工程教育认证视角下房屋建筑学课程混合式教学实践

林晓东 谢兆平 曾兴贵

(莆田学院 土木工程学院，福建 莆田 351100)

2016年6月2日，我国正式加入《华盛顿协定》，对此越来越多的工科专业加入工程教育认证的行列，其所培养的毕业生的工程素养、工程能力得到认可[1]。符合工程教育认证的教学模式也逐渐被采纳并推广，原有的“以教师为中心、以知识传授”为主的教学模式，逐步被能体现工程教育理念的“以学生为中心，以学习成效为导向，并持续改进”[2]的教学模式所代替。混合式教学模式就是把课堂教学与信息化学习结合起来，发挥两者的优势，在教学过程中，教师是引导者，帮助学生解决问题、减少错误，学生成为解决问题的探索者，整个学习过程完整体现了以学生为中心的自主学习模式。建构主义知识论的主要奠基者之一杜威曾提出认知活动的“思维五步法”，即思维起于“疑难境地、问题识别、大胆假设、严谨推理、细心求证”[3]。可以看出，混合式教学在事物认知、个性化学习、沟通交流、团队合作、工程实践能力及终身学习能力提升等方面都与工程教育认证的理念十分吻合[4]。下面以《房屋建筑学》为例，尝试进行基于工程教育理念的混合式教学改革。

一、基于工程教育认证的课程教学改革

(一)课程教学目标改革

工程教育认证的核心就是确认毕业生是否能够达到行业工程师的能力要求，故应根据OBE的理念来制定应用型人才的培养方案，以学生为中心，以最终学习成效为起点，反向进行设计，流程如图1所示。通过课程的学习训练学生的知识、能力与素质来实现课程的目标，通过课程目标的达成来实现毕业要求的达成度。以往的课程教学大纲大多以课程章节的知识点要求为主，说明课程的教学内容及任务，而未能体现课程对毕业要求的支撑。我国的《工程教育认证通用标准解读及使用指南》明确了专业毕业要求应完全覆盖12个方面的内容，即：工程知识、问题分析、设计／开发解决方案、研究、使用现代工具、工程与社会、环境和可持续发展、职业规范、个人和团队、沟通、项目管理、终身学习[5]。强调“以学生为中心、成果导向、持续改进”的工程教育认证理念和“解决复杂工程问题”的工程实践能力要求[6]。故在教学大纲中应细化课程目标，并把课程目标与毕业要求进行对标，建立两者的关系矩阵，明确其对应关系，从而实现知识学习、能力提升与素养形成的综合培养。

图1 反向设计

(二)优化课程内容

《房屋建筑学》是土木类专业的一门基础必修课程，主要内容包括建筑设计基本原理及其组成与构造技术等，学时紧内容多。根据我院应用型人才培养方案及教学大纲的要求，对课程内容做适当调整：一是适当增加钢结构、钢－混凝土组合结构建筑的内容，以适应当前建筑设计的发展趋势。随着新体系、建造工艺等技术的发展，钢结构、钢－混凝土组合结构的应用越来越广，对其构造技术的理解与掌握也应相应提高；二是补充建筑节能、新型墙材材料及防水材料等构造做法，减少粘土砖墙、木门窗等构造内容，紧跟行业发展动态进行调整；三是新增装配式建筑的相关内容。“双碳”背景下对建筑业提出了新的发展要求，绿色建筑、建筑工业化及节能减排等技术是建筑业的发展趋势；四是引入BIM技术。充分利用Revit的可视化三维技术清晰展现建筑模型的内部构造，帮助学生准确理解建筑的空间结构，特别是剖面结构。同时，可利用BIM技术进行方案优化，建好的模型还可应用于设计、施工、算量、运营等过程，实现“一模多用”。

(三)课程教学的实施路线

《房屋建筑学》是实践性很强的课程，在教学方法上采用混合式结合翻转课堂的教学模式，在教学内容上突出理论与实践相结合的教学过程，可以分为以下几个步骤：

1.理论内容的实例化教学

利用校内的土木工程体验馆及实训中心的大尺寸建筑实体模型、构造做法及施工过程的视频回放，直观呈现教学内容，提高了学习的兴趣及创作技能。同时，还可以利用课程网络资源的大量模型自主进行学习。

2.分阶段的实践能力训练

根据不同的教学阶段，进行不同任务的训练，逐步提升实践技能，如通过调查已建建筑物、实地观摩在建工程等，进行楼地面、屋面、墙身大样、楼梯、建筑平面组合等单项设计任务，同时通过学生互评、教师点评等，加深对构造等的理解与实际应用。

3.项目式的综合实践训练

根据设计任务书要求，通过团队合作，自主查阅相关设计资料，结合已掌握知识，进行宿舍楼或教学楼的平、立、剖面等设计内容，完成相应施工图绘制，结合翻转课堂进行成果展示、讨论及点评。通过具体项目的设计，训练学生对专业知识的综合运用能力，加深对文献查阅、依规设计、规范表达的理解，提升发现问题、解决问题的核心能力。

4.专题式的拓展训练

开设专题进行新工艺、新技术、新材料、大师作品及经典案例等内容的学习，拓宽视野，开拓思路，培养创新思维、终身学习的能力。

二、混合式教学模式的应用

(一)教学环境

MOOC资源采用重庆大学的国家精品在线开放课程《房屋建筑学》，建立起异步SPOC课程。以超星学习通平台作为主要的智慧教学工具，以智慧教室作为主要的线下教学场所，以土木工程体验馆、实训中心及实体工程作为现场教学场所。

(二)教学设计

对于抽象、难懂的内容，采用结合线上资源的课堂教学模式；对于容易理解的内容，采用线上学习的方式；对于应用性、综合性要求高的，采用翻转课堂的模式进行教学。教学组织通过教师、学生的教学互动，采用课前－课中－课后的渐进模式开展。

(三)混合式教学的实施

在具体教学实施过程中，通过合理的教学设计[7]，采用适当的教学手段，如探究式教学、案例式教学、任务式教学及翻转课堂等方式，学生根据自己所掌握的知识对拟解决的问题进行分解，拆解为可利用已有知识进行解决的小问题，当然在解决的过程可以通过学生团队间的相互协作，不断进行尝试，最终获得问题的解决办法，在这个学习的过程中，学生在不断的探索中获得经验与教训，知识不断被巩固，并最终形成对知识的掌握。实施流程如图2所示。

图2 混合式教学的实施

1.课前预习阶段

教师通过MOOC或超星学习通平台发布学习任务，学生借助平台所提供的教学资源进行自主学习，并完成相应的测试题目，也可以在线进行提问。教师则通过对学生的学习进度、自测结果及提问等项目进行学习效果的评价，反馈学习结果，进行课堂教学内容的设计。这个阶段主要是基础知识的学习，大部分学生通过学习能初步完成学习任务，掌握相关知识，此过程也是初级认知阶段的记忆、理解两个进程。

2.课中内化阶段

教学内容引入，回顾知识要点，对课前阶段的学习反馈进行梳理、澄清等，深度解析内容的重难点，围绕任务进行探究式、启发式学习，引导学生开展讨论、成果汇报等互动活动，并及时进行学生互评、教师点评，最后进行归纳与总结。通过这个阶段的学习进行知识的内化，并拓展、延伸，这个过程是认知阶段中的应用、分析过程。

3.课后固化、拓展阶段

经过课前、课中阶段的学习，学生已基本掌握课程各部分的理论知识，但还需进行课后的专项练习，提升能力与素质，来满足房屋建筑学课程的目标要求。根据教学进度的安排，可在课后布置相应的专项练习任务，如墙身设计、楼地面设计、屋面设计、楼梯设计等，采用团队的形式进行，成员由学生自由组队，通过成员间的讨论、合作或与教师沟通，不断调整、修改、完善，完成相应成果，包括设计、绘图、模型制作等，最后进行成果的展示汇报。通过这个阶段的学习提升专业知识的综合运用能力、团队合作与沟通、终身学习能力，培养创新能力。

4.翻转课堂

发布教学楼或宿舍楼项目的设计任务，指导学生把任务按工作阶段分解为多个的小任务，由学生进行初步的构思设计，运用已学知识或通过自学，并自行查阅项目相关资料，在小组内进行阶段设计成果的讨论，既分工又合作，在教师的引导、启发下完成各阶段的设计任务。在课中，由各组学生从设计理念、方法、成果表现等方面进行汇报，其他组同学从运营方、施工方、投资方等不同的参与方进行提问，交流互动期间教师作适当的点评及梳理，拓展交流学习的深度。通过课堂不同观点的争论、碰撞，提升学习兴趣，逐步培养独立思考及批判性思维的能力。此过程是认知学习的评价、创造阶段，体现“两性一度”的要求。

三、基于工程教育认证的课程评价改革

(一)考核目标调整

基于OBE的理念，课程评价从单一的知识目标评价转向以知识、能力、素质等目标的评价。从测试得分、课堂表现及作业完成的情况来看，这部分知识的难度不高，学生对知识的理解与掌握较好，可以达到课程的知识目标，即搭建全面系统的房建知识框架，使学生具有建筑设计与技术的通识基础，掌握房建基本设计原理及细部构造。通过单项设计任务的训练，学生的方案构思、设计绘图及表达能力等方面有较大幅度的提高，较好地达到了能力目标，即初步运用建筑设计原理和应用“工程语言”来阅读、绘制施工图，并具备完成民用建筑设计的能力。结合现行的相关设计规范、制图标准等进行教学楼的项目设计，掌握实际建筑的设计过程，培养团队合作及创新能力，并逐步养成工程师严谨、细致的工作作风，从而达到素质目标的要求。

(二)考核方式的调整

调整仅用笔试的考核方式，考虑学生学习过程的阶段性考核，采用多样化、全过程的考核方式对学生的过程性互动学习进行评价，及时掌握学生的学习状况，并据此进行教学改进，具体考核指标如表1所示。

表1 全过程考核指标

四、结语

经过几轮的混合式教学实践，对比参照班级的综合考核结果，优良率有较为明显的提升，通过层层递进的项目训练，促进了民用建筑设计等工程能力、工程素养的形成。结合工程教育的核心理念，利用MOOC资源并结合信息技术在房屋建筑学课程中开展混合式教学模式的实践，在教学过程中充分发挥教师的引导作用，调动学生的学习积极性，注重学习的体验与成效，逐步培养学生自主学习、团队合作及创新思维的能力，更好地实现课程的学习目标，有效支撑该课程对毕业要求的达成度，为培养合格的应用型工程技术人才提供支持，也为混合式教学改革提供参考。