混合式教學模式下“土木工程材料”課程的改革與實踐

鐘金兔 何勇毅 薛志成

摘 ? 要：針對“土木工程材料”課程教學中存在的教學內容龐雜散亂、學生課堂參與度低、差異化教學和個性化學習不足等問題，可采用線上線下混合式教學模式，以拓寬學生自主學習渠道；應以學生為中心，引入合作學習法優化教學模式；注重與工程應用相結合，創新實驗教學內容與環節；緊扣人才培養目標，改革課程考核評價方法，從而激發學生學習積極性，培養學生創新實踐能力，提升學習效果，最終實現培養土木工程專業應用型高級工程技術人才的目標。

關鍵詞：土木工程材料；混合式教學；教學改革；以學生為中心

中圖分類號：G642.0 ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ?文章編號：1002-4107（2024）07-0056-05

習近平總書記在2018年的全國教育大會上指出：“新時代新形勢，改革開放和社會主義現代化建設、促進人的全面發展和社會全面進步對教育和學習提出了新的更高的要求。”因此，高校教育教學方式必須做出相應的調整，進一步提升高校教育能力，以落實習近平總書記針對教育的講話精神[1]。

混合式教學概念最早起源于國外的培訓機構，其核心理念是采用線上與線下混合的教學模式開展教學活動。這一理念首先由北京師范大學何克抗教授引入國內并進行了教學改革實踐研究，其研究表明，混合式教學兼具傳統教學方式與網絡教學的優勢，既能發揮教師的主導作用，又能體現學生作為學習主體的主動性、創造性和積極性[2]。

隨著計算機與互聯網技術的不斷發展，各類在線學習平臺發展迅速。雨課堂、超星平臺、中國大學慕課（MOOC）及SPOC等公共在線學習平臺為公眾提供了大量優質的線上學習資源，極大地降低了大學生的學習成本，同時為教師提供了多樣化的教學資源選擇。在線教育的學習時間、地點和方式靈活，能實現學習資源反復觀看，這給教育行業帶來了一次重大變革[3]。線上教學資源如何與線下教學相結合，以提高課程教學質量，提升學生學習效果并實現人才培養目標，是一個值得高校土木工程專業教師進行研究和探討的重要課題。

一、課程教學現狀與問題分析

（一）課程特點和學習要求

“土木工程材料”是土木工程專業學生的一門必修專業基礎課程，涉及理論教學和實驗教學。該課程的教學目的是使學生掌握“土木工程材料”相關的基本理論和基礎知識，為其后續專業課程的學習以及為將來在從事土木工程建設工作時能正確選擇與使用材料奠定一定的理論基礎[4]。本課程介紹當前土木工程中常用材料的基本性質及應用方法，包括石灰、石膏、水玻璃、水泥、建筑砂漿、混凝土、磚、砌塊、木材、石材、鋼材、瀝青、高分子材料、復合材料及多功能材料等。課程學習內容龐雜散亂，各章之間知識點的關聯性較弱[5]；大部分現有教材以描述內容為主，專業術語和概念詞匯眾多，與工程實際結合緊密的定性描述或者經驗規律總結較多，給土木工程專業新生的學習帶來很大困難。同時，隨著建筑工業化發展，“土木工程材料”向著輕質高強、綠色化、智能化和多功能化的方向發展，大量新型“土木工程材料”不斷涌現并被應用推廣，“土木工程材料”課程的教材內容迫切需要與時俱進。此外，教學內容所涉及的各種材料的標準、試驗和使用規范等也應隨著建筑工業化、智能化、信息化的發展而不斷修訂，教材與標準修訂之間的不同步也會給學生的學習效果造成一定影響。

基于上述特點，土木工程專業學生對本課程的學習目標除了掌握“土木工程材料”的基本性質、基本規律、材料組成與性能改善的途徑、制備與質量要求、試驗與檢測方法等，還要求學生了解“土木工程材料”的發展趨勢，以便完成知識的迭代更新。在能力需求方面，學生需具備獨立學習、分析和解決與“土木工程材料”相關問題的能力，還需養成終身學習的習慣和標準化意識，以更好地適應應用型高校對合格工程師的培養要求。教師也需要及時調整教學方法和手段，在教學內容上融入學科前沿知識，注重與思政教育相融合，培養學生的自主探索能力與責任意識，力爭做到“授人以漁”。

（二）課程教學的主要問題

1.教學方式老套，學生的學習興趣不足。在教學過程中，學生通常反饋“土木工程材料”課程內容繁雜難記，其存在對本課程的學習興趣不高、學習信心不強等問題。目前，該課程仍采用以教師“教”為中心的傳統課堂教學方式開展教學活動，以講授法為主，教師使用

PPT給學生講解課程重難點知識，學生被動接受教師傳遞的信息，課堂師生互動學習環節較少，學生課堂參與度較低，導致學生在學習過程中容易產生枯燥乏味的學習感受，進一步削弱了學生的學習興趣。

2.實驗教學安排不合理，實驗內容設置綜合性不強。實驗教學在高校培養應用型人才過程中起著至關重要的作用。目前，該課程的實驗課教學存在兩大弊端：第一是理論教學與實驗教學的分離，容易造成實驗教學內容和理論課程內容不同步；第二是實驗教學大綱以驗證性實驗項目為主，實驗教學內容陳舊、單調乏味，難以激發學生的創新性和動手實踐的積極性。課前教師給學生提供實驗指導書；課中先由教師講解實驗目的、實驗原理并演示實驗內容，再由學生根據教師的演示進行機械性、重復性的模仿實驗；課后學生根據實驗指導書抄寫實驗報告，教師批改實驗報告。雖然驗證性實驗教學對于學生基礎知識的鞏固具有一定的益處，但并不能提升實驗教學的質量，同時難以激發出學生的探索欲和求知欲，不利于學生啟發性和創造性思維的培養[6]。實驗指導書內容分為建筑材料基本性能、水泥試驗、混凝土用骨料試驗、混凝土試驗及建筑砂漿試驗，明確列舉了實驗題目、實驗目的、實驗內容和實驗步驟等信息，其中實驗目的明確、實驗內容清晰、實驗步驟詳細，即使學生缺少實驗指導教師的演示，亦能夠按照實驗步驟獨立完成實驗內容。根據教師的實驗報告批改情況，絕大部分學生能夠機械地按照實驗步驟操作并得出正確的實驗結果，但沒有對實驗原理進行認真思考，教師根據學生的實驗結果也難以判定其是否掌握了實驗原理和方法，因此實驗教學活動未能達到目的。

3.課程評價方法單一，與人才培養目標不匹配。該課程的考核方式通常僅考慮學生考勤、課后作業、實驗報告和期末考試卷面成績等四方面因素，且期末考試成績占總成績的權重偏大。該課程評價方法側重于學生的應試能力水平，忽略了對學生的課程參與度、實踐能力和創新意識的評價，雖能較為客觀地評價學生對“土木工程材料”知識點的掌握程度，但過于單一、片面，未能與本專業培養應用型高級工程技術人才的目標相匹配，也難以更好地滿足建筑工業化背景下的土木工程行業對人才的要求。

二、教學改革方式與實踐

（一）以學生為中心，引入合作學習法優化教學模式

合作學習是以學生為中心，強調課堂互動的教學模式，學生分組后為了共同的學習任務開展分工明確的互助性學習，從而給單一的傳統課堂注入全新的活力[7-9]。合作學習小組人員數量應適宜，通常以4～6人為一組，小組人數過多會導致組內知識交流溝通不充分且容易浪費時間，人數過少則不利于形成集體學習效應。每個小組根據教師提供的大作業課題展開合作研究，小組學生分工合作查閱資料后互教互學，在知識交流過程中形成團結意識，鍛煉了協作能力、人際溝通能力和自主學習能力。教師在小組學習的過程中以顧問身份進行指導，充分激發學生的內在學習興趣和研究動力，以學生為中心促進學生主動思考、探索和創新協作。“土木工程材料”課程在課程思政思想指導下，結合知識章節內容，共設置了11個大作業作為學生合作學習的研究課題；學生根據興趣選擇課題并形成學習小組，按要求完成合作學習任務。課題設置如表1所示。

（二）線下線上相結合，打破教室邊界

隨著現代信息技術的快速發展，移動網絡實現了城市范圍內全覆蓋，智能手機、平板電腦等便攜式上網設備也逐漸在大學生群體中被廣泛使用，因此具有直觀性、高效性、及時性等優勢的信息化教育手段也應該逐漸成為課堂教學必不可少的輔助工具[10-12]。采用線上線下結合的混合式教學模式，能增加學生參與課程學習的自由度，豐富課堂教學的多樣性。

1.借助雨課堂教學平臺，組建線上線下結合的混合式課堂。雨課堂是清華大學和學堂在線共同推出的新型智慧教學解決方案，是教育部在線教育研究中心的最新研究成果，能為教學過程提供數據化、智能化的信息支持。“土木工程材料”課程借助功能齊全的雨課堂教學平臺組建混合式課堂，教師通過網絡提供課前預習內容及優秀慕課學習視頻，引導學生進行課前學習，課中通過雨課堂實現師生有效互動及知識掌握程度考察，課后實現無紙化作業批改和課程答疑；學生則可以通過電腦、智能手機或其他具有通信功能的設備，隨時隨地參與課程的全周期學習，打破了傳統課堂局限于教室的弊端，提升了課程的信息化程度（如圖1）。特別是在特殊時期，教師能通過雨課堂平臺進行課程直播線上教學，充分發揮了混合式課堂的教學優勢。

2.引入翻轉課堂教學模式，提升學生課程參與度。翻轉課堂是一種現代新型教學模式，區別于傳統教學，學生在課前通過慕課視頻預習、課上在教師指導下完成課程學習，這種教學方式有助于構建新型師生關系，體現生本思想和混合式學習的優勢。“土木工程材料”課程在改革后，教師在課前給學生布置小組大作業課題，學生通過小組研究方式對教師布置的課題進行資料查閱和整理；課上設置“新課導入展示”環節，先由小組推薦的匯報人進行成果展示，再由教師或其他小組同學進行提問并進行各小組間交流，最后教師對該環節進行點評、知識補充和重難點內容講解。通過翻轉課堂，學生在小組合作學習階段更加主動投入、興趣更高，鍛煉了學生的自學能力，提高了學生的獨立研究精神，提升了學生對土木工程材料課程的參與度。例如，教師結合“混凝土材料”章節內容設置了課外小組大作業——“混凝土攪拌站的環保措施設計”，一方面可以鍛煉學生合作學習的能力，調動學生對課程的學習興趣；另一方面，學生在課題研究中形成綠色低碳的工程環保意識，從而培養學生形成中國特色社會主義綠色發展觀。此外，結合茂名油頁巖煉油背景，在拓展問題中設置“油頁巖渣是否適合混凝土骨料”等問題，鼓勵學生結合區域經濟背景做課外創新實踐調研思考，激發學生對廣東石油化工學院“石化特色高校”的認同感。

3.優化教學環節布置，強化師生全周期互動學習氛圍。在教學環節安排上，“土木工程材料”課程采用“課前推送基本問題和優秀慕課視頻預習+引導式課堂討論+教師重點、難點問題講授+課后作業鞏固及拓展

問題思考”的全周期教學形式。課前讓學生根據優秀慕課視頻進行基本問題預習；課中引入“翻轉課堂”理念，引導學生參與調研，充分調動學生自主學習的積極性；同時利用雨課堂平臺的隨機點名、彈幕、隨堂練習題等多種師生互動功能，提高學生課堂學習的專注度。

學生管理方面，采用雨課堂平臺的課前預習和課后作業信息統計功能，通過大數據分析學生的學習動態，把握學生對課程知識的掌握程度。學生可以在課程QQ群或者雨課堂討論區上對教學進行及時反饋。課程大作業環節培養學生的團隊合作意識及自主學習能力、創新意識和辯證思維。

（三）理論與實踐相結合，推行實驗創新

著名教育家蘇霍姆林斯基認為，能力和才干來自指尖，其關于勞動教育的思想，可以指導實驗教學的開展。實驗教學是對理論教學內容的必要補充，學生通過實驗過程中的動手實踐獲得能力的提升，同時加深了對理論知識的理解。因此，在“土木工程材料”課程的教學設計中優化實驗教學環節，對于土木工程專業學生的培養十分關鍵。

1.優化驗證性實驗，加強學生理論知識學習的記憶和理解。對于水泥試驗、砂石試驗等土木工程材料驗證性實驗內容，學生均反饋因實驗內容單一而興趣不高。但是，驗證性實驗的開展可以加深學生對材料的基本性能和材料檢驗方法的認識與理解，是十分重要且必要的實驗教學內容。通過驗證性實驗內容的改革與創新，增加實驗項目的外延性，能夠提升學生主動參與實驗課程的積極性[13-14]。例如，在硅酸鹽水泥的存儲和應用小節中提到：“水泥的存放期一般不應超過3個月，超過6個月的水泥必須經過試驗后方能使用。”因此，在開展水泥試驗時，可在實驗課程中增加分組對比環節，不同小組分別選用新出廠的、已存放1個月、已存放3個月和已存放6個月的不同水泥樣本，對其細度、標準稠度用水量、安定性及強度等指標進行檢驗。試驗結果的直觀對比，可以加深學生對水泥存儲條件的記憶和理解，也加強了學生在水泥使用過程中的質量控制工程質量管理意識。

2.增加綜合設計性實驗，培養學生聯系工程實際的能力。為了更好地培養學生的工程應用能力，進一步提高學生對實驗課程的積極性和參與度，激發學生的自主創新潛力，可以增加“土木工程材料”課程的綜合設計性實驗教學內容[15]。例如，參考全國大學生混凝土材料設計大賽的比賽內容，開設混凝土設計綜合性實驗、混凝土耐久性綜合實驗等實驗項目，讓學生充分掌握高性能混凝土和易性的調節方法，以及熟悉各種常見外加劑對混凝土和易性的影響。為了突出學校辦學特色及適應區域發展需求，開設“油頁巖礦渣混凝土配合比設計實驗”項目，培養學生固廢處理利用的環保意識，提升學生自主研究學習的創新能力。

（四）緊扣人才培養目標，改革課程考核評價方法

教學的目的不是考核，而是讓學生掌握更多的知識和提高創新能力，考核則在于對教學效果和學生的掌握進行全面評價，而非簡單依靠試卷進行考核[16-17]。“土木工程材料”課程圍繞全面育人構建多元考核評價方法，評價指標覆蓋教學的各個環節。

廣東石油化工學院“土木工程材料”課程原考核方式為：期末考試成績占50%，實驗課程成績占30%，平時成績占20%。其中，平時成績主要根據學生考勤情況、提交作業情況綜合確定，實驗課程成績按學生提交的實驗報告評判。該考核方式考試成績占比較高，很多學生通過期末考試前的突擊復習、背誦理論知識點，抄襲實驗報告等手段完成課程考核，并達到及格標準，嚴重違背了本課程教學目標及人才培養目標。因此，緊扣培養土木工程專業應用型高級工程技術人才的目標，對“土木工程材料”課程的考核評價方法進行改革十分必要。

構建多元考核評價體系。第一，更加注重過程性評價，將學生的課堂參與度、小組合作學習貢獻度、線上自主學習投入等理論知識學習的過程性指標融入課程考核方式中，在實驗課程成績判定中加入實驗答辯考核環節以評估學生對實驗過程的投入程度。第二，通過期末考試對學生系統知識掌握程度進行總結性評價。第三，通過學生參與小組合作學習的表現對其進行團隊合作能力評價。第四，通過學生提交的實驗報告對其進行項目化評價[18]。從而形成過程性評價、總結性評價、團隊合作能力評價和項目化評價的多元綜合評價體系，更好地考核學生的課程學習效果。通過課程多元考核評價方法的改革，可以促進學生對“土木工程材料”課程學習的重視，激發學生學習主動性。通過學生課外延伸的時間投入彌補本課程教學學時較少的痛點，能夠培養學生思考解決問題的研究學習能力。多元考核評價體系的具體構成如圖2。

通過上述教學模式的改革和教學方法、評價體系的完善，“土木工程材料”課程教學效果得到一定的提

升。近三屆土木工程專業學生本課程的平均分呈上升趨勢，雨課堂教學平臺學生預習、課件回看和課后討論等版塊的參與程度逐漸提高，學生對本課程的教學評價分數從95.7上升到98.9。從小組合作學習的成果展示匯報環節可以看出，學生對自主探究學習方式很感興趣，成果具有較強的科學性、完整性和敘述性，不但激發了學生對本課程的學習興趣，還讓學生在合作學習中鍛煉了合作能力、知識搜索能力和創新能力，整體教學效果良好。

三、結語

采用線上線下混合式教學模式改革后，實現了課堂從“以教師為中心”到“以學生為中心”的教學模式轉變，實現了課程從“重考試”到“重實踐創新”的考核評價方式轉變，實現了學生從“埋頭苦讀死記硬背”到“合作學習活學活用”的學習方法轉變，在一定程度上釋放了學生的學習天性，學生在課前預習、課中學習和課后完成作業等課程全生命周期的參與度得到提高。引入合作學習法、翻轉課堂教學模式及采用多元考核評價體系，能更好地培養學生的自學能力、合作精神、創新研究能力和實踐實操能力，教學效果提升良好，學生學習積極性、主動性和創新性能在一定程度上得到提高，對類似土木工程專業課程的教學具有一定的參考價值。

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收稿日期：2024-02-29

作者簡介：鐘金兔，廣東石油化工學院土木工程系講師，博士

基金項目：廣東省高等教育教學改革項目“基于‘4+0協同育人的土木工程專業應用型人才培養體系重構與實踐”（234518）；廣東石油化工學院高職擴招教育教學改革研究與實踐項目“基于‘4+0的高職院校土木工程專業人才培養體系重構與實踐”（234483）；廣東省普通高校青年創新人才項目“基于精細化有限元模型的鋼絞線索斷絲損傷力學特性研究”（2019KQN

CX086）