基于翻转课堂的土木工程基础类课程教学改革

袁杰　童华炜　宋金良　廖原

摘 要 本文首先对我国的土木工程教育和人才培养模式的现状进行了分析，其次，根据目前教学中所存在的问题，结合笔者的教学实践过程，进行了相关研究并探讨基于“翻转课堂”的新教学模式，期望能为我国土木工程基础类课程教学改革起到一定的推动作用，促进土木工程专业教学体系的进一步完善。

关键词 翻转课堂 教学模式 基础类课程

0 引言

自改革开放以来，我国经济迅猛发展，基础设施建设在规模和数量上也有了几何级数的增长。各种土木工程新技术、新理论不断应用于工程实践，使得我国的土木工程人才培养模式也要不断改革，以适应当今土木工程教育新形势。著名的土木工程专家刘西拉教授曾指出，当代中国的土木工程人才培养模式应满足以下几个要求：首先，应具备比较全面的专业基础知识以适应当代科学技术的日新月异，即具有较强的理论功底，较多的工程经验和较好的计算能力；其次，应具有扎实的理论知识。话句话说，当代土木工程专业的合格毕业生应具有独立思考的能力及很强的创造能力，也要具备从当代社会特色的角度分析与解决工作中所遇到的各种问题，最后，也要具备较好的组织与交际能力。

当前，“慕课”、微课等创新的教学模式正在不断得到认可，同时也在促使当代高等教育人才培养模式做出改革。这些新的教学模式，为翻转课堂在中国高等教育建设打下了良好的基础。在国家教育信息化发展过程中，融合“慕课”、微课等创新教学方式的翻转课堂，需要大量的信息化技术支撑以及学生对此技术的掌握，翻转课堂的教学模式必将对我国的教学改革产生一定的影响，我国高校要积极主动地推动融入翻转课堂的实践和应用，使其早日成为我国教育的可行模式，丰富我国的教学模式。

1 翻转课堂教学模式现状分析

1.1 翻转课堂的“诞生”

对翻转式课堂教学最初“诞生”于美国，其最初的模式在于师生的积极互动。在北美的林地公园高中，那里的老师经常遇到这样的一个问题：学生家里离学校较远，导致很多时间都花费在了回校途中，还因为种种原因，有的学生会错过学校举办的一些活动。但是，在该校就读的很多学生因为以上原因无法紧跟老师的上课进度。

这种情况长期得不到改善，严重影响了学生的学习效果。后来，随着科技的发展、网络的普及以及自媒体的兴起，该校的两位化学教师于是借助新兴的软件技术——屏幕截取，开始录制PowerPoint演示文稿并用于课堂上教授课程内容。他们把录制的PPT文稿和讲解内容制作成视频并上传到网络，让缺课的学生可以利用课余时间补回课程内容，视频网站也才处于起步阶段。

最具开创性的是，这两位逐步地以学生在家看视频听讲解为基础，把课堂时间空余出来，用来给学生解决在做作业或做实验过程中的困难。很快，这样创新性的教学方式得到了广大学生的认可，并广泛传播开来，得到学生的支持。“翻转课堂已经完全颠覆了我们常规教学方式。现在不会在课堂上耗费半个小时到一个小时来讲解。”两位创始老师如此评价。

两位老师的教学改革逐渐得到广泛关注和认可，所以经常受到同行的邀请，并向周围感兴趣的人或机构推介这种教学模式。越来越多的老师加入到这样的教学模式中，开始利用在线视频在课外向学生传授知识，课堂时间则开展互动学习和实践练习。

其实从19世纪末开始，美国学者就开始对翻转课堂教学开展广泛且深入的研究，如：在课堂教学中朗读文章及播放视频，引导学生运用已学知识来思考所见所闻，然后提出问题；在课堂上组织学生开展讨论，一同探讨所学知识；老师在课前集中学生提出的相关问题或意见，在此基础上进行教案设计与准备教学资料等。研究主要集中在实际应用层面，务求探索出在实际教学中发挥出最大作用，对课堂教学有充分补充的翻转课堂模式。得益于业界和学者的积极探索，翻转课堂很快流行起来，其影响逐渐从美国向其他国家扩散。

1.2 国内对“翻转课堂”的研究与探索

“翻转课堂”作为一种基于互联网、信息化的新型教学模式，虽然进入中国的时间较短，但是也引起我国教育界的热切关注，对其进行了较深入、系统的探索与实践。目前，在知网上搜索以“翻转课堂”为关键词的论文就有三千多篇，不包含以慕课、微课等词进行探讨的文章。除了理论研究，教育界也开展了翻转课堂的应用实践，进行试点探索的有大学、中学和中职学校，较有影响的试点分布在京津、沪宁、重庆与广州等几个区域。

重庆市聚奎中学的“翻转课堂”教学改革已走在全国的前列，它是“全国第一所深度运用先进信息技术整合策略实施新课程改革”的学校，该校总结出翻转课堂实际操作中3个“翻转”路线：课前4环节、课堂5步骤和6大优势。国内学者把“翻转课堂”定位为：是将数字技术整合、信息化校园建设以及新的人才培养模式相融合的一次具有深远意义的大变革。但是，由于学者、学校等实施主体对于翻转课堂的切入点各不相同，因此实施主体的改革方向也不尽相同。比如：聚奎中学强调“翻转课堂”应内含三类翻转：（1）教育目的的翻转；（2）教育理念的翻转；（3）教学方式的翻转。行知中学认为探索“翻转课堂”是基于网络的教育模式的教学改革。上海市仙霞高中开展“翻转课堂”是侧重于“促进教师专业发展和提升学生学习效能的提高”，其内核是基于自学知识点上的“对话、讨论与练习”。

1.3 中西方国家高校土木工程专业教学和课程设置比较

西方国家的土木工程专业是以实践为目标的，强调培养应用型人才，做到学以致用。在课程设置中，注重强化工程实践能力的培养。在英国，很多的工科院校实行的是“三明治”式教学模式，即第一、二、四学年在校学习理论知识，第三学年学生被要求到公司或者企业实习，工程实践可作为工作实践经验。本科教育完成后，还要接受2年的企业培训或是2年的工作实践，或3年的博士深造，方可参加执业注册考试，取得签字权。

中国国务院学位委员会在学科简介中定义：“土木工程（英文：Civil Engineering）是建造各类工程设施的科学技术的统称，它既指所应用的材料、设备和所进行的勘测、设计、施工、保养、维修等技术活动，也指工程建设的对象。即建造在地上或地下、陆上或水中 ，直接或间接为人类生活、生产、军事、科研服务的各种工程设施，例如房屋、道路、铁路、管道、隧道、桥梁、运河、堤坝、港口、电站、飞机场、海洋平台、给水排水以及防护工程等。”我国土木工程专业是广泛服务于国家基础设施与民生的宽口径一级学科，包括建筑工程、土木工程、岩土工程、地下工程和道桥等二级专业方向。本专业学习理论力学、材料力学、结构力学、弹性力学、工程力学、流体力学、岩土力学和市政工程学科的基础。土木工程专业的培养目标主要是培养适应我国经济发展与工程需要的 “复合型”工程技术人才。根据建设部土建类土木工程专业教育指导委员提出的土木工程专业（本科）人才培养基本规格和指导性计划，目前国内绝大多数高等院校都采用的是基础课程、专业基础课程和专业方向课程这一模式，可以看出，高校教学计划中基本包含以下主干课程，三大力学、建筑材料、项目管理、钢筋混凝土结构、施工技术等专业基础课和专业课。

2 土木工程基础类课程新教学模式的探索

土木工程是一门工程应用性很强的基础学科。土木工程的起源是通过各类人类工程活动，不断归纳与总结各类成功与失败经验，特别是在吸取失败教训的基础上发展而来的。自从18世纪初，以牛顿和伽利略为代表的近代土木工程实践相结合，逐渐形成系统基础理论的学科。自此，土木工程才逐渐从工程经验过渡并发展成为一门学科。回顾整个土木工程专业的发展历史，实际工程实践经验往往先行于理论，各类工程失败经验往往能触发新理论的研究和发展。如今，还有很多工程问题的处理，仍然依靠广大工程师的实践经验。

自建国以来，我国高校工科生的培养模式主要参考苏联模式，即：专业划分过繁，学科交叉性较少；重点培养学生自然科学知识与专业基础知识，重视理论联系实践，而对相关的新发现新领域缺乏应有的重视，对工程实践的课时安排相对较少；主要以教师单向授课为主，没有重视学生的自主性与创造性。在实行改革开放以后，这种教育模式的不足不断凸显，教育与实践脱节，土木工程专业学生在适应社会工作的过程中出现了不同程度的困难。因此高校教师必须不断分析与探索，建立适应我国国情的高等教育培养模式。令人欣慰的是，高校人才培养新模式已经初步形成，并在不断修正与完善。

翻转课堂等新模式的出现，正式对于全国的教育模式探索的有力补充。它的出现为传统课堂的创新、学生活力的激活，都起到了一定的作用。除了基础教育外，在专业教育上，在土木工程专业，也可以开始相应的探索。对于任何新事物的研究，从源头认知、挖掘及摸索是根本。

2.1 促使学生主动学习

在如今科技飞速发展的过程中，教育也必须跟随着科技的发展而发展，翻转课堂模式便是一种很好的尝试和进步，这能让学生能够成为自己学习的主人，而不是一味地被动接受老师的灌输，各种学习网站提供了丰富的课程，学生可以在网上自主选择学习内容，利用教学视频，学生能根据自身情况来安排和控制自己的学习进度，完全可以依照自己的弱点或者兴趣去学习，不受时间地点限制，而且可以线上和同学或者老师进行交流答疑互动，对于课程的问题可以即时沟通，不会受时空因素的影响，自主性和实时性很强。

2.2 增强学习的互动性

全面提升了课堂的互动是翻转课堂最大的优势所在，主要体现在教师和学生之间以及学生与学生之间。

因为翻转课堂的教学方式主要是课外学生自主学习，课堂进行答疑互动，所以，教师的任务就是增加课堂的互动性，针对多数同学遇到的问题，大家可以一起讨论解决，这也即“以学生为中心的教学”。教师更多的是作为一位观察指导者，由于互动性的增加，教师可以更加了解学生，进行一对一指导帮助，这也提高了学习的有效性。

教师在观察的过程中可能会注意到学生自创的学习方法、自发组成的学习小组，学生们彼此帮助，相互学习和借鉴，而不是完全依赖老师。这样，老师把更多精力放在引导上，促进他们更加开放地学习，真正理解课堂内容，而不仅仅是死记硬背。老师就会给予学生们更多的自主学习的空间，从而形成一种良性的学习与指导的循环。

2.3 形成教师—学生—家长交流新模式

翻转课堂同时改变了教师与家长交流的内容。在翻转课堂后，家长们对于孩子的学习情况有了更加清晰、直观的认识，可以帮助理解教师的教学。

学生不学习有各种各样的理由，比如：他们贪玩？他们学习能力不一样，有的跟不上老师进度，所以产生厌学心理？他们的基础知识学得不牢，所以感觉学习很费劲？亦或是他们有什么个人问题干扰了他们？教师和家长都需要找到学生不学习的根源，然后对症下药，采取必要措施来让学生回到学习的轨道。

翻转课堂是一种方式方法，增加了学生和教师之间的双向互动和自主化的学习时间；是让学生对自己学习方法、学习效果等负责的途径；使课堂的内容得以长期保存，可用于复习或补课的学习；是所有学生都可以主动学习的课堂；更是让所有学生都能得到个性化、互动性、自主化教育的学习。因此，翻转课堂的内涵涉及了师生关系、教学手段、教学环境、教学目标等多个方面，是基于现代信息技术出现的一种符合世纪信息时代学习者特征的学习模式。这种模式应用于土木工程专业基础类课程的教学实践中，能使土木工程学科学生从繁重的通识教育课时中脱身，把线下面对面的课堂教学用于专题讨论课、个性化培养及工程实践。

3 结语

翻转课堂通过对知识传授和知识内化过程的翻转与革新，创新了传统教学中的师生角色并对课堂时间的使用进行了重新规划，实现了对传统教学模式的更新，使之与实际接轨，与时俱进。翻转课堂通过对课时、课程的重新规划，教学模式的创新，重新梳理教学流程，使之更加高效，激发学习的主动性和积极性。在翻转课堂中，信息技术和互动学习为学生构建出个性化协作式的学习环境，有助于塑造新型的学习文化。

参考文献

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