新工科背景下的土木工程课堂教学模式的升级改造

李楠 王来 郗亚军

摘  要：在党的十九大报告中指出：实现“两个一百年”奋斗目标以及中华民族伟大复兴，归根结底要靠人才。人才是推动科学技术发展的源泉，是企业、行业乃是国家竞争力的核心。随着“一带一路”项目的推进，基础工程建设企业迫切需要具有创新能力、实践能力以及工程应用能力的应用型人才。在经济转型背景下，传统的课堂模式已不能满足土木工程专业人员对于新的工程技术和工程能力的需求，课堂教学模式亟需从知识课堂向能力课堂转换、从灌输课堂向对话课堂转换、从封闭课堂向开放课堂转换、从重学轻思向学思结合转换、从重知轻行向知行合一转换、从重教轻学向教主于学转换、从共性培养向因材施教转换，从而实现新工科背景下的新型土木工程专业内涵式发展，提高教学质量，培养面向未来的高素质智慧型建筑人才。

关键词：新工科  土木工程  课堂教学模式  应用型人才

中图分类号：G71                文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）12（b）-0106-03

1  从灌输向对话、从重学轻思向学思结合的翻转课堂教学模式

教育与迅猛发展的信息技术的高度融合，大大推动了教育信息化的进程，传统的课堂模式已无法满足土木工程专业学生对教育的需求，时代发展亟需教学上的“创新”。“翻转课堂”作为一种新式的技术教学模式，为处于“深水区”的土木工程课堂教学模式的改革提供了新思路。“翻转课堂”起源于美国科罗拉多州洛基山的“林地公园”高中化学课程，可汗学院《Khan Academy》在线教学视频的推广让翻转课堂风靡全球，2011年加拿大的《环球邮报》称之为“影响课堂教学的重大技术变革”。“翻转课堂”将传统教学模式中的知识传教和知识内化两个过程逆序，即由教师在课堂讲授知识，学生课后通过作业、练习、实践完成知识的内化转变成由学生课前预习，课堂上教师协助探讨完成知识的内化[1]，这种由“先教后学”转向“先学后教”，由“注重学习结果”转向“注重学习过程”由“以教导学”转变为“以学定教”的课堂教学模式通过相应的设计（见图1），可以实现土木工程专业学生的自主学习，交流反思、协作探究、深度融合，继而提高高阶思维能力。

在课堂教学模式改革实践中，坚持“翻转课堂”的理念，通过学生角色、老师角色、课堂时间分配的转变[2]，结合学校作息时间安排、教师教学计划安排等，摒弃照本宣科，灌输式课堂模式，推广互动式、探讨式、启发式、深思式课堂模式[3]，重建课堂模式的结构体系，探索工程教育人才的培养“新模式”。

2  从重知轻行向知行合一、从知识向能力的实践课堂教学模式

自1995年中国教育体制改革以来，土木工程专业在国家教育改革的推动下开始探索实践型人才培养的模式，然而随着中国经济的快速发展，建筑行业的专业人才培养模式和方法已不能满足社会对土木工程实践型专业人才的迫切需求[4]，传统的重知轻行的课堂模式已进入深水区，课堂教学环节应该由理论知识的灌输与传教转变为理论与实践相结合的模式，更加重视实践动手能力的培养，尤其是应用基本知识解决实际问题的能力，促进学生对理论知识掌握的深度与广度，正如“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”。结合土木工程专业的特点，对传统的课堂内容进行调整，设计知行合一的新式课堂模式如图2所示。

2.1 实例教学

目前大多高校针对土木工程专業的课堂教学活动仅以教学大纲为目标，然而教学大纲提供的内容宽泛、未突出教学重点，同时由于建筑行业的迅猛发展和知识深度的拓展，课本理论知识更新换代不及时，使得学生的专业实践能力普遍较差，难以满足用人单位的要求。因此教师需要加强自身专业素质，摒弃照本宣科的课堂教学模式，在课堂教学过程中帮助同学们构建与时俱进的理论知识框架，同时借助土木工程专业的新技术，采用视频等多媒体手段为学生提供生动具体的实例，让学生结合课堂所学内容进行分析讨论，最后总结分析，从而促进学生对于理论知识的理解与深化[4]。

2.2 实验教学

实验教学是在特定的实验室环境下进行的一种实践课堂模式，实验课教师首先通过引导帮助学生认识了解实验仪器、土木工程产品的功能与内部结构等，然后结合实验仪器装置通过力学、土木工程材料、土力学、工程地质学、水力学及结构实验为学生进行相关知识和理论的演示与验证[5]，对课本理论和实验结果进行分析与评价，帮助学生巩固课堂知识、内化理论知识。同时实验教学过程的实施应循序渐进，学生根据理论教学内容，借助教师传教的基础实验的操作方式和经验，利用计算机仿真技术、网络技术等“虚拟现实”技术，自己设计模拟实验的过程和内容，培养自我的动手能力、应变能力以及创新思维，更好地将理论与实际完美结合，实现知识向能力的跨越式发展，为日后从事实践工作打下坚实的基础。

2.3 实习教学

现场实习是学生在专业带队教师或者学生本人自主联系的生产、施工的单位进行观摩学习，了解生产、施工机械设备，学习相关专业生产、施工技术的课堂实践模式的一种方式[5]。学生首先通过课程安排的认识实习进入生产施工现场，在现场员工的讲解演示下初步了解有关土木工程专业的生产施工机械使用方法及其工作原理，同时要不断地将课本讲述的内容与现场实际使用情况进行对比总结，书写实习报告、小结并分析探讨，从而不断更新知识体系，克服课本理论知识的滞后性。其次，学生要在认识实习的基础上通过课程安排的生产实习亲自动手操作参与现场的生产施工，从生产施工材料的认识分析到施工机械设备的了解操作，再到生产施工流程的掌握、新技术的调查试验以及有关技术的管理工作，编写书面报告并参与口试答辩，进一步提升认识实习和生产实习的质量，丰富实际工程经验以及提高实践动手能力。

2.4 设计教学

设计教学是以课堂教学知识为基础的，对课堂知识进行内化的实践活动。针对设计教学课堂模式，学生要综合运用所学知识，通过搜集大量数据、工程实例资料，结合模型计算与模拟实验以及教师在设计全过程中的具体指导自行设计有关土木工程专业的建筑物，并进行小组研究探讨及公开答辩，在逐步完善相关设计，提升设计可行性与完整性的同时提升分析解决问题的能力。

3  从封闭向开放、从共性培养向因材施教的课堂教学模式

3.1 开放式教学

以学生为课堂教学主体、以知识教学为载体、注重学生能力发展以及具有丰富内涵的开放式课堂模式打破了传统课堂模式的封闭性、僵化性、教条性以及活力缺乏性，充分调动了学生的学习积极性以及创新思维能力的培养。开放式课堂教学一方面借助精品学习网站为学生提供良好的学习平台和丰富的教学资源，学生不仅可以在线观看或下载与专业学习相关的电子教材、课件、授课教案、教学录像、配套习题库、相关案例、参考文献等[6]，而且可以利用網站平台发布专业学习过程中的疑难问题并与其他学习者共同交流探讨，同时借助网站传播速度快、信息量大的特点获取相关专业人员的指导，从而更好更深入地解决问题。另一方面教师利用校园网站借助现有多媒体设备及技术为学生提供没有固定时间和形式的网络课程，该课堂学习模式为由教师发布学习内容，学生自由学习，通过一系列的提问、讨论、作业完成情况、测试等完成相关课程的学习（见图3），更注重学生的自主学习和自由探索，是对传统教室授课课堂教学形式的有益补充。

3.2 因材施教式教学

正如谚语“世界上没有两片完全一样的叶子”所说，教学对象由于家庭背景、生活环境、基础教育、个人性格等因素处于各异的学习层次，而原有的“一刀切”课堂教学模式一味地强调共性教育，忽略了学生的个性发展，因此我们提出“分层次教学法”[7]，针对不同层次的学生实施不同的课堂教学模式，坚持以学生为教学中心，真正地做到以学生为本、因材施教。“分层次教学法”充分考虑了因材施教的问题，首先学生可以在完成必修专业课程的基础上，根据自身情况和能力需求自主灵活地选择选修课程，从而构成自己的主修方向[8]，其次教师根据学生的基础知识掌握程度、动手实践能力以及创新思维等差异，实行不同学习深度以及不同层次扩展的课堂教学方式，最大限度地挖掘学生的个人潜能，量身定做发展规划及培养方案，使不同能力层次、不同个性特点的学生都能学有所长，从而更好、更快地满足社会对土木工程专业人才能力的要求。

4  结语

结合土木工程行业发展趋势以及行业对具有创新能力、实践能力以及工程应用能力的应用型人才迫切需求，推进课堂模式改革，不断提高课堂教学质量迫在眉睫，探索与应用灌输向对话、知识向能力、封闭向开放的新式课堂模式将为土木工程专业人才的培养注入源源不断的活力，从而促进新型土木工程专业向更高层次、更广深度发展。

参考文献

[1] 张金磊，王颖，张宝辉.翻转课堂教学模式研究[J].远程教育杂志，2012（4）：46-51.

[2] 董辉.翻转课堂研究及思考[J].边疆经济与文化，2013（5）：124-125.

[3] 吴香国，邹超英，郑文忠，等.土木工程专业混凝土结构课程FCM教学改革[J].高等建筑教育，2014，23（6）：59-62.

[4] 伊廷华，王昆，李宏男.土木工程专业人才实践能力培养研究[J].高等建筑教育，2012，21（4）：17-19.

[5] 熊红霞.土建类专业工程实践能力的培养模式研究[J].高等建筑教育，2007，16（5）：52-55.

[6] 易纯，汤放华，曾志伟.构筑开放式大课堂的教学模式——以城市总体规划课程设计为例[J].高等建筑教育，2009，18（4）：74-76.

[7] 高丹.模块教学——二十一世纪适合社会及人发展的教学形式[J].首都师范大学学报：社会科学版，2001，138（6）：111-115.

[8] 吴萱，董俊.土木工程专业人才培养模式研究[J].高等建筑教育，2009，18（3）：30-34.