劉沈如 王偉 張其林 羅曉群 吳明兒

摘要：從工程教育專業(yè)認證的理念出發(fā)，結(jié)合同濟大學建筑工程全過程課程設(shè)計，分析了課程設(shè)計教學特點及存在問題，提出了與之適應(yīng)的虛實結(jié)合教學模式，以彌補現(xiàn)實課堂的不足，從而幫助學生有效獲取學習資源。實踐表明，虛擬課堂和現(xiàn)實課堂可以互補，虛實結(jié)合的教學模式是可行的，從而提高課程設(shè)計的教學質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：全過程課程設(shè)計;虛實結(jié)合;教學模式

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

建設(shè)世界一流大學，培養(yǎng)面向未來的卓越工程師，目前國內(nèi)很多高校都在進行工程教育專業(yè)認證，其核心理念是：以學生為中心，以學習成果為導向，不斷持續(xù)改進。作為同濟大學土木工程專業(yè)的畢業(yè)生，專業(yè)認證的畢業(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)學生運用專業(yè)知識解決實際問題的綜合能力。建筑工程課程設(shè)計包括房屋建筑學課程設(shè)計、混凝土課程設(shè)計、鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計、施工組織設(shè)計等幾個獨立的課程設(shè)計，相互之間沒有關(guān)聯(lián)性，學生沒有系統(tǒng)進行一個工程的完整設(shè)計，這與工程教育認證的達成度不太符合。為此學院從2014級起修訂了培養(yǎng)計劃，取消了原先的幾門課程設(shè)計，改為全過程課程設(shè)計。原來的課程設(shè)計是緊跟課程完成的，分散在不同學期，而全過程課程設(shè)計統(tǒng)一在大四第一學期集中完成，共7個學分。這時候?qū)W生已學完所有專業(yè)課，通過全過程課程設(shè)計，使學生對一個工程的設(shè)計有比較系統(tǒng)的掌握，但又要與大四第二學期的畢業(yè)設(shè)計區(qū)分開，經(jīng)過多次反復(fù)討論，最終確定針對一個簡單工程（規(guī)則的框架結(jié)構(gòu)）完成建筑方案設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工組織設(shè)計和造價分析，同時在做結(jié)構(gòu)設(shè)計時要求學生分別采用混凝土框架和鋼框架兩種方案，并對不同方案進行分析比較。學生通過全過程課程設(shè)計，可以得到作為卓越工程師的全過程系統(tǒng)訓練，經(jīng)過課程設(shè)計以后，學生掌握了工程設(shè)計基本方法，到畢業(yè)設(shè)計階段，學生盡可能去參加校企聯(lián)合設(shè)計項目，或做畢業(yè)論文，或做復(fù)雜的高層結(jié)構(gòu)設(shè)計。教學內(nèi)容確定后，通過什么教學方法和教學手段幫助學生取得學習成果是教學過程中最關(guān)鍵的問題。對虛實結(jié)合的教學模式進行探討，對相關(guān)虛擬教學資源進行研發(fā)，并應(yīng)用于全過程課程設(shè)計的教學實踐中，及時反饋教學效果，以便在今后教學過程中持續(xù)改進[1]。

一、 全過程課程設(shè)計教學特點

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

二、目前存在的主要問題及對策

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

三、虛實結(jié)合教學模式

（一）虛實結(jié)合教學模式特點

虛實結(jié)合指的是虛擬課堂和現(xiàn)實課堂的結(jié)合，是互聯(lián)網(wǎng)+教育的產(chǎn)物，兩種課堂各有優(yōu)點，互融互補?？v觀國內(nèi)外的情況，大概歸納為以下5種教學模式：虛擬課堂為先導、現(xiàn)實課堂為后繼，虛擬課堂為主導、現(xiàn)實課堂為提升，現(xiàn)實課堂為前奏、虛擬課堂為后續(xù)，現(xiàn)實課堂為基礎(chǔ)、虛擬課堂為擴展，虛擬課堂與現(xiàn)實課堂一體化， 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、線上線下、虛實結(jié)合等教學方法和教學手段，對課程不斷進行改革，樹立以學生為中心的理念，激發(fā)學生的學習興趣，減少課程學習的難度，滿足以學習成果為導向的課程教學要求。建筑工程全過程課程設(shè)計處于探索階段，考慮到學生剛剛學完專業(yè)課，又沒有工程經(jīng)驗，故采用“現(xiàn)實課堂為主導、虛擬課堂為補充”的教學模式，隨著虛擬教學資源不斷豐富，慢慢轉(zhuǎn)向“虛擬課堂為先導、現(xiàn)實課堂為后繼”的線上線下教學模式或其他教學模式，而虛擬教學資源庫是虛實結(jié)合教學手段的基礎(chǔ)[3]。

（二）虛擬教學資源

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)為對象進行虛擬建造，通過三維實體動畫的方式，多步驟多角度地展示結(jié)構(gòu)布置、典型節(jié)點、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生。同時通過軟件演示結(jié)構(gòu)設(shè)計全過程，使學生掌握框架結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工，從而順利完成全過程課程設(shè)計。目前虛擬教學資源包括以下幾個方面：

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、實驗室教學模型等，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。本項目也正在開發(fā)節(jié)點安裝的動畫演示視頻，使課程設(shè)計更加具體形象，

學生更加清楚節(jié)點設(shè)計要求及有關(guān)構(gòu)造措施。

3.軟件操作演示

課程設(shè)計過程中，混凝土框架結(jié)構(gòu)采用手算設(shè)計并用PKPM進行校核，鋼框架采用3D3S進行內(nèi)力分析和初估截面，并通過手算完成構(gòu)件和節(jié)點設(shè)計。這樣要求學生掌握兩個設(shè)計軟件，當然鋼框架計算也可采用PKPM中的STS模塊，但由于學生未接觸過設(shè)計軟件，上課跟不上進度，需要提供軟件教學視頻（圖5、圖6），便于課后學習。

（三）虛實結(jié)合教學模式實踐及效果評價

建筑工程全過程課程設(shè)計在2014級學生中已開始實踐，在課程設(shè)計過程中，虛實教學方法得到了很好地利用，在實際課堂教學環(huán)節(jié)，工程圖片和施工視頻形象生動，使教師講授更輕松，使學生理解更容易。在軟件應(yīng)用方面，虛實結(jié)合教學方法效果更加明顯，軟件講解課時少、內(nèi)容多，教師課上講授軟件操作進度較快，學生有時跟不上，在操作時找不到相關(guān)功能。通過教學視頻，學生課后根據(jù)自身情況進行學習，滿足個性化學習需要，學生反響很好，當然先自學軟件再課堂教學演示，效果更好。

四、 結(jié)語

建筑工程全過程課程設(shè)計教學改革是工程教育專業(yè)認證的需要，為滿足認證的達成度，需在教學方法和教學手段上進行創(chuàng)新。虛實結(jié)合的教學模式是互聯(lián)網(wǎng)+教育背景下最有效的教學手段，兩者可以互補，最大程度地發(fā)揮虛擬課堂和現(xiàn)實課堂的優(yōu)勢，充分調(diào)動學生的學習興趣和積極性，達到預(yù)期的學習成果，保證人才培養(yǎng)的質(zhì)量。參考文獻：

[1]李志義.解析工程教育專業(yè)認證的成果導向理念[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—一種新的教學模式[J]. 中國大學教學， 2005（10）：50-56.

[3] 張立新.兩種世界 兩個課堂——信息社會中的教育[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