《水利工程施工》立体化网络教学系统的研究与开发

赵春菊+周宜红+宋玲+郭红民

摘要：为了培养学生的专业实践能力和工程意识，将信息技术融合到课程教学之中，构建水利工程施工立体化网络教学系统。该系统以典型水工建筑物的施工技术、组织特征为主线，优化课程内容和结构，设置分级导学体系引导学生学习，构建以教材为核心，包括多媒体课件、工程案例、仿真动画、习题库等辅助教学资源的立体化资源库，开发了网络互动平台。实践证明，系统促进了学生能力的培养，提高了教学质量。

关键词：立体化;教学系统;信息技术

中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2015）25-0247-02

一、引言

《水利工程施工》是水利水电工程专业的主干专业课之一，课程内容丰富，专业性强，且各部分相互独立，涉及导截流、爆破、地基处理与基础、土石坝、混凝土坝、地下工程等施工技术与组织特征的知识，是一门理论与实践紧密结合的课程。通过学习，要求学生具备一定的实际应用能力，能因地制宜地合理选择施工方法、方案，组织水利水电工程施工。然而，该课程涉及知识面广，且施工技术与方法多来源于生产实际，缺乏系统性;另一方面，学生缺乏对工程实践的感性认识，难以理解课程内容。因此，如何培养学生的专业实践能力和工程意识，是该课程的教学设计中需要考虑的首要问题。

随着现代高等教育技术进入以计算机、网络为核心媒体，信息技术与学科课程整合为特征的新的发展阶段，网络教学资源建设已成为现代教育教学中一个重要的组成部分。立体化网络教学系统正是在这一背景下产生的一种新型的教学模式，它围绕教师“教”与学生“学”的行为，提供了一个课程立体化资源展示和信息交流的平台。其目标就是以现代信息技术为基础将系统化的知识体系（如教育心理学、组织行为学、传播学以及积累的本专业的研究成果）以立体化的形式应用于学生学习，培养学生思考问题、解决问题的能力[1]。

二、水利工程施工立体化网络教学系统的内涵

三峡大学水利工程施工课程教学团队经过长期的研究与实践，对课程教学内容和教学体系进行优化改革，丰富立体化教材建设的内涵，构建了以纸质教材为核心，现代信息技术为平台，以工程施工影像实录、基于虚拟现实技术的施工过程三维可视化仿真、Flash动画为载体，集课堂教学、学生自主学习、教师辅导答疑以及教学质量反馈和实时监控为一体的立体化网络教学系统。该教学系统的设计遵循了实用性、异步性、交互性、生动性、先进性、可扩展性等原则[2-8]，实现了由传统的以单一教材为主的教学模式向利用现代多媒体信息技术整合学科课程的转变。

1.优化课程内容和结构。以水利水电工程各类水工建筑物的施工为对象，依其施工技术、组织特征，建立相应的科学体系，归纳了几个典型建筑物（如土石坝、混凝土坝和地下洞室），引入案例教学法，按这些建筑物的施工程序（施工过程），阐明它们的基本技术组织原理，构成课程结构体系的骨架。

2.构建分级课程导学体系。学生需要通过教师的导学安排来学习，教师导学的任务主要包括三个：一是为学生提供充足的学习资源，引导学生正确有效地学习;二是指导学生，解答其在学习过程中遇到的问题;三是监控学习过程，并对学习效果进行评估和考核[9]。本教学团队按照“课程团队-课程辅导教师-教学班-学生”设置分级导学体系，导学方式包括课堂教学、分组讨论、在线辅导和讨论等。课程团队负责课程的整体设置，包括制定教学大纲、考试大纲，安排教学进度，分配教学资源，以及确定教学方案等。课程辅导教师负责按照课程团队的安排实施具体的教学活动，如引导学生学习，评价学生的学习效果等。教学班的设置是以班为单位组织教学，安排学习任务。学生按进度安排参加课堂教学，完成课外自主学习。

3.建立立体化教学资源库。教学资源库包括了优选的课程纸质教材、立体化的多媒体课件与辅助教学的案例库动画短片、习题库等教学资源。

（1）多媒体课件。教学团队充分利用先进的现代教学手段，开发了多媒体教学软件和工程资料录像等教学课件，主要用于教师的课堂教学。课件的信息量与课程教学的学时相适应，用提纲式的幻灯，阐述课程的重点、难点。如图1所示。

（2）辅助资源库。为了辅助教学，除了多媒体课件外，还需要大量脚本数据、图形、音频、视频、教学软件等元素释解教学难点，从而提高课堂教学效率。这些资源以施工对象为单元形成辅助资源库，用于教师备课和学生扩展知识。主要包括工程导航（已建工程施工技术影像实录）、视野拓展（新技术、新材料、新工艺）、仿真动画（对难以理解的复杂施工过程及其组织开发基于虚拟现实技术的三维可视化动态仿真模型，对复杂的工艺过程开发Flash动画等）等模块。教学团队自主开发制作和整理了三峡、水布垭、龙开口等工程施工过程的三维动态演示视频及部分施工机械和施工技术的视频，根据教材中的附图制作了flash动画，通过对施工技术的说明及工程实例的演示，将枯燥的文字表述和静态的黑白图片变成动态影像，直观形象地演示大坝的浇筑过程，进行施工方案优化分析等，如图2所示。

（3）习题库。试题库，是以课程为单元的测试手段集合，用于检验教学效果。团队精选并编写习题，兼顾题目的难度和广度，注重解题思路和技巧的培养。其特点是可以通过计算机随即抽取、组合，以适应不同的测试对象，利于考教分离。主要用于教师对学生考核及学生自测。

4.开发网络互动平台。其主要功能：

（1）系统导航与管理。本系统主要通过检索、导航条、图文链接等方式实现导航，提供对应课程标准、教材内容简介、教学大纲、任课教师情况、考核方法以及使用本系统的操作步骤和方法等。

（2）基于网络的教育资源共享与互动学习。基于网络的虚拟教学环境，让远程共享与远程学习成为可能，为学生深入学习水利工程施工提供平台，学生可以利用网络方便快捷地获取自己所需要的资源，为师生之间提供即时的讨论、答疑平台。

（3）实时反馈与评价。系统可以实时考查学生的学习效果，并将结果反馈给学生和教师。教学效果评价包括单元测试、课后作业、综合测试和教师课后评价等。学生针对学习内容进行自我测试，教师依据测试结果评价学生的学习情况，学生也可以根据自测结果了解自己目前的知识水平，选择相应的学习内容进行学习。

三、结论

《水利工程施工》立体化网络教学系统将建模思想与教学内容有机结合，注重利用多媒体教学资源开拓学生思维，促进学生进行创新性、研究性探索。实践证明，该系统对提高教学质量、培养学生的科学思维能力、创新能力、解决工程问题的综合能力和培育团队合作精神都有积极的促进作用。经教学团队全体成员的努力，三峡大学《水利工程施工》课程已建成为湖北省精品课程，课程改革成果也是湖北省高等学校教学成果一等奖获奖成果的重要组成部分。

参考文献：

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