新工科理念下土木工程专业课程智慧教学改革的实践与思考

刘钰 付丽 马丽珠

摘  要：新工科理念最早于2017年提出，目的在于培养一批能够引领未来产业发展的人才，强调的是人才的多元化、创造力、应变力。基于新工科理念，土木工程专业的教学中如何有效运用新型的智慧教学模式，促进教学改革是一个值得深究的问题。文章提炼了新工科理念下教育发展新趋势的内涵，归纳提出了土木工程专业课程中智慧教学改革的具体措施，主要从教研、线上智慧平台搭建、线上与线下相结合的教学模式等角度展开阐述。

关键词：新工科理念；土木工程；智慧教学

中图分类号：G642    文献标识码：A    文章编号：1673-7164（2023）11-0165-04

基金项目：沈阳城市建设学院2021年度校级教改一般项目“新工科背景下基于‘三业融合的土木工程专业人才培养模式研究”（项目编号：城院教通〔2022〕 127号）。

作者简介：刘钰（1978—），女，学士，沈阳城市建设学院高级工程师，研究方向为结构工程；付丽（1979—），女，学士，沈阳城市建设学院高级工程师，研究方向为结构工程；马丽珠（1987—），女，满族，硕士，沈阳城市建设学院副教授，研究方向为岩土工程、工程力学。

在土木工程专业课程教学中，大多教师在教学工作开展中并没有遵循“以学生为主”，课堂教学中过多干预学生的学习，导致学生的学习主动性不高，在课前预习上不认真，上课玩手机等现象频出。对此，在优化土木工程专业课程教学的措施上，应转变教学的观念，重视智慧教学的应用，促进课堂高质量开展。

一、土木工程专业教学发展背景分析

作为一门传统的工学学科，土木工程于我国发展已有几十载。该专业所教授的内容涵盖了建筑工程、桥梁、隧道工程等多个方向、领域，除了基本的理论知识教学以外，土木工程专业还具有较强的实践性特点。当前，随着我国城市化发展的过程中各大基础工程的不断建设，对土木工程创业的人才需求量较大。国家在“十三五”规划中，提出了城市建设应当向着智慧化方向发展，要加快对现代信息技术、大数据技术的运用，加快实现建筑的产业现代化发展。基于此，在建筑的规划上强调了要重视装配式建筑的运用，提倡绿色发展理念。此外装配式建筑、BIM技术和VR等各种建筑行业新技术不断涌现，成了建筑行业转型升级的重点内容。

装配式建筑最早起源于国外，二战之后，许多欧洲国家出现了住房紧张的问题，为了解决住房紧张的现象，这些欧洲国家把目光放到了装配式建筑上，通过加大力度研究与推广装配式建筑，以此应对住房紧缺的问题。与传统的现浇混凝土建筑相比较，装配式建筑通过运用工业化生产的形式，先在专门的车间里完成对应的装配式构件制作，完成制作后运输到现场进行吊装。这种建设方式，可以减少施工现场带来的噪声、灰尘等环境污染的问题，且能够整体提高建筑的质量，降低成本，提高效率［1］。在2016年，我国颁发了《关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》，在该意见中明确了我国建筑行业在接下来的十年中，应加大力度推动装配式建筑的发展，力求装配式建筑占新建建筑的30%。

而在装配式建筑中，为了提高建筑建设的效率，实现优化管理。越来越多的行业人员把目光放到了BIM技术上。在装配式建筑中运用BIM模式对装配式建筑展开全周期的管理，不仅可以有效提高装配式建筑的施工效率，还能够确保装配式建筑项目的高质量完成，减少不必要成本投入。

高校的土木工程专业学生作为建筑行业中重要的人力资源，也是人才梯队的中坚力量。随着建筑行业现代化发展，高校如何转变教学理念，优化教学的方式，才能更好地为社会输送满足建筑业智慧化发展需求的高素质人才，是当前土木工程专业所面临的挑战。

二、新工科核心能力培养新范式

随着高校对新工科教育改革的重视程度越来越高，逐渐在中国的工程教育中形成了新的共识，认同了新工科教育改革的重要性，建立了新的工程教育范式。针对新工科研究，李茂国等提出了在新工科的教育模式应重视到融合创新的应用［2］。在此基础之上，顾佩华从更为全面的角度分析了新工科教育，把创新工程教育的各种理念、模式、培养体系等与理工学科融合、产学融合等相结合，构成新工科教育模式的基本框架［3］。

在研究新工科的內容中，李培根院士在其文章当中谈到了注重新工科教育改革，应当要着重培养高校学生的新素养，如空间感、关联力等，以此输出更多符合未来社会需求的工程人才。关于在未来的新工科教育改革当中，李培根院士强调了在教学上应当以教材为核心，注重教学方法的创新，如采取非正式学习、去中心化等。智慧教育具有非常重要的作用，智慧教育通过搭建智慧学习的环境，运用相应的教学方法展开教学，培养学生的创造力。在当下，为了适应工业4.0发展的新趋势，结合新一代大学生的学习特点，我国新工科教育教学的改革当中应当采用整合教育技术、创建虚拟学习环境、混合学习等为一体的智慧教学模式，以培养新工科背景下学生的个人效能、学术能力、技术能力等核心能力，促进学生的全面发展［4］。

三、面向新工科的智慧教学模式构建

在新工科的智慧教学模式构建当中，应当遵循以学生为中心，以成果为导向的理念，构建具有可视化、互动化、协作化的土木工程课程智慧教学模式，充分发挥线上与线下教学相互配合，优势互补，拓展教学时空，提高实际教学效果。

土木工程课程智慧教学模式框架设计如图1所示，共分为5个组成部分：1. 理论基础，融合混合学习、多元智能、建构主义等教学理论、策略，对土木工程知识单元设计、实践技能训练设计，以此激发学生的创新意识，加强自主学习能力的培养；2. 实现条件，基于智慧教育的理念，结合“线上+线下”的教学形式，搭建互动、多元、开放的学习模式；3. 教学目标，根据土木工程课程对毕业要求指标点的支撑，明确具体的课程教学目标，制定详细的课程内容；4. 教学活动，包括线上教学和线下教学。依托线上教学支撑环境开展课内外线上教学活动，围绕课程对应的指标点，打造线上线下教学闭环，充分进行两者的互补，整合优化，实现毕业要求达成；5. 教学评价，采用多元化评价手段，形成内外结合、持续改进的质量控制体系和文化，多方位、多尺度持续改进课内外教学活动。

四、土木工程智慧教学改革策略分析

（一）智慧教研模式构建

在智慧教学模式的运用下，高校的土木工程专业教师可以通过运用同课同构的形式，结合土木工程专业特点，成立专门的同课同构备课小組，打造新工科理念下适用于土木工程专业课程教学的新模式。

1. 成立同课同构备课小组。结合土木工程专业的课程内容，选择具有代表性的课程，如路基路面工程、建设工程项目管理等，根据这些课程的开课学期设置等具体情况，分别组织教师成立对应的备课小组。这些备课小组的成员构成，需要有至少两年该课程教学经验的教师参与到其中。基于同课同构理念，教师可以线下会议、线上视频沟通的方式，共同商讨与确定教学形式，明确小组成员各自的任务与目标。并在实际的教研工作开展中，需要期中、期末两个阶段对小组的教师成员展开评价，了解目标完成的情况。

2. 融入产教融合的元素。由于土木工程专业的课程本身具有较强的实践性，在实际的教学工作开展中，教师除了要注重理论知识的教学以外，还应注重实践教学。实践教学的工作开展中，教师首先要掌握足够多的实践教学经验，对校外企业有充分了解，有效地在课程内容设计中融入产教融合的元素。对此，教师可以通过运用学校本身就具备的相关校企资源，与校外的企业取得联系，搭建合作平台。深入土木工程专业的相关单位当中，通过调研学习与交流的方式和一线的作业人员沟通，了解实际的生产实践活动，提高自身的实践经验。当教师掌握了一定的社会实践活动经验后，可以结合土木工程专业课程的理论内容，重新对教学内容、教学方式等进行优化与改进。在智慧教学的改革中，重视产教融合，可以有效提高教学效果［4］。

3. 集体备课。基于同课同构的理念，土木工程专业的教师实则是一个团体，在备课、学习等各方面的活动开展中，都应当重视发挥团队的力量。在备课工作开展中，教师可以先自行展开课程的教学设计工作，在完成了教学设计工作后，教师再集中到一起进行研讨。针对各自的教学设计内容，互相点评，各自提出彼此教学设计中的优缺点，最终形成共同的教学设计方案、课件与板书内容。在集体备课的形式上，除了组织本校教师展开探讨以外，还可以与其他高校的教师进行探讨，有条件的学校可以邀请其他学校本专业教学效果好的教师来进行指导。

（二）搭建完善的教学资源库，分级构建内容

基于智慧教育的理念，高校可以搭建线上的教学资源库，通过该资源库的建设，优化当前高校的教学模式，让学生能够在线上就完成相应的学习［5］。

首先，根据新工科人才培养的目标，高校应针对土木工程专业的课程教学大纲进行重新修订，确保教学大纲的内容紧密结合新工科人才培养目标。其次，在搭建教学资源库的过程中，先从文献的查阅着手，大范围地收集各项资料，然后对这些资料进行筛选，最后针对筛选出来的内容展开细化，精选精编。最终，应形成三个方面内容的资源库。

具体而言，在土木工程专业教学资源库的建设上。首先，需要搭建土木工程专业的发展史资源库，目的是帮助土木工程专业的学生详细了解本专业的发展历程，加深对专业的理解。其次，构建土木工程专业知识理论学习资源库。在该资源库中，还需要配备完善的、录制好的教材、视频资源，按照专业的各门课程上传对应的视频课程资源，以及配备好对应的同步联系题目，考试样卷和评分标准。通过该理论知识学习资源库，学生可以通过线上完成相关理论课程学习，更好地提高学习效率。在资源库中搭配相应试题，学生在完成学习以后，能够及时通过试题测试考察自己学习的情况。最后，构建应用研究案例资源库。在该资源库中主要上传一些工程实际案例，学生通过对这些工程实际案例的研究，可以进一步加强理论知识的学习，开展深度学习。

（三）细化教学措施，落实教学实践

1. 遵循以学生为主的原则。在教学上，教师需要做到以学生为主，减少自身对于课堂教学的干预，要对课堂的教学进行相应的优化，充分发挥学生自主学习的能力。在教学方法的运用上，结合智慧教学理念，教师可以采用任务教学法的方式来开展。运用分层教学法的理念，教师可以把班级上的学生分为三个优、良、差三个层次，每个层次对应发布任务。学生在课前，需要根据教师布置的任务展开学习。到授课时，教师对学生的任务完成情况进行检查，了解学生学习的情况。除了任务教学法，教师还可以结合小组合作学习法的方式，在课堂授课时以小组为单位进行教学，围绕具体的教学主题，小组内讨论，小组外分享。

2. 高效运用教学平台。在教学开展中，教师应当引导学生进一步对知识点的理解与掌握，每一节线下课程结束后，教师都应当通过在线教学平台对学生的学习情况进行考核。根据学生的学习情况，进行分层分级的内容考核，采用最低分数标准，目的在于筛选班级中没有认真听课，基础知识薄弱的学生［5］。采用最低分数标准，筛选出不合格的学生，让这些学生再次进行理论学习，通过反复纠错巩固基础，掌握必要的知识［6］。

3. 积极运用奖励机制。在教学上，为了能够更好地激励学生进行学习，教师应适当设计一些奖励机制。通过奖励机制，调动和激发学生的学习积极性。比如在课前教师可以布置相应的教学任务与作业，在课堂上对任务完成情况优秀的学生，给予一定的奖励。

（四）构建智慧学习平台，做好持续性教学活动

充分运用自媒体、在线学习平台，搭建新工科理念下的土木工程智慧学习空间。在智慧学习空间中，搭建不同的内容板块，以“基础稳固+提升能力+拓展应用”为教学主线，以此开展持续性的教学活动。在线上的学习平台中，通过借鉴收集、专家讲座和平台交流等形式组成资源库，结合土木工程专业课程中的选题开展PBL任务。搭建专门的问题讨论与资源共享空间。在该线上学习平台中，有专门的教师负责教学、问题的收集和学生的答疑解惑，及时对学生开展帮助指导，让学生能够在线上学习的过程中获得必要的帮助。线上智慧学习平台有效弥补了线下教学的不足，打破了高校固有的教学形式［7］。

（五）丰富课程考核形式

在过往的土木工程课程考核中，主要采取的考核形式为出勤率、课后作业完成情况，整体的考核形式较为单一，且无法较好地评价学生的具体学习情况，难以有效帮助学生发现学习上的问题。在采用智慧教育的形式以后，在课程考核评价得到了一定的完善，依托于线上智慧平台，教师可以采取的评价方式有：考勤、抢答、随堂练习、作业、选人回答等环节。教师可以利用线上的智慧平台统计学生的考核情况，形成具体的表格以清楚掌握学生的学习情况。对学生线上与线下学习的全过程展开实时的统计与反馈，与传统的考核方式相比起来，更加灵活、多样且全面。

五、结语

基于新工科理念，为了要更好地适应行业的发展，土木工程专业课程教学需要重视智慧教学理念的渗透与运用。在教学改革的措施上，首先，高校要加大力度构建智慧教研模式，运用同课同构的形式，让本校土木工程专业的教师组成小组，共同进行课程的备课工作。先是每位教师自行展开教学设计，然后所有教师通过围绕教学设计进行讨论。最终选出统一的课件。其次，基于智慧教学模式，学校需要投入一定的资金搭建完善的教学资源库，在资源库中具体包括了基础的理论知识、土木工程专业的发展史还有具体的案例集。最后，教师需要充分运用智慧教学平台，合理结合“线上+线下”的教学模式，通过线上的教学平台，能够做到实时对学生的学习情况进行考核。在线下课开始前，可以让学生在线上先完成相关的基础学习，提高线下课程学习的效率。

参考文献：

［1］ 李培根. 工科何以而新［J］. 高等工程教育研究，2017（04）：1- 4.

［2］ 李茂国. 工程教育范式：从回归工程走向融合创新［J］. 中国高教研究，2017（06）：30-36.

［3］ 顾佩华. 新工科与新范式：概念、框架和实施路径［J］. 高等工程教育研究，2017（06）：1-13.

［4］ 徐明，郝丽娜. 土木工程专业课程实践教学改革探究［J］. 齐齐哈尔师范高等专科学校学报，2022（02）：137-139.

［5］ 严敏嘉，张佳敏，何夏萱，等. 新工科背景下高校“土木工程材料”课程教学改革——与化学工程与工艺专业课程融合［J］. 教育教学论坛，2022（04）：99-102.

［6］ 王祥秋，陈舟. 土木工程创新实验班专业课程教学改革研究与实践［J］. 教育教學论坛，2020（18）：224-225.

［7］ 孟庆娟，贾开武. 基于成果导向教育（OBE）理念的土木工程专业课程教学改革探析——以《土力学与基础工程》为例［J］. 唐山学院学报，2019，32（06）：95-98.

（责任编辑：邹宇铭）