适应数字化学习时代的市政桥梁课程教学探讨

邢 帆，雷 鸣，陈 松

( 1.乐山师范学院 经济与管理学院，四川 乐山 614004；2.西南交通大学 心理研究与咨询中心，四川 成都 610031)

0 引言

随着对新工科建设理念的重视，对于机械、土木、化工等传统工科，由于互联网、人工智能对传统行业的颠覆性影响，亟需针对当前和未来产业的发展进行转型改造成为新型工科[1]。相应的高校土木工程专业人才培养也不能再拘泥于传统教学内容和课程体系，忽视新技术对行业带来的深刻变革，需要适应新形势，主动“升级”[2]。我国于2013年6月正式加入《华盛顿协议》，对工程教育专业认证要遵循以成果为导向、以学生为中心和持续改进这三个基本理念。纵观国内，部分本科院校向应用型大学转型发展，已成为当前我国教育改革的新突破口。应用型大学有别于传统学术型本科院校和传统职业技术学院，其特点是“理论与实际相结合”，培育的人才不仅具有一定理论基础也能“学以致用”[3]。因此，新形势下本科教育培养必须贯彻以学生为中心的教育理念，充分借助现代教育手段的革新，对教育目标进行重新审视，以适应人才培养对现代教学模式的新要求。

1 “以学生为中心”的教学观念新内涵

从历史发展沿革来看，早在20世纪初，美国儿童心理学家和教育家杜威就提出了探究式教学，提倡确立学习者的主体地位，建立平等的关系[4]。美国人本主义心理学家罗杰斯于20世纪50年代正式提出了“以学生为中心”的观点，并认为对学生而言，教学过程的重心是“学会学习”；对于教学促进者而言, 其工作在于帮助学生明确他们想要学习什么，帮助学生安排合适的学习活动和材料，帮助学生发现他们所学内容的个人意义[5]。提倡“以学生为中心”的典型代表，就是建构主义，强调学生对知识的主动探索，主动发现和对所学知识意义的主动建构[6]。由于建构主义所要求的学习环境得到了当代最新信息技术成果的强有力支持，从而成为国内外深化教学改革的指导思想。

强调以学生为中心，就需要重视和体现学生的主体作用，师生之间的角色将发生重大转变。教师不再是知识的传播者和控制者，学生也不再是知识的被动接受者。以学生为中心的主动式教学方式是要以培养学生的兴趣为主，让学生在兴趣的驱使下自主获取知识，发挥学生在教学活动中的自主性和创造性，成为以学生为中心的互动课堂，把教学过程看作动态过程。通过师生互动、学生之间互动以及学生与媒介的互动，强化人与外界环境的相互作用，使学生与教学过程产生共振，从而创造一个和谐、自主的学习氛围[7]。在“以学生为中心”的互动教学中，特别强调需要学生的积极参与，才能够与授课教师形成有效共振。

“以学生为中心”是对教育本质的深刻认识，是由“教”向“学”的转变，强调把学生看成教育活动中第一性的存在。只有通过树立生动活泼的“以学生为中心”的教学理念，融入创新的混合式教学新内涵，方能造就一大批多样化、创新型卓越土木工程师人才，为我国市政土建工程行业的发展和国际竞争提供智力和人才支持。

2 数字化学习时代下涌现出的新兴教学模式

2.1 “互联网+”背景下的教育模式革新

“文王在上，于昭于天。周虽旧邦，其命维新”，革新、创新始终是其前进的不竭动力。论起土木工程学科的形成，早在17世纪开始，就以伽利略和牛顿为先导的近代力学同土木工程实践结合起来，逐渐以材料力学、结构力学、流体力学、岩体力学，作为土木工程的基础理论的学科。现代土木工程更是不断地为人类社会创造崭新的物质环境，成为人类社会现代文明的重要组成部分。当前我们处于互联网信息大爆炸时代，土木工程学科的教育模式同样需要不断革新。基于互联网的数字化学习时代涌现出许多富有活力的新兴教学模式，诸如云课堂、微作业、多媒体教学、虚拟教室、翻转课堂等，能够将专业性极强的土木工程主干课程变得生动有趣、通俗易懂，使大学生对学习产生浓厚兴趣。

“互联网+教育”是信息技术与传统教育相融合的产物，它能够改变传统的教育载体、教学模式、师生互动方式等，为学校教育和课堂教学提供新的生命活力[8]。数字化学习时代下，以人性化、便捷化、信息化为主要特征满足了当今大学生学习方式的新需求。大学生是年轻的数字化一代，通过调动与他们生活息息相关的互联网、计算机、智能手机等便利资源进行学习，可以激发他们的学习兴趣和积极性，有效地优化学习体验，使之成为主动学习者。

数字化学习具有以学生为中心和以问题为导向的特点，能够让学习者在自主学习过程中发现问题，并设法通过各种途径来解决问题，以问题的探索和解决来推进学习的进程。并且，在数字化学习时代下，学习过程是一个团队分工合作、共同完成的过程。可以依靠团队的集体智慧，利用广阔的数字化资源将碎片化的信息还原为完整、有效的解决方案，并强调学习资源的具有开放性和共享性。此外，虚拟课堂和虚拟学校的出现使得学习空间无限扩大，学习不再拘泥于学校和课堂，数字化资源的永久性和便捷性使得学习成为随时随地的事情。只要学习者愿意，就可以利用手中的智能手机进行。学习从课堂扩展到课下，校内扩展到校外，将接受一次性的教育变为终身的学习。

2.2 建立在信息技术基础上的混合式学习方式

迅猛发展的信息技术不断推动教育教学改革实践创新。混合式学习(Blending Learning)就是要把传统学习方式的优势和信息网络化学习的优势结合起来，既要发挥教师引导、启发、监控教学过程的主导作用，又要充分体现学生作为学习主体的能动性与创造性[9]。混合式学习方式强调线上学习和线下学习的有机结合，通过课前预习、课前自测、课上讨论和课下作业等不同形式的教学活动，有效地调动了学生的学习积极性[10]。王燊等[11]针对全校性公共数学课程，利用“超星学习通”平台改革传统教学方式进行混合式教学，取得了良好的效果。

在以学生为中心的教学理念通过各种现代信息技术手段贯彻落实的同时，相关的教学结构设计也跟随升级。随着慕课(MOOC)的出现，越来越多的高校开展慕课课程建设，优秀的慕课资源通过翻转课堂(Flipped Classroom)的方式被引入课堂。翻转课堂借助现代信息技术手段来丰富学习活动，对混合式学习的创新与发展具有重要意义。翻转课堂秉承“以学生为中心”的理念，通过教学模式、观念、过程、媒介等的翻转，最终有效提升学生的自主学习能力、分析解决问题能力、协调沟通能力等[12]。简而言之，翻转即课前采用网络教学，学生在家学习。课堂上采用讨论式、项目式方法进行教学。教师也可以在课堂上补充教材章节疑难知识点，传递当前最新科研进展。而学生可以借助丰富翔实的数字化学习资源，通过热烈的师生讨论解决面对面学习中所存在着学生主体地位不突出，学生被动式接受的现象，充分体现出在线学习过程中的现代信息技术的优势。

3 对当前市政桥梁课程教学的启示

3.1 教学现状和存在问题

对于市政桥梁课程(造价专业)建设目标来说，学生通过本课程的学习，能够熟悉市政桥梁工程基本理论，具有城市道路工程与桥梁工程的设计、施工和管理能力，掌握市政桥梁工程施工组织设计及造价编制方法，能够成为市政建设部门从事设计、施工以及管理工作的高素质应用技术型人才。该课程的特点是直接面向工程实际问题，注重理论与实践的一体化。新工科背景下的新时代人才培养对理论与实践教学环节提出了新要求，而当前许多专业课程教师仍以传统的教学方式开展教学，结果往往差强人意。大致归纳起来，存在如下问题：

a)工程类专业课知识点分散，理论知识与实验原理枯燥难懂，实践教学环节又相对较多，特别注重将抽象模型还原为真实现场的能力。而教师的教学理念落后，教学方法单一，教材选用呆板束缚。若继续囿于过去教材和实践大纲的老套路组织教学，不能很好地将多媒体技术、互联网技术、虚拟现实技术等融入市政桥梁课堂教学与实践环节，必然导致学生学习积极性不高，对知识的领会停留在初级层次。

b)大班教学的师生互动缺失，教学反馈较少。土木工程专业主干课程往往存在大班教学问题。课堂上少则七八十学生，多则上百个学生，在这种情况下，教师难以依据每位学生的学习反馈进行有效的教学组织和课堂安排。只能根据已有的教学经验开展教学活动，师生关系也十分松散。大学课堂上师生互动很少，教师掌握不了学生的实际学习程度和需求，也无法设计出科学有效的教学方案。

c)在互联网冲击下，教师已经不再是知识权威。学生对互联网依赖程度高，获取知识渠道呈现多样化趋势。他们已经不满足于传统的课堂教学模式，对课堂提问、小组讨论等互动方式缺乏兴趣，从而加剧了课堂教学师生间的互动缺失。同时，教师讲授式的备课付出也得不到学生的理解，从而弱化了学生对教师教学水平的情感认同。教师应结合案例讲授法、项目任务驱动法、沉浸式教学法等新型教学方法，培养学生将知识转化为实践能力。

d)当前知识经济开始进入了高速发展的时期，现在不少学生已经在大学学习时代就为应对激烈竞争的就业环境提早进行了职业谋划和布局。他们对诸如土木工程智能建造技术、智能养护与先进运营管理技术、建筑信息模型(BIM)和计算机辅助工程(CAE)的相关专业知识十分渴求。尽管教师努力为了不落伍，把自己的全部业余时间和工作时间都用于学习了解新知识，仍可能满足不了学生个体对知识蓬勃的渴求。因此，只有真正做到以学生为中心，进行共建式大学课堂建设，才能做到教学相长，师生彼此都得到充实与提升。

3.2 混合式学习方式带给课堂教学的改进

毫无疑问，为了适应当前以学生为中心的教育新理念，应当及时跟进混合式学习的新趋势。首先，应该对选课安排进行改进，推进30人以下的小班化教学。对于暂时还不具备实施小班化教学的情况，建议可以利用“翻转课堂”这种形式来淡化“教师中心主义”倾向，通过适当改变教学方法和教学组织形式为学生营造一个舒适和谐的学习氛围[13]。其次，由于混合式学习方式对于教师的要求极高，教师由过去知识的传道受业解惑者变为知识链分享和课堂互动的组织者。尤其是线上教学部分，还要求教师掌握一定的网络教学技能，具有信息资源的检索与分享能力，以及将学科知识转化为微视频和微课堂等多种教学资源的能力。最后，需要重视的是，对于专业课程而言，实践认识是课堂教学活动的延伸和重要补充。还需要加强课程体系的建设和教学内容的整合，并积极构建校企合作动力机制[14]。通过搭建实践教学平台，以深化校际合作与校企合作为突破口，将“新工科”背景下应用型人才培养目标落实到实处。

乐山师范学院自从2000年3月起经教育部批准，升格为四川省属普通本科院校，一直都是以应用型为侧重点，比以往传统教学更着重培养学生的实践能力和创新能力。新开办的工程造价专业将“市政工程概论”这门课程列为专业任选课，按照混合式学习方式的要求，选用教材采用最新的任务驱动模式编写，紧跟互联网时代步伐。特色之处在于能够引导学生以“互联网+”思维拓展阅读内容，以二维码的形式推送了相关的学习素材，使学生学习不局限于教材本身，学生可以随时通过扫描书中的二维码来阅读更多学习资料。在具体的教学实践中，教师还按照项目任务驱动法的要求，基于数字资源教学和学习服务的在线教学云平台帮助，融入混合式、翻转课堂的信息化教学方式，建立学生自主学习任务清单，明确相关学习配套资源，保证教学大纲学习任务的落实。

通过在线智慧教学云平台可以达成如下目标：教师自由安排课前预习，实现课中互动，激发课堂活力。方便线上布置任务，线下同步教学。在课堂上，教师针对学生在任务完成过程中存在的共性问题，采用集中讲授或组织讨论的方式来解决。在课堂中，还可以穿插进行学习成果展示和相互交流。学生可以通过作业秀和限时演讲与辩论等形式，充分展示阶段性学习成果，教师只需要加以适当正确的引导即可。在课后，学生根据在前述学习阶段的各种收获和建议，进一步提炼自己的学习成果，并进行反思与总结。此外，通过记录教学全过程，一方面可以将其作为过程性学习评价的重要组成部分，分析班级整体教学效果，定位学生日常学习表现，使得教学评价更客观；另一方面也可以将其转化为沉积下来的知识和教学资源加以再利用，支持教师备课和学生学习。

这样的教学云平台不断推陈出新，方兴未艾。包括爱课程(中国大学MOOC)、雨课堂、超星学习通(或学银在线)、学习强国、广联达建筑云课以及易班网等，基本上都具有丰富的学习慕课与海量信息资源，提供智慧教学解决方案，起到课程学习和知识传播与管理作用，是混合式教学的有力助推器。

其中的超星尔雅“一平三端”智慧教学系统，可以方便通过学习通App实现如下目标：教师在云平台进行课程准备，学生在云平台进行课程学习；教师在移动端进行课堂备课，学生在移动端进行拓展阅读和交流共享；在教室端，开启PPT同步投屏，匹配各种教学活动和教学资源，实现课堂互动；在管理端，所有的教、学、诊等活数据传输给网络教学平台进行分析，形成智慧教学大数据。

再如广联达建筑云课(分为老师端与学生端App)，除以土木建筑方向作为自身特色定位之外，其主要功能与超星学习通接近，能够提供基于数字资源丰富的教学和学习服务。教师可以应用平台里的数字资源和服务，建立个人的在线课程，开展混合式、翻转课堂、小规模限制性在线课程SPOC(Small Private Online Course)新模式下的教学创新；学生可以应用平台完成教师要求的任务学习、作业测试、课堂教学互动，以及更加灵活的自主式学习体验。广联达建筑云课极具代表性的功能特色如下：(a)提供课堂高效互动教学，可以快捷教学一键投屏；(b)能够借用微课资源，按需推送给学生布置学习任务；(c)可以基于地理位置的一键签到，随时了解学生到课情况，方便课堂考勤；(d)在作业测试环节，可以自建或引用习题，满足课上课下的作业需求。

又如易班网，它涵盖功能综合，是集思想教育、教育教学、生活服务为一体的实名制综合性学生网络互动社区，可实现WEB端与客户端的同步应用。其易班优课(YOOC : Yiban Open Online Courses)是由两大慕课学习平台加核心教学管理课群系统组成易班在线学习平台，汇聚了一个庞大的“课群”系统，提供了“资源+工具+服务”的在线“教与学”一体化的解决方案，利于教师开展形式多样的“互联网+”教学。通过易班优课YOOC平台，可以实现在线学习、在线答题考试，进行成绩分析，共享优质学习资源(开展在线考试等功能，需要易班大学运营部门的人工服务介入)。

毫无疑问，相关教学云平台的引入，更好地贴近了大学生的学习需求，适应了大学生的成长特点及其接受能力与习惯，也避免了由于课堂时间不足而造成的问题遗留，进而实现了良好的互动，达成了更佳的教学效果。

4 结 语

如果按照《华盛顿协议》以“成果输出为导向”的要求来检验学习成果和教学质量，学生就应具备多重潜力，涉及综合性的工程知识、工程能力、通用技能和工程态度。在当前数字化时代境遇下，要求学生从被动听课向主动学习去转变，使学生的阅读能力、信息分析处理能力都得到增强。只有深刻理解并树立“以学生为中心”的教学观念，才能适应这样的要求。混合式学习和“互联网+”思维方式为我们打开了一扇新的窗户，引导学生拥有更开阔的视野与敏锐的知识获取能力，为服务地方区域经济的创新人才培养提供坚实的基础。