道路勘測(cè)課程的教學(xué)設(shè)計(jì)
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摘要：傳統(tǒng)的道路勘測(cè)設(shè)計(jì)課程的教學(xué)模式有諸多不足之處，翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)方法提供了一種新的教學(xué)思路。本文分析了道路勘測(cè)設(shè)計(jì)課程的特點(diǎn)，提出了基于翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模型，設(shè)計(jì)了較為系統(tǒng)的基于翻轉(zhuǎn)課堂的課堂教學(xué)與課程設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)施方案，為道路勘測(cè)設(shè)計(jì)課程的教學(xué)改革提供了一種較新的探索方向。
關(guān)鍵詞：道路勘測(cè)設(shè)計(jì)；翻轉(zhuǎn)課堂；教學(xué)模型；教學(xué)效果
道路勘測(cè)設(shè)計(jì)課程的教學(xué)目的是通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解道路線形組合設(shè)計(jì)與綜合選線，掌握道路設(shè)計(jì)方法與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生從事道路規(guī)劃與總體設(shè)計(jì)的初步能力。由于道路勘測(cè)設(shè)計(jì)課程理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)，而傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式囿于主客觀條件的限制，普遍采取從上而下的理論教學(xué)模式，教學(xué)手段單調(diào)、僵化、效率低下、脫離實(shí)踐。雖然近些年來(lái)所倡導(dǎo)的課程教學(xué)改革，包括教學(xué)體系、教學(xué)方法等做了大量工作，引入了多種新的教學(xué)手段和模式，這些手段、方法的實(shí)施對(duì)課程的教學(xué)效果和質(zhì)量的提高起到一定的作用，但在教和學(xué)的角色定位中，教師的“教”仍然占據(jù)主動(dòng)地位、學(xué)生的“學(xué)”是被動(dòng)的，兩者之間相對(duì)穩(wěn)定而固化的定位使教學(xué)改革難以有較大的成效。近年來(lái)興起的翻轉(zhuǎn)課堂則顛覆了傳統(tǒng)的教學(xué)模式，在教和學(xué)的定位中，將兩者的角色進(jìn)行了調(diào)換，在國(guó)內(nèi)外的翻轉(zhuǎn)課堂的實(shí)踐中取得了一定的效果，也給道路勘測(cè)設(shè)計(jì)的課堂教學(xué)提供了一種新的思路。
1翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)理論
翻轉(zhuǎn)課堂的概念最初來(lái)源于美國(guó)的兩位化學(xué)老師：?jiǎn)碳{森·伯爾曼和亞倫·薩姆斯[1]，2007年他們?yōu)榱私o因故不能上學(xué)的學(xué)生補(bǔ)課，先使用錄屏軟件將授課內(nèi)容錄成視頻發(fā)給學(xué)生自學(xué)，然后在課堂進(jìn)行集中討論和講解、答疑，隨后經(jīng)過(guò)傳播和改進(jìn)，成為一種世界范圍內(nèi)的新型教學(xué)模式。
翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)理論框架如圖1所示，其中教育技術(shù)和學(xué)習(xí)活動(dòng)用于構(gòu)建個(gè)性化、信息化的協(xié)作學(xué)習(xí)環(huán)境，屬于核心要素；教育技術(shù)依賴以軟硬件條件為基礎(chǔ)的信息技術(shù)的支持，對(duì)教學(xué)者和學(xué)習(xí)者提出較高的計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用能力的要求；同時(shí)由于學(xué)習(xí)的第一階段屬于主動(dòng)學(xué)習(xí)階段，故對(duì)學(xué)生也有一定的自主學(xué)習(xí)的能力要求[2]。
相對(duì)于傳統(tǒng)的教學(xué)模式，翻轉(zhuǎn)課堂強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，將教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)置于課堂講授之前，即讓學(xué)生在課前通過(guò)教師錄制的視頻進(jìn)行自學(xué)，課堂的講授則以小組討論及教師答疑為主，在知識(shí)遷移過(guò)程中，學(xué)生實(shí)現(xiàn)了主動(dòng)學(xué)習(xí)而不再僅僅是傳統(tǒng)的課堂教育的被動(dòng)接受者，教師的角色則轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)習(xí)活動(dòng)的組織者、學(xué)習(xí)材料的提供者和疑難問(wèn)題的解惑者，從傳統(tǒng)課堂教學(xué)的絕對(duì)主宰者變成了學(xué)習(xí)活動(dòng)的輔助者和引導(dǎo)者[3]，從而完全實(shí)現(xiàn)了教學(xué)活動(dòng)中的角色顛倒，使學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性最大程度地被激發(fā)出來(lái)。
2課程特點(diǎn)分析
教學(xué)模式的選擇和改革取決于教學(xué)對(duì)象、教學(xué)任務(wù)、教學(xué)課程和課程特點(diǎn)，對(duì)課程特點(diǎn)的把控是其中極為重要的環(huán)節(jié)，往往能決定課程教學(xué)模式變革的成敗。道路勘測(cè)設(shè)計(jì)課程的教學(xué)具有以下特點(diǎn)：
（1）內(nèi)容體量大，計(jì)劃課時(shí)少。這門(mén)課程包括道路的平縱橫設(shè)計(jì)、道路選線定線、平交立交設(shè)計(jì)，內(nèi)容甚多，知識(shí)點(diǎn)繁雜，教學(xué)任務(wù)繁重。我校該課程開(kāi)設(shè)40課時(shí)，課程設(shè)計(jì)一周。在有限的課時(shí)內(nèi)，按教學(xué)大綱的要求在深度和廣度上完成教學(xué)任務(wù)，這就要求一方面對(duì)教學(xué)內(nèi)容有所取舍，另一方面更要有效利用課內(nèi)時(shí)間，提高教學(xué)的效率。
（2）知識(shí)點(diǎn)間的邏輯關(guān)系復(fù)雜。道路勘測(cè)設(shè)計(jì)課程內(nèi)容前后承接，各章節(jié)之間的邏輯關(guān)系銜接緊密，在講授過(guò)程中把所學(xué)的零散知識(shí)點(diǎn)加以條理化、系統(tǒng)化，充分理解知識(shí)體系的內(nèi)在聯(lián)系。
（3）課程設(shè)計(jì)的教學(xué)難度較大。課程設(shè)計(jì)時(shí)間一周，要求學(xué)生完成一條道路的選線、平縱橫設(shè)計(jì)。在有限的課時(shí)內(nèi)，讓眾多學(xué)生完成課程設(shè)計(jì)并掌握道路設(shè)計(jì)的方法、取得滿意的設(shè)計(jì)結(jié)果是相當(dāng)困難的，特別是當(dāng)前的課程設(shè)計(jì)教學(xué)模式僅依靠授課教師的短暫講授及有限輔導(dǎo)，常常是部分學(xué)生沒(méi)有真正掌握課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容，最終導(dǎo)致實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)效果達(dá)不到要求。
（4）傳統(tǒng)的教學(xué)模式呆板，教學(xué)手段落后，教學(xué)效果較差。作為一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)課程，即便隨著技術(shù)的進(jìn)步，引入了多媒體教學(xué)的手段，加強(qiáng)師生間的互動(dòng)，引入網(wǎng)絡(luò)輔導(dǎo)平臺(tái)進(jìn)行課后輔導(dǎo)和答疑，改變了過(guò)去“黑板+粉筆”的落后模式，但教和學(xué)的順序并無(wú)根本性的改變，仍然是教在先，學(xué)在后，教占主導(dǎo)地位，學(xué)處于被動(dòng)和從屬的地位，教學(xué)中沒(méi)有考慮學(xué)生的個(gè)體差異，教學(xué)的進(jìn)度很難兼顧到所有學(xué)生。這種傳統(tǒng)教學(xué)模式讓學(xué)生感到乏味、單調(diào)，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性差。
3基于翻轉(zhuǎn)課堂的課程教學(xué)設(shè)計(jì)
3.1課程模型
一般情況下翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模型包括課前和課中兩部分[4]，本文則認(rèn)為課程的學(xué)習(xí)應(yīng)當(dāng)根據(jù)知識(shí)內(nèi)化的規(guī)律將翻轉(zhuǎn)課堂分為預(yù)習(xí)、課堂講授、課后鞏固三個(gè)階段，將課后的輔導(dǎo)和知識(shí)的鞏固包含到翻轉(zhuǎn)課程的教學(xué)模型之內(nèi)。按這種思路，本文建立了基于流程要素劃分的包括課前、課中和課后三個(gè)階段的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模型（圖2）：課前，學(xué)生通過(guò)教師預(yù)先在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的視頻進(jìn)行自我學(xué)習(xí)，并完成教師布置的課程作業(yè)；課中，教師收集學(xué)生未掌握的部分內(nèi)容，與學(xué)生進(jìn)行討論和互動(dòng)、答疑；課后，學(xué)生對(duì)講授的內(nèi)容進(jìn)行復(fù)習(xí)、鞏固、自我測(cè)試，并通過(guò)與教師的互動(dòng)進(jìn)行進(jìn)一步釋疑，最終完成知識(shí)的遷移和內(nèi)化。
3.2課堂講授的教學(xué)設(shè)計(jì)
3.2.1課前準(zhǔn)備工作
（1）微視頻的錄制。視頻資源可以自己錄制或利用別人已經(jīng)錄制好的資源，由于微視頻的錄制要綜合考慮教學(xué)內(nèi)容、知識(shí)點(diǎn)的性質(zhì)、前后學(xué)習(xí)內(nèi)容的連貫性、學(xué)習(xí)者的特點(diǎn)等要求，而這些要求具有較強(qiáng)的個(gè)性差異，本研究采用自錄的方法，每段視頻的時(shí)間一般控制在5～15分鐘，因?yàn)闀r(shí)間較短，不能涵蓋所有教學(xué)內(nèi)容，內(nèi)容的選擇非常重要，每段錄像的知識(shí)點(diǎn)限制在三個(gè)以內(nèi)。除視頻資料外，筆者建議最好還能提供相應(yīng)的PPT課件、習(xí)題或電子版的其他輔導(dǎo)材料，以方便學(xué)生的學(xué)習(xí)。
（2）及交流平臺(tái)的選擇。比較專業(yè)的視頻資料及答疑輔導(dǎo)交流平臺(tái)宜采用專用的服務(wù)器搭建，但鑒于成本及技術(shù)條件限制，本文的研究采用社交軟件的共享服務(wù)及文字、語(yǔ)音交流平臺(tái)，其優(yōu)點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)、方便、無(wú)技術(shù)障礙，能做到與學(xué)生習(xí)慣用的社交平臺(tái)的無(wú)縫銜接而被樂(lè)于接受。
（3）課前習(xí)題的設(shè)計(jì)。習(xí)題的內(nèi)容涵蓋基本的原理和概念，在視頻和教材中一般都能直接找到答案，考慮到學(xué)習(xí)的深度和廣度，也會(huì)提出一些附加的問(wèn)題供學(xué)有余力的同學(xué)思考和進(jìn)一步學(xué)習(xí)，同時(shí)要求學(xué)生在觀看視頻前閱讀一遍這些課前習(xí)題，帶著問(wèn)題觀看視頻，可以節(jié)省時(shí)間。
3.2.2課堂教學(xué)的設(shè)計(jì)
本文采用輕量級(jí)的翻轉(zhuǎn)課堂方式。由于這門(mén)課程一般都是安排兩節(jié)課連上，即可將課堂教學(xué)的時(shí)間分為兩部分：一節(jié)課時(shí)進(jìn)行課堂知識(shí)的講授，大部分知識(shí)采取概括性講解方式，難點(diǎn)和重點(diǎn)則做較為詳細(xì)的講述；另一節(jié)課時(shí)用于答疑和討論。同時(shí)為保證討論的質(zhì)量和效率，教師須先安排好相對(duì)固定的論題，在討論過(guò)程中還要進(jìn)行積極的引導(dǎo)，保證討論不偏離教學(xué)的預(yù)先設(shè)計(jì)，并保持討論的活躍度。
3.2.3教學(xué)效果的評(píng)價(jià)
為對(duì)教學(xué)的效果進(jìn)行評(píng)估，了解學(xué)生對(duì)知識(shí)掌握的程度，進(jìn)行了兩種方式的評(píng)價(jià)方式：課堂提問(wèn)和課后的卷面測(cè)試，并可與傳統(tǒng)課堂教學(xué)方法的班級(jí)進(jìn)行對(duì)照。
3.3課程設(shè)計(jì)教學(xué)設(shè)計(jì)
課程設(shè)計(jì)的教學(xué)設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單，基本流程與課堂教學(xué)一致。主要不同點(diǎn)有：（1）教師自己制作視頻比較困難，故采用第三方專業(yè)人員制作好的視頻進(jìn)行教學(xué)，教師自己可以制作設(shè)計(jì)過(guò)程、原理動(dòng)畫(huà)等加以輔助教學(xué)[5]。（2）課程設(shè)計(jì)課的課前不安排習(xí)題，只結(jié)合課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)提出設(shè)計(jì)的注意要點(diǎn)，特別是方案比選的關(guān)鍵步驟。（3）課程設(shè)計(jì)課由于人數(shù)較多，講授分組進(jìn)行，設(shè)計(jì)提問(wèn)答疑環(huán)節(jié)及討論環(huán)節(jié)。
4應(yīng)用示例
本文以第二章道路平面設(shè)計(jì)中圓曲線設(shè)計(jì)為例設(shè)計(jì)2個(gè)課時(shí)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)。
4.1視頻制作
內(nèi)容主要有三個(gè)方面：汽車(chē)在曲線上行駛時(shí)的橫向穩(wěn)定性；圓曲線半徑及圓曲線長(zhǎng)度；圓曲線應(yīng)用。用車(chē)輛在彎道上行駛時(shí)發(fā)生傾覆的視頻引出汽車(chē)在曲線上行駛時(shí)滿足橫向穩(wěn)定性的重要性，以促進(jìn)對(duì)概念的認(rèn)識(shí)和具體化；繪制車(chē)輛在曲線上受力分析圖，推導(dǎo)出車(chē)輛滿足抗滑移、抗傾覆的條件；用圖片展示曲線上橫斷面超高的設(shè)置，將抽象的概念與工程實(shí)際結(jié)合，便于認(rèn)識(shí)和理解；橫向力系數(shù)和超高橫坡度這兩個(gè)概念較為抽象，除了給出計(jì)算公式外，要強(qiáng)調(diào)其在車(chē)輛行駛過(guò)程中的意義；用大量圖表、案例分析圓曲線半徑在公路實(shí)際設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。
4.2提出問(wèn)題
課前所提出的問(wèn)題僅限于加深學(xué)生對(duì)基本概念的初步認(rèn)識(shí)和理解，包括以下內(nèi)容：車(chē)輛在彎道上行駛的受力特點(diǎn)，可能會(huì)發(fā)生哪些事故形態(tài)；可以采取哪些措施保證車(chē)輛在圓曲線上行駛的穩(wěn)定（包括新建道路及已建道路）；直線段及立交匝道在橫斷面設(shè)計(jì)上有什么區(qū)別；討論圓曲線半徑大小及長(zhǎng)度對(duì)行車(chē)的影響等。
4.3課堂講解及討論
首先分析車(chē)輛在曲線上受力特點(diǎn)，建立平衡方程式，得出半徑與行車(chē)速度、橫向力系數(shù)及超高值的關(guān)系，依據(jù)車(chē)輛在曲線上滿足抗滑移及抗抗傾覆條件推導(dǎo)出車(chē)輛行駛穩(wěn)定的條件；接著分析橫向力系數(shù)、超高值的取值范圍推導(dǎo)出三種最小半徑，并分析其適用條件；依據(jù)駕駛員特性推導(dǎo)圓曲線最小長(zhǎng)度；最后結(jié)合統(tǒng)計(jì)圖、表分析半徑大小與交通事故率的關(guān)系，通過(guò)七條已建高速公路圓曲線半徑采用情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，了解大多數(shù)公路實(shí)際設(shè)計(jì)中圓曲線半徑的取值范圍及超高橫坡度的設(shè)置，促進(jìn)知識(shí)與工程實(shí)際的結(jié)合。
5結(jié)論和建議
（1）翻轉(zhuǎn)課堂作為一種顛覆性的教學(xué)模式，在道路勘測(cè)設(shè)計(jì)課程的教學(xué)中有一定的應(yīng)用價(jià)值，如果能夠在實(shí)踐中不斷完善，這種異于傳統(tǒng)的模式對(duì)于改善教學(xué)效果、增加學(xué)習(xí)的興趣、促進(jìn)道路勘測(cè)設(shè)計(jì)課程教改具有積極的意義。（2）翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)設(shè)計(jì)是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其合理與否直接影響到教學(xué)改革的成敗。由于其對(duì)教師有一定的要求，同時(shí)也會(huì)在一定程度上增加教師的工作量，同時(shí)需要對(duì)原有的軟硬件配置作大幅度的調(diào)整，勢(shì)必需要教學(xué)管理部門(mén)的政策、投入、意識(shí)的轉(zhuǎn)換及跟進(jìn)。（3）本文的研究局限于道路勘測(cè)設(shè)計(jì)課程的課堂教學(xué)及課程設(shè)計(jì)教學(xué)，對(duì)于公共課或其他專業(yè)基礎(chǔ)課等是否可以推廣應(yīng)用，需要進(jìn)一步研究。
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作者:馬志平 彭曙光 王芳 韋璐 陶明霞 單位：安徽建筑大學(xué)土木工程學(xué)院
