“鋼筋混凝土結構原理”混合式教學模式改革與實踐

孫惠香，葛 濤，康 婷，白二雷

（空軍工程大學 航空工程學院，陜西 西安 710038）

引言

隨著計算機技術的快速發展，以互聯網為平臺的信息技術得到了飛速發展，引發了教育系統的全面變革，教育資源更加豐富，獲取渠道更加便捷，人才培養的質量標準進一步提升。軍校本科人才的培養目標是培養滿足部隊備戰打仗要求和部隊實戰化訓練要求的高素質復合型科技人才。傳統的以書本知識為主、以課堂教學為主、以教師為主體的教學模式，已無法適應信息時代對復合型軍事土木工程科技人才的要求。

隨著教育信息化的發展，線上教學資源越來越豐富，線上教學平臺也得到了迅速發展，然而，從教學內容和培養目標看，與各校教學大綱完全匹配、適應空軍工程大學專業特點的教學資源基本沒有。受突發公共衛生事件的影響，線上教學得到大力推廣。對于軍校來說，全面的線上教學難以實現。在監督互動、教學效果和能力培養方面，線上教學的效果也受到廣泛質疑。基于豐富的線上教學資源，開展線上線下混合式教學成為“互聯網+”時代采取的最合適的教學模式。混合式教學可以充分利用在線資源，解放課堂，通過課前線上學習+討論、課上面對面深入討論、課后線上實踐+討論，實現跨時空的教學聯系。在各學校教學培養學時有限，尤其是軍校學生要用大量學時進行體能訓練，專業課學時普遍壓縮的情況下，混合式教學可以合理利用碎片化時間，加強師生的聯系與互動，課上以學生為主導，教師為主體，充分調動學生的學習積極性和主動性，鍛煉學生的自學能力、思考能力和工程實踐能力。

“鋼筋混凝土結構原理”是土木工程學科的核心專業基礎課，在全期土木工程人才培養體系中有著重要的承上啟下作用。多年來，“鋼筋混凝土結構原理”課程組根據時代背景和學生崗位任職背景，合理確定課程教學目標。以“建以致用”為原則，致力于立體化課程教學資源和教學條件建設，開發通用性和適應本校特色的線上MOOC資源。利用線上資源，教師持續開展基于線上自主學習、線下課堂深化研討的混合式教學模式改革和實踐，實現了基于任職崗位的教學目標的達成，取得了良好的教學效果和創新實踐成效。

一、“鋼筋混凝土結構原理”課程教學目標建設

教學目標建設是教學改革的目的和靶標。合理確定教學目標是引領教學改革的方向?；炷两Y構是現代基本建筑中一種最常用的結構形式，“鋼筋混凝土結構原理”是土木工程專業重要的核心專業基礎課，可為學生學習多門后續專業課打好基礎。“鋼筋混凝土結構原理”雖然是一門通識課程，但是不同專業之間的內容側重點并不相同，學生畢業后從事的工作崗位也不同，因此，必須根據就業方向制定適應本校學生崗位任職特點的課程教學目標。

（一）教學目標

1.知識目標。了解鋼筋混凝土結構組成材料的力學性質，理解結構設計的基本原理，掌握各種鋼筋混凝土構件的受力性能、承載力計算原理和方法，能實現理論知識與實踐的融會貫通。

2.能力目標。能熟練運用國家現行規范進行基本構件的設計，具有一定的構造處理和繪制施工圖的能力。培養工程思維，提升學員發現、分析和解決問題的能力。

3.素質目標。養成嚴謹的專業素養和科研作風，培育學生負責的職業精神。尊重規范，尊重生命，樹立對國家財產負責、對人民生命安全負責、對國家防御安全負責的使命責任意識。

（二）教學改革要重點解決的問題

“鋼筋混凝土結構原理”是土木工程專業的核心基礎課，教學內容經典、理論性強。結合本校特點，教學改革要重點解決的問題如下：（1）通用專業基礎課普適性的教學內容與任職崗位和實戰契合不緊密；（2）傳統教學方法與信息化教學環境不適應；（3）課程難度大，教學內容多與學時少的矛盾突出。

（三）混合式教學設計思路

根據習近平主席的“全面貫徹新時代軍事教育方針”的要求和《中國人民解放軍院校教育條例》的要求，持續深化課程教學模式改革，把立德樹人放在課程教學的首要位置，在課程中有機融入思想政治教育內容；貼近部隊，貼近實戰，結合部隊訓練和備戰需求，對教學內容進行更新；加大信息化教育資源的建設與運用，進行線上線下混合式教學模式創新，改進以學為主體的教學方法，充分利用學員的碎片化時間，實現課堂教學主體角色轉變，通過案例引導、任務驅動、分組辯論、競爭答題等教學方法構建和諧課堂，活躍課堂氛圍，運用情境激勵、競賽獎勵和多樣化考核等機制激發學員主動學習的內動力，實現他們由被動學習向主動學習的轉變。

二、“鋼筋混凝土結構原理”課程內容和教學資源建設

教學改革，課程建設先行。豐富的教學資源有助于學生理解和掌握教學內容、拓寬學生視野，是開展混合式教學的重要支撐。

（一）緊貼任職崗位，構建實戰化課程教學新體系

忠誠于黨、獻身國防，在課程教學中有機融入思政元素。根據任職崗位和戰場建設特點，認真梳理知識點，以經典教學內容為基礎，增加軍事防護工程在武器侵徹爆炸作用下材料的強動載特性和防護結構動力設計相關知識，增加部隊訓練、演習演練、戰場建設案例，增加真實戰爭中機場毀傷案例和最新科研成果，提高學員的崗位認知能力和實戰體驗度。同時，兼顧學科科研動態發展和各類規范修訂的最新內容，構建實戰化教學內容新體系。

（二）建設立體化教學資源，提供先進的試驗教學條件

持續的課程資源建設以及提供先進的試驗條件輔助課堂教學，可為學員提供課外自主學習和實踐的平臺。

1.建設了與本校教學大綱緊密契合的線上慕課學習資源。2018年上線陜西省MOOC平臺，2020年在學堂在線平臺上運行，已面向軍地高校和社會學習者開設4期，選課人數超過15 000人，受益面廣。本校開設的“鋼筋混凝土結構原理”課程，已連續3年采取基于自建慕課的線上線下混合式教學模式，教學效果持續提升。

2.建成了局域網自學系統，為學員提供了良好的學習平臺。

3.開發了多媒體教學軟件，精準對應每一個重點和難點，方便學員強化實踐訓練。

4.開發了配筋計算軟件，搭建了自主實踐平臺，解決了學生首次任職動手能力不強、書本教學與信息化辦公實踐嚴重脫節的問題。

5.自編了課程設計指導書、學生自學指導書等各種紙質輔導資料。

6.編寫了1 000余道題，構建題庫，覆蓋整門課程的知識點。

7.建立了資源豐富的多媒體素材庫，形成了完備的課程教學資源系統。

8.改建了結構工程實驗室；新建了防護工程試驗室，擁有電液伺服壓力試驗機、霍普金森壓桿測試系統和真三軸動靜綜合加載試驗系統，改善了試驗條件。

9.建設了功能完備的智慧教室，方便開展混合式教學活動。

三、“鋼筋混凝土結構原理”課程線上線下混合式教學實踐

“鋼筋混凝土結構原理”課程的特點是基于試驗和理論研究指導工程應用。其特點可歸納為“四多兩強”，即概念多、原理多、試驗現象多、計算公式多；理論性強、實踐性強。該門課程涉及的原理知識廣泛，經驗公式多，構造要求煩瑣，傳統的教學方式容易讓學生感到枯燥乏味，難以掌握重點內容，達不到應有的教學效果。為聚焦強軍目標，瞄準未來戰場建設和保障需求，以提高學生建設管理能力和應急保障能力為目標，授課過程中依托多年來課程組的校級、省級及國家學堂在線課程組建設的《鋼筋混凝土結構原理》MOOC資源，借助學堂在線和雨課堂，開展線上線下教學模式改革。在線學習以MOOC和雨課堂為主進行課程預告、網絡自主學習并完成作業和師生互動。課堂以多媒體教室為教學環境，開展討論、案例分析、競答比賽、翻轉課堂等教學活動，充分發揮學生的主動性，培養學生的綜合素質。此外，積極探索線下自主學習—課上提出問題—分組討論—強化實踐訓練的教學流程，注重培養學生的崗位任職能力和工程實踐能力。

（一）教學方法改革

課程秉承戰場牽引、科研驅動、授之以漁等教學新思想，多年來形成了“目標牽引式”“比較研究式”“小組協同式”等多種教學方法，以經典案例和戰場建設需求為目標牽引，在鋼筋和混凝土兩種材料之間、各種構件之間、承載能力極限狀態和正常使用極限狀態之間、普通混凝土與預應力混凝土之間展開廣泛的“比較研究式”教學。同時，以小組協作為提升模式，通過小組競答、分組辯論、協作研究、小組匯報等方式，線上線下多維度展開協同學習，注重幫帶與鼓勵，由獨立學習向協同學習轉變，培養學生的集體主義精神。

（二）教學組織實施

教學內容分層遞進，本著簡單知識線上學、原理知識報告學、難點知識討論學、應用知識實踐學的原則對知識進行分解，從而解放課堂時間，拓展知識的深度和廣度。教學組織有效銜接，教師在雨課堂布置任務，通過在線測試暴露學員的薄弱環節，然后在線下課堂討論疑難知識，強化實踐演練，匯報熱點研究情況。課后完成雨課堂測試和課后作業，在線上討論區拓展專業知識，課上采用不同的教學策略，鍛煉學員的深度思維。

1.“競答式”分組討論。要求學生熟練掌握的教學內容宜精講多練，讓學生充分討論。按教師下發的知識點，學生在線觀看慕課，教師在課上安排“競答式”分組討論課幫助學生鞏固。將全班分組，每組5名學生，通過智慧教室發題，學生通過Pad搶答，最后得分多者獲勝，獲勝方獲得獎章，最后按獎章數量折算平時成績。此種模式已使用多年，熱情高漲，討論熱烈，課堂氣氛輕松愉快，積極性很高，教學效果良好。討論題目要精心選擇，要具有代表性，可選擇一些容易產生歧義、要求精準理解概念的題目。有的題目有多種解法，要“精練”。討論完后再引導學生總結經驗、規律，進行升華。

2.強化實踐教學。為了提高學生分析、解決實際問題的能力，使學生盡快融入工作崗位，在教學中要增加實踐教學環節［1］。課程設計是土木工程專業本科培養計劃中的一個主要教學環節，也是最重要的實踐教學環節。通過課程設計，有利于培養學生的知識應用技能，提高學生對具體工程設計問題的綜合分析能力和創新能力。由于課時壓縮，可將課程設計指導內容做成慕課，學生可以利用課余時間自學課程設計步驟與方法，通過自學獨立系統地完成一類構件設計。教師指導時可留有更多時間集中解決學生的疑難問題，讓學生熟悉相關設計規范、標準圖以及工程實踐中的常用方法，提高實踐能力。

3.對比研究，建立體系。在教學中廣泛采用比較研究的方法進行重點內容的研討教學，有利于加強學生對整體知識體系的構建和理解。比如：對鋼筋和混凝土材料強度與變形進行比較分析，可使學生理解為什么兩種材料可以“珠聯璧合”、揚長避短、共同工作。在各類構件承載力的計算中，通過比較分析，學生理解了受彎構件是壓彎構件的特殊情況，因此基本假定是一樣的，所有構件均應關注鋼筋與混凝土的強度與數量的匹配問題；通過對比，學生明白建筑中各構件的重要性是不同的，理解了縱向鋼筋和橫向鋼筋的不同作用，從而理解了強剪弱彎、強柱弱梁的意義；通過構件破壞形態對比，學生理解了鋼筋不是布置得越多越好，鋼筋強度不是越高越好，地震來臨時超筋破壞的后果不堪設想，進而理解了混凝土結構兩種材料的面積和強度的匹配關系的重要性。通過對比，學生理解了承載力計算和配筋構造同等重要，理解了受扭配筋與受彎配筋的不同之處等。在不同的專題之間進行對比教學，能夠讓學生更好地知道兩種承載力極限狀態設計的不同之處，理解在混凝土結構中施加預應力的目的。

（三）多維考核方式改革

教學評價注重過程，課程考核包括形成性考核和終結性考核，其中，形成性考核包括在線學習和課程設計，終結性考核為閉卷筆試。計分標準：在線學習（25%）+課程設計（15%）+閉卷考試（60%）。在線學習包括跟隨課堂教學進度完成在線視頻觀看、在線習題解答、在線作業、在線討論和測試。課程設計注重對學生自主思維的考核，成績評定考慮學員在課上提出問題的數量［2］。

結語

經過多年持續的課程建設和混合式教學實踐，我校“鋼筋混凝土結構原理”課程形成了以下特色：（1）構建了“三位一體”教學內容新體系。重塑“通用知識+任職知識+實戰知識”“三位一體”教學新體系，確定了“緊貼戰場，教學與部隊訓練同步，瞄準前沿，兼顧創新與素質教育”的教學新理念，凝練了“加強基礎，重視應用，開拓思維，授之以漁”的教學新思想。（2）建設了立體豐富的教學資源新系統。慕課資源加強了知識的廣度和深度，開發的軟件便于學生交互式學習和進階實踐。（3）創建了信息化競賽能力提升新途徑。將PKPM、BIM 等信息化手段作為知識綜合運用和實踐教學的重要組成部分。指導學員參加全國各類大賽，獲獎10余項，學員的創新能力顯著提高。（4）培育了教研融合、高水平的優秀教師隊伍，共完成國家基金項目6項，獲軍隊科技獎20余項，發表學術論文150余篇，出版教材專著10余部，近兩年，高職比例提升50%以上。經過多年持續建設和教學改革探索與實踐，課程也取得了可喜的建設成果，成為陜西省精品資源共享課程，2021年被評為陜西省線上線下混合式一流本科課程。