劉沈如 王偉 張其林 羅曉群 吳明兒

摘要：從工程教育專業(yè)認(rèn)證的理念出發(fā)，結(jié)合同濟(jì)大學(xué)建筑工程全過程課程設(shè)計(jì)，分析了課程設(shè)計(jì)教學(xué)特點(diǎn)及存在問題，提出了與之適應(yīng)的虛實(shí)結(jié)合教學(xué)模式，以彌補(bǔ)現(xiàn)實(shí)課堂的不足，從而幫助學(xué)生有效獲取學(xué)習(xí)資源。實(shí)踐表明，虛擬課堂和現(xiàn)實(shí)課堂可以互補(bǔ)，虛實(shí)結(jié)合的教學(xué)模式是可行的，從而提高課程設(shè)計(jì)的教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：全過程課程設(shè)計(jì);虛實(shí)結(jié)合;教學(xué)模式

中圖分類號：G6420?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A?文章編號：1005?2909（2019）03?0099?04

建設(shè)世界一流大學(xué)，培養(yǎng)面向未來的卓越工程師，目前國內(nèi)很多高校都在進(jìn)行工程教育專業(yè)認(rèn)證，其核心理念是：以學(xué)生為中心，以學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向，不斷持續(xù)改進(jìn)。作為同濟(jì)大學(xué)土木工程專業(yè)的畢業(yè)生，專業(yè)認(rèn)證的畢業(yè)要求規(guī)定了本科生必須具有解決復(fù)雜工程問題的能力，即培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用專業(yè)知識解決實(shí)際問題的綜合能力。建筑工程課程設(shè)計(jì)包括房屋建筑學(xué)課程設(shè)計(jì)、混凝土課程設(shè)計(jì)、鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)、施工組織設(shè)計(jì)等幾個(gè)獨(dú)立的課程設(shè)計(jì)，相互之間沒有關(guān)聯(lián)性，學(xué)生沒有系統(tǒng)進(jìn)行一個(gè)工程的完整設(shè)計(jì)，這與工程教育認(rèn)證的達(dá)成度不太符合。為此學(xué)院從2014級起修訂了培養(yǎng)計(jì)劃，取消了原先的幾門課程設(shè)計(jì)，改為全過程課程設(shè)計(jì)。原來的課程設(shè)計(jì)是緊跟課程完成的，分散在不同學(xué)期，而全過程課程設(shè)計(jì)統(tǒng)一在大四第一學(xué)期集中完成，共7個(gè)學(xué)分。這時(shí)候?qū)W生已學(xué)完所有專業(yè)課，通過全過程課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生對一個(gè)工程的設(shè)計(jì)有比較系統(tǒng)的掌握，但又要與大四第二學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)區(qū)分開，經(jīng)過多次反復(fù)討論，最終確定針對一個(gè)簡單工程（規(guī)則的框架結(jié)構(gòu)）完成建筑方案設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工組織設(shè)計(jì)和造價(jià)分析，同時(shí)在做結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要求學(xué)生分別采用混凝土框架和鋼框架兩種方案，并對不同方案進(jìn)行分析比較。學(xué)生通過全過程課程設(shè)計(jì)，可以得到作為卓越工程師的全過程系統(tǒng)訓(xùn)練，經(jīng)過課程設(shè)計(jì)以后，學(xué)生掌握了工程設(shè)計(jì)基本方法，到畢業(yè)設(shè)計(jì)階段，學(xué)生盡可能去參加校企聯(lián)合設(shè)計(jì)項(xiàng)目，或做畢業(yè)論文，或做復(fù)雜的高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。教學(xué)內(nèi)容確定后，通過什么教學(xué)方法和教學(xué)手段幫助學(xué)生取得學(xué)習(xí)成果是教學(xué)過程中最關(guān)鍵的問題。對虛實(shí)結(jié)合的教學(xué)模式進(jìn)行探討，對相關(guān)虛擬教學(xué)資源進(jìn)行研發(fā)，并應(yīng)用于全過程課程設(shè)計(jì)的教學(xué)實(shí)踐中，及時(shí)反饋教學(xué)效果，以便在今后教學(xué)過程中持續(xù)改進(jìn)[1]。

一、 全過程課程設(shè)計(jì)教學(xué)特點(diǎn)

對學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)化訓(xùn)練，強(qiáng)化學(xué)生的基本力學(xué)及結(jié)構(gòu)概念，提高計(jì)算分析能力及工程設(shè)計(jì)和制圖能力，提高對計(jì)算機(jī)及相關(guān)結(jié)構(gòu)軟件的應(yīng)用能力，培養(yǎng)學(xué)生處理實(shí)際問題的綜合能力，這是建筑工程全過程課程設(shè)計(jì)的教學(xué)目的。為讓學(xué)生同時(shí)采用多種結(jié)構(gòu)型式進(jìn)行設(shè)計(jì)，選定框架結(jié)構(gòu)作為課程設(shè)計(jì)的對象，整個(gè)課程設(shè)計(jì)圍繞一個(gè)工程展開，完成建筑設(shè)計(jì)、混凝土框架設(shè)計(jì)、鋼框架設(shè)計(jì)、施工組織設(shè)計(jì)和工程造價(jià)，分別由建筑城規(guī)學(xué)院和土木學(xué)院的教師分階段進(jìn)行指導(dǎo)，而對學(xué)生來講，則要求系統(tǒng)地完成一個(gè)工程的完整設(shè)計(jì)。

二、目前存在的主要問題及對策

全過程課程設(shè)計(jì)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，但由于學(xué)生剛學(xué)完專業(yè)課，沒接觸過實(shí)際工程，對結(jié)構(gòu)還沒有一個(gè)完整的了解，再加上任務(wù)重、內(nèi)容多、課時(shí)緊、考研和找工作壓力等，學(xué)生完成全過程課程設(shè)計(jì)比較困難，較難保證學(xué)生的學(xué)習(xí)成果達(dá)成度。因此，進(jìn)行教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革很有必要，通過虛擬教學(xué)模式來解決現(xiàn)實(shí)課堂教學(xué)中存在的問題，可作為傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式的補(bǔ)充，比如，通過動(dòng)畫演示或施工視頻等手段使學(xué)生比較直觀地了解整個(gè)結(jié)構(gòu)，通過軟件操作演示結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的全過程，這些虛擬教學(xué)資源方便學(xué)生課外學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，且學(xué)習(xí)時(shí)間和學(xué)習(xí)場地都比較靈活，有效緩解教之瞬時(shí)性與學(xué)之延時(shí)性的矛盾。同時(shí)虛實(shí)結(jié)合的混合教學(xué)方式也可以使教師的課堂教學(xué)方式發(fā)生改變，充分發(fā)揮現(xiàn)實(shí)課堂和虛擬課堂的優(yōu)勢，使兩者互融互補(bǔ)，從而有效提高全過程課程設(shè)計(jì)的效果[2]。

三、虛實(shí)結(jié)合教學(xué)模式

（一）虛實(shí)結(jié)合教學(xué)模式特點(diǎn)

虛實(shí)結(jié)合指的是虛擬課堂和現(xiàn)實(shí)課堂的結(jié)合，是互聯(lián)網(wǎng)+教育的產(chǎn)物，兩種課堂各有優(yōu)點(diǎn)，互融互補(bǔ)?？v觀國內(nèi)外的情況，大概歸納為以下5種教學(xué)模式：虛擬課堂為先導(dǎo)、現(xiàn)實(shí)課堂為后繼，虛擬課堂為主導(dǎo)、現(xiàn)實(shí)課堂為提升，現(xiàn)實(shí)課堂為前奏、虛擬課堂為后續(xù)，現(xiàn)實(shí)課堂為基礎(chǔ)、虛擬課堂為擴(kuò)展，虛擬課堂與現(xiàn)實(shí)課堂一體化， 每種模式均具有各自的優(yōu)勢與適應(yīng)范圍，因此，出現(xiàn)了慕課、微課、翻轉(zhuǎn)課堂、混合式教學(xué)、線上線下、虛實(shí)結(jié)合等教學(xué)方法和教學(xué)手段，對課程不斷進(jìn)行改革，樹立以學(xué)生為中心的理念，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，減少課程學(xué)習(xí)的難度，滿足以學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向的課程教學(xué)要求。建筑工程全過程課程設(shè)計(jì)處于探索階段，考慮到學(xué)生剛剛學(xué)完專業(yè)課，又沒有工程經(jīng)驗(yàn)，故采用“現(xiàn)實(shí)課堂為主導(dǎo)、虛擬課堂為補(bǔ)充”的教學(xué)模式，隨著虛擬教學(xué)資源不斷豐富，慢慢轉(zhuǎn)向“虛擬課堂為先導(dǎo)、現(xiàn)實(shí)課堂為后繼”的線上線下教學(xué)模式或其他教學(xué)模式，而虛擬教學(xué)資源庫是虛實(shí)結(jié)合教學(xué)手段的基礎(chǔ)[3]。

（二）虛擬教學(xué)資源

框架結(jié)構(gòu)是比較常見的結(jié)構(gòu)形式，以框架結(jié)構(gòu)為對象進(jìn)行虛擬建造，通過三維實(shí)體動(dòng)畫的方式，多步驟多角度地展示結(jié)構(gòu)布置、典型節(jié)點(diǎn)、構(gòu)造要求和安裝過程，將框架結(jié)構(gòu)直觀形象地展示給學(xué)生。同時(shí)通過軟件演示結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)全過程，使學(xué)生掌握框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工，從而順利完成全過程課程設(shè)計(jì)。目前虛擬教學(xué)資源包括以下幾個(gè)方面：

1.典型的三維工程圖片

包括現(xiàn)場工程圖片、CAD繪制的三維圖、實(shí)驗(yàn)室教學(xué)模型等，見圖1和圖2。

2.框架施工視頻演示

混凝土框架和鋼框架施工視頻見圖3和圖4，這些視頻是利用網(wǎng)上視頻經(jīng)過剪輯而成的。本項(xiàng)目也正在開發(fā)節(jié)點(diǎn)安裝的動(dòng)畫演示視頻，使課程設(shè)計(jì)更加具體形象，

學(xué)生更加清楚節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)要求及有關(guān)構(gòu)造措施。

3.軟件操作演示

課程設(shè)計(jì)過程中，混凝土框架結(jié)構(gòu)采用手算設(shè)計(jì)并用PKPM進(jìn)行校核，鋼框架采用3D3S進(jìn)行內(nèi)力分析和初估截面，并通過手算完成構(gòu)件和節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)。這樣要求學(xué)生掌握兩個(gè)設(shè)計(jì)軟件，當(dāng)然鋼框架計(jì)算也可采用PKPM中的STS模塊，但由于學(xué)生未接觸過設(shè)計(jì)軟件，上課跟不上進(jìn)度，需要提供軟件教學(xué)視頻（圖5、圖6），便于課后學(xué)習(xí)。

（三）虛實(shí)結(jié)合教學(xué)模式實(shí)踐及效果評價(jià)

建筑工程全過程課程設(shè)計(jì)在2014級學(xué)生中已開始實(shí)踐，在課程設(shè)計(jì)過程中，虛實(shí)教學(xué)方法得到了很好地利用，在實(shí)際課堂教學(xué)環(huán)節(jié)，工程圖片和施工視頻形象生動(dòng)，使教師講授更輕松，使學(xué)生理解更容易。在軟件應(yīng)用方面，虛實(shí)結(jié)合教學(xué)方法效果更加明顯，軟件講解課時(shí)少、內(nèi)容多，教師課上講授軟件操作進(jìn)度較快，學(xué)生有時(shí)跟不上，在操作時(shí)找不到相關(guān)功能。通過教學(xué)視頻，學(xué)生課后根據(jù)自身情況進(jìn)行學(xué)習(xí)，滿足個(gè)性化學(xué)習(xí)需要，學(xué)生反響很好，當(dāng)然先自學(xué)軟件再課堂教學(xué)演示，效果更好。

四、 結(jié)語

建筑工程全過程課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革是工程教育專業(yè)認(rèn)證的需要，為滿足認(rèn)證的達(dá)成度，需在教學(xué)方法和教學(xué)手段上進(jìn)行創(chuàng)新。虛實(shí)結(jié)合的教學(xué)模式是互聯(lián)網(wǎng)+教育背景下最有效的教學(xué)手段，兩者可以互補(bǔ)，最大程度地發(fā)揮虛擬課堂和現(xiàn)實(shí)課堂的優(yōu)勢，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，達(dá)到預(yù)期的學(xué)習(xí)成果，保證人才培養(yǎng)的質(zhì)量。參考文獻(xiàn)：

[1]李志義.解析工程教育專業(yè)認(rèn)證的成果導(dǎo)向理念[J].中國高等教育，2014（17）：7-10.

[2] 余勝泉，路秋麗，陳聲健. 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的混合式教學(xué)—一種新的教學(xué)模式[J]. 中國大學(xué)教學(xué)， 2005（10）：50-56.

[3] 張立新.兩種世界 兩個(gè)課堂——信息社會(huì)中的教育[J].中國電化教育，2009（6）：7-9.

Teaching mode of virtual?real combinationbased on whole process course design

LIU Shenru， WANG Wei， ZHANG Qilin， LUO Xiaoqun， WU Minger

（College of Civil Engineering， Tongji University， Shanghai 200092， P. R. China）

Abstract：

Based on the concept of engineering education professional certification， this paper analyzes the characteristics and the existing problems of course design of building engineering of Tongji University， and the virtual?real combination teaching mode is put forward adapted to the course design， therefore it can make up for the inadequacy of real class， and help students get results quickly. The practice shows that the virtual class and the real class can complement each other， the teaching method is flexible and diverse， and it can improve the teaching quality effectively.

Key words：whole process course design; virtual?real combination; teaching mode