土木工程材料课程中混合式教学的现状模式分析

于 冰

(哈尔滨石油学院，黑龙江 哈尔滨 150027)

0 前 言

工程教育在我国高等教育体系中占30%以上。工程教育认证理念认为，工程人才的培养不能只有技术教育，其要求毕业生在掌握基本工程知识的基础上，具备对具体的工程问题进行分析与解决的能力，还要求学生具有其他知识与能力，如了解土木工程材料的可持续、绿色低碳、环保、经济等性能，并可根据工程的特点对材料进行设计与选择。如何在校园内、课堂上培养出同时具备工程实践能力与科研创新能力的复合型工程人才，如何根据工程教育认证理念对传统教学过程进行改革与创新，是当前高等工程教育面临的重大挑战。土木工程材料实验课程通过方案设计、实验操作、结果处理、现象分析、实验结论等一系列过程，锻炼和提升学生的综合能力。但现阶段，土木工程材料实验课程教学过程中存在实验内容与实际工程联系不够紧密、教学方法缺乏创新等一系列问题，不能满足工程教育认证理念的相关要求。为木工程专业更好地适应新时期的科技变革与产业升级，需结合工程教育认证理念，对其教学过程、教学方法及教学模式进行进一步的改革与创新，将教学培养模式从培养专业理论知识较强的专业型人才到培养沟通交流能力佳、创新与实践能力较强等综合素质较高的复合型专业人才进行转变。

混合式教学概念，最初由国外培训机构提出，这种新型的教学模式是将线上和线下教学相互融合，最早由何克抗教授将这种教学概念引入，并将其融入到国内的教学当中。混合式教学方法能够将网络化教学和传统教学很好的结合起来，将二者的优势充分发挥出来，既突出了学生的主体地位，又使教师在教学过程中的主导作用有所保障。因此，这种教学方法也成为了我国当前教育工作者的主要探究对象。本文对混合式教学方法在土木工程材料课程教学中的应用进行了深入的分析和探究，希望能够为今后我国高等院校的课程改革提供参考意见。

1 土木工程材料课程教学现状

1.1 教学内容分散

从当前我国高等院校在土木工程材料课程的教学内容设定来看，存在着教学内容相对分散，知识点之间缺乏贯通性和逻辑性的问题，教学内容较为复杂，教师在讲授和学生在学习的过程中都存在着难度。此外，土木工程材料课程中涉及到的知识点范围性较广，具有零散性的特点，各个章节之间缺乏连贯性，学生在学习过程中往往需要花费较多的时间和精力[1]。教师在设计教学内容时，也更加偏重理论性，导致其和现实生活之间存在的联系较少，只有具备一定实践能力的学生才能很好地掌握这门学科的教学内容，教学内容的分散导致了教学难度的提升，教学效果无法达到预期。

1.2 学生的主体地位不明显

通过走访和调查可知，当前我国大部分高校在进行土木工程材料课程教学时，应用的仍然是传统的教学模式。在课堂上，教师将更多的精力和时间用于理论知识的讲解，学生更多的是被动获取知识，师生之间缺乏互动。并且实践内容和实践课安排得较少，即使安排了实践课，也是以验证性实验为主，即教师演示，学生观摩，但往往实验效果较差。这种教学模式不仅会影响学生的学习积极性，影响教学效果，而且忽略了学生在学习过程中应占据的主体地位，被动性的学习不利于学生学习能力的提升。

1.3 教学评价方式单一

对教师的教学能力和学生的学习能力进行评价，是教学工作的主要内容，直接关系着教学质量的高低。但从土木工程材料课程的教学现状来看，大部分高校的教学评价方式只有期末考试，方法和标准都比较单一。这种片面的教学评价方式，使得无论是教师或学生在日常教学中都更加注重理论知识的学习，只在乎最终的学习效果，忽略了在学习过程中培养实践能力。并且，以考试为目的的评价方式只能对学生的能力做出片面的评价，对教学效果的衡量也不够全面，教师无法准确地掌握学生的学习情况，也不利于教学目标和教学内容的设定。

1.4 教学体系陈旧

目前，我国高校的土木工程材料课程教学中所使用到的教材大多数针对的是建筑工程，在土木、路基、隧道工程等方面所应用到的材料涉及得较少。随着社会经济的飞速发展，我国在基础设施建设上投入的资源越来越多，建筑行业对从业者的能力要求也越来越高，但是学生在校期间所接触的材料范围不够宽泛，使其在今后的实际工作中缺乏相应的能力，与实际需要不匹配[2]。大部分土木工程材料专业的学生在工作后都存在着专用材料掌握不足的问题。虽然造成这种现象有一定的客观原因，但这是土木工程材料教学中实际存在的问题，需要高校和教师做出积极应对。

2 土木工程材料课程教学的改革具体措施

2.1 情景式案例教学法

通过研究表明，以既定的学习目标为标准，在土木工程材料教学中应用情景式案例教学法，可以更好地调动学生的学习积极性，让其主动地参与到教学当中。因此，以下以金属材料为例子，对情景式案例教学法进行简单的介绍。

2.1.1 导入案例

教师在设计教学内容时，应事先准备好经典案例，并借助文字、图片、视频等多种表达方式将教学内容全方位地展示给学生。可以设计更加吸引学生注意力的标题，例如，将标题设计为：泰坦尼克号被称为“永不沉没之轮”，但是为何在第一次航行时就沉没？然后教师可以利用播放视频的方式来导入案例并引发讨论，这样做可以在课前充分地调动和激发学生的学习兴趣[3]。

2.1.2 提出问题

教师在提出问题时，起到的是引导作用而非主动作用。在导入案例之后教师可以提出问题让学生来回答。且问题要设计得合理并和导入案例具有一定的关联性，例如：造成巨轮沉没的技术原因有哪些；为何如此坚固的船体在发生碰撞后会导致巨轮沉没；哪种材料的抗击韧性较强。

2.1.3 明确教学目标

以OBE教学理念为标准，在教学开展之前就要确定学生的Learning outcome(预期学习成果)和学习方向。假如在导入案例和提出问题之后，学生的学习兴趣和热情被充分地调动起来了，教师可以顺理成章地将学习目标抛出，且学习目标可以设定多个层次，拿防火材料举例，教学目标可设定为：①掌握钢构件在火灾发生时易产生坍塌的原因；②基本掌握钢材防火原理和土木工程中较常使用到的防火措施；③掌握钢筋、型钢保护层对钢构件耐火性的影响程度；④从钢材在受冲击时的温度变化曲线入手，分析造成钢材脆性断裂的原因。

2.1.4 教师讲授、学生参与式学习

教师以教学目标为中心，结合先前的导入案例和教材中引入的概念及知识点进行讲授。例如土木工程材料的耐燃性、构件耐火性、DBTT(韧脆转变温度)等都是主要的知识点。在教授过程中，应注重突出学生的主体地位，借助合理的教学策略，为学生营造出相对轻松、愉悦的学习环境，在教学过程中也要注重师生互动和同学之间的交流、讨论，确保教学目标可以实现。

2.1.5 教学总结

在每节课的后10 min，教师应对本节课程的教学内容和相关问题进行总结，并再次进行针对性的提问。例如，当建筑物发生火灾时，内部温度势必升高，此时钢材的力学性质及变形性能会发生何种变化，在发生火灾时，钢材能够防火的原理和措施分别是什么；在钢材中融入哪些化学元素能够优化钢材的低温脆性。此外，教师还可以通过归纳总结的方式将课程中讲解到的金属材料进行整理，让学生更加系统性地学习相关知识。

2.1.6 延伸和拓展

在情景式案例教学当中，学生的参与度较高，学习兴趣也被充分地调动起来，课堂气氛活跃不死板，教师可以将这种学习氛围充分利用起来，对学生加以适当的引导，让所学的知识点得到延伸和拓展，例如教会学生如何利用在土木工程材料课程中学到的知识解决现实生活中实际遇到的问题，还可以为学生布置课外作业，让学生以小组的方式进行实践探究，课题的内容可以设定为：当发生火灾时，如何更加安全、快速的逃生；如何将材料低温脆性应用于生活之中。

2.2 教学内容模块化

在设计教学内容时，要注重内容之间的连贯性，使其具有模块化的特点，并且应将侧重点放在工程应用，具有一定的前沿性。在教学改革的不断推动下，其教学侧重点也从以往的侧重应试变成了侧重应用。因此，近年来我国各个高等院校在土工工程材料的课时上面做出了调整，呈逐渐减少的状态[4]。且课时结构也发生了变化，实践教学课时有所增加。在固定的课时中，尽可能多地为学生安排实训课程，以此来确保教学质量，这对于促进学生的积极主动性也有好处。教师需要时刻关注学生对教学内容的掌握情况，并适时地对教学内容和方法做出调整和改进。例如可以从工作实际需求出发，缩减对材料生产方面的关注，将更多的时间用于材料在土木工程应用中的学习。同时注意当前所学内容和后续专业课程的连接。让学生在学习的过程中充分认识和了解到土木工程材料课程的重要性和今后在工作中的实用性。此外，教学内容的模块化还体现在内容的时效性上。教师要将这一课程的相关学习研究、最新发展成果引入到日常教学当中，在倡导低碳环保的当下，在日常教学当中可以将环保材料和二次资源利用这方面的内容添加进来。例如，当前居民更加偏向于选择绿色节能建筑和装配式建筑，国家也倡导构建海绵城市，以及如何将应用土木工程材料所产生的生态问题进行修复。争取做到土木工程材料课程教学具有时代性、前沿性。教学内容模块化设计的具体思路如表1所示。

表1 土木工程材料教学内容模块化设计

2.3 加强实践教学

加强实践教学，可以更好地培养学生在科学创新方面的能力，为了更好地满足社会和企业的要求，高校在培养学生时，应该朝着创新型人才努力。因此，在进行人才培养时，要严格遵守设计好的人才培养方案。大学生在校期间，要按照人才培养方案的要求，获取相应的创新实践学分。对于部分有剩余精力或学习能力较强的学生，可以加入到学校提供的科研创新项目当中。通过分层设计，帮助学习能力存在个体差异的学生找到适合自己的学习方法。让学生在相对轻松、愉悦的氛围中培养自身的专业能力和创新意识，因材施教更具效果。个性化的发展方式可以为学生跨学科发展和创新创业提供空间，让其拥有更加多元化且自由的学习发展机会。

以工程材料实训举例课程为例，该实践课程就是依据土木工程创新型人才培养方案设计出来的，这一实践课程具有实践性教学环节，能够提升学生在土木工程材料方面的综合应用能力。在实践性教学环节的划分上，分为校内综合实践和参观校外施工现场。一方面，学生在校学习期间可以掌握基础土木工程材料在施工中的技术要求，掌握对土木工程材料检验、评定的能力，夯实理论知识，另一方面，土木工程材料的质量直接关系着建筑物的质量，实践性教学可以让学生更加清楚地了解到工程材料的好坏对工程结构质量的影响，能够更好地培养学生的工程观念。若部分高校受经费限制无法为学生提供实验室，教师可以通过组织观看实验视频的方式进行教学，或者通过校企结合的方式组织学生到工地进行参观。

2.4 线上线下混合式教学

先进、科学的教学方法应具备先进性及互动性，在教改的深入推动下，先进的信息技术和教学的融合也越来越深入，因此，高校教师在日常教学中，要对学生进行积极的引导，让学生在个性化学习当中完成对教学内容的探究。在“互联网+”时代，要将教学媒介充分运用起来，加强人才培养质量[5]。MOOC和课堂教学的结合可以将二者的优势进行互补，教学效果会得到大幅度提升。对于学生自学就能掌握的知识点，教师可让其在课下利用网络完成学习，这样做不仅解决了以往课时不足的问题，而且能够让教师将更多时间和精力用于讲解疑难知识点上，对教材进行更深入的讲解和挖掘。其次，还可以利用分组讨论的方式让学生在相互交流中发现问题、解决问题，打破传统的习惯性认知模式，让学生拥有勇于质疑、敢于创新的精神。在教学中应用线上线下混合式教学，教师和学生在学习过程中的地位慢慢发展转变，教师以引导为主，学生逐渐占据了主体地位，这也有助于学生养成自主学习的能力。但是这一教学方法对教师的教学能力也有了更高的要求。土木工程材料课程的任课教师不仅要具备夯实的理论知识，而且要拥有一定的实践经验及创新精神，在教学过程中要善于引导和启发学生，通过教学反思为学生创造更好的学习环境，提升教学质量。

3 结束语

随着经济的发展，我国在基础设施上的投入逐年增加，相应的，对这方面人才的能力也有了新的要求。土木工程材料是土木工程中重要的学习内容，学生对土木工程材料的掌握程度也直接影响到今后的工作能力。鉴于我国高校当前的土木工程材料课程教学方法存在诸多弊端，无法满足当前的教学要求，本文从实际情况出发，提出了应用情景式案例教学法和线上线下混合式教学的方法，对现有的教学方法进行改进，使其更具系统性和先进性。改进后的教学方法可以为学生提供个性化的学习空间，实践与理论相结合的教学方式也能够培养学生的自主学习能力和创新能力，让其在今后的工作中能够很好地被企业和社会所认可，成为全面型人才。

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