适应地方院校的“建筑物理”课程混合式教学改革探索——以湖北文理学院为例

陈 鹏

(湖北文理学院 土木工程与建筑学院，湖北 襄阳 441053)

“建筑物理”课程是建筑学专业非常重要的建筑技术基础课程，其主要内容包括建筑热工学、建筑光学以及建筑声学3个部分，其知识内容为后续开设的绿色建筑设计、建筑环境学等课程紧密相关，建筑物理基础知识若不扎实，后续课程学习效果将会大打折扣。该课程知识点繁多，整体知识内容偏难，在信息化快速发展的当下，传统的教学方式和手段已经远远不能满足学生学习的要求，传统授课课堂学生学习效率不高、师生互动差、学生对课程学习缺乏积极性和主动性已成常态。此外，新的人才培养方案规定的课程学时数远少于旧版的人才培养方案中规定的学时量，依赖传统课堂教学基本已无法保障学生的学习效率和教学效果。因此，结合当前信息化社会的大背景，将课程教学转向线上，利用课外更多的自主学习时间，随时随地进行知识温习及查漏补缺，与授课教师线下课堂进行相互补充，是当前课程教学改革的一个趋势。同时，利用各类平台建好网络课程资源，为建设“金课”做准备，亦是契合当下课程建设背景的需要。

一、现有课程教学存在的主要问题

(一)教学目标设置缺乏针对性

大多数建筑院校对于“建筑物理”课程的教学目标设置成让学生通过课程学习了解一定的建筑物理学的相关知识，培养学生掌握建筑热工学、建筑光学、建筑声学等室内环境所涉及的物理性质的理论知识，树立“绿色建筑”的意识，培养学生在建筑性能评价上具有较高的判断能力。对于地方院校开设的“建筑物理”课程而言，也基本以这个目标为指引。该教学目标未针对地方院校应用型人才培养的实际情况，在注重培养实践能力、具有初步科研能力等方面进行规定。

(二)教学内容难度大

围绕既定的课程教学目标，很多地方院校的“建筑物理”课程教学大多停留在基本理论的传授层面，而基本理论中所包含的建筑热工学、建筑光学、建筑声学3大块内容中既有深奥的基本概念及理论，又有复杂繁琐的计算公式，虽然在教学过程中包含了基本的课程实验，但是由于缺乏实际的建筑物理环境场景的体验，学生动手实践的缺乏，导致学生无法将抽象复杂的物理环境指标形象化和直观化，教学效果难以达到理想的状态。

目前，由于种种原因，“建筑物理”课程资源种类不多，有一些课程内容更新速度缓慢。而地方院校受到师资影响，课程学时量有限，课程教学内容需要有针对性地增删，故利用信息技术在新材料和新技术等方面对教学内容进行动态更新，与传统教材内容进行互补，是目前“建筑物理”课程教学过程中面临的重要问题。

(三)现有混合式教学过程存在的问题

1.现有混合式教学“线上部分”资源的现状

信息化的迅猛发展使得课程教学改革从线下发展到线上，诸多高校都相继开展了线上课程资源的创建。公众性学习资源的开放带给了学生更多的选择，让学生有了更多的时间和机会参与到别的学校所开设的相关课程学习。对于“建筑物理”课程线上资源而言，起步比较早的有重庆大学杨春宇团队2009年建设的“建筑物理”课程，该课程资源在爱课程网站上可以免费观看，该线上资源信息量大，知识体系及内容上非常完整。近期较新的资源有东南大学傅秀章团队建设的慕课资源，该资源发布于中国大学慕课平台，定期开课。其他院校也有少量的“建筑物理”课程资源发布于线上，但原创性的资源仍然以重庆大学和东南大学两所学校为代表，课程资源总量不多。2020年疫情期间，线上教学的需求激增，引发了线上教学资源的加速建设，但较多的都是基于慕课资源上的异步SPOC为主，短时间内完成自主建设的课程不多，“建筑物理”课程更是因为其知识难度大、建设周期长，师资要求高而呈现线上资源匮乏局面，尤其是由地方院校牵头建设的课程资源几乎没有。

2.现有混合式教学存在的问题

在目前“金课”建设的大背景下，各个高校都在推动各类课程混合式教学改革。对于许多课程来说，混合式教学的线上资源部分主要分为两种，第一种是利用既有的爱课程或者中国大学慕课上的公众性资源让学生自主学习；第二种是授课教师利用超星等课程平台自建资源，且在该平台上进行一些作业的发布及收取、知识内容的讨论等教学活动。

对于“建筑物理”课程而言，公众性线上资源难以摆脱内容枯燥和内容难度大的特性，难度大的知识点讲课视频持续时间长，有的甚至长达40多分钟，线上课程资源录制的课程视频在有限的时间内要讲完基本的知识点，故少有与学生互动的环节和内容。对于地方院校的学生来说，其自主性相对较弱，让其在公众性的课程资源上自主学习，很难坚持，也很难达到较好的学习效果，很大一部分学生甚至是为了单纯的完成任务，“刷课”现象屡见不鲜，学习效果根本无从谈起。2020年疫情期间进行线上授课时，对笔者所在学校建筑学专业的学生进行了调查，绝大多数学生都反映完全依赖学生自己的在课程资源网站上进行的自主学习难以集中精力，亦难以坚持，希望自己的授课教师能穿插直播互动环节，提高学习效率。

(四)教学评价方式单一

长期以来，对于“建筑物理”课程的考核方式基本都以期末考试为主，学生在课程考试开始之前突击准备，以应付书面考试，大多数学生都以“60分万岁”为目标。也有高校增加了少量过程环节的考核，增加了实验实训环节的考核，但在全过程教学过程进行评价的院校不多，比较有代表性的是浙江大学建筑物理教学团队所进行的“建筑物理”课程全过程考核体系研究，地方院校更是受到师资和硬件条件等限制，难以做到教学过程中的进行性评价，难以兼顾到教学过程中的阶段性考核，故即使学生在课程考试中获得了高分，但并不能代表该学生真正掌握了知识，不能代表应用知识的能力一定良好。现实情况常常是学生经常在“建筑物理”课程上考高分，但后续课程涉及到相关的建筑物理知识时，仍难以熟练应用。

二、地方院校“建筑物理”课程混合式教学方法探索

(一)课前调查

课程开始之前，在学生中进行调查，了解他们希望用到什么样的授课方式、授课内容和教学方法等。笔者还专门就线上视频时长、线上视频对应的习题量、现场授课的最佳时长等方面进行了调查。结果发现，大多数学生对混合式教学方式的做法比较认同，且对于线上资源需求强烈，但并不希望教师直接使用公众资源，而应自建资源，希望教师授课时能融入一些具体的建筑设计案例，再结合课程知识进行讲解，以便于理论联系实际。更多学生对于线上课程资源的内容、线上课程短视频的时长及传统课堂授课的注意力集中时长都有比较一致的要求。大部分同学指出，线上自主学习的课程视频，时间长度宜控制在3～5分钟，这样的时间长度可以保证自主学习时集中注意力；线上视频的习题量宜控制在2～3题，这样可以针对性地对自主学习的章节进行自我检验；教师现场授课时，每节课的前20分钟吸收效率高，一旦超过20分钟，学生难以集中精力继续听讲，这就要求老师把握好课堂授课的节奏，做到张弛有度。在授课内容方面，学生更愿意学习和获取一些比较新的研究成果，希望教师能结合工程案例进行知识点的阐述，而不要单纯地停留在枯燥的书本知识层面。

(二)合理设计课程教学目标

从笔者所在学校应用型人才培养的实际出发，结合该校建筑学专业学生的学情，重新设计课程教学目标，要求学生掌握基础理论的同时能熟练应用，在实践环节部分注重学生参与的广泛性，在有限的教学资源条件下，进一步细分实验小组，尽可能让所有学生都动手参与实践和实验。此外，针对学生在毕业时必须取得一定量创新实践学分的政策，以科技论文写作为抓手，引导学生通过建筑环境基本物理性能测定等实验体验了解基本的研究方法，培养学生基本的创新能力。

1.强调“熟用”基础理论

对于本科生的教育培养，都要求具备一定量的基础理论知识，地方院校虽然侧重于“应用型”的人才培养，但必要的基础理论不可或缺，因此在基础理论讲授时，要充分考虑学生的基本学情和学时数不充分的情况，主要讲授一些浅显易懂、容易接受、实用性强的知识，让多种授课方式多次出现在不同的教学环节中，便于学生加强理解。因此，混合式教学方式中线上自主学习和线下面授答疑可以互为补充，知识点出现的频次得以增加，有助于学生对理论知识建立深刻的印象。

2.注重学生“动手”能力

关于“建筑物理”课程实验环节，针对过去实验大分组所出现的学生参会度不高、教学效果不佳的现象进行调整：在实验仪器有限的情况下，进行小分组实验教学，将过去一个班同时做实验改为多个组不同时段做实验。虽然实验课时量增加了，但授课教师可以观察到每一名学生参与实验的情况，他有精力指导每一名学生参与实验仪器的调试、实验数据的处理和分析和实验报告的撰写等，让全体学生具备基本的实操能力。

(三)教学内容调整及教学方式的变化

1.线下授课环节、内容丰富多样

授课教师团队考虑到科学研究新成果和相关学科竞赛的新要求，将“建筑物理”课程授课知识体系分解成为“基础理论知识点、知识拓展、课程调研汇报”三大方面。

(1)基础理论知识点精炼讲授。基础理论部分仍然包括建筑热工学、建筑光学以及建筑声学的3个篇章的基本知识点。但各部分有所删减。简单易懂的知识点精讲，涉及到复杂数学公式的知识点，比如周期性传热部分，只是结合隔热设计进行材料基本性能指标的介绍。建筑日照部分考虑到现有软件已经包含了计算，故只介绍基本的原理，不再详细介绍棒影日照图等基本分析方法。

建筑光学部分包括建筑光学基本原理、天然采光、人工照明等内容，考虑到现有软件发展的情况，只对光学基本原理和天然采光进行介绍，照明部分的室外照明等章节不再讲述。

建筑声学部分包括建筑声学基本原理、吸声材料与构造、建筑隔声、噪声控制等内容，讲述时考虑到学生学习建筑设计课程的需要，只讲述最基本的声学基础隔音降噪知识，不再讲述厅堂音质设计、材料隔声性能评价等内容。3个部分内容精炼之后，学生不再面对一些晦涩难懂且现阶段实用性不强的知识，大大节约了学习的时间和精力。学生发现基本理论其实并没有那么难掌握，从而找回课程学习的信心。

(2)知识拓展环节做调节补充。在知识拓展环节，不拘泥于课程教材的基本知识点，将当下比较前沿的相关技术及实践进行引入介绍，主要包括绿色建筑技术设计及评价、绿色建筑设计分析软件、可持续建筑以及疫情大背景下健康建筑的技术实施、绿色建筑设计竞赛等，引入的内容与基本理论知识相互穿插，有效实现了课堂内容的较好吸收。利用好每堂课的“黄金20分钟”，在每节课的前20分钟，授课教师主要介绍基本理论，剩下的20分钟，即为知识拓展环节，或将相关方面最新的学术论文部分内容进行解析，或将绿色建筑设计的案例进行解析，或对绿色建筑设计竞赛的获奖作品进行解析等，形式及内容多样。内容的加入与穿插看起来占用了原有的课程学时，实际上能有效地调整学生在课堂上的学习节奏，能有效的提高学生课堂学习的兴趣，相对于传统的教师“满堂灌”的单一模式而言，这样的内容安排有助于学生了解学科热点，且能活学活用，真正做到理论与实践相结合。

(3)课程调研汇报增强互动。对于建筑学专业的学生而言，对课堂汇报的环节不陌生，在建筑设计系列课程里，经常会采用调研汇报或者方案汇报的方式进行课程的学习。但在理论课的学习中进行调研汇报的却不多，很多的理论课依然以传统授课方式为主。考虑到“建筑物理”课程中也有可调研和汇报的知识内容，安排了实验心得及现场调研两种类型的课堂汇报，或在实验环节获取心得进行汇报，或通过现场调研获取心得进行汇报，汇报时教师进行一一点评，学生也再次积极思考。比如在热工学部分，让学生通过室内外热环境参数实验，对比不同朝向不同方位的房间内部的温湿度、风速数据等不同，判断分析造成数据差异的原因，最终形成汇报成果进行汇报；在建筑光学的灯具部分，下发灯具现场调研任务，让学生前往装修大市场，实地的认知各种灯具，了解各种灯具的光线分布、使用特点、光效等。在调研汇报时，有同学建议多增加这样的现场调研环节，认为现场调研能真实有效地接触到课堂上学不到的知识，同时能直接实现学生参与课堂，增加了课堂的生动性，学生也会自然的将理论部分跟调研部分进行结合及对比，很好地将理论联系了实践。课程通过多版块内容的穿插和补充，有效的实现学生对于课堂的内容和节奏的跟进，能有效的调控原本单一枯燥的课堂，加强师生互动，提高教学效果。

2.线上教学方式全过程渗透

教学团队在充分研究了中国大学慕课及爱课程等平台上的课程资源及运行模式之后，听取本校建筑学专业学生对于线上教学环节的诉求，经授课教师团队集体讨论，决定不采用慕课或者爱课程的公众资源，而是根据笔者所在学校学生的特点自己创建，使用他们熟悉的“超星学习通”进行相关课程资源的创建及发布。线上自主学习的环节分为“课前预习翻转”和“课后巩固”两个主要方面，每个方面又包含视频学习及章节测验两个任务点，落实好课前预习及课后巩固两个环节的效果。

课前翻转也就是新知识点的预习，通过不超过5分钟的短视频进行新知识的介绍，每一个短视频都以动画或者图片的形式激发学生学习的积极性，便于学生快速直观地了解新知识。预习完成之后，必须完成对应的章节测验任务点，发布设置为开课之前，没有完成者系统将自动统计学习数据，并自动加权到线上部分的学习成绩中去。课后巩固部分针对每次线下课堂授课完成进行，是对每一次或者每一周课程内容的总结。课后巩固的学习视频时长控制在8分钟之内，不是对课程授课的简单重复，而是结合新的学科发展动态，精炼语言，简化问题，将枯燥的理论知识转换成通俗易懂的图片或者语言，便于学生课后消化吸收。课后巩固部分亦设置了章节测验任务点，要求学生在下一次新知识点开课之前完成课后巩固。课程授课的PPT于上课完成后发布于超星平台，便于学生课后翻阅，这样，就构成了“课前预习—课堂讲授—课后巩固”三阶段学习方式，如图1所示，这样的课程环节设置，将原本枯燥繁杂的理论知识碎片化、通俗化，且考虑了学生自主学习的心理接受时长，让学生自主进行课程的预习和温习。大部分学生反映，这样的线上学习耗时不长，能集中自己的注意力，知识点通俗易懂，学习效率较高，相对于公众的线上资源而言，学生更容易接受自建的线上资源。

图1 笔者所在学校“建筑物理”课程部分章节的线上资源

在本次创建线上课程资源的过程中，授课教师团队也将“建筑物理”实验课程的相关内容做成短视频发布于超星学习通平台上，主要内容包含了实验开始前的预习视频、相关的仪器认知视频、章节测验3个任务点，线上实验资源的创建亦很大程度方便了学生学习，让学生在实验开始前对实验进行了解认知，有助于提高现场实验的教学效果。

三、多元化的教学考核评价方式

(一)线上环节的考核评价

线上环节是“自主+半约束”式学习，也就是说，学习的时间可以根据学生自己的实际情况灵活安排，但最晚完成时间不能晚于下次新课开始之前。为更好地督促学生完成线上部分的学习，在课程开始时就对考核细则进行了宣讲。线上考核体系在“建筑物理”课程资源的建设及应用中以超星平台为载体，利用系统直接生成成绩数据。线上环节的考核内容主要包括课程音视频、章节测验、章节学习次数、阶段考试4个方面。

1.课程音视频

该部分内容主要包括每个新知识点的课前预习及课后巩固视频，教师会根据教学进度提前发布，并在超星学习通平台上设置“定时发放”，通知学生按照发放的时间节点完成。

2.章节测验

章节测验与课程音视频部分以捆绑式任务点出现，学生在完成课前预习或者课后巩固视频后，必须紧接着完成章节测验，章节测验都是针对短视频提炼出的习题，内容相对简单，答题耗时不长。如果学生马虎应付，章节测验就难以获得满分，直接影响到该环节的得分。

3.章节学习次数

该部分的设置主要是为了激励学生熟习知识、掌握知识。超星系统会根据学生的查阅次数进行统计，学生的多次查看有利于提高学习效果，同时也能于无形之中培养好的学习习惯。不懂的地方可以反复看视频，学习次数少，该项所获取的分值亦不会太高。

4.阶段考试

阶段考试是对每一阶段知识内容整体性的考核。考试通过超星平台进行发布，阶段考试包含建筑热工学、建筑光学、建筑声学3个部分的考试及期中考试，考虑考试的严肃性，阶段考试及期中考试安排在教室，以随堂考的形式进行，考试时间控制在30分钟内。加入这一环节的目的是为了系统性检查学生学习情况，且通过超星平台进行考试，客观题部分系统自动批阅，教师只需要批阅主观题部分，这样极大地节约了人工批阅的工作量，提高了教师的工作效率。

线上部分的学习成绩由系统自动统计并按设置进行加权，最终得到该课程的线上学习环节综合成绩，如图2所示。该部分的成绩最终计入“建筑物理”课程的总评成绩。

图2 超星平台自动统计的线上部分考核成绩

(二)课程全过程考核

结合混合式课程教学的线上平台，在“建筑物理”课程考核过程中，不再单纯地“一考定成绩”，而是注重过程管理，细化每一个学习环节的考核，强调各学习环节的重要性。基于全过程管理的课程考核体系主要包含了常规考核部分(课堂考勤及线上部分)、课程实验部分和课程考试3个部分，分别对各个部分的成绩权重进行规定，在开课之前对学生进行考核细则解读，以保证课程全过程评价的顺利实施。

1.常规考核

常规考核包含了线下课堂的出勤情况、课后作业完成情况；线上环节的常规考核主要是对于学生完成线上考试、章节任务点、测验等进行要求。为确保学生有效完成任务点，在任务点发布时设置了完成时间，逾期未完成以0分计。

2.课程实验

课程实验主要是课程要求的6个实验版块，主要是由学生所在的实验小组提交的实验报告以及现场实验考勤2部分组成，两者各占比5%。

3.课程考试

期末考试成绩占比由原来的70%降低至60%，减少了期末考试成绩的占比是希望通过考核方式的改变，督促学生在课程学习全过程中全面掌握每个知识点，有效改善课堂授课时学生“人在课堂心在外”、考前突击而出现“高分低能”的现象。如果在常规考核及课程实验两大部分不认真对待，课程考试难以获得高分，即便是获得高分，加权之中的总评成绩也会因前两部分的拉分而降至很低，因此需要学生认真对待各环节、各版块。

调整后的考核体系既包括了线上部分的考核，又包含了线下部分的考核，如表1所示，既考核了学生对于基本理论知识的掌握，又考核了学生在实践能力。基于过程管理的评价方式注重考查学生平时的学习情况，强调学习的持续性，突出考核的过程性和综合性。将学习过程和不同环节的学习结果相互结合，这样的评价体系能全面考核学生学习情况，避免了以往单一评价体系所导致的“重结果，轻过程”的现象。

表1 基于全过程管理的成绩考评体系

在当今信息化的社会背景下，不过度依赖大众化的线上课程资源，根据不同院校学生的实际情况及需求进行适宜的线上课程资源的创建是非常必要的，持续对线上平台的资源进行更新建设亦同等重要。教学实践中，笔者所属教学团队采用“线上+线下”的混合式教学方式，逐步引导学生自主学习，提高了学生对于“建筑物理”课程的学习热情，有效改善了现场授课课堂气氛沉闷、学生学习积极性差的局面，取得了较好的教学效果。但随着建筑技术的快速发展，各种新技术在逐年更新，对于“建筑物理”课程的教学手段和方法，仍需我们不断思考和探索实践。