荷载与结构设计方法线上线下混合教学模式研究

◇宿州学院资源与土木工程学院 孙 磊

在教育信息化以及新冠疫情的双重驱动下，线上线下混合式教学成为各高校教学改革的热点。宿州学院土木工程教研室以荷载与结构设计方法课程为载体，提出了新的混合式课程建设目标，针对目前线上线下混合课程教学普遍存在的共性问题，从教学团队与课程资源建设、教学方法与课程考核方式等方面提出了一些具体的改革措施，旨在通过不断的尝试和改进为学生提供多元化的学习环境并带动土木工程相关专业课程的混合式教学改革工作。

伴随互联网的高速发展，线上教育得到了长足的发展并打破了传统线下教育在时空上的局限性。在新冠疫情全球化背景下，线上教育可以说是机遇与挑战并存，如何开展线上教学并做到线上线下自由切换和有效衔接也成为广大教育部门以及教育工作者面临的共同课题。在疫情全球化背景下，普通高校不能仅将线上教育作为应对疫情等突发事件的一项临时性手段，而要将线上教育纳入到常规教学工作当中以便从容应对今后线下教育无法正常开展的状况。

土木工程专业作为目前全国开办规模较大的工科专业之一，传统的课堂教学模式备受诟病，各式各样的教学改革层出不穷[1]。在教育部提出打造“金课”淘汰“水课”以及充分利用信息化和互联网+等技术手段积极开展线上线下混合式教学等一系列具体要求的背景下，各高校更是迅速响应，一时间基于慕课的混合式教学改革成为了国内外研究者关注的焦点并取得了一些具有借鉴意义的教学成果[2-4]。然而，目前的混合式教学改革成果还存在系统性不足，线上线下融合不充分，评价体系不健全等突出问题亟待进一步的研究[5]。在新冠肺炎疫情不断反复的背景下，不断完善线上线下混合式教学显得尤为迫切。

“荷载与结构设计方法”是土木工程专业的一门核心课程，在土工工程专业的整个教学过程中起着承上启下的作用，在理论力学、材料力学、结构力学以及土力学等专业基础课程与混凝土结构设计、钢结构设计、砌体结构、基础工程以及高层建筑结构设计等专业核心课程之间搭建了一座“桥梁”[6]。随着工程建设规模不断扩大，结构形式日趋复杂，“荷载与结构设计方法”课程建设显得尤为重要。

以宿州学院土木工程专业核心课程“荷载与结构设计方法”为载体，探讨如何开展线上线下混合式教学改革与实践，为土木及相关专业其他专业课程的教学提供参考。

1 课程建设目标

荷载与结构设计方法作为土木工程专业的必修课程，有助于进一步加深学生对数学、力学以及工程地质学等相关基础课程的理解，同时对培养学生在专业规范指导下进行结构设计的能力至关重要。荷载与结构设计方法课程始终坚持与时俱进，以不断提升教学质量作为课程建设的核心，通过持续不断的改革创新并结合人才培养目标努力实现课程建设目标。

（1）建立一支高水平的“双师型”教学团队，专业教师作为课程建设的主要实施者，其自身的专业素养和业务能力直接影响课程建设的成效。

（2）构建丰富的线上教学资源库，不断汲取土木工程建设相关领域的最新成果，并充分挖掘荷载与结构设计方法课程中所蕴涵的思政元素，注重线上课程内容的新颖性、趣味性、互动性和激励性，提高学生的参与度和求知欲。

（3）坚持和完善以学生为中心的线上线下协同互融教学方式，根据线上线下的教学特点，通过具体的工程项目或案例将课程内容串联衔接起来，通过情景再现的教学方式培养学生解决现实工程问题的能力。

（4）建立过程与结果并重的课程考核方式，在线上教学过程中要注重强化学生的过程性体验和自主学习能力并对其学习效果予以科学的评价，线下教学则更倾向于对考查学生理论联系实践的能力。

2 课程线上线下混合教学面临的困境

在新冠肺炎疫情大背景下，线上教学迎来了难得的发展机遇但同时其存在的一些短板也在不断的实践中暴露出来。

（1）线上教学资源庞杂，缺乏针对性的选择和设计，不管是线下教学内容的一味照搬还是线上优质课程资源的相互借鉴大多都忽略了不同类型高校在人才培养定位、教学理念、教学设计以及学生基础能力之间的差异。

（2）师生对线上教学都缺乏敬畏之心，导致线上教学流于形式，师生普遍认为线上教学只是疫情之下的无奈之举难以持久，因此多是以应付的心态面对线上教学，仅仅满足于完成线上教学规定的任务，授课老师多是扮演搬运工的角色，通过网络教学平台把线下课程的内容直接移植到线上，而学生则大多机械式地完成视频浏览、问题讨论、线上作业等规定动作。

（3）线上与线下教学的融合度较低，由于大量简单的照搬或模仿借鉴导致线上教学始终无法真正与线下课程形成协同效应。

3 课程线上线下混合教学改革措施

围绕荷载与结构设计方法线下线下混合课程建设目标以及教学过程中存在的问题，将通过以下几个方面进行改革。

3.1 课程教学团队建设

专业的教学团队是开展线下线下混合教学改革的基础，伴随新冠疫情的持续反复，线上线下混合教学模式将成为新常态，同时也对广大教师提出了新的更高要求。以团队的形式开展线上线下混合式教学有助于充分发挥授课教师们的专业特长，通过取长补短，相互协作以保障教学质量。为了推进学院线上线下混合课程教学改革工作，宿州学院土木工程专业以教研室为主体，针对荷载与结构设计方法线上线下混合课程改革省级课题专门成立了以教学副院长为技术指导，两名博士与两名硕士相组合的教学团队，同时还邀请了部分合作企业和兄弟院校的专家学者作为顾问参与到课程的建设和改革过程之中，帮忙把好教学质量关并不断提升教学团队的综合素养。

对经验尚浅的青年教师而言，在开展线上线下混合教学的过程中势必面临诸多挑战，其中克服线上教学与线下教学仅是场景不同的这种心理认知上的惯性思维是改革者首先需要解决的问题。此外，面对如何实施有效的线上线下混合教学，思政教育如何融入其中等难题，许多专业教师仍心存困惑而处在摸着石头过河的阶段。通过全院范围内对不同专业和年级的学生及授课教师进行的调研表明，广大师生都表示支持学院开展线上线下混合教学，但是普遍对最终的教学效果如何以及是否会加重师生的负担而心存顾虑。针对上述问题，教学团队一方面收集了大量与线上线下混合课程相关的资料，通过分类整理重点对涉及教学理念、内容以及方法等相关内容的一些通行且有效的经验进行了总结从而确定了初步改革的方向；另一方面，学院组织了有线上线下混合教学经验的专家对教学团队进行了针对性的指导和帮扶，与此同时团队成员还积极报名参加了一系列土木工程专业线上线下混合课程相关的线上培训会进一步明确了改革的路径。

3.2 课程教学内容与资源建设

开展线上线下混合课程教学的关键环节之一是建立完善的线上线下教学资源。为此，教学团队从优化荷载与结构设计方法课程知识体系入手，具体开展了以下几个方面的改革工作。

（1）结合荷载与结构设计方法课程的特点，通过对经典教材内容及最新的工程规范、规程以及标准等相关文件的解读，综合研判哪些课程内容适宜开展线上教学，哪些内容采用线下教学效果更好，在常规基于章节知识体系模式的线下教学大纲和教学进度表的基础上重新制定了以知识模块为核心的全新混合式教学大纲和进度表以此作为线上线下混合教学的依据。

（2）本着少而精的原则将荷载与结构设计方法课程内容按照知识结构进行模块化设计，比如可将整个课程分为荷载类型及其统计分析和结构分析及设计方法两大模块，这两大模块又能够进一步演化出若干个子模块，而每个子模块则由若干个相互衔接的知识点构成，在此过程中，教学团队成员尽可能的结合自身的科研工作将涉及地基及基础工程、桥梁工程、地下工程以及结构抗震等方面的一些最新研究成果、技术以及应用案例等融入到教学过程中。与此同时，还深入挖掘各知识点中所蕴涵的思政元素进而开展专业与思政融合教育。

（3）从服务教学的角度构建线上线下双线互动融合的课程资源与学习平台。在线下教学资源方面主要结合最新的工程规范和标准等对现有的教材、教案、课件以及试题库等进行更新和拓展；在线上教学资源方面教学团队成员则借鉴了部分土木工程专业课程的经典慕课的建课思路，内容涉及课程引入（如大纲、进度计划、学习要点等）、课件及动画、典型工程和思政案例、自录微视频、线上题库等。在线上教学过程中还穿插各种互动讨论、案例分析、测试答疑等，尽可能为学生提供广阔开放的线上学习环境。

（4）以学科竞赛为抓手进一步优化线上线下教学资源，全国大学生结构设计竞赛作为土木工程专业的顶级赛事最能体现对学生所学专业知识的综合考量，而结构设计（如木制或纸制材料的桥梁、木塔、输电塔等）则恰恰与荷载与结构设计方法这么课程所涉及的内容息息相关，所设计的结构除了外观新颖之外还需要经受各种荷载及作用加载的检验。教学团队成员专门将以往指导学生参加结构设计大赛的整个流程进行了梳理，从模型的前期制作到后期加载所涉及到的与荷载与结构设计方法相关的内容进行了专门标注并形成经典案例，真正培养学生做到学以致用。

3.3 课程教学方法的确立

教学方法是师生共同为了完成某一规定教学任务而采取的手段，采取教师为主体语言为媒介的灌输式教学显然无法适应线上线下混合式教学的要求。为此，教学团队按照学生为中心实际案例为媒介的启发互动方式开展教学将学生与老师都置于教学活动之中，在混合教学及翻转课堂等具体教学活动设计及实施过程中采取分层次渐进式的原则尽可能满足学生自主学习的需求。以“荷载与作用”这一知识点为例，首先教师通过一些地震、台风、雪灾等导致房屋、道路、桥梁、隧道以及堤坝等工程结构破坏工程图片引发学生都荷载与作用的思考进而通过讨论让学生了解土木工程结构在其全生命周期中主要承受哪些荷载和作用，其次通过视频和课件的学习掌握荷载与作用的相关基本概念和分类方法，最后结合线上线下的作业和测验等检验学生对相关知识点的掌握程度。

3.4 课程考核方式及标准的构建

课程考核与评价作为整个教学过程的最终环节是老师与学生共同关注的焦点，其结果往往是教师教与学生学的好与差的直接反映。教学团队采用了多元化的课程考核方式对学生的成绩进行评定，最终成绩由线上线下各占50%构成，其中线上部分的成绩更加注重过程性考核，比如线上考勤（15%）、视频课程学习（15%）、互动讨论（20%）、作业及单元测验完成情况（20%），这部分比例共计70%，线上最终的闭卷考试成绩占比30%（采用线上试题库随机抽取的方式）；线下部分的成绩构成则在延用平时成绩30%，期末考试成绩70%的常规比例设置的基础上，将平时成绩的构成要素进行拓展，在原先两项（出勤和平时作业）的基础上增加两项（课题表现和学习笔记），此外，在期末试卷题型的设计上也适当引入方案设计或案例分析等开放性问题以考查学生的创新思维和解决实际工程问题的能力。

4 结束语

荷载与结构设计方法线上线下混合课程教学改革是新工科背景下土木工程专业课程体系改革的关键要素之一，同时也是一个不断摸索和持续改进的过程。面对新的混合式教学形式，授课老师和学生都需要转变思维主动求变，化被动为主动。专业教师需要紧紧围绕育人这一主题深入思考如何从校情和学情入手构建与之匹配的线上线下混合式课程体系、教学模式和方法等，通过不断丰富和优化线上线下教学资源，为学生提供更加和谐开放的学习环境；学生自身应当对照课程的培养目标和要求烂熟于心并积极主动的参与到线上线下混合式教学过程当中，只有师生间的相互理解和配合才能使线上线下混合式教学真正落地生根并达成育人的终极目标。