线上教学在“土木工程材料”课程中的应用与实践——以湖北文理学院为例

曾 刚，李 峥，徐福卫

(湖北文理学院 土木工程与建筑学院，湖北 襄阳 441053)

1 课程特点

土木工程材料是各建筑物或构筑物的物质基础，是土木工程建设中所使用的各种材料及其制品的总称.“土木工程材料”课程主要是研究各种建筑材料的组成、构造、生产与加工方法、技术性能、质量检验及如何选用，为学生在材料选择、优化设计、施工和管理等工程实践中打下基础[1]，是高等院校土建类专业的核心课程，在人才培养方案中占有重要的地位[2].目前，相关教研论文报道的共性问题有：1)概念术语多，内容庞杂，逻辑性差[3]；2)各类新材料、新技术随着材料科学的迅速发展而层出不穷，但由于教材的编写和出版周期较长，教材内容相对滞后于学科前沿[4]；3)由于课程学时紧张，教师为了追赶教学进度的满堂灌，而忽视了学生自主学习能力的培养[5-6].针对该课程教学中的共性问题以及线上教学模式还少见文献报到的现状，本文以湖北文理学院为例，对该课程线上教学模式进行探索和实践，旨在丰富该课程线上教学模式，并为疫情防控期间实现教学进度不落后，教学质量不降低的目标提供方法和借鉴.

2 线上教学准备工作

2.1 熟悉各类线上教学平台，选择合适的线上教学手段

熟悉各平台的功能进行授课准备是更好完成线上教学工作的前提.目前线上教学手段或平台主要有大型开放式网络课程(MOOC)、小规模限制性在线课程(SPOC)、超星学习通、钉钉、腾讯课堂、PPT录屏、雨课堂、各类直播平台、QQ群及微信群等网络工具.通过多次学习学校发布的网络教学指南等资料，参加平台在线辅导培训以及与经验丰富的老师交流讨论，熟悉线上教学环境，完成对网络授课方法的学习，掌握网络教学的基本技能.“土木工程材料”是湖北文理学院精品在线开放课，并基于超星泛雅平台建立了湖北文理学院网络教学平台，教学团队也已经建立了在线课程，上传了教学视频、课件、习题库等学习资源.综合考虑各线上教学的优缺点、学校精品在线开放课的实际和不增加学生负担等因素后，选择了“超星学习通+QQ群”的组合式线上教学手段.超星学习通是泛雅网络教学平台的移动端，泛雅是学习通的电脑端，二者数据互通，通过学习通进行线上教学，操作简单方便而且视频可反复观看，采用QQ群加强与学生的在线交流和答疑.

2.2 丰富课程教学资源，建立线上教学班级

丰富的线上资源是在线教学取得良好效果的重要基础.在“教学资源、学习任务、答疑互动”教学思想的指引下，进一步搜集整理本课程的电子教材、教学视频、PPT课件、讲义、文献和相关规范、讲座、练习题及其他高校在线教学视频，丰富在线教学资源，认真做好线上教学备课准备.加入班级课程QQ群，并将整理好的课程教学资源打包提前分享给学生.为了帮助学生们保质保量完成在线学习任务，结合学校要求，先后编写了“土木工程材料在线学习手册”“土木工程材料线上线下混合式教学实施方案”等文件，在开课前上传到班级QQ群.深入了解超星“一平三端”智慧教学系统.在学习通里建立线上教学班级，学生通过扫描课程邀请码直接加入班级开始线上学习.对于线上学习条件上存在实际困难的学生，建立结对帮助机制，适当调整学习内容和方式，给予个性化学习指导.

3 线上教学实践

由于线上教学不同于线下课堂教学，需要结合课程特点对教学内容与计划、教学重难点、线上线下学时分配进行动态调整.科学制定课程目标，把低阶的教学目标移到课前、课后，把课堂时间解放出来进行高阶目标的深层学习.完善课程考核评价方法，合理确定观看视频、参与讨论、作业、考勤各评价指标的权重比例.

3.1 科学设计教学路径，细化线上教学组织形式

为了切实增强学生自主学习能力，在“教学资源、学习任务、答疑互动”教学思想的指导下，形成了以“学生学习为中心，线上辅导为主，教师讲授为辅”的教学理念，并设计了“课前自学、课中答疑、课后实践”的教学路径.课程由初始按课表时间上课调整成以周为单位发布学习任务及考核标准，给学生充足的自主学习时间.根据课程教学进度精心备好每周课的教学安排，提前编写好“每周课程计划安排”“教学内容及重难点”和“作业要求”等，告知学生本周需观看的教学视频、讨论的主题、阅读的文献资料以及需完成的作业，让学生明确周教学内容、学习要求和进度.通过超星学习通平台线上授课，QQ群线上答疑，线上提交批改作业等形式，引导学生自主学习.学习效率高的学生可进一步学习老师提供的其它在线资源.学生学习过程中遇到问题，可通过电话或网络语音随时与老师进行沟通.老师也可以及时跟踪学生学习状况，根据学生提问和作业批改情况发现共性问题，加强互动交流，敲定时间进行语音在线集中辅导答疑，帮助同学们提高学习效率.

3.2 动态调整线上线下教学内容，合理分配线上线下学时

结合土木工程专业人才培养方案，采用“4+X”教学模式进行授课.“4”即是工程实践中常用的四种结构性材料(水泥、混凝土、建筑砂浆、金属材料)4章内容计划开学后线下教学，“X”是其余内容均采用线上教学，此教学模式在可对教学内容顺序进行合理动态调整.期末考试中这4章内容占据约70%的考点而安排到线下重点讲授.“4+X”教学模式可根据材料在建筑物中的部位或使用性能，将课程按照结构材料、墙体材料和功能材料三大类，在归纳总结材料特性时有对比，可妥善解决章节内容庞杂且逻辑性差的问题.

“土木工程材料”总学时为64，其中课堂教学44学时，实验20学时.按照学校关于线上教学时间为课程总学时20%～50%的要求，结合柯国军编著北京大学出版社出版的“土木工程材料”教材，课程线上和线下教学各20学时，期中随堂测试和总复习各2学时.线上教学学时安排为：绪论、装饰材料、绝热材料和吸声材料各1学时，材料的基本性质、天然石材、气硬性胶凝材料、墙体材料、防水材料、木材和高分子建筑材料各2学时，沥青及沥青混合料3学时.线下教学学时安排为：水泥和金属材料各4学时，混凝土10学时，建筑砂浆2学时.

3.3 完善课程考核评价方法

为了更全面、客观、准确评价学生线上线下学习过程和学习效果，合理选取多元化评价指标并确定其权重，建立了科学实用的考核评价方法.课程考核评价中学生总评成绩由平时成绩、实验成绩、期中考试成绩和期末考试组成，权重依次为30%、10%、10%、50%.平时成绩包括线上线下两部分，根据学时安排各占50%.线下平时成绩包括出勤率、课堂表现和作业完成情况，线上平时成绩包括观看视频和课件、线上答题讨论和作业完成情况，权重依次为30%、20%和50%.实验成绩包括实验操作和实验报告两部分，权重分别为40%和60%.实验教学部分根据情况等待开学后在实验室完成，延期开学期间学生可通过虚拟仿真实验线上观摩试验操作视频.期中和期末考试根据情况安排在线或在校考试.

4 线上教学优缺点和教学效果

4.1 线上教学优点和缺点

传统的线下教学需要学生进入教室与老师进行面对面教学，时间和地点相对固定.线上教学不受时间和空间限制，只要有网络即可达到教学要求，主要有直播和录播两种表现形式.线上和线下教学最大区别在于教学方式的转变，让学生由“被动学”转变为“主动学”[7-8].线下教学是以老师为中心，而线上教学则是将中心转向了学生.

线上教学借助其独特的优势而逐渐在教育领域开始大量应用.如1)线上教学发布的通知、布置的任务等内容有痕迹，学生不会忘记，且教学视频可以反复观看能帮助学生自学和复习巩固；2)学生在线上教学宽松的学习氛围下能主动大胆提问和发表自己的看法，且学生可获得更多优质的课程资源提升学习兴趣；3)线上教学可帮助老师提高教学水平，通过不断观看录制的教学视频及对比，有针对性地改进自己在教学过程中的问题和不足.虽然线上教学存在上述优点，但其缺点也不容忽视.如1)因缺乏现场感而看不到学生的实际状态，对学生的自律性是极大的考验；2)由于平台访问量暴增，网络卡顿堵塞而无法访问；3)课程任务重的学生网上学习时间过长，对视力影响较大.如何扬长避短，运用现代化信息技术充分发挥“互联网+教育”的作用，取得良好的教学效果值得深入思考.

4.2 线上线下教学效果对比

在以前线下教学时讲完绪论章节后都会给学生布置一道开放性作业，要求学生结合教材、文献和自己兴趣任意选择一种材料，谈谈优缺点及在土木工程中的应用、并介绍发展历史和趋势，本次线上教学时在绪论部分学习结束后依然布置了此作业.通过本次线上教学和以前传统的线下教学学生提交的作业对比，发现线上教学方式学生提交的作业质量更高、选择的材料类型更多，学生在没有教材的限制下思维更活跃，线上教学可让学生从时空上解放出来，且宽松的氛围可使学生发挥学习主观能动性.学生通过阅读老师下载的或自主下载的国内外文献资料，可及时了解本学科新技术、新材料及研究趋势，开阔学术视野并且可有效解决教材内容滞后于工程实际的问题，显著提高学习的主动性.

为了更好地提高学生的学习效果，可通过习题突出课程的教学重点，使学生更好地理解和巩固学习内容.学生在独立自主完成作业过程中，可充分培养自己的分析问题和解决问题的能力.对于不会的习题课返回再看课件、教材或视频，经过独立思考还是不能解决的则可向老师寻求帮助和指导.对于习题和作业中发现的共性问题，可集中语音辅导答疑，帮助学生排难解惑.课前自学，课中答疑，课后以练促学的线上教学方式，可显著改变传统线下教学“一看就懂、一考却不会”的状况，让学生心里更踏实、学习兴趣更浓、学习信心和动力更足，这些改变对于提升教学质量的提升不言而喻.

选择“4+X”教学模式中部分线上教学内容，采用任务驱动法，根据教学任务和学生人数分成若干小组，将知识点介绍、章节小结、习题讲解等以小组为单位通过语音依次进行阐述，教师进行总结性点评.通过对线上学习内容进行检测、巩固和反馈，学生在完成规定任务的过程，提高了课堂参与度，较好地解决了学生学习主动性不强的问题，增强师生间的互动交流，培养学生独立探索及合作精神，达到共同进步的目的.

根据上述几方面对比表明线上教学可使学生学习主动性更高、兴趣更浓、信心更足，线上教学在培养学生自主学习能力方面取得了良好的教学效果.

5 结语

疫情防控期间大规模线上教学是高等教育的一次巨大变革，促进了师生对教学方式新的思考.随着人工智能和教育现代化的逐步深入，线上教学将在教育领域占据更重要的地位.培养学生“学习靠自己”的学习观念，提升自主学习能力，树立“终身学习”的理念是高教改革的趋势.线上教学和线下教学各有利弊，结合课程特点以及教学规律的认识，并融合线上线下教学优势的混合式教学还值得进一步深入思考.