基于互联网的桥梁工程专业“U-learning+CDIO”教学模式探索

    张煜敏 孔庆虎 伊敏江

    摘要：信息技术的发展，使得移动学习已成为教育中强有力的支撑手段。借助互联网平台和视频制作技术，本文作者尝试将高等学校专业教学中的重难点、扩展内容实现网络化教学。实践证明，在桥梁工程专业基于“互联网+”的教学改革中融入CDIO工程教育理念，能够提高教学效率以及学生的学习积极性，有利于培养新一代工程人才。

    关键词：互联网+;U-learning;CDIO工程教育理念;桥梁工程专业

    中图分类号：G434? 文献标识码：A? 论文编号：1674-2117（2020）08-0096-03

    “互联网+”教学模式的机遇

    伴随无线通信技术的飞速发展，移动终端已成为现代化学习不可或缺的实施条件，互联网平台更是成为大学生信息查询与信息交流的重要渠道，基于互联网的学习逐渐成为大学教育的辅助手段。[1]移动学习研究近年来越发成熟，已经形成了从E-Learning到M-Learning再到U-Learning的发展共识，并积累了从理论到资源、从终端到平台、从活动到实践等多方面的研究成果，成为现代教育最为提倡的学习模式。[2]

    高等院校作为高精尖人才的培养基地，在实践型、创新型人才的培养中面临越来越多的挑战。[3]桥梁工程是城市发展与经济建设中至关重要的枢纽工程，对该专业学生的培养更需要注重理论与实践相结合。在理论教学方面需要為学生打好扎实的力学、结构设计、工程材料等专业基础，在实践教学方面需要让学生灵活运用专业规范、设计条例、施工方法等，在科技创新方面需要更加注重学生对新技术、新工艺、新材料的了解，但高等学校专业教材的出版周期及专业知识更新的滞后往往导致大学生无法及时接触到最新的专业知识及技术。而如果借助互联网上的相关专业知识、专业程序应用学习视频等资料对课堂教学进行扩充，同时加入线下互动、翻转课堂、专题讨论等手段，能够更加深入“以学生为中心”的教学改革。因此，基于互联网的U-Learning学习模式及CDIO工程教育模式的结合便成为桥梁工程专业的学生了解先进专业知识的最佳方式。[4]

    基于“互联网+”的桥梁工程专业“U-learning+CDIO”教育模式

    CDIO工程教育理念致力于将扎实的专业基础理论与实际工程相结合，U-learning能使学习者通过移动终端随时、随地、随事借助互联网进行学习和交流。[5]将CDIO工程教育理念和随时随地学习的U-Learning学习模式相结合，再结合线上线下混合式教学、“翻转课堂”、专业软件应用的辅助，是基于“互联网+”桥梁工程专业的教学改革必然经历的模式[6]，其具体举措如下。

    1.建立专业教学资源库

    根据桥梁方向课程的教学内容，提取需要知识扩展或深入探讨的教学点，结合互联网平台的慕课、在线课程、专业网站等资源，建立相关的互联网教学资源库。对互联网平台中没有的教学资源，可以通过授课教师录制微课、慕课、相关视频等手段建立相应的线上学习内容。同时，尽量结合学生的专业需求，有针对性地选用能够体现桥梁工程新结构、新工艺、新技术的相关内容，以便帮助学生了解桥梁建设的前沿发展概况。

    2.线上线下结合的教学手段

    在教学过程中教师需要对线上、线下的教学内容进行设计，确保线下教学的普适性以及线上教学的针对性，提高线上、线下教学的融合性。[7]教师在这种教育模式中需要改变传统的教学角色，以引导者、引路人的身份提出问题，让学生有针对性地在互联网平台上寻找答案、扩展知识。这种教学方式让学生成为解决问题、学习知识的主体。同时，结合“课堂讲解—线上扩展—课后测试”“课前预习—课堂讨论—课后总结”的授课模式，可以让教师精准掌握学生的学习效果，并在讨论及总结的过程中对学生所犯的错误进行纠正，补充不够完备的内容。

    3.注重实践能力与团队协作能力培养

    在结构设计与分析、讨论课等环节，力求融入对学生理论联系实践及团队协作能力的培养。针对授课过程中需要扩展的相关知识点，提出专业性问题让学生自主学习或解决相关实际问题，并结合测试题检验学生的自学及实践效果。针对需要深入探讨的内容，将学生以小组的形式按学习任务进行分配，结合专业学习平台上大量的学习资料，开展讨论课让学生分享学习成果，在此基础上完成基于“U-learning+CDIO”理念的学习模式。[8]对于相对复杂的建模分析等内容，教师则可以通过线下授课及建模操作录屏的形式对学生进行指导，同时可以建立以桥梁建模过程为主导内容的专题库，供学生反复研学。

    4.综合考核评价模式的应用

    鉴于目前线上教育平台的考核测试模式均相对成熟的情况，可以借助很多第三方平台（如雨课堂等）对学生在线学习的成果进行测验。目前很多教学平台均能实现学生随时在手机移动端答题，并能够完成在线测验结果的自动批改、测验成绩分布规律统计、错误率高发典型题库的建立。[9]本部分测验结果一方面可以为教师提取出更具体的教学重难点，另一方面可以通过与期末考试结果的结合，形成针对学生的综合考核评价模式。

    基于“互联网+”教学模式的应用效果分析

    笔者通过对桥梁工程方向课程进行基于“互联网+”的教学模式改革，建立了“U-learning+Bridge”的网络教学平台。在对230名学生进行的专业学习平台应用效果调查中发现，有90.72%的学生对专业知识学习平台的应用效果非常满意，且86.3%的学生期待能够有专业知识学习平台对课堂教学内容进行扩充。[10]从针对土木工程专业四个年级的本科生所进行的问卷调查发现，75.86%的学生希望能够借助专业学习平台随时随地学习相关的专业知识，其中60%的学生表示愿意与他人共享学习资源，将学习笔记或学习方法等上传到网络上进行分享与互动。因此，基于互联网的专业学习方式不但可以有更多的学习资源，而且可以为学生提供一个学习与交流的平台。

    对于专业教学平台的建设，笔者主要遵从“U-learning+CDIO”的教学模式，以CDIO为核心指导思想，借助丰富的网络学习资源作为基础，以U-learning作为学习的主要手段。[11]一方面充分利用学生的业余时间，提高学生学习兴趣;另一方面不会脱离CDIO工程教育理念对工科学生的培养目标。对采用“U-learning+CDIO”教学模式学习的知识点，最终结合“翻转课堂”、讨论课，创造U-learning随时学、无缝学的学习氛围，并通过毕业设计、结构设计大赛等实践环节完成CDIO中构思、设计到最终实现、运作的全过程，该教学模式能够实现4A的U-learning教学理念。同时，对线上测验的数据分析，可以精准获得学生对知识点的学习和把握情况。

    结语

    桥梁工程专业的教师，通过在课内结合实际接触的工程及科研项目，将科学和工程实践中经常面临的实际问题引入课堂教学，同时借助推荐互联网教育平台中的相关学习内容以及针对重难点内容录制的专业教学视频，将超出课本之外的专业知识采用碎片化的方式使学生实现U-learning，再基于以翻转课堂、专业软件为基础的混合式教学，充分地训练学生的創新能力和实践应用能力，使学生更加高效地学习，成为真正的学习主体。同时这一过程中所体现的CDIO工程教育理念，有利于培养拥有跨学科能力、多学科背景、丰富实践经验、前瞻性视角、创新精神和跨界整合能力的新一代工程人才，对我国工程学科的高校人才培养具有深远的意义。

    参考文献：

    [1]李同祥，殷玲玲，冯锐.基于网络的开放教育学习方式的发展——从E-Learning到U-Learning[J].甘肃广播电视大学学报，2007（04）： 63-66.

    [2]刘新华.U-learning教学协作环境的构建与设计[J].科技创新导报，2013（30）：107-108.

    [3]李汝仙.翻转课堂中信息化教学工具应用研究综述[J].中国信息技术教育，2017（21）：102-105.

    [4]Edward F. Crawley， Johan Malmqvist. Rethingking Engineering Education： The CDIO Approach（2nd ed）[M].Berlin：Springer，2014.

    [5]汪滢.U-Learning下的移动学习探析[J].课程教育研究，2017（20）：17-18.

    [6]杨刚，徐晓东.学习交互的现状与未来发展——从课堂学习到E-Learning，M-Learning再到U-Learning[J].中国电化教育，2010（07）：52-58.

    [7]Cavallo A， Rigobon R. The Billion Prices Project： Using Online Prices for Measurement and Research[J].Journal of Economic Perspectives，2016，30（02）：151-178.

    [8]张煜敏，王凌波，刘振华，等.基于“U-learning+CDIO”教育理念的桥梁工程方向课程教学改革研究[J].西部素质教育，2018（09）：139-140.

    [9]Zhang Y. Study on Teaching Reform for Bridge Engineering Major Based on“U–learning+ CDIO”Education Concept[J].Transactions on Social Science，Education and Human Science，2018.

    [10]王凌波，张煜敏.基于移动终端的“桥梁工程专业英语”课程教学的思考与实践[J].中国信息技术教育，2018（17）：97-100.

    [11]Sun Y， Qi C， Yang L. The Research and Practice of“ U-Learning+ CDIO”Model[C]. 2016 2nd International Conference on Social Science and Higher Education. Atlantis Press，2016.

    作者简介：张煜敏（1983.2—），女，西安石油大学讲师，博士后，研究方向为基于“U-learning+CDIO”教育理念的教学改革、结构抗震与振动控制。

    基金项目：2018陕西省高等教育学会2017年度高等教育科学研究项目“移动互联环境下桥梁工程方向课基于‘U-leaning+CDIO教育理念的改革研究”（项目编号：XGH17088）;2018年中央高校“双一流”建设项目（项目编号：300104282132）。