張鈞惠 衣淑娟 王福成 楊 柳 吳春東

黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)工程學(xué)院，黑龍江 大慶 163319

近年來，隨著教育信息化的發(fā)展，各高校的教學(xué)信息化進(jìn)入跨越式發(fā)展階段，除在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中大量引入互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、多媒體技術(shù)、大數(shù)據(jù)平臺(tái)等教學(xué)新模式外，為提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，國內(nèi)外各大高校先后開展了基于各種教學(xué)軟件和輔助APP 的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)研究，通過翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式加深學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解，提高學(xué)生應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力?；A(chǔ)力學(xué)作為工科類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，具有邏輯性強(qiáng)、對(duì)學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)及計(jì)算能力等方面要求高的特點(diǎn)，在以往的教學(xué)過程中多采用教師講解為主、學(xué)生被動(dòng)接受教師所授內(nèi)容的形式，不利于發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，也不利于提高學(xué)生探索問題、解決問題的能力。在基礎(chǔ)力學(xué)的傳統(tǒng)教學(xué)中存在著部分學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不濃、自學(xué)能力不強(qiáng)、解決實(shí)際問題能力不足等問題。為改變單純依靠“黑板+粉筆”的傳統(tǒng)教學(xué)模式，豐富教學(xué)內(nèi)容，拓展教學(xué)空間，形成將授課內(nèi)容與工程實(shí)踐相結(jié)合、將教師講授與學(xué)生自我探索相結(jié)合的新型信息化教學(xué)模式，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)力學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)（以下簡稱“本?！保┕こ袒A(chǔ)部開展了針對(duì)基礎(chǔ)力學(xué)的教學(xué)改革研究，進(jìn)行了基礎(chǔ)力學(xué)部分翻轉(zhuǎn)課堂的研究。

一、基礎(chǔ)力學(xué)適合開展翻轉(zhuǎn)課堂的內(nèi)容的篩選

基礎(chǔ)力學(xué)中的教學(xué)內(nèi)容中存在大量定理、公式的推導(dǎo)，開展翻轉(zhuǎn)課堂的難度較大。在本次基礎(chǔ)力學(xué)的教學(xué)改革中,通過對(duì)基礎(chǔ)力學(xué)的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行研究、分析、篩選，決定將以下內(nèi)容引入翻轉(zhuǎn)課堂。

（一）平面任意力系的簡化與平衡

平面任意力系的簡化是應(yīng)用力的平移定理將力系中的各個(gè)力向簡化中心平移，得到一個(gè)平面匯交力系與一個(gè)平面力偶力系。以前期學(xué)生對(duì)平面匯交力系和平面力偶力系的合成與平衡的學(xué)習(xí)和理解為基礎(chǔ)，展開平面任意力系的簡化與平衡的翻轉(zhuǎn)課堂。在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的過程中，要重點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生將之前所學(xué)的兩個(gè)特殊的平面力系的相關(guān)知識(shí)應(yīng)用到新知識(shí)的學(xué)習(xí)和理解過程中，以提高學(xué)生舉一反三的能力。

（二）剛體平面運(yùn)動(dòng)的分解、簡化及平面圖形上各點(diǎn)速度的基點(diǎn)法

可通過對(duì)剛體平行移動(dòng)和定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的概念及在兩種運(yùn)動(dòng)中剛體上各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡、速度和加速度等的研究，讓學(xué)生基本掌握研究剛體運(yùn)動(dòng)分析的方法；可通過點(diǎn)的合成運(yùn)動(dòng)的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生對(duì)點(diǎn)的速度分析和加速度分析方法充分理解并能熟練應(yīng)用其解題。在此基礎(chǔ)上，可展開對(duì)剛體平面運(yùn)動(dòng)分解和簡化以及平面圖形上各點(diǎn)速度基點(diǎn)法的翻轉(zhuǎn)課堂，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用剛體的簡單運(yùn)動(dòng)和點(diǎn)的合成運(yùn)動(dòng)的相關(guān)知識(shí)對(duì)剛體的平面運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分解和簡化，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)對(duì)絕對(duì)運(yùn)動(dòng)、相對(duì)運(yùn)動(dòng)和牽連運(yùn)動(dòng)的理解及三種運(yùn)動(dòng)中速度與加速度的分析。

（三）剪切的實(shí)用計(jì)算與擠壓的實(shí)用計(jì)算

剪切變形的內(nèi)力計(jì)算較簡單，且剪切的實(shí)用計(jì)算和擠壓的實(shí)用計(jì)算與軸向拉伸（壓縮）變形的強(qiáng)度計(jì)算方法、計(jì)算公式結(jié)構(gòu)均相似，可以引導(dǎo)學(xué)生在熟練掌握軸向拉伸（壓縮）變形相關(guān)內(nèi)容的基礎(chǔ)上自學(xué)，形成自己的交流討論思路并實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂。

（四）扭轉(zhuǎn)變形時(shí)橫截面的內(nèi)力及內(nèi)力圖

軸向拉伸（壓縮）變形中詳細(xì)講解了應(yīng)用截面法計(jì)算桿件內(nèi)力、繪制內(nèi)力圖的步驟及注意事項(xiàng)，且扭轉(zhuǎn)變形與軸向拉伸（壓縮）變形的內(nèi)力計(jì)算方法及內(nèi)力圖的繪制過程類似，學(xué)生應(yīng)具備應(yīng)用已學(xué)知識(shí)解決新問題的能力，因此可對(duì)扭轉(zhuǎn)變形的內(nèi)力計(jì)算及內(nèi)力圖繪制開展翻轉(zhuǎn)課堂探索，引導(dǎo)學(xué)生通過課前查閱電子資料、視頻自主學(xué)習(xí)，并將所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行梳理。

（五）扭轉(zhuǎn)變形、彎曲變形時(shí)的強(qiáng)度計(jì)算

扭轉(zhuǎn)變形和彎曲變形的強(qiáng)度條件的推導(dǎo)過程較復(fù)雜，且涉及的知識(shí)面較廣，暫不適宜進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂，但應(yīng)用強(qiáng)度條件進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算主要包括強(qiáng)度校核、設(shè)計(jì)截面尺寸及確定許可載荷，與軸向拉伸（壓縮）變形的強(qiáng)度條件應(yīng)用方式類似，可引導(dǎo)學(xué)生通過自學(xué)掌握扭轉(zhuǎn)變形和彎曲變形的強(qiáng)度條件應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)已掌握知識(shí)進(jìn)行舉一反三和知識(shí)遷移的能力。

由于基礎(chǔ)力學(xué)自身邏輯性強(qiáng)、比較抽象、公式推導(dǎo)復(fù)雜等特點(diǎn)，且基礎(chǔ)力學(xué)翻轉(zhuǎn)課堂還處于起步階段，本次針對(duì)基礎(chǔ)力學(xué)的教學(xué)改革研究僅對(duì)以上部分內(nèi)容嘗試采用翻轉(zhuǎn)課堂模式，并根據(jù)教學(xué)效果，決定今后本?；A(chǔ)力學(xué)翻轉(zhuǎn)課堂的深度和廣度。

二、翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)前的準(zhǔn)備

（一）分組

在基礎(chǔ)力學(xué)課程開課時(shí)，向?qū)W生詳細(xì)介紹本門課程的授課模式：教師講授+翻轉(zhuǎn)課堂。開學(xué)兩周內(nèi)通過課堂表現(xiàn)和課后作業(yè)情況對(duì)班級(jí)學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況進(jìn)行綜合把握，充分了解每位學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)和對(duì)基礎(chǔ)力學(xué)教學(xué)內(nèi)容的接受情況，兩周后根據(jù)學(xué)生的自我報(bào)名、教師觀察和章節(jié)測驗(yàn)結(jié)果對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組，每組4～5 人，且盡量保證每組內(nèi)至少有一名學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)力學(xué)的學(xué)習(xí)效果較好，能夠在小組內(nèi)形成互幫互助、協(xié)同共進(jìn)的學(xué)習(xí)氛圍。

（二）翻轉(zhuǎn)課堂學(xué)習(xí)指導(dǎo)

翻轉(zhuǎn)課堂前兩周布置自學(xué)任務(wù)，通過云班課APP 推送相關(guān)的自學(xué)電子資料和MOOC 視頻，學(xué)生可在第一周內(nèi)根據(jù)教材、教師推送內(nèi)容、自主查閱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)質(zhì)資源等進(jìn)行自學(xué)，對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行梳理，并對(duì)自己的疑問進(jìn)行記錄。第二周進(jìn)行組內(nèi)互相討論，然后解決問題，保證每位學(xué)生熟練掌握翻轉(zhuǎn)課堂的內(nèi)容，并能向本組學(xué)生進(jìn)行講解、演示。在準(zhǔn)備過程中，若存在組內(nèi)解決不了的問題，可借助云班課的輕直播或班級(jí)的基礎(chǔ)力學(xué)學(xué)習(xí)群與教師、其他組學(xué)生進(jìn)行討論，這樣可以使教師實(shí)時(shí)掌握學(xué)生的自學(xué)情況及自學(xué)中存在的問題，最終完成翻轉(zhuǎn)課堂的所有準(zhǔn)備工作。

三、部分翻轉(zhuǎn)課堂的實(shí)施

（一）隨機(jī)選出主講人

由于課時(shí)限制，每次翻轉(zhuǎn)課堂內(nèi)容僅抽取兩組學(xué)生進(jìn)行講解。為保證全班學(xué)生均能積極參與課前學(xué)習(xí)與準(zhǔn)備，進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂的小組通過課前隨機(jī)抽簽選出，并在小組內(nèi)隨機(jī)抽簽選出本組主講學(xué)生，主講學(xué)生的演示、講解效果決定本組的基本分。

（二）翻轉(zhuǎn)課堂演示、講解

根據(jù)翻轉(zhuǎn)課堂的內(nèi)容量，每次翻轉(zhuǎn)課堂演示、講解的時(shí)間規(guī)定為20 至30 分鐘，各組可根據(jù)準(zhǔn)備情況采取板書、PPT 演示、動(dòng)畫播放等形式進(jìn)行展示，主講人講解完畢后本組其他學(xué)生可適當(dāng)進(jìn)行補(bǔ)充。圖1展示了工學(xué)08-Ⅱ19（4）班的學(xué)生對(duì)扭轉(zhuǎn)變形時(shí)橫截面上的內(nèi)力及內(nèi)力圖進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂學(xué)習(xí)的現(xiàn)場。

（三）其他組提出問題

其他組學(xué)生可根據(jù)主講組的講解情況及自身對(duì)自學(xué)內(nèi)容的理解提出問題，主講組成員集中回答同學(xué)們提出的問題，其他組提出的問題與本節(jié)內(nèi)容的相關(guān)性和主講組回答問題的準(zhǔn)確性決定提問環(huán)節(jié)各組的得分情況。

（四）教師總結(jié)

綜合考慮課前線上討論情況、主講組的講解演示及其他組同學(xué)的提問情況，教師對(duì)兩個(gè)主講組給出點(diǎn)評(píng)，并對(duì)該部分自學(xué)內(nèi)容的重難點(diǎn)進(jìn)行強(qiáng)調(diào)和必要的補(bǔ)充。例如在對(duì)扭轉(zhuǎn)變形概述以及扭轉(zhuǎn)變形時(shí)橫截面上的內(nèi)力、內(nèi)力圖部分的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)過程中，應(yīng)將橫截面上內(nèi)力的計(jì)算及內(nèi)力圖的繪制作為重點(diǎn)學(xué)習(xí)內(nèi)容，6 組同學(xué)僅對(duì)扭矩的計(jì)算做了詳細(xì)的講解，但對(duì)扭矩圖的繪制過程的講解較粗糙。因此，教師在進(jìn)行總結(jié)時(shí)須重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)扭矩圖的繪制過程及其特點(diǎn)，并與軸力圖的特點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比，加深學(xué)生對(duì)該部分內(nèi)容的理解。

（五）隨堂測驗(yàn)

為充分了解學(xué)生對(duì)翻轉(zhuǎn)課堂部分內(nèi)容的掌握情況，教師要設(shè)計(jì)有針對(duì)性的隨堂測驗(yàn)，并根據(jù)測驗(yàn)結(jié)果布置課后作業(yè)，讓學(xué)生對(duì)翻轉(zhuǎn)課堂的內(nèi)容進(jìn)行鞏固練習(xí)。

四、翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)效果評(píng)價(jià)

對(duì)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)效果的評(píng)價(jià)采取全過程考評(píng)的形式，主要包括：課前準(zhǔn)備評(píng)價(jià)、翻轉(zhuǎn)課堂現(xiàn)場演示評(píng)價(jià)及課后檢測三部分。

課前準(zhǔn)備包括教師推送資料、視頻的學(xué)習(xí)質(zhì)量及自主查閱資料的數(shù)量和質(zhì)量，占比為25%；翻轉(zhuǎn)課堂現(xiàn)場演示評(píng)價(jià)主要考慮主講人講解演示過程中對(duì)知識(shí)點(diǎn)的把握和理解是否準(zhǔn)確、演示過程中演示手段是否多樣、生動(dòng)及講解過程中的儀態(tài)儀表等，占比為50%；課后檢測主要考查本組學(xué)生在課后作業(yè)及單元檢測中對(duì)本部分內(nèi)容的掌握程度，占比為25%。具體標(biāo)準(zhǔn)見表1。

教師根據(jù)翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)效果評(píng)價(jià)結(jié)果，尤其是學(xué)生的隨堂測驗(yàn)、課后作業(yè)和單元檢測中反映出的學(xué)生掌握不牢的知識(shí)點(diǎn)，要及時(shí)進(jìn)行查漏補(bǔ)缺，確保學(xué)生對(duì)本部分知識(shí)點(diǎn)全面掌握，強(qiáng)化翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)效果。

五、基礎(chǔ)力學(xué)部分翻轉(zhuǎn)課堂的優(yōu)點(diǎn)與存在的問題

在基礎(chǔ)力學(xué)的教學(xué)過程中引入部分翻轉(zhuǎn)課堂，較傳統(tǒng)的基礎(chǔ)力學(xué)教學(xué)模式具有明顯優(yōu)勢，主要表現(xiàn)為：

首先，在基礎(chǔ)力學(xué)教學(xué)過程中引入部分翻轉(zhuǎn)課堂，可有效激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)基礎(chǔ)力學(xué)類課程的主動(dòng)性，學(xué)生在基礎(chǔ)力學(xué)課程的學(xué)習(xí)中投入時(shí)間明顯增多，對(duì)知識(shí)點(diǎn)的獨(dú)立思考和討論明顯深入，有利于夯實(shí)本校學(xué)生的力學(xué)基礎(chǔ)。

其次，為順利實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂，學(xué)生不僅需要學(xué)習(xí)教師上傳的學(xué)習(xí)資料，還需要通過網(wǎng)絡(luò)查閱大量資料，觀看優(yōu)質(zhì)MOOC 資源，在此過程中增強(qiáng)了學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行自我提升的能力。

再次，在分組學(xué)習(xí)中，學(xué)生需要在自主學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)與本組同學(xué)的交流和討論。教師可通過組內(nèi)分享的方式為學(xué)生搭建表達(dá)自己觀點(diǎn)和了解同學(xué)學(xué)習(xí)方法的平臺(tái)，有利于學(xué)生學(xué)習(xí)方法的優(yōu)化，同時(shí)增進(jìn)學(xué)生間的了解，增強(qiáng)本組學(xué)生間的團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)和集體榮譽(yù)感。

最后，在學(xué)生進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的過程中，為能夠形象、透徹地講解演示知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生需要充分發(fā)揮想象力，大膽創(chuàng)新講解演示形式，部分學(xué)生應(yīng)用計(jì)算機(jī)制作了多媒體課件進(jìn)行演示，增強(qiáng)了學(xué)生應(yīng)用信息技術(shù)的能力，同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神。

對(duì)本校教師和學(xué)生而言，基礎(chǔ)力學(xué)的部分翻轉(zhuǎn)課堂是一項(xiàng)新的授課模式，在具體的實(shí)施過程中存在一定問題：

一是教師和學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)力學(xué)部分翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式的接受程度有待提高。尤其是長期以來基礎(chǔ)力學(xué)的教學(xué)一直采取教師教授、學(xué)生被動(dòng)接受的教學(xué)模式，在進(jìn)行基礎(chǔ)力學(xué)的翻轉(zhuǎn)課堂的過程中，教師和學(xué)生均表現(xiàn)不適應(yīng)，如：改革初期學(xué)生對(duì)翻轉(zhuǎn)課堂不理解，更不知道如何進(jìn)行課前準(zhǔn)備。

二是學(xué)生進(jìn)行演示講解的形式有待創(chuàng)新。在翻轉(zhuǎn)課堂學(xué)習(xí)初期，學(xué)生大多采用純板書的形式進(jìn)行講解，反映出學(xué)生對(duì)信息化手段的應(yīng)用意識(shí)還有待提高。教師需引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行PPT、動(dòng)畫演示及實(shí)物演示等多種形式的展示嘗試，逐步培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用信息化手段的能力。

三是在進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂學(xué)習(xí)的過程中，部分學(xué)生表現(xiàn)出表達(dá)不流暢、不能自信地展現(xiàn)自己最優(yōu)狀態(tài)的問題，需要給學(xué)生創(chuàng)造更多在公共場合表現(xiàn)自己的機(jī)會(huì)，不斷提高學(xué)生的表達(dá)能力，為學(xué)生今后的學(xué)習(xí)和就業(yè)提供幫助。

六、結(jié)語

在基礎(chǔ)力學(xué)的教學(xué)過程中部分采用翻轉(zhuǎn)課堂模式，可有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)力學(xué)課程的積極性，提升基礎(chǔ)力學(xué)的教學(xué)信息化水平，較傳統(tǒng)教學(xué)模式具有顯著的優(yōu)勢。但在具體的教學(xué)實(shí)施過程中仍有很多問題亟須解決，在今后的教學(xué)中本校工程基礎(chǔ)部將繼續(xù)深化改革，進(jìn)一步提高教學(xué)信息化程度，提升基礎(chǔ)力學(xué)部分翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)效果，不斷提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力與解決工程實(shí)際問題等綜合素質(zhì)。