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摘要：傳統的道路勘測設計課程的教學模式有諸多不足之處，翻轉課堂的教學方法提供了一種新的教學思路。本文分析了道路勘測設計課程的特點，提出了基于翻轉課堂的教學模型，設計了較為系統的基于翻轉課堂的課堂教學與課程設計教學實施方案，為道路勘測設計課程的教學改革提供了一種較新的探索方向。

關鍵詞：道路勘測設計；翻轉課堂；教學模型；教學效果

道路勘測設計課程的教學目的是通過該課程的學習，使學生了解道路線形組合設計與綜合選線，掌握道路設計方法與計算機輔助設計技術，培養學生從事道路規劃與總體設計的初步能力。由于道路勘測設計課程理論性和實踐性都很強，而傳統的課堂教學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模式，教學手段單調、僵化、效率低下、脫離實踐。雖然近些年來所倡導的課程教學改革，包括教學體系、教學方法等做了大量工作，引入了多種新的教學手段和模式，這些手段、方法的實施對課程的教學效果和質量的提高起到一定的作用，但在教和學的角色定位中，教師的“教”仍然占據主動地位、學生的“學”是被動的，兩者之間相對穩定而固化的定位使教學改革難以有較大的成效。近年來興起的翻轉課堂則顛覆了傳統的教學模式，在教和學的定位中，將兩者的角色進行了調換，在國內外的翻轉課堂的實踐中取得了一定的效果，也給道路勘測設計的課堂教學提供了一種新的思路。

1翻轉課堂教學理論

翻轉課堂的概念最初來源于美國的兩位化學老師：喬納森·伯爾曼和亞倫·薩姆斯[1]，2007年他們為了給因故不能上學的學生補課，先使用錄屏軟件將授課內容錄成視頻發給學生自學，然后在課堂進行集中討論和講解、答疑，隨后經過傳播和改進，成為一種世界范圍內的新型教學模式。

翻轉課堂教學理論框架如圖1所示，其中教育技術和學習活動用于構建個性化、信息化的協作學習環境，屬于核心要素；教育技術依賴以軟硬件條件為基礎的信息技術的支持，對教學者和學習者提出較高的計算機技術應用能力的要求；同時由于學習的第一階段屬于主動學習階段，故對學生也有一定的自主學習的能力要求[2]。

相對于傳統的教學模式，翻轉課堂強調以學生為中心，將教學內容的學習置于課堂講授之前，即讓學生在課前通過教師錄制的視頻進行自學，課堂的講授則以小組討論及教師答疑為主，在知識遷移過程中，學生實現了主動學習而不再僅僅是傳統的課堂教育的被動接受者，教師的角色則轉變為學習活動的組織者、學習材料的提供者和疑難問題的解惑者，從傳統課堂教學的絕對主宰者變成了學習活動的輔助者和引導者[3]，從而完全實現了教學活動中的角色顛倒，使學生學習的積極性和主動性最大程度地被激發出來。

2課程特點分析

教學模式的選擇和改革取決于教學對象、教學任務、教學課程和課程特點，對課程特點的把控是其中極為重要的環節，往往能決定課程教學模式變革的成敗。道路勘測設計課程的教學具有以下特點：

（1）內容體量大，計劃課時少。這門課程包括道路的平縱橫設計、道路選線定線、平交立交設計，內容甚多，知識點繁雜，教學任務繁重。我校該課程開設40課時，課程設計一周。在有限的課時內，按教學大綱的要求在深度和廣度上完成教學任務，這就要求一方面對教學內容有所取舍，另一方面更要有效利用課內時間，提高教學的效率。

（2）知識點間的邏輯關系復雜。道路勘測設計課程內容前后承接，各章節之間的邏輯關系銜接緊密，在講授過程中把所學的零散知識點加以條理化、系統化，充分理解知識體系的內在聯系。

（3）課程設計的教學難度較大。課程設計時間一周，要求學生完成一條道路的選線、平縱橫設計。在有限的課時內，讓眾多學生完成課程設計并掌握道路設計的方法、取得滿意的設計結果是相當困難的，特別是當前的課程設計教學模式僅依靠授課教師的短暫講授及有限輔導，常常是部分學生沒有真正掌握課程設計的內容，最終導致實踐環節教學效果達不到要求。

（4）傳統的教學模式呆板，教學手段落后，教學效果較差。作為一門實踐性很強的專業課程，即便隨著技術的進步，引入了多媒體教學的手段，加強師生間的互動，引入網絡輔導平臺進行課后輔導和答疑，改變了過去“黑板+粉筆”的落后模式，但教和學的順序并無根本性的改變，仍然是教在先，學在后，教占主導地位，學處于被動和從屬的地位，教學中沒有考慮學生的個體差異，教學的進度很難兼顧到所有學生。這種傳統教學模式讓學生感到乏味、單調，學生學習的積極性和主動性差。

3基于翻轉課堂的課程教學設計

3.1課程模型

一般情況下翻轉課堂教學模型包括課前和課中兩部分[4]，本文則認為課程的學習應當根據知識內化的規律將翻轉課堂分為預習、課堂講授、課后鞏固三個階段，將課后的輔導和知識的鞏固包含到翻轉課程的教學模型之內。按這種思路，本文建立了基于流程要素劃分的包括課前、課中和課后三個階段的翻轉課堂教學模型（圖2）：課前，學生通過教師預先在網絡平臺的視頻進行自我學習，并完成教師布置的課程作業；課中，教師收集學生未掌握的部分內容，與學生進行討論和互動、答疑；課后，學生對講授的內容進行復習、鞏固、自我測試，并通過與教師的互動進行進一步釋疑，最終完成知識的遷移和內化。

3.2課堂講授的教學設計

3.2.1課前準備工作

（1）微視頻的錄制。視頻資源可以自己錄制或利用別人已經錄制好的資源，由于微視頻的錄制要綜合考慮教學內容、知識點的性質、前后學習內容的連貫性、學習者的特點等要求，而這些要求具有較強的個性差異，本研究采用自錄的方法，每段視頻的時間一般控制在5～15分鐘，因為時間較短，不能涵蓋所有教學內容，內容的選擇非常重要，每段錄像的知識點限制在三個以內。除視頻資料外，筆者建議最好還能提供相應的PPT課件、習題或電子版的其他輔導材料，以方便學生的學習。

（2）及交流平臺的選擇。比較專業的視頻資料及答疑輔導交流平臺宜采用專用的服務器搭建，但鑒于成本及技術條件限制，本文的研究采用社交軟件的共享服務及文字、語音交流平臺，其優點是經濟、方便、無技術障礙，能做到與學生習慣用的社交平臺的無縫銜接而被樂于接受。

（3）課前習題的設計。習題的內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，考慮到學習的深度和廣度，也會提出一些附加的問題供學有余力的同學思考和進一步學習，同時要求學生在觀看視頻前閱讀一遍這些課前習題，帶著問題觀看視頻，可以節省時間。

3.2.2課堂教學的設計

本文采用輕量級的翻轉課堂方式。由于這門課程一般都是安排兩節課連上，即可將課堂教學的時間分為兩部分：一節課時進行課堂知識的講授，大部分知識采取概括性講解方式，難點和重點則做較為詳細的講述；另一節課時用于答疑和討論。同時為保證討論的質量和效率，教師須先安排好相對固定的論題，在討論過程中還要進行積極的引導，保證討論不偏離教學的預先設計，并保持討論的活躍度。

3.2.3教學效果的評價

為對教學的效果進行評估，了解學生對知識掌握的程度，進行了兩種方式的評價方式：課堂提問和課后的卷面測試，并可與傳統課堂教學方法的班級進行對照。

3.3課程設計教學設計

課程設計的教學設計相對簡單，基本流程與課堂教學一致。主要不同點有：（1）教師自己制作視頻比較困難，故采用第三方專業人員制作好的視頻進行教學，教師自己可以制作設計過程、原理動畫等加以輔助教學[5]。（2）課程設計課的課前不安排習題，只結合課程設計指導書提出設計的注意要點，特別是方案比選的關鍵步驟。（3）課程設計課由于人數較多，講授分組進行，設計提問答疑環節及討論環節。

4應用示例

本文以第二章道路平面設計中圓曲線設計為例設計2個課時的翻轉課堂教學。

4.1視頻制作

內容主要有三個方面：汽車在曲線上行駛時的橫向穩定性；圓曲線半徑及圓曲線長度；圓曲線應用。用車輛在彎道上行駛時發生傾覆的視頻引出汽車在曲線上行駛時滿足橫向穩定性的重要性，以促進對概念的認識和具體化；繪制車輛在曲線上受力分析圖，推導出車輛滿足抗滑移、抗傾覆的條件；用圖片展示曲線上橫斷面超高的設置，將抽象的概念與工程實際結合，便于認識和理解；橫向力系數和超高橫坡度這兩個概念較為抽象，除了給出計算公式外，要強調其在車輛行駛過程中的意義；用大量圖表、案例分析圓曲線半徑在公路實際設計中的應用。

4.2提出問題

課前所提出的問題僅限于加深學生對基本概念的初步認識和理解，包括以下內容：車輛在彎道上行駛的受力特點，可能會發生哪些事故形態；可以采取哪些措施保證車輛在圓曲線上行駛的穩定（包括新建道路及已建道路）；直線段及立交匝道在橫斷面設計上有什么區別；討論圓曲線半徑大小及長度對行車的影響等。

4.3課堂講解及討論

首先分析車輛在曲線上受力特點，建立平衡方程式，得出半徑與行車速度、橫向力系數及超高值的關系，依據車輛在曲線上滿足抗滑移及抗抗傾覆條件推導出車輛行駛穩定的條件；接著分析橫向力系數、超高值的取值范圍推導出三種最小半徑，并分析其適用條件；依據駕駛員特性推導圓曲線最小長度；最后結合統計圖、表分析半徑大小與交通事故率的關系，通過七條已建高速公路圓曲線半徑采用情況進行統計分析，了解大多數公路實際設計中圓曲線半徑的取值范圍及超高橫坡度的設置，促進知識與工程實際的結合。

5結論和建議

（1）翻轉課堂作為一種顛覆性的教學模式，在道路勘測設計課程的教學中有一定的應用價值，如果能夠在實踐中不斷完善，這種異于傳統的模式對于改善教學效果、增加學習的興趣、促進道路勘測設計課程教改具有積極的意義。（2）翻轉課堂的教學設計是整個系統的關鍵環節，其合理與否直接影響到教學改革的成敗。由于其對教師有一定的要求，同時也會在一定程度上增加教師的工作量，同時需要對原有的軟硬件配置作大幅度的調整，勢必需要教學管理部門的政策、投入、意識的轉換及跟進。（3）本文的研究局限于道路勘測設計課程的課堂教學及課程設計教學，對于公共課或其他專業基礎課等是否可以推廣應用，需要進一步研究。

參考文獻：

[1]海倫·克朗普頓,朱迪思·鄧克利-比恩,彭一為,等.翻轉高等教育課堂:翻轉課堂框架的設計研究[J].中國遠程教育,2017(8):34-43.

[2]陳怡,趙呈領.基于翻轉課堂模式的教學設計及應用研究[J].現代教育技術,2014,24(2):49-54.

[3]張金磊,王穎,張寶輝.翻轉課堂教學模式研究[J].遠程教育雜志,2012,30(4):46-51.

作者:馬志平 彭曙光 王芳 韋璐 陶明霞 單位：安徽建筑大學土木工程學院