摘要：本文以土木工程材料課程為例，基于課程類型、教學(xué)問題、教學(xué)邏輯設(shè)計(jì)、課堂教學(xué)組織結(jié)構(gòu)重構(gòu)、評(píng)價(jià)優(yōu)化等方面的研究分析，結(jié)合混合式教學(xué)的線上優(yōu)勢(shì)，解決專業(yè)課程教學(xué)中抽象原理不易理解、實(shí)踐操作難以精準(zhǔn)指導(dǎo)等問題，提出包含“案例分析-探究操作-交流剖析-鞏固提升”四個(gè)環(huán)節(jié)的案例教學(xué)流程，構(gòu)建專業(yè)課程混合式案例教學(xué)模式。

關(guān)鍵詞：教學(xué)模式；混合式教學(xué)；智能工具；案例教學(xué)

中圖分類號(hào)：TB文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10.19311/j.cnki.16723198.2024.16.094

線上線下混合式教學(xué)是教育現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展方向，教育部近幾年來，在加強(qiáng)高等學(xué)歷繼續(xù)教育、課程思政、精品在線課程建設(shè)、建設(shè)學(xué)習(xí)型社會(huì)等一系列指導(dǎo)性文件中，強(qiáng)調(diào)突出重點(diǎn)加緊促進(jìn)線上線下教育融合發(fā)展，推動(dòng)教育數(shù)字轉(zhuǎn)型、智能升級(jí)、融合創(chuàng)新，支撐教育高質(zhì)量發(fā)展?！吨袊逃F(xiàn)代化2035》提出要充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，豐富和創(chuàng)新課程形式，創(chuàng)新人才培養(yǎng)方式，推廣啟發(fā)式、探究式、參與式、合作式等教學(xué)方式。

實(shí)踐性是一切工程教育的本質(zhì)屬性，將實(shí)際工程問題以案例教學(xué)的方式引入到工程教育之中，能夠有效培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決復(fù)雜工程問題能力。在混合式教學(xué)飛速發(fā)展的環(huán)境下，采用案例教學(xué)模式，能在激發(fā)學(xué)生主體性同時(shí)有效解決傳統(tǒng)教學(xué)模式中，諸如案例成本高、不直觀、難以理解等問題。探索混合式教學(xué)條件下案例教學(xué)模式，有助于學(xué)生完成學(xué)習(xí)知識(shí)構(gòu)建、思維培養(yǎng)和能力提升。

國內(nèi)外眾多教育學(xué)家相關(guān)研究成果主要有：考慮學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)需求，突出教學(xué)案例資源設(shè)計(jì)人性化特征；基于數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境技術(shù)特征，對(duì)教學(xué)案例進(jìn)行可視化描述；大力投入相關(guān)課件和教學(xué)案例的開發(fā)。相關(guān)研究主要發(fā)展方向包括：從學(xué)生素質(zhì)、教師能力、教學(xué)環(huán)境、課程特征等方面分析影響案例教學(xué)效果的主要因素；將學(xué)生并入課程建設(shè)者中，設(shè)計(jì)智慧型、友好型等教學(xué)案例方法；從學(xué)生的主體性、參與程度、學(xué)習(xí)興趣探索學(xué)生從傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式向信息化學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)變的途徑。

1土木工程材料課程案例教學(xué)模式構(gòu)建研究設(shè)計(jì)

1.1課程類型確定

土木工程材料是土木工程的物資基礎(chǔ)，土木工程材料課程是土木工程各類專業(yè)的必修基礎(chǔ)課，在工程實(shí)用性與學(xué)術(shù)理論性兩方面特色突出。根據(jù)課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)，課程分為工程基本概念類和工程分析及能力提升類兩類。工程基本概念類以教師講授為主，主要針對(duì)土木工程材料組成、及結(jié)構(gòu)特征與其力學(xué)性能、物理性能、熱學(xué)性能、耐久性能等的各種概念、設(shè)計(jì)規(guī)范、計(jì)算公式及工程應(yīng)用的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解基礎(chǔ)科學(xué)概念。工程分析及能力提升類以師生互動(dòng)為主，強(qiáng)調(diào)學(xué)生自主完成，將零散知識(shí)構(gòu)建為知識(shí)體系，并對(duì)實(shí)際工程案例可以進(jìn)行清晰獨(dú)立的分析、設(shè)計(jì)和驗(yàn)證，能夠根據(jù)工程實(shí)際情況合理選擇和使用材料，以培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)性思維能力。

1.2教學(xué)模式構(gòu)建路徑

以培養(yǎng)學(xué)生關(guān)于土木工程材料相關(guān)知識(shí)的運(yùn)用能力、思維能力以及實(shí)踐能力為目的，探索教學(xué)模式的改進(jìn)。工程概念類課型主要在于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、掌握工程知識(shí)、理解工程問題，最后開展與完成工程案例教學(xué)活動(dòng)。強(qiáng)調(diào)提供學(xué)習(xí)框架和探究環(huán)境，構(gòu)建以問題驅(qū)動(dòng)的教學(xué)模式。工程分析及能力提升類課型，主要提供相應(yīng)的思維導(dǎo)圖，梳理知識(shí)體系，結(jié)合講授和訓(xùn)練，利用線上教學(xué)提供工程案例的學(xué)習(xí)環(huán)境，并利用平臺(tái)的智能診斷與指導(dǎo)功能，及時(shí)為學(xué)生提供反饋。

1.3教學(xué)模式構(gòu)建實(shí)證

教學(xué)模式使用過程中進(jìn)行滾動(dòng)式效果實(shí)證。實(shí)證工作主要考慮：考慮提高教學(xué)效率、改變學(xué)習(xí)方式等，對(duì)教學(xué)活動(dòng)途徑和方法作系統(tǒng)調(diào)查與改進(jìn)；利用教學(xué)平臺(tái)數(shù)據(jù)對(duì)教學(xué)路徑進(jìn)行優(yōu)化探索；對(duì)學(xué)生工程案例線上完成過程中得到指導(dǎo)的途徑方法進(jìn)行探索；線下教學(xué)對(duì)線上教學(xué)應(yīng)用的反應(yīng)和配合方法。

2學(xué)生接受混合式案例教學(xué)模式的可能性分析

對(duì)2022級(jí)學(xué)生采用混合式教學(xué)，由于平時(shí)長(zhǎng)期接觸網(wǎng)絡(luò)，加上疫情期間網(wǎng)上學(xué)習(xí)的經(jīng)歷，網(wǎng)絡(luò)工具運(yùn)用在他們學(xué)習(xí)中有著重要作用。通過問卷調(diào)查，擁有智能手機(jī)的比例達(dá)到100%，擁有筆記本電腦或平板電腦的比例也達(dá)到79.6%，在開展混合式教學(xué)所需的硬件設(shè)施方面沒有障礙。學(xué)生使用網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)并解決學(xué)習(xí)問題的比例為：經(jīng)常性23.7%，時(shí)常性43.2%，偶爾19.4%，從不13.7%。說明學(xué)生比較熟練地使用電腦或手機(jī)學(xué)習(xí)和提交作業(yè)。學(xué)生認(rèn)可網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的便利性和互動(dòng)性且充滿興趣。

案例教學(xué)是提升學(xué)生邏輯思維能力與獨(dú)立進(jìn)行工程任務(wù)、解決工程問題的能力，培養(yǎng)良好的工作習(xí)慣和科學(xué)態(tài)度。傳統(tǒng)教學(xué)模式中，工程案例依靠教師通過線下教學(xué)的方式進(jìn)行演示講解，以文字或圖片為主要媒介，直觀性差，教學(xué)效果不佳。混合式教學(xué)可以為學(xué)生提供工程情境，利用多種方式親歷、感知、參與等活動(dòng)來完成提出假設(shè)、驗(yàn)證假設(shè)、得出結(jié)論的流程，從而理解知識(shí)內(nèi)涵。促使學(xué)生通過沉浸式學(xué)習(xí)，提升認(rèn)知能力。受訪學(xué)生普遍認(rèn)可類似教學(xué)方式。

3教學(xué)活動(dòng)流程設(shè)計(jì)

基于混合式教學(xué)的案例教學(xué)模式和課程教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)與要求，設(shè)計(jì)主要包含“案例分析-探究操作（核心環(huán)節(jié)）-交流剖析-鞏固提升”4個(gè)環(huán)節(jié)的教學(xué)流程。

案例分析環(huán)節(jié)基于基礎(chǔ)工程知識(shí)，教師進(jìn)行學(xué)情和學(xué)習(xí)任務(wù)分析，設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)邏輯，編制學(xué)習(xí)任務(wù)單，通過線上預(yù)習(xí)的方式，以文檔、圖片和視頻為載體，向?qū)W生推送具體案例情境視頻與問題清單，布置工程案例任務(wù)，創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境，在情境中引入問題，激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，啟發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考探究問題，鼓勵(lì)學(xué)生先行提出猜想與假設(shè)，為后續(xù)研究作準(zhǔn)備。案例分析部分，為突出混合式教學(xué)線上教學(xué)直觀性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，以線上發(fā)布視頻為主。視頻要“短而精”，時(shí)長(zhǎng)以60秒左右為宜，最長(zhǎng)不宜超過120秒，以體現(xiàn)“碎片式學(xué)習(xí)”的特點(diǎn)。視頻內(nèi)容要能引起學(xué)生的好奇心、學(xué)習(xí)欲。視頻以傳統(tǒng)工藝和現(xiàn)代創(chuàng)新問題呈現(xiàn)，激發(fā)學(xué)生想了解、想學(xué)習(xí)、想知道、想利用所學(xué)專業(yè)解決問題的熱情。

在探究操作（核心環(huán)節(jié)）環(huán)節(jié)中，教師設(shè)置線上課前猜想與問題，線上線下教學(xué)并行，組織學(xué)生自主設(shè)計(jì)方案并根據(jù)方案探究操作，引導(dǎo)學(xué)生思考完成工程案例方案。利用線下教學(xué)“面對(duì)面”的特點(diǎn)，使用場(chǎng)景化案例深化學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，引導(dǎo)學(xué)生從全局的角度理解材料相關(guān)問題和知識(shí)，形成系統(tǒng)化的知識(shí)體系。組織學(xué)生分小組進(jìn)行相關(guān)討論，交流自己的觀點(diǎn)與困惑。期間教師可以進(jìn)行巡視或參與討論，不急于下定論，注意結(jié)合線上系統(tǒng)采集學(xué)生過程性的數(shù)據(jù)與資料，觀察學(xué)生在討論中的陳述和反應(yīng)，對(duì)有困難的同學(xué)及時(shí)提供視頻講解或指導(dǎo)。在學(xué)生形成初步結(jié)論階段，注意引導(dǎo)學(xué)生思考可能發(fā)生的變數(shù)或不同解決辦法，提出改進(jìn)方法和策略。此環(huán)節(jié)可能需要經(jīng)歷多輪反復(fù)，確保學(xué)生經(jīng)歷知識(shí)凝練、問題發(fā)現(xiàn)、解決問題。在現(xiàn)代智慧校園普及化的趨勢(shì)下，教學(xué)形式上提倡“能用視頻就不用圖片，能用圖片就不用文字”，利用現(xiàn)代化教學(xué)手段，使用視頻，動(dòng)畫，有條件時(shí)可以考慮使用VR等方式進(jìn)行展現(xiàn)，形式上由呆板枯燥轉(zhuǎn)為生動(dòng)活潑?？衫矛F(xiàn)今學(xué)生熱衷拍攝短視頻的風(fēng)潮，鼓勵(lì)學(xué)生借助視頻剪輯等方式剪輯教學(xué)短片，由學(xué)生做教案，在師生的互動(dòng)中，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和學(xué)習(xí)習(xí)慣。

交流剖析環(huán)節(jié)在線下教學(xué)中完成，教師可以與學(xué)生交流評(píng)估，充分理解案例工程問題并總結(jié)解決情境中的實(shí)際工程問題的方法原理。從教師方面進(jìn)行拓展提升，對(duì)學(xué)生方案進(jìn)行分析、改進(jìn)及拓展，深入交流和探討，并作出評(píng)價(jià)。學(xué)生可以通過組間交流交流，以及教師引導(dǎo)講解，進(jìn)一步深化知識(shí)的理解和認(rèn)識(shí)。

鞏固提升環(huán)節(jié)旨在通過工程案例深化擴(kuò)展訓(xùn)練，構(gòu)建知識(shí)理論與實(shí)際工程問題深入的聯(lián)系。著重考慮學(xué)生在充分掌握知識(shí)的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)解決實(shí)際問題的能力。教師在線上平臺(tái)上提供知識(shí)測(cè)試題和網(wǎng)絡(luò)資料資源。線下組織學(xué)生回顧知識(shí)點(diǎn)，通過思維導(dǎo)圖的方式幫助學(xué)生構(gòu)建知識(shí)體系。學(xué)生在GnAD2NfzL//UPvMVFi273F0Iasjucdau0+WaC6FIsI4=線上完成教師發(fā)布的教學(xué)復(fù)習(xí)任務(wù)并接收反饋結(jié)果，對(duì)于掌握尚不到位的知識(shí)內(nèi)容通過觀看網(wǎng)絡(luò)資料資源等方式進(jìn)行差異化、個(gè)性化的復(fù)習(xí)鞏固，線下教學(xué)中利用思維導(dǎo)圖進(jìn)行知識(shí)梳理，構(gòu)建學(xué)科知識(shí)體系。

4教學(xué)環(huán)境技術(shù)支持

教學(xué)環(huán)境的技術(shù)支持主要是針對(duì)線上教學(xué)部分而言?；旌鲜浇虒W(xué)中的案例教學(xué)模式主要功能包括智能學(xué)習(xí)功能、線上仿真教室、預(yù)習(xí)復(fù)習(xí)操作系統(tǒng)功能三類。

案例分析環(huán)節(jié)中，需要利用實(shí)際工程視頻支持教師創(chuàng)設(shè)問題情境，幫助學(xué)生感知問題情境，激發(fā)學(xué)生思考。線上學(xué)習(xí)要體現(xiàn)“碎片式學(xué)習(xí)”特點(diǎn)，選擇的工程案例視頻展示必須“短而精”，切忌體量大時(shí)間長(zhǎng)。學(xué)生需要思考的主要問題為項(xiàng)目案例基本情況、相關(guān)問題設(shè)計(jì)、存在的困難等，核心是相關(guān)問題設(shè)計(jì)。

探究操作環(huán)節(jié)中，需要突出工程案例的實(shí)時(shí)性，拋出一個(gè)或一類工程中出現(xiàn)的問題或現(xiàn)象，再從土木工程材料的角度，進(jìn)行線上討論，解決現(xiàn)實(shí)問題或解釋工程現(xiàn)象。討論中鼓勵(lì)不同的意見和解釋，以達(dá)到舉一反三，提煉和升華知識(shí)點(diǎn)。支持學(xué)生利用虛擬仿真教室，進(jìn)行獨(dú)立探究；利用虛擬智能功能，對(duì)學(xué)生在完成過程中操作正誤給予相應(yīng)的及時(shí)反饋；利用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析功能，分析與檢測(cè)學(xué)生完成情況，幫助教師進(jìn)行個(gè)性化指導(dǎo)；利用網(wǎng)課、微課資源，提供包括方法原理、知識(shí)鋪墊、解決綱要、參考思維導(dǎo)圖等視頻內(nèi)容，使學(xué)生在探究過程中，可以隨時(shí)進(jìn)行微視頻學(xué)習(xí)，并在視頻指導(dǎo)下完成自主學(xué)習(xí)；利用交流展示功能，支持學(xué)生小組內(nèi)合作交流，補(bǔ)充和完善結(jié)論。

交流剖析環(huán)節(jié)，利用交流展示功能，鼓勵(lì)學(xué)生展示階段性學(xué)習(xí)成果，促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行自評(píng)與互評(píng)；利用演示功能支持教師演示，輔助學(xué)習(xí)?？梢岳秒S機(jī)點(diǎn)名、搶答、卡牌式互問等游戲式練習(xí)方式活躍學(xué)習(xí)氛圍。

鞏固提升環(huán)節(jié)，利用知識(shí)梳理功能，支持學(xué)生梳理本節(jié)課程知識(shí)體系，總結(jié)知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，利用思維可視化的呈現(xiàn)，構(gòu)建化學(xué)學(xué)科的知識(shí)體系。利用信息化技術(shù)手段，定期將學(xué)生單元練習(xí)轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)圖表化，并實(shí)時(shí)反饋學(xué)生，教師依據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)情況針對(duì)性地進(jìn)行個(gè)性化答疑輔導(dǎo)。

注：1、布置工程案例任務(wù)與要求；2、提供學(xué)習(xí)資源；3、學(xué)習(xí)與思考，提出初步設(shè)想；4、梳理學(xué)生設(shè)想結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)方案；5、學(xué)生組內(nèi)交流與討論；6、學(xué)生自主進(jìn)行設(shè)計(jì)；7、接收學(xué)生問題；8、提供探究工具和資源；9、發(fā)布學(xué)習(xí)視頻、引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)情境；10、自主完成工程案例方案設(shè)計(jì)；11、進(jìn)行過程中，組內(nèi)交流設(shè)計(jì)階段性結(jié)果，動(dòng)態(tài)糾錯(cuò)；12、組內(nèi)交流中意見分歧或發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤的修正；13、在學(xué)生遇到困難時(shí)，提供必要的輔導(dǎo)與支持；14、得到最終設(shè)計(jì)結(jié)果；15、組間交流、提出疑問；16、組織分享、總結(jié)擴(kuò)展；17、展示交流、解決實(shí)際工程問題；18、工程案例學(xué)習(xí)總結(jié)；19、評(píng)價(jià)指導(dǎo)，系統(tǒng)梳理；20、學(xué)習(xí)反思、鞏固能力。

5教學(xué)實(shí)施效果

為驗(yàn)證教學(xué)效果，把同一年級(jí)先修課程成績(jī)相近的兩個(gè)班級(jí)分為實(shí)驗(yàn)班和對(duì)照班，其中實(shí)驗(yàn)班進(jìn)行混合式案例教學(xué)，對(duì)照班進(jìn)行傳統(tǒng)教學(xué)。學(xué)期結(jié)束后，對(duì)學(xué)生進(jìn)行閉卷考試，整理考試成績(jī)結(jié)果，并進(jìn)行獨(dú)立樣本T統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)，表示顯著水平的P值為0.002，遠(yuǎn)小于0.05，說明實(shí)驗(yàn)班和對(duì)照班成績(jī)有顯著差異性。檢驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

教學(xué)課程組邀請(qǐng)資深教師、專家，深入教學(xué)各階段，聽課、評(píng)課和課后深入訪談并進(jìn)行課程成效分析。對(duì)于參與課程教學(xué)的同學(xué)，以問卷調(diào)查和訪談結(jié)合的方式，從學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、課堂學(xué)習(xí)情況、信息技術(shù)支撐資源及工具、學(xué)習(xí)資源需求等方面分析目前教學(xué)主要的問題。最后請(qǐng)教師和學(xué)生從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)策略、教學(xué)過程等4個(gè)方面展開系統(tǒng)評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)體系如表2所示。

6結(jié)語與建議

從教學(xué)理念、課程類型和內(nèi)容、教學(xué)組織重構(gòu)與優(yōu)化、教學(xué)活動(dòng)實(shí)施方法、信息技術(shù)應(yīng)用方式等方面，構(gòu)建線上線下混合教學(xué)案例教學(xué)模式。通過將知識(shí)還原為問題和任務(wù)的方式激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)力，為智慧教學(xué)實(shí)踐提供參考。

以土木工程材料課程為例，分析學(xué)生在專業(yè)課程學(xué)習(xí)中應(yīng)用信息化技術(shù)和手段將專業(yè)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)化、直觀化，設(shè)計(jì)智能技術(shù)支持下的教學(xué)模式，從學(xué)習(xí)邏輯設(shè)計(jì)、數(shù)字賦能教學(xué)、課堂教學(xué)組織結(jié)構(gòu)重構(gòu)等方面提出專業(yè)課程案例教學(xué)模式的構(gòu)建思路。

線上線下混合式教學(xué)模式要求教師要有較高信息化教學(xué)水平，案例式教學(xué)方式需要教師不斷關(guān)注學(xué)科前沿技術(shù)與成果，深入企業(yè)調(diào)研實(shí)務(wù)工作，更新、發(fā)展、完善課程資源。

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