袁文華

(安徽理工大學(xué) 1.土木建筑學(xué)院；2.教育部礦山地下工程研究中心，淮南 232001)

一、引言

2020年1月以來，一場由特殊病毒所引發(fā)的突如其來的防控席卷全國。在這場巨大的社會公共安全危機(jī)之中，從國民經(jīng)濟(jì)到個人生活，無不受到巨大的沖擊。教育界所受到的沖擊極大，波及面甚廣，防控是社會各界及高校的重要任務(wù)[1]，2月4日，教育部發(fā)布了《關(guān)于在疫情防控期間做好高校在線教學(xué)組織與管理工作的指導(dǎo)意見》[2]。該意見明確提出了“積極開展線上授課和線上學(xué)習(xí)等在線教學(xué)活動，從而保證新冠肺炎疫情防控期間教學(xué)進(jìn)度和教學(xué)質(zhì)量”的方針，要求教師準(zhǔn)備線上教學(xué)，正是在這樣的背景下，線上教學(xué)被推到了前臺。

《地下工程施工》課程是巖土與地下工程、礦山建設(shè)工程和隧道工程方向的專業(yè)核心課程之一，主要內(nèi)容包括鉆爆爆破法施工、掘進(jìn)機(jī)施工、盾構(gòu)法施工、沉管法施工、頂管法施工、特殊施工以及施工組織與管理等。通過課程的教學(xué)，使學(xué)生了解和掌握地下工程的基本施工技術(shù)、方法和理論及工藝，培養(yǎng)學(xué)生具有地下工程施工與組織管理的能力，是一門實(shí)踐性強(qiáng)的課程。針對該課程的特點(diǎn)，從加強(qiáng)線上課堂管理、教學(xué)方法和內(nèi)容安排及作業(yè)設(shè)計等方面進(jìn)行了一些思索與探討，以提高線上教學(xué)質(zhì)量和效果。

該課程為本科土木工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，課程教學(xué)的目的是把學(xué)生培養(yǎng)成具有獨(dú)立的計算、設(shè)計、施工和對既有構(gòu)件進(jìn)行復(fù)核等能力。該課程主要以理論教學(xué)為主，要求學(xué)生必須掌握基本原理。重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的計算和設(shè)計能力。對當(dāng)今高校培養(yǎng)應(yīng)用型本科人才，地下工程施工在整個專業(yè)課教學(xué)體系中的地位更為凸顯。課程教學(xué)主要包括課堂理論教學(xué)和試驗(yàn)教學(xué)。課堂理論教學(xué)包括對梁板柱的受力特性進(jìn)行分析研究，試驗(yàn)教學(xué)是具體實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)，一般在課程結(jié)束后采用驅(qū)動任務(wù)的方式進(jìn)行，具體內(nèi)容為對課堂理論基本知識和原理加以應(yīng)用，從而提升學(xué)生解決實(shí)際問題和獨(dú)立工作的能力，為學(xué)生畢業(yè)后從事結(jié)構(gòu)設(shè)計工作打下夯實(shí)的基礎(chǔ)。

二、線上教學(xué)現(xiàn)狀與存在問題

目前，教育部推出了22個線上課程平臺，約24萬門課程。這些平臺主要包括愛課程(中國大學(xué)MOOC)、學(xué)堂在線、智慧樹網(wǎng)、超星爾雅等課程學(xué)習(xí)平臺，也包括國家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目、EduCoder在線實(shí)踐教學(xué)等實(shí)踐類平臺，既拓展了教學(xué)時空，更新了教學(xué)手段，又增強(qiáng)了教學(xué)吸引力，激發(fā)了學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)積極性和自主性[3-4]。

平臺的建設(shè)為線上教學(xué)提供了良好的軟硬件條件。然而，線上教學(xué)有別于傳統(tǒng)的線下課堂教學(xué)。到目前為止，教師對線上教學(xué)的認(rèn)識仍然不夠深刻和全面[5]，主要包括：如何監(jiān)管線上課堂，確保學(xué)生在良好的狀態(tài)下學(xué)習(xí)，給教學(xué)管理體制以及教學(xué)管理者帶來的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)；線上教學(xué)方法和教學(xué)模式不明確，到實(shí)際線上教學(xué)層面，能夠真正將網(wǎng)絡(luò)教育與實(shí)體課堂相結(jié)合的教師較少，使得線上教學(xué)的潛力、網(wǎng)絡(luò)平臺的豐富資源還遠(yuǎn)未挖掘出來，難以保障線上教學(xué)質(zhì)量；如何有效組織線上教學(xué)考核及效果評價，目前缺少一個合理的方法或統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。

安徽理工大學(xué)《地下工程施工》課程開設(shè)已有多年，授課時間安排在大三上學(xué)期，授課對象為土木建筑學(xué)院土木專業(yè)方向的學(xué)生。一般采取現(xiàn)場課堂教學(xué)，但是隨著信息化水平的提高和國家的大力發(fā)展，目前，該門課程已初步開展信息化智慧教學(xué)，利用電腦端“安徽理工大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺”、手機(jī)端“超星學(xué)習(xí)通”APP為教學(xué)輔助平臺，在課前、課中、課后環(huán)節(jié)精心設(shè)計并實(shí)施教學(xué)。師生可以利用移動終端如手機(jī)、平板電腦等在線瀏覽大量的學(xué)習(xí)資源，并在教與學(xué)的過程中實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)、互動全過程的數(shù)據(jù)記錄、分析和應(yīng)用。教師可以實(shí)時查看學(xué)生任一活動的詳細(xì)參與情況，進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計并作及時調(diào)整。積極調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和自覺性，突破教學(xué)時間、空間的限制。目前基于超星學(xué)習(xí)通網(wǎng)絡(luò)平臺開展的信息化智慧教學(xué)如圖1所示。

三、線上課堂監(jiān)管

線上教學(xué)師生無法見面，如何監(jiān)管線上課堂，確保學(xué)生以良好的精神狀態(tài)學(xué)習(xí)，是保證線上教學(xué)順利進(jìn)行和提高教學(xué)效果的前提條件。當(dāng)前大學(xué)生學(xué)習(xí)倦怠、學(xué)習(xí)動力不足的現(xiàn)象普遍存在，線上教學(xué)過程中學(xué)生注意力不集中、掛機(jī)上課現(xiàn)象時有發(fā)生，課堂管理難度較大。針對線上教學(xué)的特點(diǎn)，采取“過程管理與效果評價”的監(jiān)督模式加強(qiáng)線上課堂管理，具體方法：課前5分鐘和下課后線上簽到，確保學(xué)生上課“在線率”；上課過程中采用2分鐘群接龍實(shí)時簽到點(diǎn)名，加強(qiáng)過程監(jiān)管，保證整個學(xué)習(xí)過程中都有監(jiān)管。課中通過“選人提問”“搶答”“分組討論”“主題討論”等形式增加課堂互動，提高學(xué)生學(xué)習(xí)注意力和效果。通過以上方法和手段，學(xué)生在線率達(dá)到99%，確保學(xué)生以良好的學(xué)習(xí)狀態(tài)與線上教學(xué)進(jìn)程一致，取得了良好的教學(xué)效果。

四、線上教學(xué)方法與教學(xué)內(nèi)容設(shè)計

在傳統(tǒng)課堂教學(xué)過程中，教師更多地考慮教學(xué)內(nèi)容以及有關(guān)任務(wù)是否講授到位，然后才會考慮學(xué)生接受的情形如何，是否真正掌握，是否達(dá)到大綱要求的教學(xué)效果。而線上教學(xué)著重考慮的應(yīng)該是學(xué)生是否掌握了所學(xué)內(nèi)容，是否解決了他們在學(xué)習(xí)中所遇到的新的問題。這要求教師改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式、教學(xué)方法與過程，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行構(gòu)思和設(shè)計，實(shí)現(xiàn)線上教學(xué)強(qiáng)調(diào)以學(xué)生學(xué)習(xí)為主，教師講授和網(wǎng)上答疑為輔的教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變[6-8]。具體做法主要包括：

課前發(fā)布課程進(jìn)度表、教學(xué)任務(wù)和課前導(dǎo)讀，讓學(xué)生提前了解教學(xué)內(nèi)容。學(xué)生預(yù)習(xí)教材、觀看施工視頻或BIM(如盾構(gòu)法施工、巖石掘進(jìn)機(jī)施工、港珠澳海底隧道施工、頂管法施工、凍結(jié)法等)，讓學(xué)生提前了解相關(guān)施工方法技術(shù)、工藝流程，針對較難理解的內(nèi)容進(jìn)行在線反饋，教師匯總反饋結(jié)果后進(jìn)一步調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和進(jìn)度。結(jié)合每章教學(xué)內(nèi)容設(shè)計一些討論題，提前讓學(xué)生查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，以備課中討論。

線上講授以當(dāng)前一些重大地下工程施工實(shí)例為主線貫穿各章節(jié)，重點(diǎn)講解地下工程施工原理、施工技術(shù)方法、施工技術(shù)難點(diǎn)及解決方法，使學(xué)生進(jìn)一步掌握教學(xué)基本內(nèi)容及知識點(diǎn)，提高學(xué)生分析問題解決問題的能力。課后發(fā)布一些重大地下工程施工案例、紀(jì)錄片和專家報告讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)，要求撰寫學(xué)習(xí)報告，拓寬學(xué)生知識面，做到理論和工程實(shí)際相結(jié)合，加強(qiáng)對所授內(nèi)容的掌握與理解。

五、作業(yè)設(shè)計

作業(yè)是學(xué)生鞏固所學(xué)知識的重要手段。根據(jù)線上教學(xué)和地下工程施工課程的特點(diǎn)，每章精心設(shè)計了一套作業(yè)題，鞏固和強(qiáng)化所授知識?；纠碚摵突A(chǔ)知識題占60%，在原線下課堂作業(yè)的基礎(chǔ)上每章增加了學(xué)習(xí)總結(jié)、討論分析題、小設(shè)計和知識拓展題，各占10%，需要學(xué)生課后系統(tǒng)復(fù)習(xí)講授內(nèi)容和查閱文獻(xiàn)資料才能完成，不僅起到鞏固教學(xué)內(nèi)容，也拓寬了知識面。每章講授內(nèi)容完成后，根據(jù)學(xué)生所做作業(yè)情況進(jìn)行集中講解答疑、主題討論，讓學(xué)生進(jìn)一步掌握教學(xué)內(nèi)容和重難點(diǎn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)知識的鞏固、理解與自身技能的提高。

六、線上課堂教學(xué)過程分析

基于地下工程施工建構(gòu)線上課堂教學(xué)，尚無權(quán)威考核評價標(biāo)準(zhǔn)，需結(jié)合學(xué)科專業(yè)實(shí)際定位。信息技術(shù)與教學(xué)內(nèi)容融合、學(xué)情把控、差異化輔導(dǎo)、教學(xué)目標(biāo)達(dá)成評價指標(biāo)等方面，這些都是地下工程施工線上課堂建設(shè)的重要內(nèi)容和研究方向，國內(nèi)尚無權(quán)威標(biāo)準(zhǔn)。美英等國課程教學(xué)內(nèi)容實(shí)施分層次教學(xué)，精準(zhǔn)識別學(xué)生能力是基礎(chǔ)。國內(nèi)高校尚缺少精準(zhǔn)識別學(xué)情的衡量指標(biāo)、數(shù)據(jù)來源，實(shí)施智慧課堂教學(xué)的課程多集中在哲學(xué)類，與技術(shù)特征明顯的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原理差異較大，不易簡單移植。

《地下工程施工》課程屬于土木工程專業(yè)的專業(yè)必修課，是一門實(shí)踐性很強(qiáng)，與國家規(guī)范、規(guī)程等有關(guān)的專業(yè)課程。通過線上課程的建設(shè)將有助于學(xué)生對于該門課程基本理論知識的掌握，提高學(xué)生對于工程實(shí)際應(yīng)用層面問題的理解與運(yùn)用，加深對工程現(xiàn)場實(shí)踐的認(rèn)知。同時智慧課堂建設(shè)打通了課內(nèi)課外，做到內(nèi)容前瞻性與務(wù)實(shí)性相結(jié)合，重視知識轉(zhuǎn)化為智慧的能力培養(yǎng)，以期學(xué)有所用、所長以及所專。對O2O式的教學(xué)信息化平臺建構(gòu)，以及“云+網(wǎng)+端”學(xué)習(xí)支持及服務(wù)模式實(shí)踐。在學(xué)校教學(xué)資源網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，利用電腦端“安徽理工大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺”、手機(jī)端“超星學(xué)習(xí)通”APP為教學(xué)輔助平臺，精準(zhǔn)推送教學(xué)資源，實(shí)施了“云—網(wǎng)—端”支持與服務(wù)模式的O2O個性化輔導(dǎo)策略。紙質(zhì)與電子版作業(yè)結(jié)合的教學(xué)評估與測度，實(shí)現(xiàn)教學(xué)過程與教學(xué)目標(biāo)達(dá)成的可控可測量，實(shí)現(xiàn)了地下工程施工課堂教學(xué)變革。最后通過挖掘移動智能終端價值，為探究式、體驗(yàn)式學(xué)習(xí)提供支撐。利用超星學(xué)習(xí)通APP挖掘?qū)W生智能手機(jī)平臺功能，創(chuàng)設(shè)工程實(shí)際問題情境，學(xué)生在正常的探究中獲得問題解答方法，收獲體驗(yàn)式成就感，從而變手機(jī)使用的“玩”為“學(xué)”，激發(fā)主動學(xué)習(xí)興趣。

《地下工程施工》線上課堂建設(shè)擬以大數(shù)據(jù)分析技術(shù)為支撐，通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺、智慧教學(xué)工具等，進(jìn)行深度課堂互動，創(chuàng)建全新的課堂模式，打通課內(nèi)課外學(xué)習(xí)。具體過程由課前、課中、課后三個階段構(gòu)成，如圖2所示。

課前是利用超星學(xué)習(xí)通APP的學(xué)情分析功能對學(xué)生的能力水平、認(rèn)知能力和實(shí)際需要進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析，有針對性地發(fā)布學(xué)習(xí)資源(包括課件、圖片、微課和探討話題等)，學(xué)生對預(yù)習(xí)資料進(jìn)行自我學(xué)習(xí)，通過超星學(xué)習(xí)通APP建立課程并在其討論區(qū)就課前探討話題展開討論，教師結(jié)合學(xué)生的自測和討論表現(xiàn)、課程目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容，適時設(shè)計和修正教學(xué)方案。

課中是基于Principal Component Analysis (PCA) 人臉識別技術(shù)、在線簽到、動態(tài)驗(yàn)證碼等技術(shù)實(shí)行智能考勤，幫助教師大大縮短課堂點(diǎn)名時間，并及時掌握學(xué)生的出勤情況。教師設(shè)計開放、生動有趣的教學(xué)環(huán)境與問題情境，引導(dǎo)、驅(qū)動并支持學(xué)生觀察與思考，組織學(xué)生協(xié)作探究、互動交流，實(shí)現(xiàn)教學(xué)環(huán)境的“信息化”。同時，結(jié)合每個學(xué)生隨堂測試及課中表現(xiàn)，教師對教學(xué)方案和內(nèi)容進(jìn)行反思和有針對性的修正，以期為后期提供針對性輔導(dǎo)。

課后是針對教學(xué)反思結(jié)果，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)習(xí)慣、知識接受水平，通過信息化管理系統(tǒng)，為學(xué)生提供針對性的課后測試及拓展學(xué)習(xí)資源的推送。學(xué)生通過課后自測發(fā)現(xiàn)自身在學(xué)習(xí)過程中存在的問題，以及與其他學(xué)生之間的差距，及時調(diào)整自己的學(xué)習(xí)狀態(tài)和學(xué)習(xí)方法，再通過向教師在線提問的方式解決自己還沒有完全掌握的問題，并結(jié)合教師提出的拓展訓(xùn)練項(xiàng)目，鞏固和提升學(xué)習(xí)效果。同時，教師可有針對性地就重要知識點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行課后專題直播解疑。

線上課堂建設(shè)的最終目的是實(shí)現(xiàn)學(xué)生自主探究學(xué)習(xí)，能夠?qū)⒄n堂所學(xué)到的理論知識應(yīng)用到工程實(shí)踐中，實(shí)現(xiàn)理論實(shí)踐一體化、個性化拓展，促成培養(yǎng)智慧人才。

七、結(jié)論

高等教育主要是培養(yǎng)研究性技術(shù)人才，要求學(xué)生具有較強(qiáng)的理論和實(shí)踐水平能力，地下工程施工課程是土木工程專業(yè)一門重要的理論課程，學(xué)好該課程的基礎(chǔ)理論知識能夠豐富學(xué)生對結(jié)構(gòu)體系的認(rèn)知，同時也提高了學(xué)生就業(yè)問題。培養(yǎng)學(xué)生走向社會、運(yùn)用所學(xué)理論知識解決實(shí)際工程問題的能力。在特殊時期全國所有設(shè)置土木工程專業(yè)的高校都在大力推進(jìn)線上教學(xué)的工作。本文正是基于國家需要而提出的一種創(chuàng)新性的課程教學(xué)方法。

在線課程教學(xué)質(zhì)量與效果的把控，加強(qiáng)線上課堂的過程監(jiān)管，確保學(xué)生擁有良好的學(xué)習(xí)狀態(tài)，是保證線上教學(xué)順利進(jìn)行和提高教學(xué)效果的前提。

教師需要改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式與過程，明確課前、課中、課后過程式線上教學(xué)運(yùn)行模式各階段的教學(xué)目的、講授內(nèi)容和學(xué)習(xí)要求，實(shí)現(xiàn)線上教學(xué)以學(xué)生學(xué)習(xí)為主，教師講授和網(wǎng)上答疑為輔的教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的效率和教學(xué)效果。

精心的課堂教學(xué)內(nèi)容、習(xí)題設(shè)計，豐富的教學(xué)資源，理論和工程實(shí)踐的有效結(jié)合，可以確保學(xué)生掌握教學(xué)基本內(nèi)容及知識點(diǎn)，提高學(xué)生分析問題解決問題的能力。