建不同的內容板塊，以“基礎穩固+提升能力+拓展應用”為教學主線，以此開展持續性的教學活動。在線上的學習平臺中，通過借鑒收集、專家講座和平臺交流等形式組成資源庫，結合土木工程專業課程中的選題開展PBL任務。搭建專門的問題討論與資源共享空間。在該線上學習平臺中，有專門的教師負責教學、問題的收集和學生的答疑解惑，及時對學生開展幫助指導，讓學生能夠在線上學習的過程中獲得必要的幫助。線上智慧學習平臺有效彌補了線下教學的不足，打破了高校固有的教學形式［7］。

（五）豐富課程考核形式

在過往的土木工程課程考核中，主要采取的考核形式為出勤率、課后作業完成情況，整體的考核形式較為單一，且無法較好地評價學生的具體學習情況，難以有效幫助學生發現學習上的問題。在采用智慧教育的形式以后，在課程考核評價得到了一定的完善，依托于線上智慧平臺，教師可以采取的評價方式有：考勤、搶答、隨堂練習、作業、選人回答等環節。教師可以利用線上的智慧平臺統計學生的考核情況，形成具體的表格以清楚掌握學生的學習情況。對學生線上與線下學習的全過程展開實時的統計與反饋，與傳統的考核方式相比起來，更加靈活、多樣且全面。

五、結語

基于新工科理念，為了要更好地適應行業的發展，土木工程專業課程教學需要重視智慧教學理念的滲透與運用。在教學改革的措施上，首先，高校要加大力度構建智慧教研模式，運用同課同構的形式，讓本校土木工程專業的教師組成小組，共同進行課程的備課工作。先是每位教師自行展開教學設計，然后所有教師通過圍繞教學設計進行討論。最終選出統一的課件。其次，基于智慧教學模式，學校需要投入一定的資金搭建完善的教學資源庫，在資源庫中具體包括了基礎的理論知識、土木工程專業的發展史還有具體的案例集。最后，教師需要充分運用智慧教學平臺，合理結合“線上+線下”的教學模式，通過線上的教學平臺，能夠做到實時對學生的學習情況進行考核。在線下課開始前，可以讓學生在線上先完成相關的基礎學習，提高線下課程學習的效率。

參考文獻：

［1］ 李培根. 工科何以而新［J］. 高等工程教育研究，2017（04）：1- 4.

［2］ 李茂國. 工程教育范式：從回歸工程走向融合創新［J］. 中國高教研究，2017（06）：30-36.

［3］ 顧佩華. 新工科與新范式：概念、框架和實施路徑［J］. 高等工程教育研究，2017（06）：1-13.

［4］ 徐明，郝麗娜. 土木工程專業課程實踐教學改革探究［J］. 齊齊哈爾師范高等專科學校學報，2022（02）：137-139.

［5］ 嚴敏嘉，張佳敏，何夏萱，等. 新工科背景下高?！巴聊竟こ滩牧稀闭n程教學改革——與化學工程與工藝專業課程融合［J］. 教育教學論壇，2022（04）：99-102.

［6］ 王祥秋，陳舟. 土木工程創新實驗班專業課程教學改革研究與實踐［J］. 教育教學論壇，2020（18）：224-225.

［7］ 孟慶娟，賈開武. 基于成果導向教育（OBE）理念的土木工程專業課程教學改革探析——以《土力學與基礎工程》為例［J］. 唐山學院學報，2019，32（06）：95-98.

（責任編輯：鄒宇銘）