移动互联网的混凝土结构设计课程教学

移动互联网的混凝土结构设计课程教学

[摘要]混凝土结构设计是研究混凝土结构构件设计的一门学科,通过这门课程的学习,学生可以掌握钢筋混凝土结构的分析方法、设计理论及其相应的构造知识与规定,为学习有关专业课程和顺利地从事钢筋混凝土结构设计打基础。分析了移动互联网下的混凝土结构设计课程的现状及存在的一些问题,通过教学内容、方式和环节,探讨了移动互联网下混凝土结构设计课程教学改革,为进一步做好开放教育提供方法。

[关键词]移动互联网;混凝土结构设计;教学改革

报告指出,建设教育强国是中华民族伟大复兴的基础工程,必须把教育事业放在优先位置。而承担远程开放教育人才培养的四川开放大学,肩负着重大使命。同时在移动互联网大背景下[1],在线教育、直播等教育形式多样化的需求日趋增加,采用传统的面授课堂教学模式,很显然不能满足学生对知识的需求,也难以激发学生的学习兴趣。久而久之,学生也不愿主动学习,直接影响应用型人才的培养,所以课堂教学模式需要创新。本文对土木工程专业的专业必修课混凝土结构设计课程教学现状进行分析,并对该课程的教学进行了一些改革探索和实践,改进传统教学方法,以达到提高学生的工程素质和工程实践能力的目的。

一、当前开放教育混凝土结构设计课程特点

混凝土结构设计是国家开放大学土木工程专业的一门专业核心课,其任务是使学生掌握钢筋混凝土结构的分析方法、设计理论及其相应的构造知识与规定,为学习有关专业课程和顺利地从事钢筋混凝土结构设计打好基础。课程内容包括混凝土结构设计的程序与分析方法、混凝土楼盖和楼梯及雨篷设计、混凝土框架结构设计和混凝土单层厂房结构设计。课程的主要目的是培养学生分析空间整体结构受力和将整体结构化整为零的能力,使学生掌握楼盖、楼梯及雨篷、多层框架和单层厂房的结构分析和设计方法。但这些知识点理论性相对较强,对于学生而言,如果之前没有很好的工科基础,可能自学时针对受弯构件正截面承载力计算、大偏压和小偏压等知识接收起来会很困难。

二、课程存在的问题及现状分析

(一)理论知识与实践和社会需求有一定脱节

理论与实践脱节,不能很好地满足社会需求。企业希望我们培养的学生应具备理论联系实际的能力,并具备吃苦耐劳、刻苦钻研、勇于创新的意志品质,经过一段时间的历练,将所学的理论知识很好地应用于工程实践中,并能顺利通过注册建造师考试。而实际上传统的知识点重理论、轻实践,不能将两者有效结合[2]。教学与实践脱节导致学生不能完全理解和吸收理论知识,不能建立整体结构概念,缺乏工程意识,更不能满足企业对学生知识、能力和素质的要求。我们对从事土建工作的学生进行的数据调查结果显示:65%的学生很希望通过学好混凝土结构设计这类专业课,为获取执业资格创造条件。还有一部分学生希望通过专业课的学习提高建筑工程信息化、智能化,更好地促进工程实践。这同时也说明了传统教育中教学与应用所存在的矛盾冲突。

(二)新工科发展需求

教育的核心使命是人才培养,工程教育也莫不如此。2017年教育部启动了“新工科”发展研究工作,并形成了“‘新工科’建设复旦共识”“‘新工科’行动路线(天大行动)”等项目。新工科的发展对成人教育提出了更高的要求[3],这首先就会触及教育的核心———人才培养体系,因此,课程教学模式改革就成为迎接挑战的主阵地。目前开放大学混凝土结构设计课程的考试形式是由平时成绩和期末成绩两项成绩合成的。这两项成绩缺少一个学生可能就会使该门课程不及格。当前这门课程教材课后习题理论性强,并且没有答案,学生在做形成性考核作业时对于教材习题的参考性不大,只能对照教材中的例题依葫芦画瓢,使学生做课后习题的动力和兴趣较低。而且学生不理解公式的含义,大多数时候并不懂得参数的灵活应用,甚至在做形成性考核的计算题时将教材例题的参数不做任何变化,直接导致学生的形成性考核成绩分数较低,影响其最终的课程成绩。在期末的纸质试卷上,甚至有部分学生出现了将例题泵送誊抄在卷子上的现象:混凝土的强度等级和钢筋的级别发生了变化,这对应的相对受压区高度和最小配筋率等都会发生变化,但是学生却根本不理解这些,仍然乱做一气。因此,在此模式下学生完成的课程学习与实践只不过是完成一次作业的照抄照搬而已,与当前的产业需求和创新基本脱钩,不能很好地体现出学生在新工科和新经济发展背景下的实践能力和工程操作创新的培养。

(三)“移动互联网”的应用

随着我国经济的迅速发展,“移动互联网”的应用范围也变得越来越广泛,目前我国各行各业都被互联网技术深深地影响着,就高校教育而言,用“移动互联网”技术模式培养高素质人才既是一种机遇[4],又是一种挑战。在移动互联网的大趋势下,成人学习的途径越来越便捷,获取知识的成本越来越低,大大降低了成人就读开放大学的意愿。同时我们还要满足不同层次学生的学习诉求。成人教育本身的复杂性越来越强,招生难度也相对增大,教学方式也需要顺势改革,才能在移动互联网和数字化的大趋势下立于不败之地。

三、移动互联网下混凝土结构设计课程教学改革

(一)引入直播教学

四川开放大学积极响应国家政策,从2020年春季开始在小鱼易连平台全面进行直播教学。早在几年前,四川开放大学就已经借助小鱼易连平台推出过精彩课堂、铿锵三人行等课程栏目。这种方式很快吸引了学生的眼球,就像看电视节目一样,既轻松又可以互动。学生既摆脱了下班赶来上课挤交通的烦恼,又可以随时随地学习。所以,我们借助小鱼易连平台进行混凝土结构式课程直播教学很有必要。小鱼易连教育云视频解决方案集教育视频能力中枢、教学管理与资源平台、互动教学终端于一体,提供大并发的高清互动教学、多学科在线互动教研,实现了互动、直播、录播、资源分享、教学管理、AI智能等多教育全场景融合,同时具备扩展能力。为了让这门课程获得不一样的直播效果,我们通过调查问卷形式进行了课前调研:这次调研有效填写人数为438人,其中网络直播课的呼声最高为325人,占比74%。可以看出学生对直播课的期望,他们也想感受新型的授课方式,也想充分使用碎片化时间,获得更多的知识盛宴。有了这次数据,我们对教材进行了详细剖析,并对期末的历年真题中所涉及的知识点汇总简化,最终以四个专题的形式进行直播授课,分别是:专题一:材料性能。专题二:受弯构件正截面承载力计算。专题三:受弯构件斜截面承载力计算。专题四:受压构件承载力计算。通过这四个专题,学生能够从如何登录课程平台分步自学,分别理解钢筋的抗拉性能和混凝土的抗压性能,继而掌握受弯、受压构件承载力的计算。再看到教材及考题中所涉及的公式时再也不是灾难一样,而是自信应对,更能将这些知识灵活应用在施工现场来控制配筋率,优化施工,同时也为注册建造师考试储备了技术章节的知识。

(二)更新教材、录制微视频

随着新版《混凝土结构设计规范》的变更,我们在更新教材的同时针对重点、难点、易出错、易混淆的概念公式等,录制了微课来针对性地解决教学中的关键问题[5]。微课共有28讲,包括:适筋梁、受弯构件正截面破坏形态、斜截面破坏形态等内容。内容短小精悍,每讲时长控制在5~10分钟,更紧密地联系教学内容和教学目标,在最短的时间用通俗易懂的方式传递最大的信息量。微课的制作是直播课堂的补充,这对教师提出更高的要求,需要花费大量的时间搜集素材,合理设计构思微视频的录制。同时要针对每个微视频和教学目标选择合适的习题、作业和拓展资料,从而更好地发挥微课的作用,并帮助学生自主学习、理解、建构知识体系。

(三)建立虚拟实验平台

四川开放大学由于办学的特性且土木专业的学生部分并非科班出身,他们可能是幼师、电工或文秘,这些学生大多存在一个同性:没有去过工地,根本没见过真正的钢筋骨架。那么,在讲授这门课程的受弯构件和受压构件时没有操作实践会显得苍白无力。为此,学校开发了施工工艺虚拟仿真教学软件,分模块化配套混凝土结构设计课程内容,如:墙柱钢筋、模板施工;梁施工和混凝土浇筑施工等施工工艺进行虚拟操作体验,提供和创造学生主动学习的机会,激发学生的学习动力,从而更好地辅助该课程的教学。

(四)建立网络教学团队

网络教学团队是国家开放大学“六网融通”人才培养模式改革的重要环节,是加强教学过程落实、加强师资队伍建设、加强人才培养质量的关键要素。国家开放大学稳步推进网络教学团队的建设工作,建设了以课程为基本单元的混凝土结构设计网络核心教学团队。旨在通过团队合作,完善教学内容和方法,更新、丰富教学资源,促进教学研讨和教学经验交流,提高教师的教学水平和专业水平,提高管理服务学生的水平。四川开放大学根据核心团队的建设指导意见组建了基于网络面向全省开展教学的混凝土结构设计课程实施团队,为全省学生提供有支持的线上授课和答疑服务,弥补基层教学力量薄弱的缺口。在教学团队中,作为全省混凝土结构设计课程的责任教师,我承担了课程实施团队的团队负责人,制定了实施团队方案,团队成员担任辅导教师职责。团队成员有:四川开放大学的何雅妮、宜宾分校的韩震、西南林大的刘德稳和四川开放大学的黄靖雅。成员里既有专任教师,又有外聘教师,既有省校教师又有分校教师,充分体现了开放大学系统办学的优势。混凝土结构设计课程实施团队成员应发挥专业教师的群体力量,共同参与课程建设、远程集体教研、网络授课、轮值答疑、个性化辅导、线上线下教学活动,形成新的基于网络教学实施团队的学习支持服务模式。

(五)建立在线试题库

对于学生做计算题时效果较差的情况,我们针对形成性考核作业题和期末历年真题进行汇总,并进行研究分析。针对题目涉及的知识点设计相似题型试题库并附有解析答案,学生可以反复多次进行在线测试,在掌握题目的同时还提高了做题速度。

四、教学效果

对本课程直播后的效果分析,以专题三:受弯构件斜截面承载力计算为例,观看直播人数达38人。可以看出相较于以前的面授课,这次直播的效果还是不错的,观看的学生不仅覆盖了四川省,还有浙江省、湖北省、江苏省、广东省、西藏自治区、天津直辖市等地区,同时覆盖了学生在不同地点不同区域的观看便利性,真正做到了无论你在哪里,都可以通过四川开放大学的直播平台参与到学习中,随时随地快乐学习,这也是四川开放大学远程开放教育的生动体现。通过对该课程整体考试情况进行分析发现:2020春季:课程注册人数1182人,实考人数:1101人,及格人数:1058人;及格率:96.09%。合成平均:76分;卷面平均:70分。2020秋季:课程注册人数1226人,实考人数:1123人,及格人数:994人;及格率:88.51%。合成平均:77分;卷面平均:79分。通过进行直播授课及微课等教学方式的改革,学生的卷面成绩有了大分值的提高,充分体现了参与度高的情况下,学习积极性高,教学水平就相应地提高,数字化教学的优势也体现得越来越明显。从学生视角来看,也要主动变革教育理念,意识到“移动互联网”是未来学习的主要方式,是传统教育教学方式的重要补充。要主动提高自身的信息化素养,加强与教育利益群体的沟通协调能力,要主动适应数字化学习环境,正确利用网络资源丰富自身知识,提高自身的学习能力。通过近两年的教学改革实践,学生的学习效果在专业课的学习中反映良好,能够学以致用,学生普遍表示收获较大,我校的混凝土结构设计教学也取得了良好的效果,提高了教学质量。这说明了混凝土结构设计课程在教学工作中,能够善于顺应时展,以社会需求为导向,以实际工程为背景,弥补传统教育的不足,结合开放大学的学生特点,合理地利用学生的碎片化时间,培养更多符合企业需求的人才。这说明改革教学方法是培养应用型人才质量的有效途径。从开放大学的视角来看,其是“移动互联网+课堂”[6]改革的最大受益者,未来教育的变革就会越来越多,期待未来开放大学在科技飞速变革的大趋势下,乘风破浪,越来越好!

作者:杨杰 单位:四川开放大学