何昌春，王天源，查文華，吳波，郝術(shù)仁

（東華理工大學(xué) 土木與建筑工程學(xué)院，江西 南昌）

一 引言

傳統(tǒng)的教學(xué)模式，注重于教師的教，而學(xué)生處于被動(dòng)地學(xué)，積極性不高，教學(xué)效果也不好。目前，教育界已廣泛認(rèn)識(shí)到這一問題，特別是對(duì)于應(yīng)用型本科教育而言，其目的是培養(yǎng)高質(zhì)量的工程技術(shù)人才（具備基礎(chǔ)扎實(shí)、知識(shí)面寬、能力強(qiáng)，素質(zhì)高等四個(gè)突出特點(diǎn)，尤其是要具備較強(qiáng)的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力[1]），傳統(tǒng)教學(xué)模式就凸顯其不足，有鑒于此，眾多院校都廣泛地開展了教學(xué)改革。

2020 年的春天，新型病毒肆虐全球，不僅嚴(yán)重?cái)_亂了社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，也影響了各階段教育教學(xué)的正常開展，在中國，在疫情得到有效控制后，國家和各省教育部門為了盡可能減小疫情對(duì)教育的影響，逐步組織各學(xué)校開展了線上教學(xué)活動(dòng)。隨著信息化程度越來越高，以新技術(shù)、軟件為依托的線上平臺(tái)和資源為線上教學(xué)提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐[2-6]。線上有豐富的教育學(xué)習(xí)資源和優(yōu)良的教學(xué)平臺(tái)，支持學(xué)生進(jìn)行個(gè)性化學(xué)習(xí)，選擇適合自己的學(xué)習(xí)方式，充分發(fā)揮學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能動(dòng)性，教師從知識(shí)的講授者轉(zhuǎn)變?yōu)榻虒W(xué)過程的組織者、引導(dǎo)者。但單純的線上教學(xué)缺乏老師和同學(xué)間的有效溝通和監(jiān)督，學(xué)生的學(xué)習(xí)效果并不理想，甚至可以用很差來形容。因此，同時(shí)采用線上線下混合式的教學(xué)模式是未來教育改革的必經(jīng)之路。

線上線下混合式的教育模式可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)課程教學(xué)存在的一些問題，如課程內(nèi)容多課時(shí)少、考核方式單一，但不能解決理論與實(shí)踐嚴(yán)重脫節(jié)、創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力弱的問題。CDIO 教育理念[7-12]以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以團(tuán)隊(duì)的形式主動(dòng)地參與其中，“做中學(xué)”和“基于項(xiàng)目教育和學(xué)習(xí)”是該理念的集中概括和抽象表達(dá)，與生產(chǎn)實(shí)踐緊密聯(lián)系，能發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性和創(chuàng)造性。

從傳統(tǒng)教學(xué)模式到線上線下混合教學(xué)模式，再到CDIO 教育理念融合線上線下混合教學(xué)模式的發(fā)展邏輯及各種優(yōu)缺點(diǎn)如表 1 所示。

表 1 不同教學(xué)模式發(fā)展邏輯及優(yōu)缺點(diǎn)

二 基礎(chǔ)工程課程特點(diǎn)

基礎(chǔ)工程是土木工程專業(yè)的一門核心課程，也是土木工程專業(yè)有關(guān)地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)研究方面的一門主要課程，一般在土力學(xué)、材料力學(xué)、工程地質(zhì)學(xué)等課程上完之后開設(shè)。在教授《基礎(chǔ)工程》近三的時(shí)間里，根據(jù)課程內(nèi)容和學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)總結(jié)出這門課的如下五個(gè)特點(diǎn)：

1.內(nèi)容覆蓋面廣。本課程的內(nèi)容與工程地質(zhì)學(xué)、土力學(xué)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工、材料力學(xué)、彈性力學(xué)、巖石力學(xué)以及結(jié)構(gòu)力學(xué)等眾多學(xué)科密切相關(guān)，特別是土力學(xué)、材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工這三門課程，只有對(duì)這三門課程內(nèi)容比較熟悉才能較好地學(xué)好基礎(chǔ)工程這門課。

2.知識(shí)點(diǎn)難度大。學(xué)習(xí)基礎(chǔ)工程的主要目標(biāo)是能針對(duì)具體工程設(shè)計(jì)一個(gè)滿足要求的基礎(chǔ)，這里面涉及到非常多的力學(xué)公式，要能推導(dǎo)出每一個(gè)公式需要有很好的數(shù)學(xué)知識(shí)和力學(xué)知識(shí)，其難度對(duì)于二本院校的本科生是一個(gè)不小的挑戰(zhàn)，另外，基礎(chǔ)工程教材為了縮減篇幅，往往只給公式和結(jié)論，很少對(duì)公式和結(jié)論給出進(jìn)一步說明，無形中給學(xué)生自主學(xué)生或課后復(fù)習(xí)加大了難度。

3.課程與實(shí)踐聯(lián)系緊密?；A(chǔ)工程是一門專業(yè)性很強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)非常重要，但在大土木類招生培養(yǎng)環(huán)節(jié)下，整個(gè)專業(yè)基礎(chǔ)課的課時(shí)減少了，而基礎(chǔ)工程課時(shí)數(shù)的減少首先是要減少實(shí)踐課課時(shí)，致使學(xué)生不能直觀、生動(dòng)地觀看現(xiàn)場施工，教學(xué)效果不太理想。此外，基礎(chǔ)工程的設(shè)計(jì)主要包括地質(zhì)勘察、構(gòu)造（尺寸）設(shè)計(jì)和驗(yàn)算等幾部分內(nèi)容，每部分設(shè)計(jì)內(nèi)容都與實(shí)踐密切相關(guān)。比如條形基礎(chǔ)懸挑長度一般為邊跨柱距的1/4～1/3，這部分構(gòu)造要求是規(guī)范根據(jù)大量工程經(jīng)驗(yàn)總結(jié)得來的。

4.課時(shí)少內(nèi)容多。在大土木統(tǒng)一招生和教學(xué)的背景下，原來細(xì)類招生、方向授課的專業(yè)基礎(chǔ)課課時(shí)和專業(yè)課課時(shí)遭到了壓減，但由于不同土木工程高校對(duì)于研究方向都有側(cè)重點(diǎn)，都會(huì)偏向于學(xué)?；蛘邔W(xué)院的重點(diǎn)和特殊方向進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，這樣就會(huì)導(dǎo)致專業(yè)基礎(chǔ)課的課時(shí)被壓縮，而專業(yè)課課時(shí)一般不會(huì)減少?；A(chǔ)工程作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課，其課時(shí)自然遭到縮減，其已由原來的48 課時(shí)壓縮到40 課時(shí)，就我所在的土木與建筑工程學(xué)院，2018 版大綱已將基礎(chǔ)工程課時(shí)進(jìn)一步壓縮到32 課時(shí)，這對(duì)教師授課和學(xué)生的學(xué)習(xí)造成了巨大壓力。

5.教材知識(shí)面窄，更新慢。每年到了選教材的時(shí)候都會(huì)遇到一定難題，一方面，教務(wù)處要求選用最近兩年出版的教材，另一方面，大多教材都是在規(guī)范的基礎(chǔ)上進(jìn)行的擴(kuò)張，由于規(guī)范一般更新較慢，使得教材也更新慢。另外，規(guī)范一般都不會(huì)把最新的技術(shù)囊括進(jìn)去，由于教材的權(quán)威性，導(dǎo)致教材也很少把最新的技術(shù)放進(jìn)去。這樣，導(dǎo)致學(xué)生知識(shí)面窄、學(xué)習(xí)內(nèi)容陳舊，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于工程實(shí)踐行業(yè)的發(fā)展，學(xué)生不能學(xué)習(xí)到日新月異的基礎(chǔ)工程新技術(shù)、新工藝，畢業(yè)后與社會(huì)脫節(jié)嚴(yán)重。

三 CDIO 和線上線下混合式教學(xué)的重要性

1.有助于提高學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性。就我所在院校土木工程類學(xué)生而言，大部分高年級(jí)學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)工程的積極性和主動(dòng)性較差，這與學(xué)生的基礎(chǔ)工程相關(guān)知識(shí)儲(chǔ)備不足息息相關(guān)，基礎(chǔ)工程涉及的力學(xué)知識(shí)和數(shù)學(xué)知識(shí)廣、深、全，致使學(xué)生學(xué)習(xí)難度大、興趣低，而通過加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)有助于提高學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性。

2.能幫助學(xué)生更好地形象化認(rèn)識(shí)具體基礎(chǔ)型式?；A(chǔ)工程的學(xué)習(xí)首先必須要理解具體的基礎(chǔ)構(gòu)造特點(diǎn)以及不同類型基礎(chǔ)的適用條件，要掌握這部分知識(shí)需要較好的想象力，實(shí)地參觀每一種基礎(chǔ)類型不太現(xiàn)實(shí)，特別是在疫情防控不穩(wěn)定的當(dāng)下，組織學(xué)生觀看具體的基礎(chǔ)類型難度可想而知，通過線上內(nèi)容的設(shè)計(jì)（動(dòng)畫、視頻、VR 等）可幫助學(xué)生形象地了解某一基礎(chǔ)形式及適用條件。

3. 啟發(fā)學(xué)生專業(yè)創(chuàng)造性思維。創(chuàng)造性思維是科技發(fā)展的重要保證，好的創(chuàng)造思維有助于快速地、良好地解決問題，促進(jìn)社會(huì)進(jìn)步。目前的學(xué)生大多是“00”后，他們的思維活躍，但對(duì)專業(yè)知識(shí)不是很感興趣，且當(dāng)前的專業(yè)核心課授課方式與學(xué)生的特點(diǎn)和時(shí)代特色有點(diǎn)脫節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)興趣和創(chuàng)造性思維能力對(duì)于基礎(chǔ)工程創(chuàng)新發(fā)展至關(guān)重要。

4.促進(jìn)教師改革教學(xué)方法和大綱。教學(xué)方法是教法和學(xué)法的統(tǒng)一，由于教師在教學(xué)中處于主導(dǎo)地位，教師的教法對(duì)學(xué)生學(xué)法的影響很大。鑒于目前基礎(chǔ)工程傳統(tǒng)、單一的授課方法，教師機(jī)械地教，學(xué)生被動(dòng)地學(xué)，教學(xué)效果很難說好。而線上線下混合教學(xué)不僅豐富了教學(xué)手段、內(nèi)容（見圖 2），同時(shí)在一定程度上增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)課時(shí)，基于CDIO 教育理念的進(jìn)一步教學(xué)改革，能發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性，促進(jìn)學(xué)生積極思考。

圖 1 CDIO 教育理念融合線上線下教學(xué)改革研究內(nèi)容

5.推進(jìn)考核方式改革。目前大多土木類專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的考核方式是“平時(shí)成績= 期末成績（60%）+ 平時(shí)成績（40）”，這個(gè)考核方式本身沒有什么問題，但平時(shí)成績卻忽略了學(xué)生主觀能動(dòng)性的考核，也就是說沒有或較少注意到學(xué)生的溝通、動(dòng)手和創(chuàng)造等能力，出現(xiàn)這個(gè)的原因主要在于教學(xué)方法的改革沒有跟上，而基于CDIO 和線上線下混合教學(xué)可以較綜合對(duì)學(xué)生的平時(shí)成績進(jìn)行考核，也就會(huì)進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和自主性，對(duì)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力有很好的促進(jìn)作用。

6.擴(kuò)寬學(xué)生知識(shí)面，主動(dòng)適應(yīng)社會(huì)發(fā)展?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步日新月異，基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)和施工技術(shù)也以極快的速度發(fā)展著，各種新的設(shè)計(jì)理念和和施工工藝也在創(chuàng)新性地出現(xiàn)，基于線上線下混合式的教學(xué)，可以把最新的基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)理念和施工工藝作為線上部分內(nèi)容補(bǔ)充到學(xué)習(xí)要求中來，擴(kuò)寬學(xué)生知識(shí)面的同時(shí)，也讓學(xué)生與大型國有企業(yè)招生要求相符。

四 基于CIDO 和線上線下混合式教學(xué)改革途徑

1. 線下教學(xué)設(shè)計(jì)要巧。線下教學(xué)是老師和學(xué)生面對(duì)面的溝通交流活動(dòng)，基礎(chǔ)工程課程的主要教學(xué)內(nèi)容應(yīng)通過線下課完成傳遞。要從三個(gè)方面開展教學(xué)設(shè)計(jì)。首先，應(yīng)準(zhǔn)備獨(dú)特的教學(xué)素材，好的教學(xué)資料和素材是開展良好教學(xué)的基礎(chǔ)，可以借助于MR、VR、三維投影、虛擬動(dòng)畫等最新的手段，展示明確包含基礎(chǔ)工程專業(yè)知識(shí)內(nèi)容的動(dòng)態(tài)影像來輔助教學(xué)。其次，授課方式要靈活、主動(dòng)，以學(xué)生為主體，采用探究式、個(gè)性化、參與式等教學(xué)模式，可以借助“雨課堂”“微課堂”“學(xué)習(xí)通”等課堂輔助小軟件進(jìn)行互動(dòng)教學(xué)，不同的授課模式和輔助教學(xué)方式應(yīng)靈活運(yùn)用，達(dá)到真正課堂氣氛活躍、學(xué)習(xí)快樂的目的。最后，課后作業(yè)要有靈性，課后作用的布置不能為了完成任務(wù)而布置，也不能簡單地以為地基承載力滿足要求、剪切力和彎矩使高度和配筋合理就認(rèn)為是好的課后作業(yè)，更好的方式可以通過布置啟發(fā)式的作業(yè)達(dá)到，比如無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)為什么只需要滿足剛性角就可以，而擴(kuò)展基礎(chǔ)卻需要進(jìn)行內(nèi)力驗(yàn)算？通過這種作業(yè)的布置可以進(jìn)一步啟發(fā)學(xué)生的思維。

2.線上課程內(nèi)容要妙。線上課程內(nèi)容應(yīng)是線下課程的一個(gè)很好補(bǔ)充，主要應(yīng)從三個(gè)方面完成。第一，對(duì)于每一種基礎(chǔ)的形式及適用條件，可以通過世界上著名的建（構(gòu)）筑物建造視頻、動(dòng)畫等讓學(xué)生課前觀看，比如，在講解沉井基礎(chǔ)之前，可以讓學(xué)生觀看給定的長江泰州大橋和港珠澳跨海大橋沉井基礎(chǔ)施工視頻，了解基礎(chǔ)構(gòu)造及不同地質(zhì)條件沉井施工可能碰到的問題。第二，針對(duì)課堂上的重點(diǎn)和難點(diǎn)知識(shí)，在課程線上平臺(tái)給出知識(shí)點(diǎn)的詳細(xì)講解、公式推導(dǎo)步驟及可能用到的儲(chǔ)備知識(shí)，讓學(xué)生深刻理解知識(shí)點(diǎn)背后隱藏的奧妙。第三，每個(gè)知識(shí)點(diǎn)給出相應(yīng)的線上課后測試，讓學(xué)生對(duì)每個(gè)知識(shí)點(diǎn)“了如指掌”，對(duì)于線下布置的作用，通過拍照上傳到線上平臺(tái)的方式，讓學(xué)生們互相批閱，發(fā)揮學(xué)生主觀能動(dòng)性和溝通交流能力。

3. 課程設(shè)計(jì)要巧和妙結(jié)合。課程設(shè)計(jì)是CDIO教育理念的重要體現(xiàn)，在構(gòu)思階段（C），通過與大型央企溝通交流，搜集地質(zhì)、水文和上部結(jié)構(gòu)等資料進(jìn)行構(gòu)思，確定基礎(chǔ)可能類型；在設(shè)計(jì)階段（D），根據(jù)選定的基礎(chǔ)型式，結(jié)合所學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的埋設(shè)、高度和平面尺寸；在實(shí)施階段（I），根據(jù)設(shè)計(jì)的尺寸，進(jìn)行基礎(chǔ)內(nèi)力計(jì)算和尺寸、配筋驗(yàn)算，最后繪制基礎(chǔ)施工設(shè)計(jì)圖；在運(yùn)行階段（O），由于課程內(nèi)容的限制性，在本步驟中，采用班級(jí)交流和專家點(diǎn)評(píng)的方式代替具體的施工，班級(jí)交流采取線上提前交流和線下PPT 匯報(bào)的混合方式進(jìn)行，切實(shí)提高匯報(bào)質(zhì)量。整個(gè)CDIO 過程，既體現(xiàn)了設(shè)計(jì)內(nèi)容的實(shí)踐性和邏輯性，也發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，鍛煉了學(xué)生的創(chuàng)造性、團(tuán)隊(duì)協(xié)作和溝通能力，實(shí)現(xiàn)了CDIO 教育理念和線上線下混合教學(xué)，如表2 所示。

表 2 基于CDIO 教育理念的項(xiàng)目式基礎(chǔ)設(shè)計(jì)流程

4.平時(shí)考核要全面。平時(shí)考核是學(xué)生綜合能力的一種評(píng)價(jià)，平時(shí)考核設(shè)計(jì)是否合理與學(xué)生能力評(píng)價(jià)是否客觀緊密相連，基于CDIO 教育理念和線上線下混合教學(xué)的基礎(chǔ)工程平時(shí)考核要注意線上課時(shí)學(xué)習(xí)的考核，線上的考核主要從學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)和活躍等方面打分，而CDIO 部分（實(shí)踐）則從學(xué)生的溝通交流、團(tuán)隊(duì)合作、創(chuàng)新性等方面打分，這樣既體現(xiàn)了學(xué)生的綜合能力，也有助于教師對(duì)整個(gè)教學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行反思和改進(jìn)。

五 結(jié)語

基礎(chǔ)工程是一門綜合性、實(shí)踐性、時(shí)代性特別強(qiáng)的土木類專業(yè)基礎(chǔ)課程，也是一門與新設(shè)計(jì)理念、施工工藝和技術(shù)息息相關(guān)的重要課程。學(xué)生要學(xué)好基礎(chǔ)工程這么課程，離不開教師對(duì)基礎(chǔ)工程整個(gè)授課過程的精心設(shè)計(jì)，新時(shí)代涌現(xiàn)的諸多特征要求教師必須結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)和基礎(chǔ)工程實(shí)踐性的特點(diǎn)對(duì)課程進(jìn)行改革，設(shè)計(jì)好CDIO 教育理念與線上線下混合式教學(xué)改革，有助于培養(yǎng)出理論與實(shí)踐能力兩手硬的人才，有助于為社會(huì)主義建設(shè)培養(yǎng)德智體美更加全面的人才。