陽令明　張儉明

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基于翻轉(zhuǎn)課堂的結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)改革研究

陽令明張儉明

（湖南科技學(xué)院 土木與環(huán)境工程學(xué)院，湖南 永州 425199）

翻轉(zhuǎn)課堂通過學(xué)生課外完成知識的學(xué)習(xí)，課堂變成老師與學(xué)生之間、學(xué)生與學(xué)生之間互動場所的教學(xué)理念革新了傳統(tǒng)的教學(xué)方式，基于結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)改革的困境和教學(xué)目標(biāo)，探討了翻轉(zhuǎn)課堂在結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)的適應(yīng)性，構(gòu)建了教學(xué)應(yīng)用模型，可為地方高校結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)改革提供參考。

翻轉(zhuǎn)課堂；結(jié)構(gòu)力學(xué)；教學(xué)改革

結(jié)構(gòu)力學(xué)是土木工程專業(yè)一門重要的基礎(chǔ)課程，具有知識點多、技巧性強、與工程實際聯(lián)系緊密等特點，旨在培養(yǎng)學(xué)生基于工程實際問題，運用相關(guān)理論和計算分析軟件進行分析和求解的基本能力，在整個專業(yè)培養(yǎng)計劃中占有極其重要的地位。

1　結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)改革的現(xiàn)狀

隨著教師教學(xué)理念從“以教師為中心”向“以教師為主導(dǎo)、學(xué)生為中心”轉(zhuǎn)變，探究式、研討式、參與式、成果導(dǎo)向式、啟發(fā)式教學(xué)等教學(xué)方式日漸成為結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)的重要組成，課堂教學(xué)也從單向灌輸向多向交流，從封閉課程到開放式教學(xué)，從共性培養(yǎng)轉(zhuǎn)向因材施教。然而，在教師嘗試“以學(xué)生為中心”的教學(xué)過程中，許多學(xué)生并沒有如預(yù)期那樣積極主動參與課堂教學(xué)，也沒有從知識的“接受者”、課堂的“觀眾”自覺地向知識的“建構(gòu)者”、課堂的“演員”或者學(xué)習(xí)的“共同體”轉(zhuǎn)變，課堂提問應(yīng)答者寥寥無幾，小組討論“搭便車”的居多，主題發(fā)言淪為“各自為政”的表演，考核評價成為“相互關(guān)照”[1]。

部分學(xué)者基于結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)改革的實踐，指出如何加強對學(xué)生能力的培養(yǎng)是結(jié)構(gòu)力學(xué)課程的教學(xué)重點，而如何激發(fā)學(xué)生對結(jié)構(gòu)力學(xué)課程的興趣，讓學(xué)生從被動學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，是結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)改革的難點[2，3]。根據(jù)歷年土木工程結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)的談話和調(diào)查，大部分學(xué)生對“以學(xué)生為中心”的教學(xué)方式存在期望，也希望通過這種教學(xué)方式加強對結(jié)構(gòu)力學(xué)知識點的掌握，但由于課程知識點重要性不清楚、綜合性問題設(shè)置的偏難、教學(xué)方式的不適應(yīng)、教學(xué)課時偏少、學(xué)習(xí)自制力的較弱、不善于提問、考核標(biāo)準(zhǔn)的不配套等種種原因?qū)е聦W(xué)習(xí)興趣降低，學(xué)習(xí)效果不佳，結(jié)果大部分學(xué)生選擇諸如觀望、逃避、應(yīng)付、不參與的行為。“知之者不如好之者，好之者不如樂之者”，因此，制定合理的課程教學(xué)設(shè)計，因材施教，從而提高學(xué)生的求知興趣，以及課堂教學(xué)的參與程度，是提高結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)質(zhì)量的有效途徑。

2　翻轉(zhuǎn)課堂的內(nèi)涵及應(yīng)用現(xiàn)狀

翻轉(zhuǎn)課堂，又稱為反轉(zhuǎn)課堂或顛倒課堂，是英文“Flipped Class Model”的翻譯。它是一種在信息化環(huán)境中產(chǎn)生的新的教學(xué)方式，教師課前提供教學(xué)視頻或電子材料等媒介，學(xué)習(xí)者課外完成該知識點和概念的自主學(xué)習(xí)，而課堂變成教師與學(xué)習(xí)者答疑、合作探究、互動交流場所。因此，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)是一種“以教師為主導(dǎo)、學(xué)生為中心”的教學(xué)方式。

2.1翻轉(zhuǎn)課堂國外應(yīng)用實踐

2000年，MaureenLage, Glenn Platt等首次介紹翻轉(zhuǎn)教學(xué)在美國邁阿密大學(xué)“經(jīng)濟學(xué)入門”課程的應(yīng)用，指出翻轉(zhuǎn)課堂在學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性、團隊協(xié)作精神、創(chuàng)新精神、課堂氛圍以及知識的內(nèi)化均比傳統(tǒng)課堂更有優(yōu)勢。之后，J.Wesley Baker在第11屆大學(xué)教學(xué)國際會議上發(fā)表論文“The classroom flip：using web course management tools to become the guide by the side”，提出教師應(yīng)“成為身邊的指導(dǎo)”而不是以前的“講臺上的圣人”成為大學(xué)課堂翻轉(zhuǎn)運動口號。波多黎哥大學(xué)工程學(xué)院Christopher Papadopoulos等在“工程靜力學(xué)”課程中實施了翻轉(zhuǎn)課堂，指出翻轉(zhuǎn)方法使學(xué)生比常規(guī)的方法時更努力，模塊設(shè)計的優(yōu)劣直接影響學(xué)生的興趣和參與度。

2.2翻轉(zhuǎn)課堂國內(nèi)應(yīng)用實踐

翻轉(zhuǎn)課堂在國內(nèi)的應(yīng)用目前主要集中在中小學(xué)課程中。2011年，重慶市聚奎中學(xué)是國內(nèi)第一所運用信息技術(shù)整合策略實施翻轉(zhuǎn)課堂新課程改革的學(xué)校，提出3翻轉(zhuǎn)、4環(huán)節(jié)、5步驟。之后，信陽師范學(xué)院、北京大學(xué)、濰坊醫(yī)學(xué)院等高校也逐步開展了翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)實踐研究，指出要真正實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂，建議重新定位師生角色，精制課程教學(xué)視頻，重建課堂對話。國內(nèi)學(xué)者對翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)從內(nèi)涵、適用性、實踐模式等方面進行了大量的研究與探索，何朝陽副教授根據(jù)美國各大學(xué)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的比較分析，得出高等工程教育課堂教學(xué)也適合實施翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，認為翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式可以讓高等工程教育的課堂回歸到學(xué)生能力的培養(yǎng)[4]。

翻轉(zhuǎn)課程與其他“以教師為主導(dǎo)、學(xué)生為中心”的教學(xué)方式相輔相成，又有所區(qū)別，表現(xiàn)為教學(xué)視頻短小精美、教學(xué)內(nèi)容清晰、自主復(fù)習(xí)方便、知識網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)、課堂時間充足，從而學(xué)生參與積極性高，學(xué)習(xí)興趣也高，因此，開展翻轉(zhuǎn)課堂在結(jié)構(gòu)力學(xué)課程中的改革探索具有較強的現(xiàn)實意義。

3　《結(jié)構(gòu)力學(xué)》課程與“翻轉(zhuǎn)課堂”

根據(jù)董黎明[5]教授的翻轉(zhuǎn)課堂理念，結(jié)合結(jié)構(gòu)力學(xué)課程的教學(xué)目標(biāo)，以及地方高校學(xué)生學(xué)習(xí)的實際狀況，構(gòu)建了結(jié)構(gòu)力學(xué)課程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)應(yīng)用模型。

3.1課外應(yīng)用階段

翻轉(zhuǎn)課堂中，對教師提出了新的要求和挑戰(zhàn)，教師的角色轉(zhuǎn)變和教學(xué)能力是翻轉(zhuǎn)課堂成功的關(guān)鍵，盡管教師課堂上不再“一言堂”，但對整個教學(xué)過程的安排，教師仍然在整個教學(xué)過程起主導(dǎo)作用。

3.1.1教學(xué)分析與設(shè)計。首先，由教師課題組或者課程群組織幾名結(jié)構(gòu)力學(xué)任課教師負責(zé)教學(xué)設(shè)計，教師應(yīng)對授課對象的學(xué)習(xí)情況開展調(diào)查，了解實際的學(xué)習(xí)狀況，確定對于任意一個教學(xué)知識點宜采用的教學(xué)方法，如案例教學(xué)法、比較法、啟發(fā)式教學(xué)等。其次，應(yīng)結(jié)合課程教學(xué)任務(wù)，分層次地細化教學(xué)目標(biāo)，著重處理課程的重難點，公布考核標(biāo)準(zhǔn)，使學(xué)生知道要學(xué)習(xí)什么，學(xué)到什么程度。最后，為提高結(jié)構(gòu)力學(xué)課程學(xué)習(xí)興趣，強化學(xué)習(xí)動機，應(yīng)考慮引入工程實際結(jié)構(gòu)，創(chuàng)設(shè)真實性實踐任務(wù)，構(gòu)建出結(jié)構(gòu)的計算簡圖，通過計算分析完成相應(yīng)教學(xué)內(nèi)容，這樣既使學(xué)生能學(xué)用結(jié)合，也讓其明白所學(xué)內(nèi)容能切實解決現(xiàn)實中的問題。

圖1.翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)應(yīng)用模型

3.1.2教學(xué)內(nèi)容的制作。首先，應(yīng)對教學(xué)內(nèi)容進行選擇，確定哪些內(nèi)容可以讓學(xué)生課外學(xué)習(xí)，哪些內(nèi)容還需要在課堂上適當(dāng)講解，一般要求課程的考核內(nèi)容均要在課外學(xué)習(xí)中體現(xiàn)。其次是知識點碎片化處理，每一章節(jié)內(nèi)容均按教學(xué)知識點錄制，錄制時長控制在5-10分鐘，可根據(jù)不同班級學(xué)生的差異性錄制多種版本的教學(xué)視頻。再次，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)按知識的遞進排序，對于基本概念和相關(guān)要求，要講清楚與前續(xù)課程的聯(lián)系或者區(qū)別，而對于基本原理，要能讓學(xué)生明白為什么，可適當(dāng)設(shè)計幾個層次的教學(xué)內(nèi)容，由學(xué)生任選，實現(xiàn)“智者加速”。最后，每次錄制完成，需要對該教學(xué)內(nèi)容進行總結(jié)，強調(diào)重難點，每錄制完成一章，應(yīng)提出4-5個問題思考，設(shè)置1道綜合性難題選做，布置課后作業(yè)3道。

3.1.3教學(xué)效果的檢驗。沒有相應(yīng)的配套措施規(guī)范引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)，學(xué)生會自覺按時的觀看視頻嗎？根據(jù)對14級同學(xué)的交談得出，全大多數(shù)同學(xué)給出答案是“否”。因此必須向?qū)W生強調(diào)，要及時觀看視頻并做好學(xué)習(xí)筆記，存在的問題可以通過微信、QQ和學(xué)習(xí)單等通訊工具和紙質(zhì)材料及時反饋交流，并按時完成課后作業(yè)，從而使學(xué)生學(xué)會了怎么做，怎么分析問題、解決問題，也讓教師掌握了學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，為課堂講授提供參考。

3.1.4課堂教學(xué)的準(zhǔn)備。首先，教師通過微信、QQ等交流平臺搜集到學(xué)生所提出的疑問，作業(yè)存在的問題，以及學(xué)生填寫的學(xué)習(xí)單，總結(jié)出一些普遍的探究性問題，設(shè)計安排好課堂討論的交流與互動。最后，學(xué)生掌握碎片化了的知識點，教師應(yīng)按根據(jù)知識的連續(xù)性、整體性連線。因此，本階段既要做好課堂討論、答疑和交流的準(zhǔn)備，也要完成各教學(xué)模塊的串講，打通學(xué)生的“任督二脈”，實現(xiàn)學(xué)習(xí)效果質(zhì)的提升。

3.2課堂應(yīng)用階段

3.2.1討論環(huán)境的創(chuàng)建。包括討論時間安排、學(xué)生分組、討論時間分配等。教師課前將學(xué)生進行分組，可以自由組合，也可以按寢室分組，組員間應(yīng)相互學(xué)習(xí)、相互討論、相互糾正。

3.2.2課堂的答疑、交流。這是翻轉(zhuǎn)課程教學(xué)最關(guān)鍵的一環(huán)，也是最能提高學(xué)生能力、素質(zhì)的環(huán)節(jié)。很多同學(xué)在這個階段認為知識點都掌握了，不用來討論，也不需要討論，逃課、曠課、不參與、不討論者甚多，基于此，教師要注意與學(xué)生構(gòu)建良好的師生關(guān)系，營造討論氛圍，激發(fā)學(xué)生的討論興趣，提高學(xué)生的參與度，也可通過考勤或隨堂考試來檢查出勤率，對未到課者所在組組員一律取消成績。答疑交流過程中，首先指明搶答成績作為教學(xué)評價指標(biāo)之一，教師一般選擇一個難度適中的問題熱身，激發(fā)學(xué)生情緒，然后再將準(zhǔn)備的問題一一提出，由各小組組員搶答，通常找到小組中那個最不自信的學(xué)生來回答、解決問題。

3.2.3綜合模塊的講授。在翻轉(zhuǎn)課堂中，教師已轉(zhuǎn)變成視頻的開發(fā)者和建構(gòu)者、學(xué)習(xí)活動的組織者和參與者、課后學(xué)習(xí)的輔導(dǎo)者，但是，由于教學(xué)內(nèi)容碎片化處理，知識結(jié)構(gòu)的無序、缺乏邏輯使得學(xué)生“知識斷層”，影響知識的連續(xù)性和整體性，因此，教師應(yīng)及時對各知識串講、連線，重構(gòu)知識網(wǎng)絡(luò)，一般將結(jié)構(gòu)力學(xué)課程劃分以下幾個模塊進行講授。同時結(jié)合考研大綱，延伸知識內(nèi)容，適當(dāng)提高結(jié)構(gòu)力學(xué)課程的難度。

教學(xué)模塊知識內(nèi)容 平面桿件體系幾何組成分析三個基本判定規(guī)則 靜力荷載靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算力矩和力的投影平衡 靜力荷載超靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算力法、位移法、矩陣位移法、力矩分配法 靜力荷載結(jié)構(gòu)位移計算單位荷載法 結(jié)構(gòu)影響線計算靜力法、機動法 動力荷載結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)分析柔度法、剛度法

表1.結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)模塊劃分

3.2.4綜合評價與反饋。教學(xué)評價一般分為診斷性評價、形成性評價和總結(jié)性評價三種類型。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的評價，要注重學(xué)生學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力、溝通能力、協(xié)作能力及實踐能力培養(yǎng)的考核，放棄“一卷定高下”的評價方式，宜采用形成性評價體系。評價指標(biāo)包括出勤、學(xué)習(xí)筆記（學(xué)習(xí)單）、課程作業(yè)、卷面成績、教師評價、自我評價、同學(xué)間評價，其中出勤、教師評價、自我評價、同學(xué)間評價取小組平均成績。其分別占總成績的比例為：出勤占10%、學(xué)習(xí)筆記（學(xué)習(xí)單）占5%、課程作業(yè)占5%、卷面成績占60%、教師評價占10%、自我評價占5%、同學(xué)間評價占5%。

教學(xué)內(nèi)容每完成一章應(yīng)進行一次課程的教學(xué)反饋，可通過訪談、調(diào)查問卷實施，根據(jù)教學(xué)取得的成果及存在的問題，改正和完善相關(guān)內(nèi)容，最大限度的調(diào)動學(xué)生參與的積極性，提高教學(xué)質(zhì)量。結(jié)構(gòu)力學(xué)課程是考研的重頭戲，同時開展對已參加考研學(xué)生的回訪，了解教學(xué)質(zhì)量情況，改進教學(xué)方法。

4　結(jié)　語

質(zhì)量是地方高校的生命線，教學(xué)有法，但無定法，結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)改革的目的是提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)出學(xué)習(xí)型、創(chuàng)新型和實踐型的高素質(zhì)人才。翻轉(zhuǎn)課堂鼓勵學(xué)生走上講臺，促進學(xué)生獨立思考、小組協(xié)作學(xué)習(xí)，培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力、學(xué)習(xí)能力、表達能力和協(xié)作能力，是提高結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)質(zhì)量的有效途徑，而翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)視頻的優(yōu)劣是結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)質(zhì)量高低的關(guān)鍵。

[1]顧建民,沈其娟.以教促學(xué)推進課堂教學(xué)改革[J].中國高等教育,2013(13):48-49，65.

[2]李國華,羅健,董軍,戚承志.結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)方法研究[J].高等建筑教育,2012,(1):81-83.

[3]蔡東升,劉榮桂.土木工程大類專業(yè)結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)探討[J].高等建筑教育, 2012,(4):62-65.

[4]何朝陽,歐玉芳,曹祁.美國大學(xué)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的啟示[J].高等工程教育研究,2014,(2):148-151.

[5]董黎明,焦寶聰.基于翻轉(zhuǎn)課堂理念的教學(xué)應(yīng)用模型研究[J].電化教育研究, 2014,(7):108-113.

（責(zé)任編校：何俊華）

2017－04－01

湖南科技學(xué)院教改項目“應(yīng)用型地方本科院校《結(jié)構(gòu)力學(xué)》課程研討式教學(xué)改革的研究與實踐”（項目編號XKYJ2016035）

陽令明（1984－），男，湖南邵陽人，講師，碩士，研究方向為力學(xué)教學(xué)。

G642.0

A

1673-2219（2017）06-0086-03