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【摘要】隨著社會環境的變化和科技水平的發展，土木工程開放教育的學生群體、教育需求、教學要求以及社會關注度都在發生變化，提高土木工程教育教學質量的任務迫在眉睫。文章從科技水平的發展、開放教育的特殊性和土木工程的專業性三方面闡述土木工程開放教育教學模式創新的必要性，并以土木工程開放教育的專業特點為依據提出現場式、競技式和虛擬式教學三種創新教學模式，對三種教學模式的實施形式、條件和特點進行論述，為開放教育土木工程人才培養開拓新的思路。
【關鍵詞】土木工程；開放教育；教學模式
一、引言
開放教育是以學習資源共享、學生自主學習為主的教育模式。土木工程是開放教育工學學科之一，具有很強的專業性，對專業人員的實踐能力也有較高要求。然而，目前土木工程開放教育學生群體大部分是非相關從業人員，不具備基礎知識和實踐經驗。即使是相關從業人員也存在工學矛盾，再加上自身缺乏學習熱情，這使得土木工程專業的教與學更加艱難，最終造成的后果就是專業教學質量不高、專業招生相對萎縮[1]。因此，土木工程開放教育要立足當下，從教學模式改革入手，創新教學模式，提高學生學習熱情，提升專業教學質量。
二、教學模式創新的必要性
（一）科技水平的發展
隨著科技的日新月異，開放教育的教學模式已經由以往簡單的課堂教學轉變為多媒體課堂教學。目前多媒體課堂主要采用的是光學媒體、音響媒體、聲像媒體、綜合媒體等，相比傳統課堂教學在視覺和聽覺感官的沖擊有所加強[2]。然而，科技發展的腳步逐步加快，VR技術、AR技術和AI技術等已經逐步滲透入教育領域。當前的教育手段已經逐步呈現智能化、交互化和網絡化，開放教育的教學模式急需與最新科技接軌。
（二）開放教育的特殊性
開放教育的特殊性在于它所面對的學生群體與全日制高校完全不同。開放教育的學生群體學習能力普遍較差，并且存在嚴重的工學矛盾。開放教育采用自學與面授相結合的學習形式，以自學為主，面授課為輔。面授課采用多媒體課堂教學，屬于兩點雙向傳輸教學模式（如圖1），即教師向學生傳授知識，學生在大腦中形成認知，再反饋給教師。然而，開放教育面授課一次性需要講授的知識點非常多，這使得多媒體課堂教學成為單向傳輸，學生只能被動接受知識。多媒體課堂的教學課件是由大量文字和少量圖片形成的，視頻類文件由于占用時長較多而鮮少在課堂教學上使用，再加上教師授課速度較快，這些都極易使學生的視覺和聽覺產生疲勞，導致學生對知識的接受程度低[3]。為了提高學習興趣、提升教學質量，開放教育的教學模式的改進勢在必行。
（三）土木工程的專業性
土木工程屬于工程類專業，以培養優秀“復合型”工程技術人才為目標，要求學生具有扎實的理論基礎和工程實踐能力。多媒體課堂教學以傳授理論知識為主，而工程實踐能力的培養就需要到工作現場進行實地考察和學習。參加專業實習是目前土木工程專業培養工程實踐能力常用的手段，但開放教育土木工程專業的學生有很大一部分都是非相關專業在職在崗人員，因此該手段對于開放教育的土木工程專業并不適用。開放教育的土木工程專業需要尋找一種培養工程實踐能力的教學模式。
三、教學模式創新
（一）現場式教學
現場式教學旨在以實物作為知識傳遞的媒介，通過聽覺、視覺、觸覺等多感官傳遞和接受知識?，F場式教學適用于實踐性較強的課程，如工程制圖、測量實習、工程地質實習、生產實習或畢業實習等?，F場式教學形式可以是教師帶領學生親臨現場進行實地教學，也可以是教師在現場進行直播教學。
1.現場式教學形式
土木工程專業是以培養理論和實踐能力并重的工程技術人才為目標，因此在專業課程設計中安排了大量的實踐課程，此類課程常采用現場實地教學形式。教師首先要根據教學要求尋找適合的教學現場，再根據現場環境進行備課，合理地將專業理論知識與現場情況相結合。學生根據教師講述的內容結合現場環境進行理解，并通過對周圍環境的觀察發現并提出新的問題。這種教學形式靈活性強，教師要積極引導學生進行觀察學習。在“互聯網+教育”的時代，相比現場實地教學，現場直播教學更適用于土木工程開放教育的教學。現場直播教學前期除了需要尋找合適的教學現場，還需要準備適合教學使用的直播軟件。在直播期間，教師需要利用現場環境與學生進行良好的互動。采用現場直播教學的優勢在于學生不需要親臨現場，并且將直播錄制后還可用于后期教學。
2.現場式教學實施條件
符合教學要求的工程現場是現場式教學實施的必備條件。通過校企合作可以比較容易獲得適合的工程現場，或者根據需求建立相應的模擬工程現場?，F場式教學要求教師具有較強的應變能力和專業實踐經驗，或者具有施工經驗的現場技術人員配合教學。如果采用現場實地教學，則需要選擇合適的時間方便學生前往工程現場。如果采用直播教學，必需配備直播軟件、直播設備、專業直播人員，此外還要求教師掌握直播技能，學會運用直播形式傳授知識以及與學生交流互動。
3.現場式教學特點
現場式教學采用的是三點雙向傳輸教學模式（如圖2）。以實物作為知識傳遞的載體，形成三條雙向傳輸路徑，即老師與學生，老師與實物，學生與實物。通過視覺、聽覺、觸覺等多感官沖擊，提高課堂教學的生動性。在實物教學過程中，學生能及時發現和反饋問題，而老師也能更形象地說明問題，以生動的實物教學和高效的師生互動使學生對知識的接受程度較高，從而提高學習效率，提升教學質量。
（二）競技式教學
競技式教學是一種以競技比賽為支撐的教學，將專業知識融入到競技比賽中，通過比賽學習專業知識、運用專業知識。競技式教學主要可運用于理論性較強的專業課程，如結構力學、混凝土結構設計原理、工程結構抗震等。土木工程專業常見的競技式教學有知識問答比賽、模型制作比賽等。
1.競技式教學形式
知識問答比賽形式在網絡節目中屢見不鮮，百萬英雄知識競答就是典型的代表。百萬英雄通過視頻直播的方式給出問題，參與者進行作答，最后由主持人進行答案解說，最終全部答對者可瓜分最終大獎。土木工程專業中大量的專業基礎課程理論性強、枯燥無味，大量的計算公式也難以記憶，學生很難提起興趣學習。在“互聯網+教育”的時代，土木工程開放教育可借鑒此類方式進行教學，將枯燥的公式以及乏味的知識點轉化成競答題，學生通過客戶端參與作答，教師對專業問題進行解答，對于表現優異的學生給予一定的獎勵。土木工程是工程類專業，許多專業知識可以轉化成實際成果。成果轉化的質量，是學生對專業知識掌握程度的體現，甚至可以作為課程成績的參考標準。土木工程專業知識如轉化為實際成果，將會耗費大量的人力、物力和財力，在教學過程中難以實現，通常用模型代替。模型制作比賽是競技式教學形式的一種，常見類型有結構設計大賽、建筑設計大賽等。模型制作比賽可自行完成，也可組隊完成，具體評比形式根據比賽規則進行。
2.競技式教學實施條件
如果采用知識問答比賽，在教學的背后需要強大的計算機網絡團隊的支持。網絡節目系統可以在現有網絡節目的基礎上再進行改進。在實施教學前期教師需要準備大量的知識題庫，教學過程中要求教師及學生能夠熟練運用網絡節目系統，教學完成后要求教師能對教學數據進行分析。如果采用模型制作比賽在網絡技術上的要求相比知識問答比賽要簡單。在比賽前期要制定比賽規則和形式、準備模型制作的材料，比賽中期要求教師定期與參賽學生進行視頻溝通與指導，比賽后期要組建評委團隊進行網絡直播的評選活動。
3.競技式教學特點
競技式教學具有交互性、多樣性、融合性、大眾性和滲透性等特點，在各階段教育中已經得到廣泛的應用。傳統的競技式教學費時、費力且多數需要現場參與，因而在開放教育工科專業中應用并不廣泛。但是當競技式教學與新媒體技術相結合，設計出與時俱進的競技比賽形式，不僅使比賽形式簡單、參與方便，而且更能吸引學習者的眼球，讓他們主動學習。
（三）虛擬式教學
虛擬式教學是指通過虛擬現實技術模擬專業實驗場景進行實驗教學。因此虛擬式教學主要針對實驗類或者操作類課程，比如土木工程專業課程中的材料力學實驗、建筑材料實驗、建筑結構實驗等。
1.虛擬式教學形式
土木工程專業有較多的實驗類課程，由于開放教育的設施、師資匱乏，再加上學生的工學矛盾，實驗類課程教學困難，而虛擬實驗室的建立將能夠解決此類問題。目前，各大普通高校正積極推進虛擬現實技術在專業教學中的應用，如：東莞職業技術學校將虛擬現實技術運用于電工課程的虛擬實驗教學[4]；東北師范大學利用VR和AR技術構建化學虛擬實驗室[5]；莆田學院利用虛擬實驗室培養廣告專業應用技術型人才[6]。在土木工程教學領域也使用虛擬現實技術構建結構實驗室[7]、鋼結構穩定原理虛擬仿真平臺[8]，有學者還利用BIM構建施工虛擬實驗室[9]。眾多的虛擬實驗室開發和研究說明虛擬式教學是未來的發展趨勢。
2.虛擬式教學實施條件
虛擬式教學實現的前提是通過計算機技術構建虛擬平臺或虛擬實驗室，這需要強大的虛擬技術研發團隊的支持。教師需要學習虛擬實驗室的平臺使用與操作，掌握如何對虛擬平臺進行定期的更新和維護。
3.虛擬式教學特點
虛擬式教學是以培養能力為主，讓學生在模擬真實情境下探索、發現問題，并用專業知識解決問題[10]。但虛擬式教學需要較高的技術要求和成本要求，隨著虛擬現實技術的不斷發展和普及將更有利于虛擬式教學的推廣。虛擬式教學不僅可以提高學習趣味性，而且不需要集中教學，一定程度上減少儀器設備的使用和維護成本。
四、結語
隨著社會和科技的發展，土木工程開放教育所面對的學生群體會隨之改變，開放教育的教學方式與手段也要隨之更新換代?，F場式、競技式和虛擬式教學三種創新教學模式能夠提高學生學習積極性，提升教學質量，但仍有待進一步的探究。通過進一步的探索落實教學形式，逐步完善和改進教學模式，土木工程開放教育才能在成人教育的舞臺上繼續大放異彩。
【參考文獻】
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[8]陸金鈺，范圣剛.鋼結構穩定原理虛擬仿真平臺開發探索[J].教育教學論壇，2015（47）：127-128.
[9]余群舟，周迎.基于BIM的土木工程施工生產實習研究[J].高等建筑教育，2017（4）：111-114.
[10]陳坤，王延臻，殷長龍.大學專業課虛擬式教學模式的可行性探索[J].中國培訓，2015（20）：30.
作者:胡亦杰 詹小平 單位:寧波廣播電視大學
