“建筑物理”课程混合式教学改革探索：深度学习的视角

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”课程是建筑学专业必修的技术基础课，包括建筑热工、建筑光学以及建筑声学三部分内容，主要培养学生在技术设计方面的创新思维和实践能力。在课程教学过程中，需要真正落实专业核心素养的要求，科学进行教学设计。深度学习理论倡导学习者批判性地学习新知识，促使他们在消化新知的过程中能将其与之前所学知识进行联系融合，且能将已经掌握的知识迁移到新的学习场景中，能自主解决新问题，从而实现思维的激发和知识的拓展。实现深度学习对于促进学生知识迁移、创新能力的培养具有积极的意义。然而，当下关于深度学习相关的研究主要集中在深度学习理念的介入、通用设计模型构建、教学策略讨论和评价方案制定等方面[1]，对深度学习活动的设计、组织与实施关注较少。

信息化技术的大背景下，混合式教学方式已成常态，学生在混合式教学环境中能够有效实现深度学习，是混合式教学的高阶目标。当前，学生参与线上环节时大多停留在“浅层学习”层面，以完成任务为目标的现象非常普遍，深度学习几乎无从谈起。[2]为了更加有效利用线上教学资源，文章以深度学习为视角，在“建筑物理”课程混合式教学过程中进行教学活动的设计、实施及评价。

一、混合式教学存在的主要问题

(一)线下课程的内容与组织不合理

“建筑物理”课程内容一般由48～64学时的理论部分和12～16学时的实验部分组成，包含热、光、声三大部分。实验学时一般在对应章节理论学时完成后进行，主要是集中或者分散组织学生进行课程实验。开设实验学时的目的，旨在让学生通过实验操作环节加深对抽象理论知识的理解和应用。受学时、教学师资及硬件条件等的影响，很多地方高校出现理论教学与实验教学脱节、理论与实验不能及时地相互印证，弱化了实验教学效果。此外，验证性实验居多，综合性和设计性实验缺乏。还有，实验过程中，部分学生存在“吃大锅饭”的思想，难以真正参与并融入到实验过程。即便是平时学习态度认真的学生，也只按部就班地进行实验操作，而后提交实验报告，这样的报告未能真正结合实验进行总结分析，缺乏深度思考，且实验结论大同小异。

(二)学生学习习惯与思维方式难以改变

“建筑物理”课程目前主要面向建筑学专业学生开设，建筑学专业要求学生除了掌握基本的技术理论知识之外，还必须具备一定的艺术素养。学校从大一开始就循序渐进地对学生进行艺术素质培养，高中阶段所学的数理知识逐渐弱化，到了大学三年级，学生的数理分析及相关的学习能力已经相当弱，他们更加习惯建筑设计课程中的自由、发散式思维，甚至对严密逻辑性知识的学习产生本能抵触。学生难以理解“建筑物理”中繁复的公式、抽象的概念和原理，很多学生觉得建筑物理环境知识与建筑设计课关联性不大，对于建筑技术知识方面的知识储备不够重视。虽然建筑物理中关于建筑热工学、光学、声学等物理环境就在身边，但由于长时间内无变化或者变化不大，让人难以感知和察觉。即使老师在授课时有意结合生活中的一些现象进行分析，也难以让学生深刻认识到建筑设计对室内物理环境条件的影响，从而忽视“建筑物理”课程的学习。

(三)线上学习效果难达预期

目前，混合式教学过程中所有的线上学习资源基本都以视频、音频等形式呈现，形式较单一，授课教师一般都是引导学生自主学习，未开展针对性指导活动，这样的方式虽然实现了学习不受时空条件限制，但同时也凸显了学生学习时互动性差，难以深度参与，难以引导学生对知识进行反思，知识的内化和迁移无从谈起[3]，在解决实际问题时，能力薄弱；线上学习无法像线下课堂那样给学生提供沉浸式的学习环境，导致学生与学生之间，学生与教师之间的交流困难，互动性差[4]，不利于激发学生的学习思维，无法保证学生线上学习的主动性和积极性；目前的学生从小并未接触线上教学方式，受传统的教学方式影响较深，很多学生认为线上部分的内容可有可无，忽视其重要性。

二、“建筑物理”课程混合式教学的改革实践

(一)前期研究及总体设计

1.研究对象及参与者研究主要基于笔者所在学校“建筑物理”课程混合式深度学习活动的具体设计与实施。基于笔者所在学校学生的学情，线上部分以学习通平台为载体，保持与线下课程内容的有效衔接。课程总学时为42学时，共持续13周；以教学周为单位，每周完成“课前预习”“课后巩固”两个模块的学习活动；线下部分穿插一次面授，实现知识的深度理解。参与学生为笔者所在学校建筑学专业大三学生为主，第一轮研究对象为建筑学1811班，共有学生56人(2020年秋)，第二轮研究对象为建筑学1911班，共有学生46人(2021年秋)。

2.促进深度学习的教学活动设计勒温提出，教育行动研究由计划、行动、观察和反思四个基本步骤组成。两轮研究主要分为制定计划、行动实施、观察分析和问题反思四个部分，两轮行动研究都依据“课前—课中—课后”三段式的形式开展课堂教学。[5]根据学生的基础和目前的能力水平，编排了基础类、提高类和反思类三类活动，三类活动从易到难，循序渐进，以保证学生在学习行进过程中能由浅入深，实现深度学习和思考。

(1)基础类学习活动。基础类学习活动主要嵌入课前预习环节，分为学生个人学习和组内协作两个阶段。新课开始前一周先推送知识点于学习通，发布学习任务，同时要求学生完成相关的打卡、微测试和组内热点讨论等微任务。组内热点讨论时各成员需要扮演不同的角色，比如组长、技术分析员、讲解员等，热点讨论完成后在学习通讨论区进行发布，介绍基础知识的基本原理和简单应用。组内协作分工能增强学生之间的交流互动，在任务驱动下激发学生学习的主动性，在学习知识的同时促进团队协作，提高了组员间的认同感和凝聚力。

(2)提高类学习活动。提高类学习活动主要依托线下环节进行，也就是课堂授课环节。有了基础类学习活动的基础，部分学生理解和掌握了相关知识的基本原理，有了一定的分析和评价能力。研究根据课程内容的特点，设计了案例剖析、分组汇报和学生互评三种形式的学习活动。a.案例剖析：针对实践性强的知识，列出3～5个工程案例，学生自主选择其中的1～2个进行案例剖析，通过案例所涉及的知识推理，让学生进一步掌握核心知识点和解决问题的方法，并实现案例分析情境下的知识迁移与内化。b.分组汇报：针对难度较大的知识内容，设计小型讨论课题，要求学生必须通过组内研讨来解决问题。组内研讨时需要小组进行任务分工，需梳理好解决问题的框架，提出解决问题的方案，制定组内最优解决方案，并通过分组汇报评出优胜者，给予加分。也许最终的解决方案达成度不够理想，但是增强了学生在知识方面的学习投入。组内的明确分工减少了学生吃大锅饭的现象，显著提升了学习参与度。c.学生互评：根据知识内容更新的进度，定期开展设计阶段的作业互评活动，让学生在观摩其他同学解决问题的思路上，比对分析自己的问题，深化对知识的理解。

(3)反思类学习活动。开展知识点的反思是实现深度学习的重要途径，我们将其植入于课后巩固环节。学生通过反思能够将所学的知识与工程设计中出现的实际问题联系起来，对问题形成更加协调一致的深刻理解。授课教师根据每周上课的频次，预先讲解反思的注意点，明确各章节内容的反思框架，制定反思评价指标点，通过反思简报的形式进行发布，反思完成后选取优秀作业评讲观摩，切实提高反思质量。

(二)教学改革实施

1.课前线上预习

(1)及时推送各个章节知识点的学习资源，提前发布学习任务清单。教师依托学习通平台，于每次新课开始前设计和制作好多样化的课程教学资源，提前一周推送给学生。学习资源主要包含微任务、微视频、微测试等内容。

(2)设置小组讨论热点。基于基础认知阶段的预学，设置适量的热点主题，规定热点主题讨论由活动小组完成，每组完成讨论任务后需要指定一名发言人进行书面汇报，汇报主要通过学习通平台的“讨论”版块完成。

通过以上两种形式的学习活动，学生对于原本陌生的新知有了基础的认识，理解了基本原理，为后续学习活动的开展打下基础。

2.课中线下教学

(1)剖析案例，聚焦新知。结合课前预习活动中提及的新知识点，教师进行案例解析，给学生示范解析案例的方法和内容。引导学生在后续的案例剖析环节认真准备，深度思考知识点的应用。在案例剖析活动中，学生需要针对给出的任务案例，结合之课前预习活动所获取的预备知识进行准备，并辅以少量的学科前沿成果。在本环节实施过程中，学生可以在课堂既定的环节内使用手机操作，且小组成员之间可相互讨论。

(2)分组汇报交流，互相学习。案例剖析完成之后，按照轮流的方式，每次课选取2～3组汇报发言，展示各小组的剖析结果，促进小组与小组之间的交流，扩大学生的互动范围。交流讨论环节既强化了学生对于基础知识的理解和掌握，又引导和提升了学生的思辨能力。

(3)学生互评。分组汇报结束之后，开展学生互评活动。主要由组内互评及组间互评组成，教师根据课前线上预习的情况与课中线下学习情况对整体的学习情况进行综合评讲，评讲细则于课程开始之前向学生解释，教师评价是为了引导学生客观合理地对自己和他人进行评价，组内互评主要是给组内成员之间打分，组间互评由各组的发言人打分。

3.课后巩固与反思

(1)结合章节知识点巩固所学知识，撰写反思作业。每次课完成之后，授课教师通过学习通平台对该次课进行总结，用微视频+微知识点的形式进行发布，学生观看微视频之后，需要结合老师总结好的微知识点完成相关的巩固习题。巩固习题的设置是为了让学生在学习活动中能随时进行自我检测，在碎片化的学习活动中进行知识的日积月累和记忆强化。课后巩固作业完成后，学生还需针对之前课堂面授时的知识内容，结合授课教师发布的反思提纲，进行反思作业的撰写。反思作业不限定字数及内容，学生可自由发挥，但必须紧扣指定的知识内容进行撰写，反思作业完成后上传于学习通平台，教师批阅后选取优秀作业进行传阅。

(2)利用创新项目或学科竞赛引导学生进行知识的内化迁移。学生可根据自身情况，自主参与创新项目或者相关学科竞赛。学生可以借助创新项目的开展进行基础性研究，其间，他们会涉及到资料的查阅、现场调研以及建筑基本性能参数的测量，此过程能直接促进学生深入思考问题，实现知识点的内化迁移。

(三)促进深度学习的课程评价方式

为了科学评价混合式学习环境下深度学习活动的实施效果，老师应考虑到学生的个体差异性，根据多元化、高阶性和过程导向的深度学习评价发展趋势，设置“学习过程、学习水平、情感体验”三位一体的评价方式。

1.学习过程评价学习过程中学生的精力投入是学习结果的重要依托，高质量的落实好学习过程中的每一个环节为深度学习提供了有利保障。[6]学习过程评价由线上成绩和线下成绩两部分构成，由章节测验、课堂互动、进门测、出门测、阶段测、热点讨论等6个指标组成(详见表1)。

表1 学习过程评价方案

2.学习水平评价深度学习水平是基于深度学习内涵下的核心能力指标，为了研究学生参与深度学习前后的学习能力变化情况，两轮研究均进行了前测与后测，主要从自主学习能力、团队协作能力、创新能力三个方面进行测评。

3.情感体验评价根据不同的研究对象，设置访谈提纲，主要包含学生对于三类学习活动的主观感受、学习体验、学习难度等内容。

三、促进学生深度学习的“建筑物理”课程混合式教学改革实施效果

(一)学生成绩分析

第一轮教学研究于2020年开展，笔者在所在学校建筑学专业1811班“建筑物理”课程中首次采用混合式教学，第二轮研究在第一轮研究的基础上进行了持续改进。由表2数据可知，第二轮实践教学实施之后，学生的平均成绩有所提高，统计结果显示P值为0.001，小于0.05，因此两个班的成绩存在显著差异性[7]，说明第二轮的实践有成效，学生的学习能力得到了有效提升。

表2 两轮研究中的学生成绩对比

(二)学生深度学习水平分析

为了检验学生的深度学习能力，需在课程实施活动前后进行统计分析和数据对比。[8]笔者分别在建筑学1811班和建筑学1911班开展了前测和后测，从自主学习能力、团队协作能力、创新能力三个方面进行数据分析。

表3 两轮研究中的前后测检验分析结果

由表3数据可知，各项指标的渐进显著性P值都小于0.05，学生的学习能力有显著提升，说明深度学习活动对于学生的学习有较大的促进，有效地提高了学生的深度学习水平。

(三)情感体验访谈分析

两轮教学改革实践活动结束后，随机访谈了20名学生，访谈结果表明，当下的学生们希望有汇集多样化教学方法的混合式教学方式，当前实施的教学活动能有效提升他们的学习积极性、团队协作能力，在创新能力方面也有了收获和认知，但同时他们感觉到学习负担较重，学习起来有一定的难度。

四、促进学生深度学习的混合式教学改革反思

(一)教学设计层面

基于深度学习活动的课程教学单元设计对于学生的自主学习能力培养和深度学习促进有着重要的引领作用，学生的学习动机的激发在整个深度学习活动中非常重要，教学设计应该考虑不同学生的水平和能力，针对性设置不同层次的学习目标，基本保证全体学生的学习动机能被有效激发。

混合式课程学习的课业负担比传统讲授课程的重，且不同学生之间有差异性，因此进行课程教学设计时，应合理设置学习单元，让课程学习有弹性，让能力强的学生“能吃饱”，让能力一般的学生不掉队。深度学习指引下的课程教学设计应以学生全面积极参与为目标，实现整个教学过程的良性循环。

(二)教学实施层面

两轮教学实施之后发现，混合式教学应持续关注学生之间的交互，并动态增删教学环节，方能保障学生在学习过程中的归属感，尤其是线上学习环节，需要更多更有效的措施来促进学生与学生、学生与教师之间的互动。

本研究在两轮次的教学实施过程中，对混合式课程教学方式“课前”“课中”“课后”三个环节内容实行了动态调整，增加了团队协作任务。研究结果表明，学生在团队协作层面有了比较明显的进步，大部分学生能打破网络壁垒，积极交流，但还需要更多更有效的引导，促进学生之间的交流，更深层次地刺激学生自主学习。

课后反思环节的设置促进了学生对于所学知识点的自我总结，不再拘泥于过去单纯靠课后作业加以巩固的方式，能更加有效地引导学生对知识进行全面分析和梳理，引发学生深度思考和进行知识内化。

(三)课程评价层面

课程评价在注重学生全程参与的同时，亦要考虑学生的情感体验。[9]成绩评价是显性的客观指标，比较容易获取，但深度学习能力评价的指标相对而言更加隐性，需要思考更加科学的测评方式，测评指标应根据学生的具体情况，设置得更加精细，以掌握到更加客观的数据，从而实现更加有效的深度学习。

研究发现，通过深度学习活动单元的设计，学生的学习成绩及格率逐步上升，说明学生较好地掌握了核心知识，学生在自主学习、小组协作、沟通表达层面有了较大的进步，体现了深度学习活动的指引价值。但是，由于深度学习指引下的混合式课程学习需要学生投入更多的时间和精力，对于他们来说，学习负担相对较重，有一定的难度，他们还需要有比较长的周期来调整和改变。授课教师需要结合当前的混合式教学方式，持续思考混合式教学背景下深度学习的教学设计和实施，以实现学生的积极参与，有效推进课程的深度学习。