摘要：随着我国粤港澳大湾区建设、长三角一体化等国家战略的相继推出，隧道工程基础设施建设将越来越多，同时培养与隧道工程产业行业亟需的应用型国际化人才也日益紧迫。本文分析了当前三段十步式翻转教学模式存在的不足，结合当前隧道工程施工的信息化水平，以智慧工地的全程视频为主线，提出基于智慧工地管理系统的隧道工程翻转课堂教学新模式，揭示隧道课前、课中和课后教师与学生基于隧道施工一线场景进行交流沟通的重要性，提出采用多元一体化的考核方式对隧道工程的翻转教学效果进行考评。
关键词：隧道工程；翻转课堂；智慧工地；教学模式
一、引言
随着我国粤港澳大湾区建设、长三角一体化等国家战略的相继推出，城市隧道、公路隧道和铁路隧道等交通基础设施建设将越来越多，同时培养与隧道工程产业行业亟需的应用型国际化人才也日益紧迫。隧道工程是一门实践性非常强的学科，不仅要求学生掌握力学、数学等扎实的基础知识，还应具有独立思考、提出问题和解决问题的实践与创新能力。以往的隧道工程教学主要是基于现有的教材进行被动接受式教学，而现有的教材编著时间早，工程案例缺乏，不能展示最新的研究应用成果，因而这类教学模式已与隧道工程强实践性、强应用性等特征相背离，不符合当前隧道工程的发展模式，故亟待探索一种新的隧道工程教学模式。翻转课堂作为一种新型的教学模式被提出以来，已受到教育界的广泛关注，其主体是学生，教师的职责是解决学生的问题，而目的是增加互动交流，提高课堂效率。目前翻转课堂常见的教学模式是“三段十步”，如刘邦奇[1]基于智慧课堂信息技术平台提出了“三段十步”结构模型，胡宇航[2]对学生完成指定课程的教学研究发现学习兴趣和知识点是关键；周鑫[3]基于学生是课堂的主体改进了“三段十步”模式。但是现有的“三段十步”教学模式难以保证当前大规模进行隧道工程建设所亟需的人才培养质量，特别是随着信息技术的发展，提出与隧道工程建设相匹配的信息化应用化翻转课堂教学模式至关重要。因此，本文分析了当前“三段十步”教学模式的不足，结合当前隧道工程建设中亟需的应用型人才现状，提出“三段六步”隧道工程翻转课堂教学模式，以提高人才培养质量。
二、三段十步式翻转教学模式
“三段十步”式翻转课堂教学模式的基础是云课堂，三段即三个教学阶段，十步即十个教学步骤。课前、课中和课后为三段，资源发布、设计教案、指导汇报、创设情景、凝练演示、抽查、总结、拓展、在线辅导和反思改进为教师教学的十步，与之对应的是学生活动的十步。以上教学模式对教师和学生均有具体的任务，实施过程都以学生为主体，教师结合学生需求进行引导，通过双方的互动交流，逐渐掌握知识点，达到课前设计的教学目标。但是这种教学模式，只有课中阶段是面对面进行线下交流，其他阶段均是学生在课外完成，这给学生带来的最不利条件是需要花费大量的时间进行视频搜集、测试、讨论交流、汇报准备、PPT制作等。这仅仅是针对一位学生仅有一门翻转课堂的情况，如果是特殊时期，一位同学一天之内需同时上多门不同课程的翻转课堂，如果想要学习效果好，均需进行课前准备和课后总结，但一天之内很难保证有足够的时间完成这些课程的翻转教学准备和课后总结。以浙江科技学院最具影响力的中外合作办学专业土木工程（中法班）的培养方案为例，该项目共引进21门法方课程，且这些课程均是重要的基础课和专业课，毕业要求最低学分是210分，其中法语60学分，如果一周内有2门课程需要进行翻转课堂教学，那么学生一周内需要准备至少四次课前和课后的视频学习、作业等，加之法语教学压力大，留给学生进行翻转课堂思考提升的时间非常有限，因而会影响课中阶段的交流互动和教学的效果与质量。
三、隧道工程翻转教学新模式
隧道工程教学最大的难点就是如何将现场搬入课堂，让学生身临其境，切身感受隧道工程的施工环境和快速感性了解施工工艺。针对当前隧道工程现场广泛采用的智慧工地系统，提出基于智慧工地管理系统的隧道工程翻转课堂教学新模式，即课前发布隧道工程现场工序施工远程视频定位连接系统，让学生们通过微信、QQ、钉钉等平台进行即时连接，随时观看隧道工程工序作业区域内的实时施工情况，让学生们感受到隧道工程施工的氛围；然后在上课阶段，校内指导教师提出隧道工程的施工难点，隧道现场由校外指导教师进行点评，同学们可围绕施工的难点进行自由交流。交流阶段，同学们可以回放课前发布的实时远程视频，也可以结合目前正在施工的视频进行发言，包括施工的工艺流程、人员安排、材料堆放区域、应急物资准备等。校外指导教师点评阶段，所有的同学均能通过手机APP对隧道现场的实时施工视频进出观看，让同学们的上课环境由教室翻转至隧道工程施工现场，实现课中上课教师有校内老师至校外老师的翻转。课后阶段由校外指导教师布置下一阶段的施工重点，请同学们实时观看远程连接的视频，对存在的问题进行梳理。基于智慧工地管理系统的隧道工程翻转课堂教学新模式如图1所示。
四、教学实施过程
1．教学实践流程隧道工程具有隐蔽性，学生对钻爆工艺、围岩级别、衬砌类型、盾构结构、管片等均没有直观的理解，这需要学生在课前通过远程视频系统了解不同隧道类型涉及的相关概念和基础知识，然后结合课中学习讨论的内容，校内外教师再结合隧道工程的现场施工情况，针对性进行讲解，如利用各个隧道工程工地的视频采集设备实时观看关键工序的进展、预警值等。最后是课后再进行下一工序的远程视频观看，对学生进行测试和指导，实现隧道工程的教学由校内课题快速翻转进入隧道工程的施工一线进行教学，具体实施流程为：（1）隧道课前。隧道课前，利用智慧工地管理平台，由校内教师发布远程视频连接地址，对隧道工程的施工难点进行布置，如岩石隧道钻爆施工的工艺、城市隧道盾构法施工的工艺、地铁隧道联络通道施工的工艺等，学生在接受这些指令后，利用微信、QQ和钉钉等平台连接远程视频系统，实时观看隧道施工现场各工地的施工工艺流程，并及时进行汇总，如果对视频观看过程中不理解的部分则可截图或通过微信/QQ等向校内外教师咨询。（2）隧道课中。课中的第一程序是校外指导教师请观看远程视频系统的学生们签到，让学生们身临其境体会安全警示平台考勤的重要性。然后校内指导教师组织学生对隧道施工的重点问题进行搜集汇总，并与隧道施工现场作业的班组进行互动交流，随后校内外指导教师进行点评，包括学生们的资料归纳情况、隧道施工现场作业等。最后请学生们对隧道施工难点工艺进行提炼，指出优缺点，供其他学生参考改进，并邀请隧道现场技术人员与学生交流互动，让同学们与一线技术人员在翻转课堂中面对面交流，帮助同学们梳理隧道工程中的重难点内容。（3）隧道课后。由教师根据隧道工程课中交流互动情况，总结存在的共性问题，针对性观看隧道下一工序视频，并测试学生的实际学习效果，然后布置下一阶段施工重点需观看的视频。对于学生课后观看视频中存在的问题，应及时向校内外教师反馈，可通过在线视频等方式进行讲解。2．考核体系采用提出的基于智慧工地管理系统的隧道工程翻转课堂教学新模式，以智慧工地的全程视频为主线，实时将隧道工程的施工一线翻转至学生们的课堂，充分调动了学生学习隧道工程的积极性，不但提高了学习的效率，而且也提高了学生解决隧道工程实际问题的能力。因此，隧道工程课程考核时，不能遵循传统的单一考核方式，应该结合隧道工程一线施工所需要的技能进行考核，如在隧道工程一线能快速识别围岩的等级、优化调整隧道钻爆的方案等。因此，需采用多元一体化的考核方式确定学生的成绩，即课前远程视频观看总结提炼10%，课堂隧道工程施工难点汇总15%，课堂与一线人员的互动10%，课后隧道工程施工难点解决15%，理论考试40%，工地实践20%。
五、启示与建议
通过对现有三段十步式翻转教学模式的分析，以智慧工地的全程视频为主线，提出基于智慧工地管理系统的隧道工程翻转课堂教学新模式，不仅充分发挥了学生学习的主体作用，而且加强了校内外教师与学生之间的沟通与交流，实现了课前、课中和课后等任一阶段均能实时展示隧道工程施工一线的工艺流程，能即时将学生学习隧道工程中遇到的难题与一线技术人员进行沟通解决，提高了学生主动学习的积极性。下一阶段隧道工程的翻转教学模式将结合杭州地铁盾构隧道的建设情况进行深入应用研究，如隧道一线技术人员与学生的一对一互动交流、学生理论与现场监测数据的吻合性研究等。
参考文献
[1]刘邦奇.“互联网+”时代智慧课堂教学设计与实施策略研究[J].中国电化教育，2016，（10）：51-56+73.
[2]胡宇航.高职院校“三段十步”智慧课堂教学模式研究与实施[J].河北旅游职业学院学报，2017，22（4）：85-87.
[3]周鑫.“三段十步”翻转课堂教学模式探究与实践—以《移动商务》课程为例[J].电子商务，2020，（8）：86-88.
