摘"要：混凝土結(jié)構(gòu)基本原理是我國(guó)高等教育土木工程專業(yè)的核心專業(yè)基礎(chǔ)課程，對(duì)學(xué)生掌握國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法理論，培養(yǎng)土木工程勘察、設(shè)計(jì)和研究的綜合能力具有重要地位和作用。教育信息時(shí)代背景下對(duì)土木工程專業(yè)科技人才的實(shí)踐和創(chuàng)新能力有更高的要求。針對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式的不足，教學(xué)團(tuán)隊(duì)根據(jù)持續(xù)迭代的教學(xué)實(shí)踐，從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式開(kāi)展分析，開(kāi)展基于BIM技術(shù)的線上線下混合式教學(xué)，并以“T形梁正截面受彎承載力設(shè)計(jì)”為例，構(gòu)建O-PIRTAS線上線下混合式教學(xué)模式，并提出相應(yīng)的具體實(shí)施策略。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)；線上線下混合；混凝土結(jié)構(gòu)基本原理；創(chuàng)新實(shí)踐；教學(xué)模式

中圖分類號(hào)：G642"""文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A"""""文章編號(hào)：2096-000X（2024）36-0076-05

Abstract：TheBasicPrincipleofConcreteStructuresisacorefoundationalcourseinthecivilengineeringprogramofhighereducationinourcountry.Itplaysanimportantroleinhelpingstudentsgraspnationalstandardsandregulations，aswellastheoriesofstructuraldesignmethods，whilecultivatingcomprehensiveabilitiesincivilengineeringsurveying，design，andresearch.Inthecontextoftheeducationalinformationera，therearehigherdemandsforthepracticalandinnovativecapabilitiesofscientificandtechnologicaltalentsinthecivilengineeringfield.Addressingtheshortcomingsoftraditionalteachingmodels，theteachingteamhasanalyzedteachingobjectives，content，andmodelsbasedoncontinuousiterativeteachingpractices.TheyhavedevelopedablendedteachingapproachthatintegratesonlineandofflinelearningbasedonBIMtechnology.Takingtheexampleof\"DesignofBendingCapacityofNormalSectionofT-shapedBeam\"，theO-PIRTASblendedteachingmodelhasbeenconstructed，alongwithcorrespondingspecificimplementationstrategies.

Keywords：BIMtechnology;blendedlearning;BasicPrinciplesofConcreteStructures;innovativepractice;teachingmodel

在全球信息化和技術(shù)日新月異的今天，高校教育數(shù)字化已成為教育改革的核心驅(qū)動(dòng)力。數(shù)字化技術(shù)賦予教育新的形式提升了教學(xué)靈活性。同時(shí)，個(gè)性化學(xué)習(xí)和定制化教學(xué)在數(shù)字化教育中得到重視，有效調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性并滿足個(gè)體差異[1]。教育部部長(zhǎng)懷進(jìn)鵬指出中國(guó)教育“從聯(lián)結(jié)為先、內(nèi)容為本、合作為要的‘3C’走向集成化、智能化、國(guó)際化的‘3I’”[2-3]。另一方面，《住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部等部門(mén)關(guān)于推動(dòng)智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》中提到，深化應(yīng)用建筑信息模型（BIM）技術(shù)，提升建筑設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)和維護(hù)協(xié)同水平，加強(qiáng)建筑全生命周期管理；大力發(fā)展數(shù)字設(shè)計(jì)、智能生產(chǎn)和智能施工[4]。教育數(shù)字化作為“數(shù)字中國(guó)戰(zhàn)略”的一部分，在推進(jìn)貫徹落實(shí)科教興國(guó)戰(zhàn)略、人才強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略、創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略中發(fā)揮著重要的作用[5]。如何將數(shù)字信息技術(shù)更好地應(yīng)用于教學(xué)，有效地提升人才培養(yǎng)質(zhì)量是混合式教學(xué)的重要研究方向。

當(dāng)下，國(guó)內(nèi)眾多高校教育工作者從不同角度開(kāi)展混合式教學(xué)的研究與探索。劉淵等[6]圍繞線上自主學(xué)習(xí)、線下課堂精講及課后拓展，構(gòu)建基于OTASE模式的線上線下混合式教學(xué)，并提出相應(yīng)的教學(xué)實(shí)施策略。陳汝芹等[7]采用“探究式-小班化”互動(dòng)式教學(xué)方法，向?qū)W生推送最新的研究報(bào)道（如相關(guān)學(xué)生期刊、數(shù)據(jù)庫(kù)和公眾號(hào)），開(kāi)闊學(xué)生視野，進(jìn)一步加強(qiáng)師生互動(dòng)，體現(xiàn)共同學(xué)習(xí)理念。苗峰等[8]基于超星、雨課堂等教學(xué)平臺(tái)，自制和遴選網(wǎng)絡(luò)、電子與紙質(zhì)等形式和課件、視頻等優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，不斷迭代更新，為開(kāi)展線上線下混合式教學(xué)提供資源支撐。孫惠香等[9]在課程資源全面建設(shè)的基礎(chǔ)上，實(shí)行線上線下混合式教學(xué)模式改革，以激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)造性。建筑信息模型（BuildingInformationModeling）具有可視化等優(yōu)點(diǎn)，在工程領(lǐng)域廣泛使用，可理解為建筑領(lǐng)域中CAD的升級(jí)變革。BIM技術(shù)課程教學(xué)中能夠把二維平法施工圖中鋼筋信息以三維模型直觀展示，化解學(xué)生缺少工程經(jīng)驗(yàn)，缺乏構(gòu)造認(rèn)識(shí)的學(xué)習(xí)痛點(diǎn)，輔助師生在課堂上開(kāi)展有效討論和互動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)信息的有效表達(dá)[10]。湯永凈等[11]將預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)和BIM等新技術(shù)與傳統(tǒng)知識(shí)點(diǎn)融合，有效激發(fā)“00后”的學(xué)習(xí)熱情。然而，相關(guān)研究主要從教學(xué)理論角度入手，較少用實(shí)際案例進(jìn)行全面介紹。鑒于此，本研究以具體課程為實(shí)例，選用應(yīng)用型本科專業(yè)的混凝土結(jié)構(gòu)基本原理課程，探究基于BIM技術(shù)的線上線下混合式教學(xué)模式在火箭軍工程大學(xué)土木工程專業(yè)中的應(yīng)用情況，以期為相關(guān)同類高校的教學(xué)改革提供一定參考。

一"課程概括

混凝土結(jié)構(gòu)基本原理課程以土木工程制圖、土木工程材料和結(jié)構(gòu)力學(xué)為基礎(chǔ)，結(jié)合混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，培養(yǎng)學(xué)生土木工程勘察、設(shè)計(jì)和研究的綜合能力。該課程在教學(xué)過(guò)程中不僅要使學(xué)生正確理解設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)涵、理解結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般原則、基于概率理論的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法，掌握基本構(gòu)件的計(jì)算方法和構(gòu)造規(guī)定，培養(yǎng)學(xué)生能夠基于基本構(gòu)件的受力特點(diǎn)開(kāi)展性能分析，具備材料選擇、截面確定、配筋設(shè)計(jì)等實(shí)踐能力，而且需要培養(yǎng)學(xué)生工程思維，強(qiáng)化工程意識(shí)，幫助學(xué)生樹(shù)立正確的工程倫理觀。本課程為后續(xù)地下結(jié)構(gòu)等專業(yè)背景課程的學(xué)習(xí)起到奠基作用，也為土木工程施工等首次任職課程的學(xué)習(xí)起到搭橋修路的作用。

混凝土結(jié)構(gòu)基本原理具有“五多”（知識(shí)點(diǎn)多、符號(hào)多、系數(shù)多、公式多和構(gòu)造要求多）的特點(diǎn)。課程實(shí)踐成本高、設(shè)備復(fù)雜、危險(xiǎn)系數(shù)高，受教學(xué)周期與土木工程建設(shè)周期不一致的影響，組織開(kāi)展實(shí)踐訓(xùn)練比較困難。同時(shí)工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜，涉及大量公式且設(shè)計(jì)方案沒(méi)有唯一解，要求學(xué)生具備工程思維，這與科學(xué)思維存在較大差異，學(xué)生難以接受。

基于上述分析，依托互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，構(gòu)建線上線下混合式教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)“以學(xué)生為中心”分層分類教學(xué)，成為課程教學(xué)改革的必然選擇。

二"O-PIRTAS線上線下混合式教學(xué)模式的構(gòu)建

（一）"教學(xué)目標(biāo)設(shè)定

根據(jù)布魯姆教育目標(biāo)分類，依據(jù)大學(xué)學(xué)校辦學(xué)思想、辦學(xué)定位及土木工程專業(yè)最新版的人才培養(yǎng)方案，結(jié)合本課程在人才培養(yǎng)中的地位作用，設(shè)定教學(xué)目標(biāo)如圖1所示。知識(shí)、能力、素質(zhì)三層目標(biāo)緊密相扣，層層遞進(jìn)，最終實(shí)現(xiàn)以學(xué)員為中心，以土木工程設(shè)計(jì)能力產(chǎn)出為核心，在課程思政引領(lǐng)下，將夯實(shí)理論基礎(chǔ)，突出工程應(yīng)用的教學(xué)理念貫穿于教學(xué)全過(guò)程，為學(xué)生從事土木工程建設(shè)儲(chǔ)備必要的知識(shí)、方法和技能，踐行知識(shí)育人、立德樹(shù)人、為站育人的三位一體終極育人理念。

（二）"教學(xué)內(nèi)容重構(gòu)

根據(jù)課程教學(xué)內(nèi)容，遵循學(xué)生認(rèn)知規(guī)律，以學(xué)科為導(dǎo)向，遵循“材料—構(gòu)件—結(jié)構(gòu)”的邏輯主線、“性能—分析—設(shè)計(jì)”的教學(xué)過(guò)程，按照基礎(chǔ)理論、設(shè)計(jì)應(yīng)用和綜合實(shí)踐三大模塊，重構(gòu)課程內(nèi)容，構(gòu)建模塊單元化學(xué)習(xí)體系，課程內(nèi)容與特色如圖2所示。

（三）"教學(xué)資源建設(shè)

開(kāi)展線上線下混合式教學(xué)的前提是具備充足豐富的線上線下教學(xué)資源，依托教學(xué)團(tuán)隊(duì)同步在建的《混凝土結(jié)構(gòu)基本原理》新形態(tài)教材，自建短視頻30個(gè)、微課1個(gè)、音頻5個(gè)、課件30個(gè)、三維模型30個(gè)、教學(xué)動(dòng)畫(huà)100s、圖片160張和表格50個(gè)，通過(guò)微信群、雨課堂等線上平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源共享，包括優(yōu)選引進(jìn)微課視頻39個(gè)、配套課件45個(gè)、二維碼（40個(gè)）、教學(xué)微信公眾號(hào)5個(gè)和線上作業(yè)25次（128道），設(shè)置10個(gè)討論主題，13次線上考試。線下資源包括自建試題庫(kù)（1250道）、教學(xué)內(nèi)容魚(yú)骨圖（1張），自建思政案例庫(kù)（50個(gè)），教學(xué)知識(shí)點(diǎn)總結(jié)（9章），建筑材料與工程結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室，土木工程BIM協(xié)同創(chuàng)新平臺(tái)，土木工程施工仿真訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)室，具體見(jiàn)表1。

（四）"教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)

根據(jù)重構(gòu)后的教學(xué)內(nèi)容，依托已建成的教學(xué)資源，在具體的教學(xué)實(shí)施中，選取典型內(nèi)容，開(kāi)展基于BIM技術(shù)的線上線下混合式教學(xué)，具體教學(xué)實(shí)施方案見(jiàn)表2。

其中，以第3單元中“T形梁正截面受彎承載力設(shè)計(jì)”為例，依據(jù)布魯姆的學(xué)習(xí)金字塔理論，確定本次課的總體教學(xué)設(shè)計(jì)如圖3所示。

本次課基于O-PIRTAS混合教學(xué)模式開(kāi)展教學(xué)，即確定目標(biāo)（Objective）、課前準(zhǔn)備（Preparation）、知識(shí)學(xué)習(xí)（Instructionalvideo）、知識(shí)回顧（Review）、深化理解（Test）、課堂活動(dòng)（Activity）和總結(jié)拓展（Summary），具體教學(xué)實(shí)施安排見(jiàn)表3，從學(xué)員認(rèn)知規(guī)律出發(fā)，確定低階教學(xué)目標(biāo)和高階教學(xué)目標(biāo)，低階教學(xué)目標(biāo)為“歸納T形梁的特征”，高階教學(xué)目標(biāo)為“掌握T形梁的計(jì)算方法及設(shè)計(jì)”。

課前準(zhǔn)備方面，引導(dǎo)學(xué)生查找我國(guó)不同結(jié)構(gòu)類型的橋梁工程，依托陜西省第六屆大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽賽題制作橋梁模型，以此激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，發(fā)展先前知識(shí)；視頻知識(shí)學(xué)習(xí)方面，針對(duì)低階教學(xué)目標(biāo)，對(duì)應(yīng)傳統(tǒng)課堂的課內(nèi)教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)“T形梁的由來(lái)和優(yōu)點(diǎn)”，此外推送加拿大橋梁倒塌事故視頻，啟發(fā)學(xué)生對(duì)基于承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)的思考，也是重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容中第3單元“基于概率理論的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法”的呼應(yīng)；針對(duì)低階教學(xué)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)，開(kāi)展簡(jiǎn)要回顧；課堂在線測(cè)試中，設(shè)置選擇題，深化學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解，對(duì)答錯(cuò)的問(wèn)題進(jìn)行檢視和糾錯(cuò)；在課堂活動(dòng)中，圍繞高階教學(xué)目標(biāo)開(kāi)展組織實(shí)施，依次設(shè)置三個(gè)教學(xué)活動(dòng)：組織學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)展橋梁模型加載試驗(yàn)，增強(qiáng)課堂的創(chuàng)新性和趣味性，加強(qiáng)課堂和學(xué)科競(jìng)賽的關(guān)聯(lián)度；使用自制的彩紙拼圖開(kāi)展T形梁的計(jì)算學(xué)習(xí)，增強(qiáng)課堂的創(chuàng)新性；針對(duì)營(yíng)區(qū)T形橋梁模型開(kāi)展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，落腳工程建設(shè)需求，增強(qiáng)課堂的為戰(zhàn)性。在總結(jié)拓展中，引導(dǎo)學(xué)生以思維導(dǎo)圖的方式開(kāi)展總結(jié)，課后拓展題目設(shè)置中，預(yù)習(xí)第8單元“樓蓋綜合課程設(shè)計(jì)”（兩類T形梁）的知識(shí)，實(shí)現(xiàn)理論課和實(shí)踐課的有機(jī)融合，開(kāi)展?fàn)I區(qū)T形梁的設(shè)計(jì)，用CAD繪制T形梁配筋的二維圖，用BIM開(kāi)展三維建模，增強(qiáng)課程的挑戰(zhàn)度。

圖3"基于金字塔學(xué)習(xí)理論的課堂設(shè)計(jì)

三"教學(xué)改革效果分析

在混凝土結(jié)構(gòu)基本原理的教學(xué)中采用基于BIM技術(shù)的線上線下混合式教學(xué)模式，有效地化解了傳統(tǒng)教學(xué)模式中的難點(diǎn)問(wèn)題。課程自2020年開(kāi)始建設(shè)線上資源，2021年實(shí)施線上線下混合式教學(xué)，2022年指導(dǎo)學(xué)生參加全國(guó)BIM建模創(chuàng)新比賽和陜西省大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽，2023年建設(shè)新型態(tài)教材，2024年獲評(píng)大學(xué)“金課”。

課程自開(kāi)課以來(lái)，經(jīng)過(guò)持續(xù)的教學(xué)改進(jìn)，在歷年土木工程專業(yè)學(xué)生中受到了廣泛好評(píng)。

近年來(lái)，學(xué)生評(píng)教結(jié)果優(yōu)秀率為100%，學(xué)生對(duì)教師授課效果滿意度在95%以上，對(duì)課程教學(xué)目標(biāo)達(dá)成滿意度在96%以上，對(duì)師德師風(fēng)滿意度為100%，課堂教學(xué)質(zhì)量評(píng)估均為優(yōu)秀，各級(jí)督導(dǎo)聽(tīng)查課優(yōu)秀率為85%。獲評(píng)大學(xué)課堂教學(xué)質(zhì)量?jī)?yōu)質(zhì)獎(jiǎng)2次。采用線上線下混合式教學(xué)后，學(xué)員課程平均成績(jī)持續(xù)提升，優(yōu)良率明顯提高，如圖4所示。

經(jīng)過(guò)教學(xué)創(chuàng)新實(shí)踐，學(xué)生團(tuán)隊(duì)精神、創(chuàng)新能力和溝通能力明顯增強(qiáng)，在學(xué)科競(jìng)賽和畢業(yè)設(shè)計(jì)中表現(xiàn)優(yōu)秀。不同年級(jí)的學(xué)生先后獲得陜西省大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽團(tuán)隊(duì)二等獎(jiǎng)2次、三等獎(jiǎng)1次，獲全國(guó)大學(xué)生BIM創(chuàng)新大賽個(gè)人賽一等獎(jiǎng)7人次和二等獎(jiǎng)5人次、獲團(tuán)體賽冠軍1次，1人獲全國(guó)高校土建類學(xué)科學(xué)位論文和優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)三等獎(jiǎng)，1人獲得全國(guó)高校土建專業(yè)優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)。

四"結(jié)束語(yǔ)

數(shù)字技術(shù)正以日新月異的速度不斷進(jìn)化，給高等教育也帶來(lái)新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。積極探索線上線下混合式教學(xué)是對(duì)應(yīng)機(jī)遇和挑戰(zhàn)的有效途徑。本文提出了基于BIM技術(shù)的線上線下混合式教學(xué)模式，重點(diǎn)從教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)、教學(xué)內(nèi)容重構(gòu)和教學(xué)資源建設(shè)開(kāi)展教學(xué)實(shí)踐研究，加深了學(xué)生對(duì)課程知識(shí)的理解，提升學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，有效地提升了教學(xué)質(zhì)量，以期為同類課程提供借鑒參考。

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基金項(xiàng)目：教育部產(chǎn)學(xué)研協(xié)同育人項(xiàng)目“基于BIM的土木工程多專業(yè)聯(lián)合畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)踐基地建設(shè)”（230901960221621）；火箭軍工程大學(xué)教育教學(xué)研究課題“基于‘二線三化四評(píng)’的混凝土結(jié)構(gòu)基本原理課程創(chuàng)新實(shí)踐研究”（HJJKT-B2024008）

第一作者簡(jiǎn)介：劉云（1987-），女，漢族，四川內(nèi)江人，博士，副教授。研究方向?yàn)閲?guó)防工程建設(shè)。

DOI：10.19980/j.CN23-1593/G4.2024.36.018