土木工程专业隧道工程课程的“翻转课堂”教学模式

王迎超 叶继红 靖洪文 柳志军 孟波

【摘要】本文首先对我国的土木工程教育中“翻转课堂”的实施现状进行了分析，其次，根据隧道工程课程的特点，结合笔者的教学实践，对“翻转课堂”的实施方案和实践效果进行了详细论述。最后，指出了翻转课堂在土木工程专业课实施中存在的相关问题，提出了相关建议。“翻转课堂”教学模式不仅对“隧道工程”的教学具有积极的推动作用，而且对于土木工程类其他专业课的教学改革也具有借鉴意义和参考价值。

【关键词】土木工程  翻转课堂  教学模式  隧道工程

【基金项目】力学与土木工程学院岩土工程三大科研团队教学成果凝练教改项目（2018CGNL09）;中国矿业大学教学研究项目（2018TS01）;中国矿业大学研究生教育教学改革研究与实践项目（2017Y03）;2016年校精品课程项目（2016JPPY02）。

【中图分类号】TU4-4  【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2019）27-0002-02

引言

“翻转课堂（The Flipped Classroom）”的教学模式最早由美國的两位中学教师乔纳森·伯格曼Jonathan Bergmann）和亚伦·萨姆斯（Aaron Sams）提出并实践[1]。所谓“翻转课堂”，是指把传统课堂上完成的工作“翻转”到课下，传统课堂中课下完成的工作“翻转”到课堂上，尤其指充分利用课堂时间进行师生互动学习，实现师生角色的转变，学生由原来的被动学习转为主动学习。“翻转课堂”教学模式的本质是“翻转学习”，指导学生深入学习[2]。

国内许多学者在土木工程专业相关课程中进行了“翻转课堂”教学模式研究，取得了较好效果。杨松森[2]研究了“翻转课堂”教学模式在土木工程专业建设法规课程教学中的成功应用，着重探讨了“翻转课堂”在建设法规课程教学中的操作模式。袁杰[3]探讨了土木工程基础类课程的翻转课堂教学模式。杨迎春[4]、王功勋[5]分别探讨了翻转课堂在土木工程材料课程中的应用，建立了适合翻转课堂教学的教学环境和教学评价体系。张艳美[6]通过引入翻转课堂教学模式的核心理念，构建了土木工程专业实验的“三三三”教学体系。苏延桂[7]对土木工程专业翻转课堂教学改革的实施效果进行了深入思考，指出了需要注意的问题。高英力[8]将“翻转课堂”和“研讨式教学”两种模式结合，构建了基于翻转课堂的研讨式教学模式。张海龙[9]构建基于项目为导向的翻转课堂模式，充分利用手机APP 快捷、方便等特征，实现了以学生为主体、教师为主导的翻转课堂教学改革。

不同的土木工程专业课程有其独有的特点，本文结合作者自身讲授的隧道工程课程，探讨了其“翻转课堂”实施方案，并在2014级土木工程4、5、6三个班进行了实践。

1.隧道工程课程简介

1.1 课程的性质、目的和任务

隧道工程是土木工程专业基础必修课。通过课程学习，掌握隧道工程勘察、设计、施工、管理等专业基础知识，具备从事与隧道工程有关的技术工作的基本能力。系统了解隧道的发展历史、计算理论、设计和施工方法、运营及养护和管理等方面的内容与相关知识。

1.2 课程的基本要求

（1）掌握隧道勘测设计的基本原理与方法;

（2）掌握围岩稳定性分析和围岩分级方法，了解围岩压力特性及计算方法;

（3）掌握衬砌结构计算的基本原理与方法，具备隧道结构设计的基本能力;

（4）学习现代新奥法理论及其设计与施工特点，了解隧道施工的各种工艺;

（5）了解隧道施工组织设计和运营与养护管理，具备施工管理的基本技能。

1.3 课程学时及所用教材

隧道工程课程共计40学时，2.5学分。课程所用教材为21世纪高等教育土木工程系列规划教材，陈秋南主编，机械工业出版社出版。

2.翻转课程实施方案与实践

2.1 小组划分

本学年《隧道工程》共有2014-4、2014-5、2014-6三个班，98名学生上课。为了便于翻转课堂的顺利开展，共划分了15个小组，每小组由5～8名学生组成。每小组推选一名组长，组长负责小组的整体规划和任务布置，确定好每位成员的职责，以保证小组选题和汇报的顺利开展。

2.2 任务下达

确定好翻转课堂实施的时间，布置任务。这里需要说明的是，教师不确定具体的选题，而是指明大的方向。比如，在本次翻转课堂实践中，作为教师，我只告诉大家汇报一个和隧道相关的比较新的方向或内容，可以是设计、施工、科学研究的任何一个方面，可以是对某一个具体的工程案例，也可以是一项新的施工工艺，总之给学生足够大的空间，让其自由发挥。

2.3头脑风暴、确定选题

由各小组在课堂上分组讨论，集大家智慧，讨论各自的题目。组长主持，各小组成员轮流发言，最后集中大家智慧，确定选题。经过各小组讨论，最终形成的选题见表1。从表1中可以看出，各小组的选题范围还是比较宽泛的，有隧道灾害、隧道施工技术、隧道超前预报和监控量测、具体工程案例等。

2.4 课下资料收集，PPT制作

根据选定的研讨题目，由各小组组长给各成员分配具体工作，比如文献调研、资料搜集、PPT制作等。各小组大多采用“分别查找资料+集体完成成果”的形式，尽量实现多角度全方位了解选题内容，锻炼了分析总结的能力，迸发了集体智慧的力量。通过课下小组研讨、PPT展示预演及讨论交流，探讨汇报内容存在问题，逐步完善汇报PPT。

2.5 课堂汇报

每小组15分钟，针对所选专题进行课堂汇报。从各小组制作的PPT来看，都有自己的特色，有丰富的工程图片，精美的视频动画，详尽的现场资料。汇报中，各位汇报人由“学生”角色转变为“教师”角色，虽然大部分是第一次上讲台，但讲的非常流利、思路也很清晰，而且有些汇报人还注意现场互动。总体来说，还是非常不错的。

2.6 课堂点评

作为任课教师，本文作者认真聆听了各小组的汇报，并对各小组的研讨汇报进行打分，作为平时成绩的重要部分。各小组的得分情况如图1所示。各小组得分基本都在80分以上，最好的为第4、6、11小组，得分为98分。各小组存在的共性问题：（1）所讲内容比较多，时间控制的一般，原来预定的为15分钟，大部分小组汇报超时，说明还没有抓住汇报重点;（2）大部分小组PPT能做到图文并茂，但PPT中有的地方文字太多，不够简练;（3）大部分小组汇报的不错，但是没有注意PPT直接的衔接汇报，个别小组存在读PPT现象。课后，我把各小组存在的问题，以及大家存在的共性问题发布在班级的交流群里，大家進行了讨论交流。学生普遍反映此种教学模式，锻炼了他们自主学习和团队协作的能力，翻转课堂在隧道工程课程中应用，得到了大家的认可，取得了比较好的教学效果。

3.结语

通过翻转课堂在隧道工程课程的成功应用，作者认为该教学模式对提高土木工程专业教学质量和促进学生自主学习积极性具有重要的现实意义。但目前翻转课堂在土木工程中实施也存在一些问题：（1）一般专业课需要讲授的内容比较多，课时比较紧张，所以如果想在一门课多开展几次翻转课堂还是比较困难的，建议1-2次最好。（2）不是每个学生都有机会进行课堂汇报，所以无法面面俱到，建议后续教学中督促每位学生进行小组内的预汇报。（3）课下进行资料收集和PPT制作时，可能每位学生所做工作多少不一，个别的坐收渔利，甚至出现“两个和尚没水喝”的现象。建议任课教师在实施翻转课堂教学时，要加强课下的管理和定时监督。

参考文献：

[1]乔纳森·伯格曼，亚伦·萨姆斯.翻转课堂与慕课教学：一场正在到来的教育变革[M].宋伟，译.北京：中国青年出版社，2015： 31-36.

[2]杨松森，徐菁.土木工程专业建设法规课程的“翻转课堂”教学模式[J].2017（2）：47-49.

[3]袁杰，童华炜，宋金良，等.基于翻转课堂的土木工程基础类课程教学改革[J].科教导刊（中旬刊），2016（6）：120-122.

[4]杨迎春.“翻转课堂”在土木工程材料课程中的应用[J].山东农业工程学院学报，2016（11）：26-29.

[5]王功勋，屈锋，聂忆华，等.基于翻转课堂模式（FCM）的《土木工程材料》课程教学改革[J].2015（42）： 259-260.

[6]张艳美，杨文东，俞然刚，等.基于个性化和翻转课堂的土木工程专业实验教学研究[J].实验技术与管理，2015（7）：183-185.

[7]苏延桂.土木工程专业翻转课堂教学改革的实施与思考[J].教育教学论坛，2016（45）：96-97.

[8]高英力，李友云.普通高校基于翻转课堂的研讨式教学改革与实践——以“土木工程材料”课程为例[J].科教文汇，2016（338）：45-46.

[9]张海龙，钟升明，江海丹，等.基于移动平台的《土木工程材料》翻转课堂教学模式改革[J].中国教育信息化，2017（14）：60-63.

作者简介：

王迎超，男，中国矿业大学力学与土木工程学院教授，主要从事岩土力学教学与研究工作。