基于线上线下混合式的课程教学改革与实践——以“水工钢筋混凝土结构”为例

高兰兰，黄海燕，李 爽

（1.云南农业大学 水利学院，云南 昆明 650051；2.云南水利水电职业学院，云南 昆明 650051；3.中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司 水环境分院，云南 昆明 650051）

“水工钢筋混凝土结构学”课程是水利水电工程专业核心课程。该课程计算公式多且复杂，参数多易混淆，知识点琐碎，构造要求多，理解难度较大［1］，与实际工程联系紧密。传统的教学模式过于枯燥，导致学生畏难情绪较大，学习效果不佳。

针对该课程在教学改革中普遍存在的问题，课程组采用线上线下混合的教学模式，结合课程特点，在课程教学改革方面做了一些探索。

一、课程简介

（一）课程基本情况

“水工钢筋混凝土结构学”是水利水电工程专业核心课程之一，在水利水电工程专业的培养方案中占有非常重要的地位。该课程是一门实践与理论相结合的课程，通过课程学习，学生应掌握钢筋混凝土构件的基本力学性能，掌握水工钢筋混凝土结构设计的基本原理与方法。该课程在专业课程与基础课程中发挥着承上启下的关键作用，它的先行课程为“建筑材料”“材料力学”“结构力学”“水利工程制图”等，后续课程有“水工建筑物”“水电站”“水利工程施工”等。该课程既有理论推导又有实验研究，同时与行业规范、工程实际联系紧密［2］，兼具专业课与基础课的特征。通过本课程的学习，学生可以在知识层次、能力层次及思维层次上得到提升。因此，开展本课程的线上线下混合式教学具有开创性的意义。

（二）教学目标

教学目标主要是面向专业能力培养，是显性的［3］。“水工钢筋混凝土结构”作为水利水电工程专业的核心课程，其教学目标如下。

1.掌握分析水工钢筋混凝土的基本原理，包括钢筋混凝土结构的基本概念、材料的物理力学性能、基本受力构件的构造要求等。

2.理解并熟练掌握各种基本构件在承载力极限状态和正常使用极限状态下的计算设计方法，能够根据规范要求设计水工钢筋混凝土结构基本构件（受弯、受压、受拉、受扭构件）。

3.能运用水利水电工程实验基本原理和分析方法进行实验设计、操作和结果分析，具有解决水利水电工程领域复杂问题的创新综合能力。

二、混合教学模式下的课程教学设计

线上线下混合教学模式运用现代信息技术，借助雨课堂、智慧树、慕课等学习平台，采取启发式、案例式等教学手段，实现课程的全方位、全过程教学。将课程教学贯穿课前自学、课中内化、课后反思和第二课堂四个环节，可有效地激发学生学习兴趣，化被动为主动，提高教学效果，以保证知识目标、能力目标、素质目标的同时达成。

课前，教师通过雨课堂平台向学生发布本次课程的学习任务，向学生推送预习课件、微课视频等资源，微课视频资源内容与本节课程的学习内容相关。学生通过提纲性的预习课件，完成本次课程内容的初步学习。预习课件包含重点内容的自测题，教师根据学生做题情况，及时调整教学策略，进一步明确课堂教学重点和难点。同时，要求学生根据微课视频内容发表自己的观点和看法，课前随机抽取1～2名学生进行5分钟的观点展示。

课中，广泛采用启发式、案例式、探究式的教学手段［4］对教学中的重点和难点进行讲解，综合运用动画演示、虚拟仿真技术、工程事故案例分析等手段，深入浅出，举一反三，解决教学中的重点和难点问题。结合雨课堂发布的预习任务，在课上进行小组汇报+小组讨论，完成互助式学习，这样教师也完成了由“主演”向“导演”的角色转变。这样的教学形式，一方面增加了学生对知识的理解，提高了团队合作水平；另一方面，可促进多种观点的形成，磨炼了学生的探究和科研能力。课堂讲解过程中，注重对学生思维的训练，引导学生积极思考，梳理重点和难点知识。同时，注重培养学生分析问题和解决问题的能力，培养学生的民族自豪感、家国情怀、大国工匠精神、科学精神和职业素养。

课后，要求学生在规定的时间内完成教师在雨课堂上推送的课后作业和章节测试，并将成果按时提交至雨课堂平台，查漏补缺，巩固课堂学习成果。线下，每周安排一次答疑课。答疑是课堂教学的重要补充，一些与课程相关的探索性问题、争议较大的问题都可以在答疑课中解答。同时，教师定期在线上给学生推荐一些典型工程纪录片（如三峡大坝、港珠澳大桥）或者工程伦理方面的电影，让学生观看并线上提交观后感，培养学生的文化自信和民族自豪感，以及追求卓越的工匠精神。

三、混合式教学模式下的课程教学实施

以“水工钢筋混凝土结构”第5.3节“偏心受压构件的计算”为例，说明线上线下混合教学模式的课程实施过程。

（一）学情分析

教学对象为水利水电工程专业大三的学生，先行课有“理论力学”“材料力学”“结构力学”“建筑材料”，也学完了本课程第3章的全部内容和第5章第1、2节的内容，了解了受弯构件截面设计和偏心受压构件的一些概念，但学生对偏心受压构件配筋计算的内容了解不足，因此在授课时，教师要结合启发式教学法、案例分析教学法、探讨问题教学法开展课堂教学。

大三学期课程较多，部分学生在上课时会出现乏累和精力不集中的现象，接受知识的能力有限，因此，教师应该增加与学生的互动，掌控教学节奏，避免“填鸭式”教学。

（二）内容分析

介绍偏心受压构件正截面两种破坏形态时，对于受拉破坏（大偏心破坏），可结合受弯构件双筋矩形截面的破坏特征进行对比学习；对于受压破坏（小偏心破坏），由于情况较多，可借助应力分布图形进行分析理解。此外，讲述偏心受压构件正截面受压承载力的一般计算公式时，应让学生重点理解其适用条件。

（三）教学目标

讲述偏心受压构件的计算公式，可为后续对称配筋计算奠定基础。学生通过学习，能够熟练掌握偏心受压构件正截面两种破坏形态的特征及其正截面上应力的计算简图；掌握偏心受压构件正截面受压承载力一般计算公式的原理；同时结合相关构造要求，完成偏心受压构件的配筋计算，正确绘制配筋图。

（四）教学重点和难点

教学重点：偏心受压构件正截面的两种破坏形态。教学难点：偏心受压构件正截面受压承载力的计算公式。

（五）教学媒体与资源选择

教学媒体有PPT和教学动画，教学资源选择雨课堂和大学慕课，推动混合式教学、形成性评价、多通道互动，增加课程教学的趣味性。

（六）课堂教学创新点

结合雨课堂，进行混合式教学，实施形成性评价，形成多通道互动，增加教学的趣味性。在雨课堂上推送习题，及时巩固重点和难点知识，可调动学生的课堂参与度，集中学生的注意力。除采用传统的教学方法外，还要灵活运用启发式教学法、案例式教学法、探究式教学法。

（七）教学环节

1.线上课前准备。教师活动：在雨课堂上发布预习任务课件，明确教学目标及重点和难点，引导学生自主学习，关注教学平台学生的完成情况和效果；上传地震时由于柱子破坏引起的结构倒塌的工程实例视频，提出讨论问题：结构中柱子和梁的重要性比较；根据预习效果分析，确定教学重点和难点：小偏心受压构件破坏的三种形式。学生活动：登录平台，观看教师推送的视频；自主学习，完成预习课件的学习和测试；思考问题原因，查找错题原因，明确学习重点；就预习时有疑问的地方与教师在线交流互动。设计意图：发布预习题目，主要目的是检验学生的自学情况，教师根据学生预习效果，及时调整教学策略，进一步明确课堂教学重点和难点；教师推送视频并提出问题，目的是让学生在专业学习中培养职业道德和责任意识，树立工程无小事的意识。

2.线下课堂内化。教师活动：回顾上节课的教学内容，利用雨课堂随机选人功能就预习课件中提出的讨论问题发表看法，并进行思考，使学生意识到土木工程师提高社会责任意识的重要性，点评学生课前预习完成情况（5分钟）；采用启发式、案例式、探究式等教学手段对教学重点和难点偏心受压构件正截面的两种破坏形态和计算公式进行讲解，综合运用动画演示、模型展示、类比学习等手段，举一反三，最终解决教学的重点和难点问题（55分钟）；利用雨课堂发放课堂活动任务单“偏心受压构件两种破坏发生的条件、破坏特征、破坏时截面的应力和应变分布”，要求学生以小组为单位讨论，在规定的时间提交讨论结果，教师巡回指导，记录数据进行过程评价（25分钟）；总结两种破坏的本质区别，点评小组讨论结果，强调本节课的教学重点和难点（5分钟）。学生活动：回顾受弯构件计算公式建立的基本假定，被随机抽到的学生发表自己就柱子倒塌造成工程事故的看法；分小组讨论总结：两种破坏发生的条件、破坏特征、破坏时截面的应力和应变（包括受拉钢筋、受压钢筋、受压区混凝土），在教师的指导下完成小组讨论教学活动；绘制受弯构件的双筋矩形截面应力分布图；根据教师的引导，将应力分布图改为偏心受压构件的应力分布图，根据应力分布图，建立力的平衡和力矩平衡公式，反思类比学习法的应用；根据教师的总结评价，反思并巩固本次学习的重点和难点。设计意图：采用多种教学方法和手段对教学重点和难点进行集中讲授，旨在提高学生学习兴趣，加深对重点和难点知识的理解和掌握；课堂活动旨在活跃课堂气氛，提高学生自主学习能力，引导学生主动思考，培养学生分析问题和解决问题的能力，培养学生的团队精神。

3.线上课后提升。教师活动：推送课后作业题，及时关注学生作业完成情况，重点关注课前预习测试效果不佳的学生课后作业效果，思考教学策略；推送港珠澳大桥工程相关纪录片，要求学生观看并在规定时间提交观后感，指出港珠澳大桥工程中涉及的偏心受压构件；布置下一堂课的任务，明确下一堂课的目标及重点和难点，引导学生自主学习，关注教学平台上学生的完成情况和效果，为下一堂课的教学做好准备。学生活动：登录雨课堂，领取课后任务，完成本节课的课后作业；自主学习，完成下一堂课的预习测试；思考错题原因，查找不足，明确下一堂课的学习目标；就没有掌握的内容或者下一堂课的内容与教师进行线上交流互动。设计意图：课后，教师推送课后作业和章节测试，旨在强化课堂知识学习，查漏补缺，巩固课堂学习成果；要求学生观看纪录片，主要是为了让学生将课堂理论学习与实际工程联系起来，加深对课堂知识的理解；利用雨课堂和通信软件开展师生互动，主要目的是为学生随时随地答疑解惑，对困难学生进行个性化辅导，提高学生学习的积极性和主动性。

4.开展第二课堂。组织学生参加结构设计竞赛和大学生创新创业训练；鼓励学生参加社会实践活动；鼓励学生去设计单位、施工单位实习，积累一定的工程实践经验。将专业教育渗透到大学生学习生活的方方面面，逐渐形成以第二课堂为途径、实践教学为载体的“全过程、全方位、立体化”的育人格局。

四、混合式教学模式下的课程实施效果

通过线上线下的混合式教学模式，学生的学习习惯明显改善，主动学习意识增强，大多数学生能够真正做到“把头抬起来，坐到前排来，脑筋动起来，课后忙起来”。课后，学生也能够积极与教师、同学探讨问题，开展批判式讨论，在获取丰富知识的同时形成较强的自学能力。雨课堂的应用，实现了学生学习过程的全监督，从预习、课堂学习到课后作业，学生学习时间可评估。同时，教师通过雨课堂发送小组讨论题目，让学生的课外学习任务更加明确、充实，学习内容更有层次性和挑战性。

在考核方面，采用过程考核与终结考核相结合的形式，促使学生在课堂上真学、真想、真领会，课后动起来、忙起来、总结起来，考核项目设计多元化，线上线下占比均衡。经过一学期的尝试，该课程的学生期末平均成绩为79.6 分，比去年高了6.5 分，不及格率也由原来的20%左右下降到8%。

结语

基于线上线下结合的混合式教学模式进行课程教学改革，能够促使学生主动思考、独立思考，真正培养学生的批判思维和工匠精神；同时，也可以保证在专业课教学中实现知识、能力和育人“三位一体”的教学目标，培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人。