“钢筋混凝土结构原理”混合式教学模式改革与实践

孙惠香，葛 涛，康 婷，白二雷

（空军工程大学 航空工程学院，陕西 西安 710038）

引言

随着计算机技术的快速发展，以互联网为平台的信息技术得到了飞速发展，引发了教育系统的全面变革，教育资源更加丰富，获取渠道更加便捷，人才培养的质量标准进一步提升。军校本科人才的培养目标是培养满足部队备战打仗要求和部队实战化训练要求的高素质复合型科技人才。传统的以书本知识为主、以课堂教学为主、以教师为主体的教学模式，已无法适应信息时代对复合型军事土木工程科技人才的要求。

随着教育信息化的发展，线上教学资源越来越丰富，线上教学平台也得到了迅速发展，然而，从教学内容和培养目标看，与各校教学大纲完全匹配、适应空军工程大学专业特点的教学资源基本没有。受突发公共卫生事件的影响，线上教学得到大力推广。对于军校来说，全面的线上教学难以实现。在监督互动、教学效果和能力培养方面，线上教学的效果也受到广泛质疑。基于丰富的线上教学资源，开展线上线下混合式教学成为“互联网+”时代采取的最合适的教学模式。混合式教学可以充分利用在线资源，解放课堂，通过课前线上学习+讨论、课上面对面深入讨论、课后线上实践+讨论，实现跨时空的教学联系。在各学校教学培养学时有限，尤其是军校学生要用大量学时进行体能训练，专业课学时普遍压缩的情况下，混合式教学可以合理利用碎片化时间，加强师生的联系与互动，课上以学生为主导，教师为主体，充分调动学生的学习积极性和主动性，锻炼学生的自学能力、思考能力和工程实践能力。

“钢筋混凝土结构原理”是土木工程学科的核心专业基础课，在全期土木工程人才培养体系中有着重要的承上启下作用。多年来，“钢筋混凝土结构原理”课程组根据时代背景和学生岗位任职背景，合理确定课程教学目标。以“建以致用”为原则，致力于立体化课程教学资源和教学条件建设，开发通用性和适应本校特色的线上MOOC资源。利用线上资源，教师持续开展基于线上自主学习、线下课堂深化研讨的混合式教学模式改革和实践，实现了基于任职岗位的教学目标的达成，取得了良好的教学效果和创新实践成效。

一、“钢筋混凝土结构原理”课程教学目标建设

教学目标建设是教学改革的目的和靶标。合理确定教学目标是引领教学改革的方向。混凝土结构是现代基本建筑中一种最常用的结构形式，“钢筋混凝土结构原理”是土木工程专业重要的核心专业基础课，可为学生学习多门后续专业课打好基础。“钢筋混凝土结构原理”虽然是一门通识课程，但是不同专业之间的内容侧重点并不相同，学生毕业后从事的工作岗位也不同，因此，必须根据就业方向制定适应本校学生岗位任职特点的课程教学目标。

（一）教学目标

1.知识目标。了解钢筋混凝土结构组成材料的力学性质，理解结构设计的基本原理，掌握各种钢筋混凝土构件的受力性能、承载力计算原理和方法，能实现理论知识与实践的融会贯通。

2.能力目标。能熟练运用国家现行规范进行基本构件的设计，具有一定的构造处理和绘制施工图的能力。培养工程思维，提升学员发现、分析和解决问题的能力。

3.素质目标。养成严谨的专业素养和科研作风，培育学生负责的职业精神。尊重规范，尊重生命，树立对国家财产负责、对人民生命安全负责、对国家防御安全负责的使命责任意识。

（二）教学改革要重点解决的问题

“钢筋混凝土结构原理”是土木工程专业的核心基础课，教学内容经典、理论性强。结合本校特点，教学改革要重点解决的问题如下：（1）通用专业基础课普适性的教学内容与任职岗位和实战契合不紧密；（2）传统教学方法与信息化教学环境不适应；（3）课程难度大，教学内容多与学时少的矛盾突出。

（三）混合式教学设计思路

根据***主席的“全面贯彻新时代军事教育方针”的要求和《中国人民解放军院校教育条例》的要求，持续深化课程教学模式改革，把立德树人放在课程教学的首要位置，在课程中有机融入思想政治教育内容；贴近部队，贴近实战，结合部队训练和备战需求，对教学内容进行更新；加大信息化教育资源的建设与运用，进行线上线下混合式教学模式创新，改进以学为主体的教学方法，充分利用学员的碎片化时间，实现课堂教学主体角色转变，通过案例引导、任务驱动、分组辩论、竞争答题等教学方法构建和谐课堂，活跃课堂氛围，运用情境激励、竞赛奖励和多样化考核等机制激发学员主动学习的内动力，实现他们由被动学习向主动学习的转变。

二、“钢筋混凝土结构原理”课程内容和教学资源建设

教学改革，课程建设先行。丰富的教学资源有助于学生理解和掌握教学内容、拓宽学生视野，是开展混合式教学的重要支撑。

（一）紧贴任职岗位，构建实战化课程教学新体系

忠诚于党、献身国防，在课程教学中有机融入思政元素。根据任职岗位和战场建设特点，认真梳理知识点，以经典教学内容为基础，增加军事防护工程在武器侵彻爆炸作用下材料的强动载特性和防护结构动力设计相关知识，增加部队训练、演习演练、战场建设案例，增加真实战争中机场毁伤案例和最新科研成果，提高学员的岗位认知能力和实战体验度。同时，兼顾学科科研动态发展和各类规范修订的最新内容，构建实战化教学内容新体系。

（二）建设立体化教学资源，提供先进的试验教学条件

持续的课程资源建设以及提供先进的试验条件辅助课堂教学，可为学员提供课外自主学习和实践的平台。

1.建设了与本校教学大纲紧密契合的线上慕课学习资源。2018年上线陕西省MOOC平台，2020年在学堂在线平台上运行，已面向军地高校和社会学习者开设4期，选课人数超过15 000人，受益面广。本校开设的“钢筋混凝土结构原理”课程，已连续3年采取基于自建慕课的线上线下混合式教学模式，教学效果持续提升。

2.建成了局域网自学系统，为学员提供了良好的学习平台。

3.开发了多媒体教学软件，精准对应每一个重点和难点，方便学员强化实践训练。

4.开发了配筋计算软件，搭建了自主实践平台，解决了学生首次任职动手能力不强、书本教学与信息化办公实践严重脱节的问题。

5.自编了课程设计指导书、学生自学指导书等各种纸质辅导资料。

6.编写了1 000余道题，构建题库，覆盖整门课程的知识点。

7.建立了资源丰富的多媒体素材库，形成了完备的课程教学资源系统。

8.改建了结构工程实验室；新建了防护工程试验室，拥有电液伺服压力试验机、霍普金森压杆测试系统和真三轴动静综合加载试验系统，改善了试验条件。

9.建设了功能完备的智慧教室，方便开展混合式教学活动。

三、“钢筋混凝土结构原理”课程线上线下混合式教学实践

“钢筋混凝土结构原理”课程的特点是基于试验和理论研究指导工程应用。其特点可归纳为“四多两强”，即概念多、原理多、试验现象多、计算公式多；理论性强、实践性强。该门课程涉及的原理知识广泛，经验公式多，构造要求烦琐，传统的教学方式容易让学生感到枯燥乏味，难以掌握重点内容，达不到应有的教学效果。为聚焦强军目标，瞄准未来战场建设和保障需求，以提高学生建设管理能力和应急保障能力为目标，授课过程中依托多年来课程组的校级、省级及国家学堂在线课程组建设的《钢筋混凝土结构原理》MOOC资源，借助学堂在线和雨课堂，开展线上线下教学模式改革。在线学习以MOOC和雨课堂为主进行课程预告、网络自主学习并完成作业和师生互动。课堂以多媒体教室为教学环境，开展讨论、案例分析、竞答比赛、翻转课堂等教学活动，充分发挥学生的主动性，培养学生的综合素质。此外，积极探索线下自主学习—课上提出问题—分组讨论—强化实践训练的教学流程，注重培养学生的岗位任职能力和工程实践能力。

（一）教学方法改革

课程秉承战场牵引、科研驱动、授之以渔等教学新思想，多年来形成了“目标牵引式”“比较研究式”“小组协同式”等多种教学方法，以经典案例和战场建设需求为目标牵引，在钢筋和混凝土两种材料之间、各种构件之间、承载能力极限状态和正常使用极限状态之间、普通混凝土与预应力混凝土之间展开广泛的“比较研究式”教学。同时，以小组协作为提升模式，通过小组竞答、分组辩论、协作研究、小组汇报等方式，线上线下多维度展开协同学习，注重帮带与鼓励，由独立学习向协同学习转变，培养学生的集体主义精神。

（二）教学组织实施

教学内容分层递进，本着简单知识线上学、原理知识报告学、难点知识讨论学、应用知识实践学的原则对知识进行分解，从而解放课堂时间，拓展知识的深度和广度。教学组织有效衔接，教师在雨课堂布置任务，通过在线测试暴露学员的薄弱环节，然后在线下课堂讨论疑难知识，强化实践演练，汇报热点研究情况。课后完成雨课堂测试和课后作业，在线上讨论区拓展专业知识，课上采用不同的教学策略，锻炼学员的深度思维。

1.“竞答式”分组讨论。要求学生熟练掌握的教学内容宜精讲多练，让学生充分讨论。按教师下发的知识点，学生在线观看慕课，教师在课上安排“竞答式”分组讨论课帮助学生巩固。将全班分组，每组5名学生，通过智慧教室发题，学生通过Pad抢答，最后得分多者获胜，获胜方获得奖章，最后按奖章数量折算平时成绩。此种模式已使用多年，热情高涨，讨论热烈，课堂气氛轻松愉快，积极性很高，教学效果良好。讨论题目要精心选择，要具有代表性，可选择一些容易产生歧义、要求精准理解概念的题目。有的题目有多种解法，要“精练”。讨论完后再引导学生总结经验、规律，进行升华。

2.强化实践教学。为了提高学生分析、解决实际问题的能力，使学生尽快融入工作岗位，在教学中要增加实践教学环节［1］。课程设计是土木工程专业本科培养计划中的一个主要教学环节，也是最重要的实践教学环节。通过课程设计，有利于培养学生的知识应用技能，提高学生对具体工程设计问题的综合分析能力和创新能力。由于课时压缩，可将课程设计指导内容做成慕课，学生可以利用课余时间自学课程设计步骤与方法，通过自学独立系统地完成一类构件设计。教师指导时可留有更多时间集中解决学生的疑难问题，让学生熟悉相关设计规范、标准图以及工程实践中的常用方法，提高实践能力。

3.对比研究，建立体系。在教学中广泛采用比较研究的方法进行重点内容的研讨教学，有利于加强学生对整体知识体系的构建和理解。比如：对钢筋和混凝土材料强度与变形进行比较分析，可使学生理解为什么两种材料可以“珠联璧合”、扬长避短、共同工作。在各类构件承载力的计算中，通过比较分析，学生理解了受弯构件是压弯构件的特殊情况，因此基本假定是一样的，所有构件均应关注钢筋与混凝土的强度与数量的匹配问题；通过对比，学生明白建筑中各构件的重要性是不同的，理解了纵向钢筋和横向钢筋的不同作用，从而理解了强剪弱弯、强柱弱梁的意义；通过构件破坏形态对比，学生理解了钢筋不是布置得越多越好，钢筋强度不是越高越好，地震来临时超筋破坏的后果不堪设想，进而理解了混凝土结构两种材料的面积和强度的匹配关系的重要性。通过对比，学生理解了承载力计算和配筋构造同等重要，理解了受扭配筋与受弯配筋的不同之处等。在不同的专题之间进行对比教学，能够让学生更好地知道两种承载力极限状态设计的不同之处，理解在混凝土结构中施加预应力的目的。

（三）多维考核方式改革

教学评价注重过程，课程考核包括形成性考核和终结性考核，其中，形成性考核包括在线学习和课程设计，终结性考核为闭卷笔试。计分标准：在线学习（25%）+课程设计（15%）+闭卷考试（60%）。在线学习包括跟随课堂教学进度完成在线视频观看、在线习题解答、在线作业、在线讨论和测试。课程设计注重对学生自主思维的考核，成绩评定考虑学员在课上提出问题的数量［2］。

结语

经过多年持续的课程建设和混合式教学实践，我校“钢筋混凝土结构原理”课程形成了以下特色：（1）构建了“三位一体”教学内容新体系。重塑“通用知识+任职知识+实战知识”“三位一体”教学新体系，确定了“紧贴战场，教学与部队训练同步，瞄准前沿，兼顾创新与素质教育”的教学新理念，凝练了“加强基础，重视应用，开拓思维，授之以渔”的教学新思想。（2）建设了立体丰富的教学资源新系统。慕课资源加强了知识的广度和深度，开发的软件便于学生交互式学习和进阶实践。（3）创建了信息化竞赛能力提升新途径。将PKPM、BIM 等信息化手段作为知识综合运用和实践教学的重要组成部分。指导学员参加全国各类大赛，获奖10余项，学员的创新能力显著提高。（4）培育了教研融合、高水平的优秀教师队伍，共完成国家基金项目6项，获军队科技奖20余项，发表学术论文150余篇，出版教材专著10余部，近两年，高职比例提升50%以上。经过多年持续建设和教学改革探索与实践，课程也取得了可喜的建设成果，成为陕西省精品资源共享课程，2021年被评为陕西省线上线下混合式一流本科课程。