基于慕課理念的結構力學創新教學模式研究與實踐

楊瑞珍 匡希龍 何赟澤

摘 要：在教育部大力提倡本科院校轉型發展的背景下，結構力學課程教學改革已迫在眉睫。作者基于“慕課”以及“翻轉課堂”等教育理念，通過對現有結構力學課程教學中存在問題的分析，提出了“課外在線學習、課內現身說法、重視師生互動”的改革思路，并通過初步實踐教學，改進了教學方法，提高了教學質量。實踐證明，“慕課”及“翻轉課堂”理念的推廣不應當只停留在重點高校，其主動學習、師生互動的理念同樣值得地方應用型高校推廣。

關鍵詞：結構力學 教學模式 慕課 翻轉課堂

中圖分類號：G646 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）01（b）-0128-03

Abstract：Under the circumstances of encouraging undergraduate colleges and universities transformation and development by ministry of education， teaching transformation of “structural mechanics” is imminent. Based on the new emerged teaching idea of “MOOC” and “Flipped Classroom”， the authors analyzed existing problems in present teaching of “structural mechanics”， promoted the thinking of “study outside class， act inside class， and put more emphasis on interaction”， and improved teaching quality by method improving and primary practicing. The experience have proved that the idea of “MOOC” and “Flipped Classroom” can be extended beyond top universities， and their concepts of active learning and interaction between students and teachers are also worth promoting among local applied universities.

Key words：Structural mechanics；Teaching mode； MOOC； Flipped Classroom

互聯網的普及對傳統社會產生了重大的影響，在教育層面也是如此。當下的“慕課”（MOOCs） 即是傳統教育受互聯網影響的顯著案例。2008年，“慕課”一詞被首次提出，其英文字面意思為Massive Open Online Courses，即大規模開放在線課程[1]。2012年，慕課三大平臺——Coursera，Udacity和edX成立[2，3]，“慕課”在我國教育界成為熱詞，“翻轉課堂、線上線下”頻頻被提及[4]。但是，“慕課”的實施和開展必然需要大量的人力和物力。從我國的慕課發展情況可以看出，開設慕課的學校幾乎均屬于985、211院校，這些學校不但有著資金優勢，更有優質的教育資源。然而，這種風潮目前也波及到了普通院校，甚至地方普通院校也開始積極組織教師開設慕課。

“結構力學”是土木工程專業一門重要而難以掌握的專業基礎課。該課程以高等數學、理論力學、材料力學等課程為基礎，研究桿件結構體系的組成規律以及受力和變形。對“結構力學”課程的學習和掌握是后續專業課程開展的前提。作者在教學過程中發現，在后續專業課程的教學、課程設計和畢業設計當中，很多學生缺乏對桿件結構體系的基本認識，解決結構問題的能力也不強，歸根到底是沒有形成系統的結構力學概念及解題思路，影響了對專業課程如鋼結構設計、混凝土結構設計等的掌握。該文將從“結構力學”教學中普遍存在的問題入手，借鑒“慕課”理念，結合“翻轉課堂”模式，提出教學內容和形式的優化，并結合相關教學實踐，對課程教學方式的改進進行探討。

1 “結構力學”教學中存在的問題

1.1 教學過程中教師缺少現身說法

隨著教學輔助設施的不斷升級和改進，絕大多數的高校都配備了電教系統，使得教師從繁重的板書中解脫出來。于是，課堂的教學很多時候變成幻燈片展示，從耗時的板書書寫中解脫出來的教師在一堂課內有了更多的時間講授更多的知識點，更可以發揮語言的優勢將概念或解題方法講授得淋漓盡致。不可否認，這種授課形式適應了目前大學課程知識量豐富、學時有限的特點。但對于“結構力學”這門注重概念應用和方法掌握的課程來說，單純或以課件教學為主的這種授課形式對學生來說可謂“走馬觀花”。也就是說，教師在課堂上的時間大部分被講解課件所占用。而課件都是事先準備好的，質量高的課件雖然能夠反應解題步驟和方法，但仍然與教師根據講授思路現場書寫板書存在較大差距。最終的結果就是，學生知識點、方法雖然記住了，但是卻沒有從課堂上學到具體解決問題的能力。

1.2 重視基本概念的講解而對解題方法的訓練不足

由于課堂教學時間有限，教師往往將主要精力集中于如何讓學生理解基本概念。而在結構力學課程中，概念往往比較容易理解，概念的應用或解題方法卻因結構形式的不同而變化多端，初學者掌握起來往往比較困難。這就導致很多學生課上聽得很輕松，概念都可以理解和熟記，但是做練習的時候發現無從下手。這使得他們在學習過程中挫敗感很強，容易對這門課失去學習信心。

1.3 教學過程師生互動不足，教師難以及時了解并解決學生的困難

學生學習方法的養成往往受到教師教學方法的影響。在目前的教學模式下，有限的教學時間往往被“填鴨式”的課堂講授所占據，使得學生逐漸養成了被動學習的習慣，師生之間的交流不足，教學效果難以改善。有的學生在學習之初就表現出畏難情緒，加上被動的學習方式和師生間交流的缺乏，容易“將錯就錯”，久而久之在課程學習中出現較大的困難。

2 “結構力學”教學形式的優化

針對“結構力學”課程教學中存在的問題，并借鑒“慕課”和“翻轉課堂”的形式，對現有的教學內容進行了優化，試圖從教學形式和教學組織上進行突破，改善教學效果，調動學生的學習積極性。

2.1 將基本概念的學習適當延伸到課外

基本概念的講解往往是教師在課堂上的主要任務，也占用了課堂不少的時間。而對于已經具備一定自學能力的本科學生來說，完全可以通過學校課程中心平臺進行課前網絡在線預習，基本達到理解的程度。甚至還可以提前給學生安排自學后的練習題，讓他們自己檢驗自學的成果，做到心中有數，這樣在課堂上才能有的放矢，抓住重點。如此，使得教師在上課前就對學生的理解和掌握情況有所了解，從而利用較充足的課堂時間增加教師與學生之間的互動，解決學生學習中普遍存在的問題。這種方式避免了教師的“盲教”和學生的“盲學”，使得教師能夠有的放矢，同時學生的學習積極性也得到調動。

2.2 課堂上教師應適當擺脫課件依賴，現身說法

目前的“結構力學”教學中，教師將主要的課堂時間花在知識點和少量例題的講解上。而且，據作者調查，絕大多數教師將90%課堂時間花在課件上，即使在例題講解時也依賴課件。再加上各學校對多媒體教學設備的投入，希望教師提高多媒體的利用率，并鼓勵教師提高課件質量，課件在高校大多數的課程教學中都占據了主導地位。做好課件當然無可厚非，不過課件只是教學的輔助手段，而非主要手段。特別是在注重解題能力和應用能力的工科課程中，如果將課件作為主要的教學手段，往往會出現學生應用能力差、對知識掌握不牢的情況。借鑒慕課或者翻轉課堂的教學方式，可以提倡用高質量的課件輔助學生進行課程的預習、溫習和自學，或者用PPT錄屏的方式加入教師講解，使得課堂中用課件講解基本概念的時間縮短。這樣，教師在課堂上可以有更多的時間來通過板書逐步闡述解題思路和方法，切實增強對實際解題步驟和技巧的認識，進一步提高學生對基本概念的認知度，從而提升知識運用水平和能力。

2.3 對課堂組織結構進行改革，增強師生互動

教學模式的改革對教師在知識學習、知識傳授和知識創新方面的力提出了新的挑戰[5]。對課堂內容結構的改革要基于教師對專業知識的融會貫通，以及對學生課前學習的合理安排。如前所述，對傳統的課堂形式進行改革，需要將一部分學習延伸到課外，提高學生的學習主動性。新形式的課堂應當是教師和學生互動的課堂，而不是以往“填鴨式”教學的課堂，大學課堂更應該發揮學生的能動性，鼓勵他們自己發現問題和解決問題，教師應當注重的是思路的引導和疑難問題的輔導。

3 “結構力學”慕課理念教學實踐

基于教學實踐和對教學效果的分析和思考，作者在原有教學形式的基礎上對“結構力學”課程的教學模式進行了初步改革，主要體現在以下幾方面。

（1）在學校課程中心平臺中提供課程教學日歷和教學大綱，讓學生知曉教學進度安排，方便學生進行自主學習安排。

（2）對課件內容進行了調整和優化，形成兩個版本的課件。其中，一類課件采用PPT錄屏的方式上傳至課程中心平臺，用于學生預習，加強了對基本概念的闡釋，并配以簡單的例題、以及少量的課后基礎練習題（以單選題為主），方便學生預習過后進行自檢；學生課前練習答案的統計結果在平臺中進行統計并反饋給教師，方便教師課前了解學生預習情況。二類課件也分享至課程中心平臺，主要用來進行課堂講解和學生課后溫習，內容主要包括章節學習目的的重申、基本概念的簡單講解或回顧、對學生自學習題中可能存在問題的講解、對典型問題的講解等。

（3）課堂教學形式由原來的“滿堂灌”調整為：①章節學習目的的重申；②基本概念的簡單講解或回顧；③學生自學中存在問題的討論與講解；④典型問題的講解；⑤內容總結等。并把重點放在③、④部分，增強課堂互動。

（4）合理布置課后作業并適當增加課后習題講解的時間。課后習題是學生遇到實際問題最多的環節，如果這個環節的問題解決不好，將直接導致概念和解題方法無法正確掌握，為后續內容的學習留下隱患。所以，課后習題最好采用板書方式，讓學生明確錯誤出現在哪里、如何避免并形成良好的解題習慣。而教師的板書將在這個環節起到至關重要的“模范作用”。

（5）適當改革考核方式，調動學生自主學習的積極性。將課前預習、課堂互動、課后作業、考試成績綜合作為考核學生成績的方式，避免一考定勝負。

經過一個學期的教學改革試驗，作者所帶班級的結構力學成績較往屆學生有了明顯的提高。作為一門較難掌握的力學課程，及格率從原來的70.3%上升到了81.1%，而作者這門課程的教學滿意度也從原來的90.4%提高到了96.7%。

4 結論與展望

基于目前結構力學課程教學中存在的普遍問題，通過對“慕課”理念的分析，提出“課外在線學習、課內現身說法、重視師生互動”的教學方法，并通過初步實踐證明該教學方法的有效性和實用性。在今后的教學中，筆者將針對教學中存在的問題進一步改進教學方法，如優化預習課件并配合以高質量的預習視頻，提高課堂討論質量、優化課程考核方式等。

參考文獻

[1] 鞏學梅，陳振，張新光.慕課（MOOCs）在高等教育中的應用現狀及發展前景探討[J].寧波工程學院學報， 2014（3）：100-105.

[2] 王蓉.國外慕課的發展與面臨的挑戰（上）[J].世界教育信息，2014（13）：19-23.

[3] 殷丙山，李玉.慕課發展及其對開放大學的啟示[J].北京廣播電視大學學報，2013（5）：29-34.

[4] 陳玉琨.慕課、翻轉課堂與教學變革[J].基礎教育改革動態，2015（7）：26-27.

[5] 李曉東.“慕課”對高校教師教學能力的挑戰與對策[J].南京理工大學學報：社會科學版，2014（2）：89-92.