陳志雄　盧黎　盧諒

摘要：

近年來(lái)，慕課等線上教學(xué)潮流給高等教育帶來(lái)了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，而以翻轉(zhuǎn)課堂為主流的教學(xué)方法是實(shí)施慕課教學(xué)較為有效的形式。土力學(xué)課程涉及的前置課程寬泛、理論性強(qiáng)，有些內(nèi)容預(yù)備知識(shí)不夠充分，學(xué)生學(xué)習(xí)難度較大。文章介紹了土力學(xué)課程基于慕課的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的設(shè)計(jì)思路，提出了課前自主學(xué)習(xí)、課中翻轉(zhuǎn)課堂和課后知識(shí)拓展三大教學(xué)模塊，以期為土力學(xué)課程的教學(xué)改革提供參考。

關(guān)鍵詞：慕課；翻轉(zhuǎn)課堂；土力學(xué)；能力培養(yǎng)；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：TU43；G6420文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：

10052909（2018）02006404

“互聯(lián)網(wǎng)+”概念在2015年兩會(huì)上正式被納入頂層設(shè)計(jì)，成為中國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要戰(zhàn)略，互聯(lián)網(wǎng)代表的信息通信技術(shù)與傳統(tǒng)行業(yè)的結(jié)合，創(chuàng)造出新一輪蓬勃發(fā)展的機(jī)會(huì)，與此同時(shí)也對(duì)傳統(tǒng)的高等教育提出了新的課題和挑戰(zhàn)。由美國(guó)高校聯(lián)盟推動(dòng)的創(chuàng)新形式的大規(guī)模免費(fèi)網(wǎng)絡(luò)課程——慕課MOOC（Massive Open Online Course），讓各種優(yōu)秀的課程可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)在全世界分享，學(xué)生可以自主選擇學(xué)習(xí)的時(shí)間、可以自己重復(fù)學(xué)習(xí)特定的內(nèi)容，推動(dòng)了高等教育的教學(xué)方法和學(xué)習(xí)方法的巨大變革[1]。今天，美國(guó)已形成了多所大學(xué)參與的慕課聯(lián)盟[2]，中國(guó)多所著名高校也參與到與哈佛、劍橋等世界著名大學(xué)共同建設(shè)的慕課平臺(tái)當(dāng)中[3-4]。

但值得注意的是，慕課比較適合傳授難度較低、較為基礎(chǔ)的知識(shí)點(diǎn)。對(duì)于難度較大，需要思考、練習(xí)和實(shí)踐的課程，例如：土力學(xué)課程，單純的網(wǎng)絡(luò)視頻只能提供基本知識(shí)點(diǎn)，對(duì)于知識(shí)的掌握和運(yùn)用仍有很大欠缺。如果僅僅讓學(xué)生觀看慕課，即使內(nèi)容再精彩，如果缺乏對(duì)知識(shí)點(diǎn)深刻內(nèi)涵的思考，

最終很有可能流于形式。如：土的抗剪強(qiáng)度部分，需要結(jié)合物理模型理解抗剪強(qiáng)度的來(lái)源，思考土體抗剪強(qiáng)度庫(kù)侖定律的來(lái)龍去脈，進(jìn)而結(jié)合材料力學(xué)的莫爾應(yīng)力圓理解土的極限平衡條件，再結(jié)合實(shí)際算例判斷土體是否發(fā)生破壞。單純依靠學(xué)生觀看視

頻難以完成對(duì)這些知識(shí)的消化和貫通，需要教師加以點(diǎn)撥，并組織學(xué)生開展討論和思考。可以看出，慕課必須與傳統(tǒng)課堂教學(xué)相結(jié)合，而“翻轉(zhuǎn)課堂”正是慕課與傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合的有效形式?！胺D(zhuǎn)課堂”是指利用現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，教師在課前將制作好的微課等視頻資源、自學(xué)材料和練習(xí)測(cè)試題目發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，學(xué)生在課前通過(guò)網(wǎng)絡(luò)觀看視頻資料并完成測(cè)試題目的一種新型輔助教學(xué)手段。上課時(shí)，教師針對(duì)學(xué)生自學(xué)反饋情況進(jìn)行答疑解惑，引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行協(xié)同討論、分組練習(xí)，進(jìn)一步探究知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)涵。這種“以學(xué)生為中心”的創(chuàng)新教學(xué)模式，發(fā)揮了視頻的直觀化優(yōu)勢(shì)，創(chuàng)造了師生和學(xué)生之間的個(gè)性化交流和學(xué)習(xí)條件，提供了運(yùn)用書本知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的機(jī)會(huì)[5-6]。傳統(tǒng)土力學(xué)教學(xué)主要以教師講授為主，學(xué)生跟隨教師的節(jié)奏依次學(xué)習(xí)各個(gè)知識(shí)點(diǎn)，學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和針對(duì)性不強(qiáng)，自學(xué)能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神缺少充分的培養(yǎng)機(jī)會(huì)。翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)方式有利于教師將更多精力集中于課前的資料準(zhǔn)備與學(xué)習(xí)過(guò)程的掌控，課堂上充分利用有限的時(shí)間攻克難點(diǎn)，提高學(xué)習(xí)效率，并通過(guò)分組協(xié)作培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作和自主學(xué)習(xí)能力[7]。為此，需要對(duì)土力學(xué)課程基于慕課和翻轉(zhuǎn)課堂的特點(diǎn)進(jìn)行全方位的優(yōu)化。

一、土力學(xué)課程使用基于慕課的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的必要性

土力學(xué)主要研究土的強(qiáng)度、變形和穩(wěn)定性問(wèn)題，課程的最終目的是讓學(xué)生運(yùn)用土力學(xué)理論知識(shí)來(lái)保證地基、邊坡和基坑等實(shí)際工程的安全穩(wěn)定。土力學(xué)課程的主要內(nèi)容包括：土體的物理性質(zhì)和三相比例指標(biāo)、土體的工程分類和力學(xué)性質(zhì)、水在土體中滲流引發(fā)的工程問(wèn)題和對(duì)策、基中應(yīng)力的理論解、地基沉降的分析計(jì)算方法、有效應(yīng)力原理和一維固結(jié)理論、土體強(qiáng)度的影響因素和地基承載力的確定、土體側(cè)向壓力的分類和計(jì)算，以及土坡穩(wěn)定性的分析方法等。通過(guò)學(xué)習(xí)該課程，學(xué)生能夠掌握工程土體的強(qiáng)度、變形和滲透特性，掌握地基基礎(chǔ)和邊坡穩(wěn)等工程問(wèn)題的分析方法，為后續(xù)專業(yè)課程夯實(shí)基礎(chǔ)。

目前的土力學(xué)課程教學(xué)方法與現(xiàn)代教學(xué)理念相比存在明顯不足，以教師課堂講授為主的方法不利于學(xué)生自學(xué)能力的培養(yǎng)，以結(jié)果為主的考核方式無(wú)法反映學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和學(xué)習(xí)過(guò)程，主要體現(xiàn)在：（1）學(xué)時(shí)不足。專業(yè)教育改革后，土力學(xué)課程一般只有36課時(shí)，僅可以講完一些基本原理和基本概念，很難有時(shí)間進(jìn)行討論和探究。某些內(nèi)容只能安排學(xué)生自學(xué)，效果很難保證，也不利于學(xué)生對(duì)土力學(xué)知識(shí)體系的整體掌握和梳理。（2）教學(xué)手段比較單一。當(dāng)前土力學(xué)教學(xué)大多以教師講授為主，學(xué)生被動(dòng)接受，知識(shí)內(nèi)化程度低下。板書或PPT只是用文字和少量圖片進(jìn)行講述，不夠形象直觀。以講授代替討論和探究，學(xué)生往往缺少準(zhǔn)備時(shí)間，導(dǎo)致喪失了鍛煉創(chuàng)新和表達(dá)的機(jī)會(huì)。學(xué)生自主學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)偏少，缺少運(yùn)用理論解決實(shí)際問(wèn)題的機(jī)會(huì)。（3）考核方式不全面。傳統(tǒng)的考核方式是結(jié)果考核，缺乏對(duì)能力形成過(guò)程的評(píng)價(jià)?，F(xiàn)有的成績(jī)構(gòu)成一般由平時(shí)成績(jī)和期末考試成績(jī)組成，無(wú)法反映學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)和自主學(xué)習(xí)能力。例如：作業(yè)幾乎只有一兩種解法，學(xué)生的答案和解題方法相似，導(dǎo)致成績(jī)十分接近。土力學(xué)實(shí)驗(yàn)因?yàn)槭欠纸M進(jìn)行，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)報(bào)告難以反映個(gè)別學(xué)生動(dòng)手能力差和參與度低的情況。此外，期末試卷題目類型不夠豐富，導(dǎo)致學(xué)生通過(guò)收集既往考題來(lái)押題過(guò)關(guān)。

可以看出，傳統(tǒng)的課堂教授式教學(xué)方法已經(jīng)難以滿足土力學(xué)課程的教學(xué)要求，而基于慕課的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式能夠較好地解決以上問(wèn)題，其優(yōu)點(diǎn)如表1所示。教師考慮大部分學(xué)生的水平和學(xué)習(xí)習(xí)慣，選擇適合的知識(shí)點(diǎn)制作教學(xué)視頻。學(xué)生通過(guò)慕課平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)和測(cè)試，達(dá)成知識(shí)點(diǎn)的初步掌握，并且把疑問(wèn)反饋給教師。教師在課堂上展示錯(cuò)誤較多的題目與相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，從而引導(dǎo)學(xué)生開展探討。對(duì)一些難度較大的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行講解和知識(shí)拓展，組織學(xué)生分組討論和協(xié)調(diào)探究得出結(jié)論。下課前，通過(guò)測(cè)試檢驗(yàn)基本概念的掌握程度，并指導(dǎo)學(xué)生將書本知識(shí)用于實(shí)際問(wèn)題的解決。引導(dǎo)學(xué)習(xí)積極性高、學(xué)習(xí)效果好的學(xué)生嘗試運(yùn)用土力學(xué)知識(shí)解決實(shí)際工程問(wèn)題。此外，討論、分組課題、課堂測(cè)試等環(huán)節(jié)可以豐富對(duì)學(xué)生的過(guò)程評(píng)價(jià)，將有助于教學(xué)效果的提高、學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和獨(dú)立思考習(xí)慣的養(yǎng)成。

二、土力學(xué)基于慕課的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式設(shè)計(jì)

如何改變土力學(xué)課程傳統(tǒng)的以教師講授為主的課堂教學(xué)模式，如何建立基于慕課的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式？筆者認(rèn)為可以嘗試將整個(gè)教學(xué)過(guò)程劃分成課前自主學(xué)習(xí)、課中翻轉(zhuǎn)課堂和課后知識(shí)拓展三大模塊。教師應(yīng)該將工作重點(diǎn)從個(gè)人講授轉(zhuǎn)移到課程的組織與開展，包括課程目標(biāo)定位、知識(shí)點(diǎn)選擇和內(nèi)容拆分、微視頻制作、作業(yè)和小測(cè)驗(yàn)設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)平臺(tái)的構(gòu)建和答疑等。

（一）課前自主學(xué)習(xí)模塊

這一模塊由教師制作的微課程、簡(jiǎn)單的在線檢測(cè)題和參考學(xué)習(xí)資料等組成，學(xué)生通過(guò)慕課平臺(tái)自學(xué)并通過(guò)測(cè)試反饋掌握程度。其中教師的主要工作包括篩選知識(shí)點(diǎn)和編制導(dǎo)學(xué)案、創(chuàng)建教學(xué)微視頻、設(shè)計(jì)作業(yè)和小測(cè)驗(yàn)。

土的抗剪強(qiáng)度這一部分內(nèi)容既有與實(shí)際密切相關(guān)的“土體強(qiáng)度不足破壞”，也有較為抽象的“土體抗剪強(qiáng)度成因”，比較理論化的“土體抗剪強(qiáng)度莫爾-庫(kù)倫公式”，以及應(yīng)用性較強(qiáng)的“土的極限平衡狀態(tài)判定”等內(nèi)容。教師可以制作“特朗司康谷倉(cāng)強(qiáng)度不足引起的地基破壞”“摩擦力物理模型解釋土體強(qiáng)度來(lái)源”“莫爾圓概念復(fù)習(xí)”學(xué)習(xí)視頻供學(xué)生學(xué)習(xí)。此外，提供由華中科技大學(xué)王元?jiǎng)捉淌谥髦v的工程力學(xué)課程“中國(guó)大學(xué)MOOC”網(wǎng)站鏈接，清華大學(xué)出版社出版的《土力學(xué)》教材和教師提前準(zhǔn)備的練習(xí)測(cè)試等學(xué)習(xí)清單，學(xué)生通過(guò)自學(xué)，觀看微課、查閱參考文獻(xiàn)，掌握土的強(qiáng)度相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，完成小測(cè)驗(yàn)。針對(duì)學(xué)生暴露出的問(wèn)題，通過(guò)慕課平臺(tái)或微信群、qq群、討論組等形式開展討論，組織學(xué)生以學(xué)習(xí)小組的形式開展學(xué)習(xí)競(jìng)賽。

（二）課中翻轉(zhuǎn)課堂模塊

這一階段主要通過(guò)教師與學(xué)生之間的互動(dòng)，以及學(xué)生和學(xué)生之間的互動(dòng)，通過(guò)分組討論結(jié)合教師講解，協(xié)作探究在學(xué)習(xí)中遇到的疑難問(wèn)題。例如土的抗剪強(qiáng)度這一部分內(nèi)容可以從土的極限平衡狀態(tài)判別方法和土工破壞事故中土的極限平衡狀態(tài)分析兩個(gè)方向提出討論題目，并將問(wèn)題進(jìn)一步劃分為幾個(gè)小問(wèn)題。學(xué)生可以選擇參與不同的學(xué)習(xí)小組，針對(duì)特定的問(wèn)題開展討論和共同學(xué)習(xí)。小組成員之間可以取長(zhǎng)補(bǔ)短、互相指導(dǎo)、協(xié)作開展探究式學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)交流分析之后，由小組代表總結(jié)匯報(bào)探究學(xué)習(xí)成果。此外，還可以將學(xué)校的科研成果、實(shí)際工程案例融入課堂教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用學(xué)到的知識(shí)嘗試尋求解決問(wèn)題的策略，培養(yǎng)在實(shí)際環(huán)境中應(yīng)用知識(shí)的能力。

（三）課后知識(shí)拓展模塊

教師將課堂教學(xué)階段中學(xué)生出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行歸類整理并發(fā)布到翻轉(zhuǎn)課堂的網(wǎng)站系統(tǒng)中（或者微信群、qq討論組等），學(xué)生完成有針對(duì)性的作業(yè)，復(fù)習(xí)鞏固知識(shí)點(diǎn)。教師可以利用大數(shù)據(jù)等手段分析學(xué)生的學(xué)習(xí)行為，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)程進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)學(xué)習(xí)方法進(jìn)行指導(dǎo)，對(duì)學(xué)習(xí)進(jìn)展和效果不佳的學(xué)生給予輔導(dǎo)和幫助。通過(guò)翻轉(zhuǎn)課堂網(wǎng)站系統(tǒng)的論壇功能，學(xué)生之間能夠相互交流學(xué)習(xí)。此外，還可以結(jié)合SRTP（本科生科研訓(xùn)練計(jì)劃）項(xiàng)目，組織學(xué)有余力的學(xué)生課后開展土力學(xué)相關(guān)研究，培養(yǎng)科研素養(yǎng)和良好習(xí)慣。

三、基于慕課的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的應(yīng)用思考

（一）翻轉(zhuǎn)課堂的適用條件

為保證土力學(xué)翻轉(zhuǎn)課堂的成功應(yīng)用，首先應(yīng)篩選出適合課改的專題，選擇一些概念明確、難度適中的知識(shí)點(diǎn)作為基礎(chǔ)，保證學(xué)生課前自學(xué)成功率和學(xué)習(xí)興趣。難度太大和過(guò)于簡(jiǎn)單的內(nèi)容并不適合進(jìn)行翻轉(zhuǎn)。其次應(yīng)選擇有思考余地的內(nèi)容進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，以保證課堂討論環(huán)節(jié)的順利實(shí)施，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。不是所有的課程都適合這種新的翻轉(zhuǎn)教學(xué)方法，也不是一門課程的所有環(huán)節(jié)都適合翻轉(zhuǎn)教學(xué)。例如：地基土的工程分類方法、地基的非均勻性與各向異性對(duì)附加應(yīng)力的影響、地基變形與時(shí)間的關(guān)系等內(nèi)容并不適合翻轉(zhuǎn)。在課程改革中，哪些內(nèi)容適合翻轉(zhuǎn)，如何實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)，都需要認(rèn)真思考和設(shè)計(jì)。

（二）翻轉(zhuǎn)課堂效果的保障措施

1. 教師的精心準(zhǔn)備與設(shè)計(jì)

翻轉(zhuǎn)課堂的各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)都需要教師精心設(shè)計(jì)。首先，根據(jù)學(xué)生情況量身定制課前自學(xué)微視頻，必須充分考慮不同層次學(xué)生的學(xué)習(xí)方法和學(xué)習(xí)習(xí)慣，盡可能做到內(nèi)容簡(jiǎn)短有趣。其次，課前自學(xué)任務(wù)必須明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，考慮不同教師和班級(jí)的差異，提出的問(wèn)題要能在自學(xué)微課中找到答案。最后，注重課堂教學(xué)效果的保障。土力學(xué)作為一門理科課程，必須有一定量的訓(xùn)練，學(xué)生才能掌握知識(shí)點(diǎn)。在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和合作意識(shí)的同時(shí)，要保證知識(shí)積累與技能提升。

2.監(jiān)管機(jī)制與學(xué)習(xí)交流平臺(tái)的構(gòu)建

小測(cè)驗(yàn)、作業(yè)可以監(jiān)督學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度，綜合性評(píng)分機(jī)制也能給學(xué)生適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)壓力。慕課平臺(tái)的反饋機(jī)制有助于教師及時(shí)掌握學(xué)生學(xué)習(xí)遇到的問(wèn)題，在最短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行答疑解惑，并隨時(shí)開展線上討論。

四、結(jié)語(yǔ)

土力學(xué)作為土木工程等學(xué)科的專業(yè)基礎(chǔ)課程，具有知識(shí)點(diǎn)多、工程背景強(qiáng)、與其他課程聯(lián)系緊密、教學(xué)難度大的特點(diǎn)。慕課的微視頻有助于土力學(xué)抽象概念以直觀的方式呈現(xiàn)，提供了知識(shí)點(diǎn)重復(fù)學(xué)習(xí)、碎片化學(xué)習(xí)的可能。翻轉(zhuǎn)課堂為學(xué)生提供了探究知識(shí)的良好平臺(tái)，

可以培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，使教師集中精力引領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)，更加關(guān)注學(xué)習(xí)過(guò)程的進(jìn)展?；谀秸n的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式有助于解決傳統(tǒng)土力學(xué)課程教學(xué)中存在的問(wèn)題，提高課堂教學(xué)效果。參考文獻(xiàn)：

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Abstract：

In recent years， the MOOC （Massive Open Online Course） and flipped classroom has gradually become the hotspot of reform in education globally， under the impetus of online teaching. The course of soil mechanics requires extensive precourses. It needs strong theoretical background， and its basic knowledge is abstract. Some content of this course has not enough preparatory knowledge； therefore， the students have great difficulty in studying this course. This paper introduce the way to redesigned and reconstructed the soil mechanics course based on the technique of MOOC and the feature of selflearning before teaching of the flipped classroom. This new teaching mode can be divided into three modules： beforeclass， inclass and afterclass. For the reform of soil mechanics teaching， this new teaching mode can provide useful experience.

Keywords： MOOC； flipped classroom； soil mechanics； ability cultivation； teaching reform

（編輯梁遠(yuǎn)華）