秦世強(qiáng) 王秋萍

基金項目：湖北省高等學(xué)校省級教學(xué)研究項目“新工科背景下土木工程專業(yè)一流課程建設(shè)與專業(yè)教學(xué)改革實踐”（2021113）；武漢理工大學(xué)校級教學(xué)研究項目“基于混合式教學(xué)理念的在線開放課程考核與學(xué)習(xí)效果評價方式研究——以《鋼橋》為例”（w2018085）

第一作者簡介：秦世強(qiáng)（1987-），男，漢族，安徽肥西人，工學(xué)博士，副教授。研究方向為結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測。

DOI：10.19980/j.CN23-1593/G4.2024.12.033

摘? 要：鋼橋是土木工程專業(yè)道橋方向一門與工程實踐緊密聯(lián)系的專業(yè)課，教學(xué)過程需要引入大量教學(xué)案例和實踐案例。采用混合式教學(xué)模式改革傳統(tǒng)教學(xué)模式，通過引入線上教學(xué)資源，引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)、團(tuán)隊學(xué)習(xí)和探索學(xué)習(xí)，提升課程教學(xué)效率。以武漢理工大學(xué)土木工程專業(yè)道橋方向鋼橋教學(xué)為例，闡述鋼橋線上教學(xué)資源建設(shè)、混合教學(xué)模式實踐與課程改革成效，并介紹持續(xù)改進(jìn)方向。問卷調(diào)查顯示，學(xué)生對鋼橋混合式教學(xué)模式較為認(rèn)可；鋼橋混合式教學(xué)模式實踐表明，相比傳統(tǒng)單一講授教學(xué)模式，混合式教學(xué)模式下學(xué)生主動性更強(qiáng)、師生互動良好、課堂效率更高。

關(guān)鍵詞：土木工程；鋼橋；混合式教學(xué)；在線開放課程；課程考核方式

中圖分類號：G642? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2024）12-0138-04

Abstract： Steel Bridge is a professional course in the direction of roads and bridges in civil engineering， which is closely related to engineering practice. A large number of teaching cases and practical cases need to be introduced into the teaching process. This study adopts the mixed teaching mode to reform the traditional teaching mode， through the introduction of online teaching resources to guide students to take the initiative to learn， team learning and exploration learning， to improve the teaching efficiency of the course. Taking the teaching of Steel Bridge in the direction of road and bridge of civil engineering major in Wuhan University of Technology as an example， this paper expounds the construction of on-line teaching resources of Steel Bridge， the practice of mixed teaching mode and the effect of curriculum reform， and introduces the direction of continuous improvement. The questionnaire survey shows that the students agree with Steel Bridge mixed teaching mode， and the practice of the steel bridge mixed teaching mode shows that compared with the traditional single teaching mode， under the mixed teaching mode， students have stronger initiative， good interaction between teachers and students and higher classroom efficiency.

Keywords： civil engineering; Steel Bridge; blended learning; open online course; course assessment method

近年來，在線開放課程和網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺在全世界范圍迅速興起，得到了廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。相比傳統(tǒng)課堂面對面授課方式，網(wǎng)絡(luò)課程拓展了教學(xué)的時空，增強(qiáng)了教學(xué)的吸引力，激發(fā)了學(xué)習(xí)者的主動性，正在促進(jìn)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式和方法、教學(xué)管理體制的全方位變革[1-2]。在此背景下，教育部和各高校通過一些政策引導(dǎo)，鼓勵高校一線教師建設(shè)在線開放課程，促進(jìn)高校教學(xué)方法和模式的變革。例如教育部在2015年出臺《關(guān)于加強(qiáng)高等學(xué)校在線開放課程建設(shè)應(yīng)用與管理的意見》，明確了在線開放課程的建設(shè)要求、重點(diǎn)任務(wù)和組織管理方法；2018年，新時代全國高等學(xué)校本科教育工作會議在成都召開，發(fā)布《一流本科教育宣言（成都宣言）》，標(biāo)志著高等教育進(jìn)入了一個新的征程。武漢理工大學(xué)從2016年開始大規(guī)模建設(shè)在線開放課程，并陸續(xù)投入實際教學(xué)使用。與社會人士完全自主在線學(xué)習(xí)模式不同，高校學(xué)生在利用在線開放課程的同時，也會接受老師面授課程，即混合教學(xué)模式（Blended Learning）[3-5]?；旌辖虒W(xué)是指學(xué)生先利用網(wǎng)絡(luò)資源對課程內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)，然后教師在課堂上授課、組織學(xué)生討論的一種學(xué)習(xí)模式，這種學(xué)習(xí)模式使學(xué)生變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)，極大地提高了學(xué)生的參與感和主動性，讓學(xué)生回歸教學(xué)主體地位，有利于學(xué)生更好地掌握相關(guān)知識[6-8]。盡管已有一批在線開放課程建成運(yùn)行，但大多在線課程僅作為線上資源供學(xué)生學(xué)習(xí)參考，并未真實投入混合式教學(xué)，亦未形成成熟的混合式教學(xué)考核方式和學(xué)生學(xué)習(xí)效果評價機(jī)制。一方面，混合教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)有較大區(qū)別，需要學(xué)生主動在線學(xué)習(xí)，線上提交作業(yè)并完成測試，學(xué)生參與度較高，在考核中要充分體現(xiàn)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的作用；另一方面，學(xué)生學(xué)習(xí)效果的客觀評價是對課程持續(xù)改進(jìn)的重要依據(jù)；清華大學(xué)高等教育研究院的研究表明：隨著國內(nèi)混合教學(xué)改革的深入和推進(jìn)，如何有效評價高等學(xué)?；旌鲜浇虒W(xué)的教學(xué)效果是當(dāng)前急需解決的問題[9-10]。

鋼橋是土木工程專業(yè)（道路與橋梁工程方向）的一門專業(yè)課，其既涉及到基本的鋼材材料屬性和連接方式，也涉及到鋼橋結(jié)構(gòu)體系、構(gòu)造特征與設(shè)計計算方法，并且與工程實際和設(shè)計規(guī)范緊密聯(lián)系。對學(xué)生而言，在課堂上要消化吸收鋼橋構(gòu)造與設(shè)計基本理論是頗有難度的。因此，教學(xué)模式的選擇對鋼橋的教學(xué)效果會有顯著的影響。傳統(tǒng)教學(xué)模式為課堂面授結(jié)合課后作業(yè)鞏固，在鋼橋教學(xué)過程中主要存在如下弊端：一是學(xué)生主體地位容易被忽視，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣難以被激發(fā)，導(dǎo)致學(xué)生處于被動學(xué)習(xí)狀態(tài)；二是在當(dāng)前通識教育的大背景下，專業(yè)課的學(xué)時進(jìn)一步壓縮；在有限的課時內(nèi)，難以將鋼橋復(fù)雜的構(gòu)造特征和設(shè)計理論講解清楚，特別是一些工程案例分析、視頻案例及構(gòu)造細(xì)節(jié)圖片等，都需要充足的課時予以支撐，這就要求學(xué)生在課后投入一定的時間；三是鋼橋是一門與實際工程緊密聯(lián)系的專業(yè)課，不同學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度可能存在較大差異，傳統(tǒng)教學(xué)模式難以為學(xué)生提供差異化、個性化的培養(yǎng)模式。因此，鋼橋課程迫切需要進(jìn)行教學(xué)模式創(chuàng)新，采取混合式教學(xué)模式，讓學(xué)生回歸學(xué)習(xí)主體地位，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動性，為學(xué)生提供個性化的培養(yǎng)方案。

一? 混合式教學(xué)線上資源建設(shè)

（一）? 課程現(xiàn)狀分析

在進(jìn)行混合式教學(xué)建設(shè)之前，需要對課程進(jìn)行現(xiàn)狀分析，明確混合式教學(xué)能否對課程教學(xué)效果起到促進(jìn)的作用。鋼橋是土木工程專業(yè)道橋方向的一門專業(yè)選修課，開課時間為第6學(xué)期（大三下學(xué)期），1.5學(xué)分24學(xué)時，每周3學(xué)時，前8周完成課程學(xué)習(xí)。鋼橋主要選課對象為土木工程專業(yè)道橋方向的學(xué)生，共計兩個班，選課人數(shù)為60人左右。課程教學(xué)內(nèi)容為鋼橋結(jié)構(gòu)體系、鋼橋連接方式、橋面結(jié)構(gòu)、鋼板梁橋、鋼箱梁橋、鋼桁梁橋及組合梁橋7個章節(jié)，教學(xué)目標(biāo)為讓學(xué)生掌握鋼橋基本概念、結(jié)構(gòu)類型及構(gòu)造特征，熟悉典型鋼橋的設(shè)計計算原則。

如前所述，在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，鋼橋教學(xué)存在三方面的問題，這些問題能否通過混合式教學(xué)解決，是首先需要思考的。首先，關(guān)于學(xué)生學(xué)習(xí)主體地位問題，由于混合式教學(xué)要求學(xué)生在課前進(jìn)行課程預(yù)習(xí)和部分內(nèi)容自主學(xué)習(xí)，收集整理學(xué)習(xí)過程中遇到的問題；在課堂上，教師針對本單元教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計，結(jié)合學(xué)生遇到的問題，采取引導(dǎo)式、啟發(fā)式的手段解決學(xué)生學(xué)習(xí)中的問題，同時對重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行細(xì)化講解。可以看出，混合式教學(xué)模式下學(xué)生需要主動學(xué)習(xí)、主動提出問題，避免了傳統(tǒng)教學(xué)中的被動學(xué)習(xí)模式。其次，混合式教學(xué)能夠有效彌補(bǔ)課程學(xué)時不足的問題。通過將部分基本概念放到線上，采用學(xué)生自主學(xué)習(xí)的方式，教師在課堂上能夠就重點(diǎn)難點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行展開講解。最后，混合式教學(xué)通過分析線上學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)、課堂中學(xué)生的提問，能夠讓教師做到差異化、個性化的培養(yǎng)。

（二）? 線上線下內(nèi)容劃分

1? 線上線下內(nèi)容

混合式教學(xué)是通過線上自主學(xué)習(xí)和線下教師講解及研討完成的，需要對線上線下教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行劃分。鋼橋共計7個章節(jié)，將每個章節(jié)作為一個教學(xué)單元。混合式教學(xué)具體實踐過程中，各教學(xué)單元均有線上和線下教學(xué)內(nèi)容；但根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)，分三種形式完成具體教學(xué)內(nèi)容，即線上教學(xué)為主、線上線下相結(jié)合、線下教學(xué)為主。如圖1所示，鋼橋課程前三個單元包括緒論、鋼橋連接、橋面結(jié)構(gòu)，這部分內(nèi)容主要以基本概念為主，將以學(xué)生線上自主學(xué)習(xí)、課堂研討的方式完成教學(xué)。對于鋼板梁橋、鋼箱梁橋和組合梁橋三個教學(xué)單元，這部分內(nèi)容包括構(gòu)造特征和計算原理，將通過線上線下相結(jié)合的方式完成教學(xué)，其中，線上部分學(xué)生自主學(xué)習(xí)相關(guān)概念、結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征，線下部分教師主講計算原理。鋼橋最后一個教學(xué)單元為鋼桁梁橋，該教學(xué)單元采用案例教學(xué)的方式，要求學(xué)生完成一座簡支鋼桁梁的設(shè)計和計算分析，撰寫計算報告。由于涉及到規(guī)范閱讀、設(shè)計參數(shù)確定、有限元建模與調(diào)試、報告撰寫等內(nèi)容，該教學(xué)單元以線下教學(xué)為主。

圖1? 鋼橋課程教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)

2? 單元知識點(diǎn)

在明確各教學(xué)的線上線下教學(xué)內(nèi)容后，進(jìn)一步對各教學(xué)單元的知識點(diǎn)進(jìn)行梳理?？紤]到混合式教學(xué)的特點(diǎn)，單個知識點(diǎn)既要有一定的獨(dú)立性，確保能夠在一個8～15分鐘的視頻里講清楚，也要讓知識點(diǎn)與前后知識連接起來，將課程內(nèi)容由點(diǎn)及面地串聯(lián)起來。以單元二為例，介紹單元知識點(diǎn)的分解。單元二鋼橋連接共設(shè)計了9個知識點(diǎn)，即鋼橋的三種連接方式、三種連接方式的優(yōu)缺點(diǎn)、焊縫分類方法、焊縫適用范圍、角焊縫計算、高強(qiáng)螺栓的分類與表示方法、兩種高強(qiáng)螺栓連接特點(diǎn)與適用范圍和高強(qiáng)螺栓三種設(shè)計方法、高強(qiáng)螺栓承載力計算。

（三）? 單元教學(xué)目標(biāo)

為了讓學(xué)生明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，實現(xiàn)學(xué)習(xí)效果的準(zhǔn)確評價，在混合式教學(xué)實施過程中，有必要針對各學(xué)習(xí)單元和知識點(diǎn)制定具體的教學(xué)目標(biāo)。鋼橋的教學(xué)目標(biāo)按照ABCD法制定，即從對象（Audience）、行為（Behavior）、條件（Condition）和標(biāo)準(zhǔn)（Degree）四個基本要素出發(fā)，制定具體的教學(xué)目標(biāo)。采用ABCD法設(shè)計教學(xué)目標(biāo)，可以使教學(xué)目標(biāo)做到具體、明確、便于操作，有利于進(jìn)行教學(xué)效果評價。以單元五鋼箱梁橋為例，對“鋼箱梁橋結(jié)構(gòu)形式”制定如下的教學(xué)目標(biāo)：學(xué)生通過觀看教學(xué)視頻及課堂討論，能夠正確描述鋼箱梁結(jié)構(gòu)形式及其主要優(yōu)點(diǎn)，正確率90%。該教學(xué)目標(biāo)中，對象為學(xué)生，對象行為是通過自行觀看教學(xué)視頻和參與課堂討論，條件是正確描述鋼箱梁結(jié)構(gòu)形式及主要優(yōu)點(diǎn)；標(biāo)準(zhǔn)是全體學(xué)生的正確率達(dá)到90%；正確率可根據(jù)知識點(diǎn)的難易程度綜合考慮。在制定單元教學(xué)目標(biāo)時，嘗試考慮將教學(xué)活動融入教學(xué)目標(biāo)。例如上述教學(xué)目標(biāo)過程中涉及課堂討論，擬討論的話題就作為教學(xué)活動進(jìn)行提前設(shè)計。

二? 鋼橋混合式教學(xué)實踐

（一）? 混合式教學(xué)模式

以武漢理工大學(xué)土木工程專業(yè)（道橋方向）2017—2019級學(xué)生為對象進(jìn)行鋼橋混合式教學(xué)實踐?；旌鲜浇虒W(xué)模式包括線上自主學(xué)習(xí)和傳統(tǒng)線下課堂兩個部分，通過學(xué)生線上自主學(xué)習(xí)，促進(jìn)傳統(tǒng)線下課堂教學(xué)模式的改革，將傳統(tǒng)課堂的單一教師講課模式變革為教師講授、翻轉(zhuǎn)課堂和課堂研討模式，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動力，提升傳統(tǒng)課堂效率。在此過程中，所有教學(xué)環(huán)節(jié)均圍繞學(xué)生設(shè)計和開展，突出了學(xué)生學(xué)習(xí)主體地位。為實現(xiàn)上述混合式教學(xué)模式，學(xué)生和教師需要在“課前”“課中”和“課后”三個維度分別完成課程學(xué)習(xí)任務(wù)，以保障混合式教學(xué)的順利開展。如圖2所示，在課前，教師依托在線教學(xué)資源，提前下發(fā)任務(wù)，監(jiān)督學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)度，并進(jìn)行答疑；學(xué)生需要完成老師指定的學(xué)習(xí)任務(wù)，包括閱讀教材、觀看視頻、完成在線練習(xí)題和記錄學(xué)習(xí)疑問等。在課中，教師根據(jù)在線平臺記錄的學(xué)生學(xué)習(xí)情況，對掌握薄弱的知識進(jìn)行加強(qiáng)講解；重點(diǎn)講授課程中關(guān)于鋼橋計算原理、案例部分；根據(jù)不同單元知識特點(diǎn)，設(shè)計翻轉(zhuǎn)課堂或小組討論，并點(diǎn)評學(xué)生成果，加強(qiáng)學(xué)生對相關(guān)知識點(diǎn)的理解；學(xué)生則根據(jù)教師指引，完成聽課、課堂討論和課堂演示等環(huán)節(jié)內(nèi)容。課后，學(xué)生在線上平臺完成作業(yè)，在討論區(qū)與同學(xué)和教師交流；教師則需要依托線上作業(yè)和課堂表現(xiàn)評估學(xué)生對知識點(diǎn)的掌握情況，并進(jìn)行答疑。時間投入上，課前、課中和課后的時間比例約為1∶1∶1，即學(xué)生在課下需要投入兩倍的課程總學(xué)時。

（二）? 課程考核方式

傳統(tǒng)教學(xué)模式下，鋼橋的課程考核由平時作業(yè)（占總評30%）和閉卷考試（占總評70%）組成，這種考核方式的弊端是忽視了學(xué)習(xí)過程，無法激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動力和興趣，導(dǎo)致大部分學(xué)生僅在考試前臨時復(fù)習(xí)備考。在進(jìn)行混合式教學(xué)改革后，鋼橋的課程考核方式變更為線上學(xué)習(xí)、課堂演示與討論、課程大作業(yè)3個方面，其中線上學(xué)習(xí)占比20%，主要考核學(xué)生線上預(yù)習(xí)與學(xué)習(xí)、線上作業(yè)情況；課堂演示與討論占比30%，主要考核學(xué)生就某一知識點(diǎn)的調(diào)研、資料整理、團(tuán)隊合作和課堂演示情況；課程大作業(yè)占比50%，要求學(xué)生完成一座指定跨徑的下承式簡支鋼桁梁橋梁的設(shè)計、有限元建模和復(fù)核驗算，并提交計算書。通過上述考核方式改革，有效支撐了混合式教學(xué)形成性評價，引導(dǎo)學(xué)生從課程開始到結(jié)束的全過程學(xué)習(xí)。

圖2? 混合式教學(xué)模式下教師和學(xué)生任務(wù)分配

三? 混合教學(xué)改革成效

采用問卷調(diào)查評價鋼橋混合式教學(xué)改革成效。以2017—2019級選課學(xué)生為對象，發(fā)放調(diào)查問卷，邀請學(xué)生評價混合式教學(xué)效果。根據(jù)2020—2022年問卷調(diào)查統(tǒng)計結(jié)果可知：大部分學(xué)生認(rèn)可混合式教學(xué)模式，認(rèn)為混合式教學(xué)比傳統(tǒng)課堂教學(xué)有改進(jìn)；同時，學(xué)生就混合式教學(xué)模式給出了建議：①增加線上教學(xué)資源，特別是希望能增加一些鋼橋課程知識相關(guān)的實際工程案例，以及往屆學(xué)生課堂演示成果；②針對鋼橋建模大作業(yè)，增加建模指導(dǎo)資料；③更合理地評價課堂演示和討論成績，如小組成員互評等。課程教學(xué)團(tuán)隊根據(jù)上述建議，進(jìn)行鋼橋混合式教學(xué)的持續(xù)改進(jìn)。

此外，根據(jù)工程教育專業(yè)認(rèn)證理念，本課程按照面向產(chǎn)出的教學(xué)質(zhì)量評價，每學(xué)年進(jìn)行課程目標(biāo)達(dá)成情況評價，并根據(jù)評價結(jié)果對課程進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)。2020—2022年的本課程的教學(xué)目標(biāo)均能達(dá)成，且在能力目標(biāo)方面有小幅提升，本課程有效支撐了本專業(yè)畢業(yè)要求的達(dá)成。2020—2022年的學(xué)生評教上，學(xué)生對課程認(rèn)可度較高，普遍認(rèn)為課程有挑戰(zhàn)性和收獲感。

四? 結(jié)束語

針對鋼橋課程特點(diǎn)及現(xiàn)狀，以武漢理工大學(xué)土木工程專業(yè)道橋方向?qū)W生為對象，探索了混合式教學(xué)模式在鋼橋教學(xué)實踐的應(yīng)用。從鋼橋線上資源建設(shè)、教學(xué)目標(biāo)重構(gòu)、課程考核方式和改革成效方面系統(tǒng)闡述了鋼橋混合式教學(xué)改革實踐?？梢钥闯觯旌鲜浇虒W(xué)模式在傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式的基礎(chǔ)上，增加了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)節(jié)，對學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和全過程學(xué)習(xí)提出了更高的要求；這就要求教學(xué)團(tuán)隊精心設(shè)計課程知識點(diǎn)和課堂研討主題，并從傳統(tǒng)的教師單一授課模式轉(zhuǎn)變成引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)的模式。混合式教學(xué)的教學(xué)設(shè)計以學(xué)生學(xué)什么、怎么學(xué)和學(xué)得怎么樣為主線，充分貫徹了以學(xué)生為中心的教學(xué)理念。未來，鋼橋課程教學(xué)團(tuán)隊將根據(jù)學(xué)生建議，加大線上教學(xué)資源建設(shè)；同時，對標(biāo)工程教育認(rèn)證要求，持續(xù)改進(jìn)鋼橋混合式教學(xué)模式。

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