互联网在项目驱动式教学中的运用——以指导土木工程毕业设计为例

于啸波 景天虎 王志兵

（桂林理工大学土木与建筑工程学院，广西 桂林541004）

0 前言

远程教学通常是课堂教学的补充手段，但是在2020年暴发的世界范围新型冠状病毒肺炎疫情背景下，远程教学成为首选或唯一手段。相对于中小学，大学课程更强调学生自主学习积极性，更适合远程教学开展；但事实上，大学课程难度高于中小学课程，大学生自控能力并未比中学生明显提高，师生互动频率低。因此，远程教学在大学课程中并不能成为主要手段，开展此类教学需要针对专业、课程、学生特点进行认真准备，同时需要将教学内容数字化，是一种定制化的教学，教师付出的时间、精力投入远高于传统课堂授课方式。传统教育模式是教师讲述，学生被动接受，这种方式优点在于授课内容逻辑清晰、系统完整，适合于学科基础理论教学；对于综合性强、自由度高的课程与实践，这种说教模式效果一般。项目驱动式教学强调以学生为主体的项目任务，学生充分发挥主观能动性，教师起指导监督的作用，是由国外传入，近年在我国兴起的探索式教学法[1-3]。本文以土木工程本科专业地基处理方向毕业设计视频指导为案例，介绍毕业生特点、教学视频设计、课程准备等内容，展示项目任务分解与网络教学过程。

1 设计任务

本科毕业设计是理工科学生学习成果的综合检验，通常具有实际工程背景。土木工程专业毕业设计通常包括文献综述、工程背景、方案比选，方案施工图设计、施工组织设计、施工概预算等6大部分。文献综述介绍拟建工程可能涉及的工法、设计理论及典型工程案例等对应的前人成果；工程背景介绍项目目标、项目气象、地理、地质环境；方案比选介绍2～4个设计方案思路，提供可行性比较；施工图设计在满足行业规范的前提下对选定方案各细节进行确定；施工组织设计对施工图设计的具体实现方式进行规划；施工概预算基于行业定额与市场价对施工图设计产生的花销进行估计。从以上内容来看，毕业设计最终成果为设计报告，具有很强的任务属性，采用项目驱动式教学方法较为合适。将毕业设计报告作为最终任务目标，将各章节作为子任务目标，教师针对各章节指导毕业生完成报告。由于学生知识结构体系尚未形成，因此这种指导方式往往导致学生报告前后章节内容不连贯等问题，需要指导教师对完整版报告做进一步指导，以使学生顺利整合各章节内容。

2 毕业班学生特点

在教学指导过程中，了解学生性格、心理等特点，有助于指导教师采用更易于理解、接受的方式与学生互动。土木工程毕业班级学生已经完成4年学制的课程学习，完成毕业答辩后即可获得学位证、毕业证，根据毕业去向可大致分为两类。

（1）已经明确毕业去向：包括已签订就业协议、保研、出国、公务员等。该类学生工作、学习目标明确，毕业设计时心态平稳，接受指导意愿高，完成毕业设计积极性高。

（2）未明确毕业去向：包括未签订就业协议、不满意已签约单位、考研、自主创业等。该类学生毕业去向不明，自身有一定精神压力，情绪起伏较大，毕业设计需要教师主动提供指导

由于毕业设计复杂程度较高，给学生的时间紧迫，叠加疫情背景学生无法返校，与教师、同学缺乏充分交流，因此在面对毕设任务时所有学生均会有一定程度抵触情绪，需要教师将任务所需知识点分解，以易于理解的语言表达，分章节督促与指导，设定章节提交时间节点，这在远程教学中尤为重要。

3 远程指导手段

实时指导通常采用电脑、智能手机软件与电话，软件可采用会议软件(腾讯会议、腾讯QQ、Zoom、钉钉会议等)。非实时指导可采用邮件、QQ/微信/短信留言、音视频录制等方式。实时指导比非实时指导效果更好，教师学生互动频率高，缺点在于：硬件设备要求高；思考时间、思考深度、知识储备等有限，学生不能有效表达遇到的问题，教师不能提供操作性强的指导。非实时指导准备时间长，对问题分析较为深入，具备较高可操作性，缺点在于交流频率低。

针对地基处理方向的毕业设计任务，选择录制视频方式作为远程指导主要手段，采用QQ、电话作为辅助手段。主要考虑以下几点：

（1）采用设计软件进行地基处理设计，软件教学采用屏幕录制方式是常见且高效的。

（2）工程地质勘察报告、施工图等设计资料均为电子版，采用录屏方式讲解较为方便。

（3）电脑已经普及，学生通常直接在电脑端进行毕业设计报告写作，文献阅读等活动，按照视频指导操作较为直观方便。

（4）疫情假期期间，学生与教师活动时间并不同步。视频可以在教师方便的时间录制，学生可以反复观看视频，加深理解。

4 教学视频设计

本次毕业设计指导录制了9个教学视频，时长8～55分钟不等，对每个同学负责的项目设计理论单独进行了指导，对绪论、概预算等章节写作统一进行指导。采用迅捷软件进行屏幕录制，采用腾讯会议软件、网络摄像头硬件进行声音、视频图像采集。下面以真空预压工法教学为例，对视频内容选择与教学过程进行展示。

4.1 固结度计算

首先根据工程地质勘察报告介绍项目场地，重点介绍钻孔柱状图及相关联的不良地质现象，由此引出真空预压固结法。接着介绍《建筑地基处理技术规范JGJ79-2012》《地基处理手册》中考虑井阻与涂抹效应的地基平均固结度计算公式（式1、2），以及公式参数的含义、获取方法。

Cv为竖向固结系数，与土的渗透系数、渗流固结前孔隙比、压缩模量有关，设计中简化取工程经验估计值。Ch为水平向固结系数，根据文献，其与竖向固结系数具有近似线性关系，设计中简化为10Cv。H为土层厚度，双面排水时取土层厚度1/2，需要根据钻孔柱状图判断。对塑料排水板，宽度b及厚度δ是需要设计的内容，根据市场上常见排水板型号选择。Kh为地基水平渗透系数，根据工程地质勘察报告取值，或者根据竖向固结系数计算，设计中选择根据Cv进行计算。Ks为涂抹区内水平渗透系数，设计中简单采用1/2Kh进行计算。将时间t设定为50～100天，即可根据式（1）计算对应的固结度。

该部分的介绍难度较大，应结合Excel软件操作讲解，即视频录制公式输入至Excel表格中，通过Excel计算固结度整个过程。公式输入过程中需要讲解公式参数的含义，如何根据塑料排水板布设形式、长度等设计参数获得固结度公式参数，如何在工程地质勘察报告中获得固结度公式参数，以及参数单位换算。

4.2 沉降计算

沉降计算是设计计算的重要环节，是项目控制指标之一。计算采用土力学教材中分层总和法（式3），土层附加应力为真空荷载，采用角点法计算（式4）。不同固结度下沉降采用式（5）计算。

仍采用Excel输入公式，并录制视频进行讲解。重点讲解场地分层规则及压缩模量取值。编制的Excel可完成不同真空压力下，不同预压天数下的场地平均固结度及土层沉降计算。

通过录制编写Excel固结度关联沉降计算表格过程，向学生展示设计计算过程，具有较强的可操作性。最终该部分内容录制视频长度为50分钟，大小为450M，在QQ软件传输能力范围内。需要指出的是，考虑到学生注意力集中程度随着视频时长增加而降低，而且也需要让学生自主学习，因此视频时间不宜过长，教学视频数量不宜过多。其余章节如文献综述、工程背景、方案比选等均录制了教学视频，录制时长与视频文件大小亦有控制：与设计施工图章节相比，其余章节难度偏低，因此未包含实际操作的演示，录制时长较短，视频文件较小。

5 教学效果

教学效果以学生的章节写作质量为评价依据。向学生发送教学视频后，要求其在1周内完成教学内容相关章节写作，并发送至教师邮箱。采用录制视频方式对组内学生作品统一进行点评，相比较Word批注打字输入方式，视频点评较为方便。针对不同章节，评价标准不同。

对于文献综述章节，要求将设计中提及工法的相关研究成果列出，学生写作中出现的问题主要有：文字、标点错误、参考文献引用格式错误、语序逻辑不通顺、内容过于宽泛等。对于施工图设计章节、要求写出依据规范、计算公式、设计结果、计算书、施工图是设计报告中重要章节，学生写作中常见问题有：选择公式错误，计算书、施工图格式随意。点评视频中针对每一位同学章节中的错误予以指出，提出修改方案或者提供标准格式网络链接，让学生自主学习，修改自己的作品。

6 结语

作为疫情特殊背景下的重要教学手段，远程视频教学具有内容丰富、目的性强、可操作性良好等优点。与项目驱动式教学法相结合，视频录制与互联网技术可以起到指导学生作用。本文介绍对视频指导本科毕业设计经验，总结得出：项目驱动式教学法适用于本科毕业设计指导；教学视频内容宜展示软件操作过程，搭配解说，易于学生接受理解；采用视频方式点评学生反馈成果，可降低教师工作强度，学生更容易理解自己写作中的问题。远程教学方式较多，其中的录制视频教学结合项目驱动教学法具有可移植性，土木工程部分课程也具有实操性强的特点，相对应的改革教学可以借鉴本文方案。