西部地方高校結(jié)構(gòu)力學(xué)課程慕課建設(shè)探討

侯立軍++姚激++王惠民

摘要：基于目前西部地方高校結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)過程中出現(xiàn)的新問題，通過對“慕課”理念的分析，本文構(gòu)建了結(jié)構(gòu)力學(xué)課程慕課的組織方式。提出了通過優(yōu)選學(xué)生組成上課班級，對部分章節(jié)采用“慕課”的教學(xué)方式，通過優(yōu)化預(yù)習(xí)課件并配合以高質(zhì)量的預(yù)習(xí)視頻，提高課堂討論質(zhì)量、改革課程考核方式等教改措施。課程實(shí)踐結(jié)果表明，教學(xué)效果良好，為結(jié)構(gòu)力學(xué)課程慕課建設(shè)積累了經(jīng)驗(yàn)。

Abstract： Based on the new problems existing in the teaching process of Structural Mechanics in western local colleges and universities， this paper constructs the course organization of Structural Mechanics course by analyzing the concept of MOOCS. This paper puts forward the teaching method of "MOOCS" for some chapters by optimizing students' composition in class， and puts forward teaching reform measures through optimizing the preview courseware with high quality preview video， improving the quality of classroom discussion， reforming the curriculum assessment methods and others. The course practice results show that the teaching effect is good， and has accumulated experience for the course construction of Structural Mechanics.

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)力學(xué)；慕課；自主學(xué)習(xí)

Key words： structural mechanics；MOOCS；self- learning

中圖分類號：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）05-0201-02

0 引言

《結(jié)構(gòu)力學(xué)》[1-2]是土木工程、地下空間結(jié)構(gòu)等土建類專業(yè)必修的主干課程，是土建類專業(yè)最重要的課程之一。結(jié)構(gòu)力學(xué)在整個(gè)土建類專業(yè)課程體系中處于承上啟下的核心地位。一方面，它前承高等數(shù)學(xué)、理論力學(xué)、材料力學(xué)等課程，另一方面，它又后繼鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、工程結(jié)構(gòu)抗震等專業(yè)課程，為專業(yè)課程提供必需的基礎(chǔ)知識和計(jì)算方法。

在大學(xué)課程學(xué)分、課堂學(xué)時(shí)壓縮的背景下，如何結(jié)合西部地方高校結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)的特點(diǎn)，借助現(xiàn)代教育技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，為結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)注入新的活力，值得廣大西部地方高校結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教師思考[3]。

1 結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)特點(diǎn)與問題

結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)內(nèi)容繁雜。目前，西部高校結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容主要包括：幾何組成分析、靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析及位移計(jì)算、力法、位移法、影響線、矩陣位移法、結(jié)構(gòu)動力計(jì)算與極限荷載等。結(jié)構(gòu)力學(xué)課程有如下兩個(gè)方面的特點(diǎn)：①基本概念多；②計(jì)算方法多。雖然在結(jié)構(gòu)力學(xué)課程學(xué)習(xí)之前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過理論力學(xué)與材料力學(xué)，但是結(jié)構(gòu)力學(xué)課程新概念依然偏多。如：幾何構(gòu)造特性（幾何不變、幾何可變、瞬變）、定向支承、瞬鉸、計(jì)算自由度、結(jié)構(gòu)（多跨連續(xù)梁、剛架、桁架、組合結(jié)構(gòu)、拱結(jié)構(gòu)）、移動荷載、影響線、力法、位移法、矩陣位移法等，對學(xué)生來說都是新名詞、新概念。結(jié)構(gòu)力學(xué)計(jì)算方法多，可以分為：靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算方法、影響線分析方法、結(jié)構(gòu)位移計(jì)算方法、超靜定結(jié)構(gòu)計(jì)算方法等。其中：靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算方法需要分別針對靜定多跨梁、剛架、桁架、組合結(jié)構(gòu)和拱結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，每種結(jié)構(gòu)因具有不同的幾何特性和受力特性而具有不同的計(jì)算方法和求解技巧；影響線分析包括靜力法和機(jī)動法；結(jié)構(gòu)位移計(jì)算方法包括直接積分法和圖乘法；超靜定結(jié)構(gòu)計(jì)算方法包括力法、位移法和矩陣位移法等。課程要求學(xué)生理解包括結(jié)構(gòu)的幾何組成分析、靜定結(jié)構(gòu)和超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力、位移計(jì)算以及動力計(jì)算等基礎(chǔ)問題的概念與理論，掌握計(jì)算靜定結(jié)構(gòu)和超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和位移等的計(jì)算方法。在結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)方式上通常采用板書、PPT的方式課堂講授。課堂教學(xué)時(shí)，通常是讓學(xué)生先理解基本理論，然后利用先期學(xué)過的知識建立方程，求解某類結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與位移等，即基本技能的掌握。課堂教學(xué)模式相對固定，能讓學(xué)生很容易的明白理解這些理論知識，并掌握求解某種結(jié)構(gòu)內(nèi)力的技能，但反過來也容易造成課堂教學(xué)呆板與枯燥。

限于區(qū)域劣勢，西部地方高校大學(xué)生的總體高考錄取成績要低于東、中部學(xué)校的學(xué)生。結(jié)構(gòu)力學(xué)作為土建類專業(yè)的必修課，課程內(nèi)容難度較大，且需要前期數(shù)學(xué)、力學(xué)相關(guān)課程基礎(chǔ)，部分學(xué)生感覺學(xué)習(xí)起來困難。從本校近幾年結(jié)構(gòu)力學(xué)期末考試情況來看，每年學(xué)生的優(yōu)秀率約在10%，不及格率約在30%，這與學(xué)生的生源有一定的關(guān)聯(lián)度。作為西部地方高校，在吸引優(yōu)質(zhì)生源方面確實(shí)不如東、中部院校，但是西部地方高校也不乏優(yōu)秀學(xué)生，這些學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性非常好，處于“學(xué)有余力”層次。另外一部分學(xué)生，由于基礎(chǔ)較差，在學(xué)習(xí)過程中很努力，但是成效不好，處于“心有余力不足”層次。這兩部分學(xué)生的比例約占總學(xué)生人數(shù)的30%左右。如何更好的滿足這兩部分學(xué)生對教學(xué)的要求值得思考。另外，結(jié)構(gòu)力學(xué)理論教學(xué)與工程實(shí)際脫節(jié)以及教師無法及時(shí)獲取學(xué)生反饋信息等問題也是亟待解決的難點(diǎn)。

因此，考慮利用“慕課”的優(yōu)勢[4-5]，為西部地方高校結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)提供有益的補(bǔ)充，這將為西部地方高校結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)改革開辟一條新途徑。

2 慕課特點(diǎn)

“慕課”（MOOCS）是大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)開放課程。慕課是將傳統(tǒng)課程以在線的方式呈現(xiàn)在學(xué)習(xí)者的面前，賦予了傳統(tǒng)課程顯著的開放特征，實(shí)現(xiàn)了由傳統(tǒng)課程向開放課程的轉(zhuǎn)變。慕課有強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)現(xiàn)場感而且重視學(xué)習(xí)過程，通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹R點(diǎn)拆分，以逼真的短視頻完成教學(xué)內(nèi)容。教學(xué)理念上更要注重學(xué)生創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)，將傳統(tǒng)“灌輸式”的線性教學(xué)方式轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩υ捙c協(xié)商式”的非線性教學(xué)方式。此外，“慕課”教學(xué)設(shè)有交流平臺，以網(wǎng)絡(luò)為媒介進(jìn)行交流、討論學(xué)習(xí)，并以協(xié)作式的學(xué)習(xí)方式來完成學(xué)習(xí)過程。慕課實(shí)現(xiàn)了信息時(shí)代的在線學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)模式。慕課對教師就課程內(nèi)容的組織提供了更高的要求，同時(shí)對學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性也有更高的要求，這二者達(dá)不到要求，慕課的效果也未必很好。

3 結(jié)構(gòu)力學(xué)課程慕課的構(gòu)建

針對當(dāng)前結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)中存在的問題，考慮“慕課”的特點(diǎn)，對現(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化，試圖從教學(xué)形式和教學(xué)組織上進(jìn)行突破，改善教學(xué)效果，調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，為部分學(xué)生提供課堂以外的學(xué)習(xí)資源。基于這種考慮，擬在現(xiàn)行教學(xué)形式的基礎(chǔ)上對結(jié)構(gòu)力學(xué)課程的教學(xué)模式進(jìn)行改革，主要體現(xiàn)在以下幾方面。

①考慮到“慕課”的組織形式需要學(xué)生有主動學(xué)習(xí)與自主學(xué)習(xí)的能力。因此，在采取“慕課”教學(xué)形式的班級學(xué)生組成上需要有所要求。通過學(xué)生申請，上課教師對申請學(xué)生進(jìn)行面試后，組成“慕課”教學(xué)形式的班級。

②上課的教師，以團(tuán)隊(duì)的形式完成結(jié)構(gòu)力學(xué)“慕課”的所有內(nèi)容的制作。但是對于采用“慕課”教學(xué)形式的班級，僅限部分章節(jié)采用“慕課”教學(xué)形式進(jìn)行，重要章節(jié)依然采用傳統(tǒng)教學(xué)方式進(jìn)行。

③為了配合“慕課”教學(xué)，課程教學(xué)日歷和教學(xué)大綱需要在網(wǎng)絡(luò)平臺提前發(fā)布，使得學(xué)生有充足的時(shí)間進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。

④針對每次課的內(nèi)容，形成簡化版與完整版兩個(gè)教學(xué)版本的PPT。簡化版采取錄制方式，通過老師講解與PPT播放兩種方式相結(jié)合的方式對課程內(nèi)容進(jìn)行簡單講解，并將視頻上傳到網(wǎng)絡(luò)，供學(xué)生預(yù)習(xí)。在學(xué)生自主學(xué)習(xí)完成以后，配少量單項(xiàng)選擇題進(jìn)行測試，方便學(xué)生學(xué)習(xí)之后進(jìn)行自檢，同時(shí)測試結(jié)果自動反饋給上課老師，即“課外在線學(xué)習(xí)”。完整版是對課程內(nèi)容完全深入細(xì)致的講解，主要用于老師上課之用，上課過程中，要根據(jù)學(xué)生自學(xué)過程中反饋的測試結(jié)果有針對性的進(jìn)行講解，并就預(yù)習(xí)過程中的問題，與學(xué)生進(jìn)行交流，即：“課內(nèi)現(xiàn)身說法、重視師生互動”。上課結(jié)束之后，傳到網(wǎng)絡(luò)，供學(xué)生復(fù)習(xí)。

⑤調(diào)整課堂教學(xué)組織形式。主要流程如下：介紹章節(jié)學(xué)習(xí)目的→基本概念的簡單講解或回顧→學(xué)生自學(xué)中存在問題的講解，與同學(xué)交流、討論→典型問題的講解→課堂內(nèi)容的總結(jié)與深化。

⑥布置課后作業(yè)，公布課后答疑與習(xí)題輔導(dǎo)課時(shí)間。習(xí)題輔導(dǎo)課之前，給學(xué)生做作業(yè)的過程中提供必要的答疑輔導(dǎo)，及時(shí)解決學(xué)生在做題過程中的問題。在學(xué)生完成作業(yè)后，要給學(xué)生開設(shè)習(xí)題輔導(dǎo)課，采用板書方式對習(xí)題進(jìn)行講解，為學(xué)生提供規(guī)范的解題步驟，使學(xué)生明白自己的不足與改進(jìn)的地方。

⑦結(jié)合慕課的特點(diǎn)，改革考核方式，將學(xué)生網(wǎng)上預(yù)習(xí)的情況以及課堂互動也納入學(xué)生成績的組成部分，以調(diào)動學(xué)生平時(shí)自主學(xué)習(xí)的積極性與主動性。

4 結(jié)構(gòu)力學(xué)課程慕課的實(shí)踐

結(jié)合學(xué)校推行的“慕課”建設(shè)立項(xiàng)計(jì)劃，以及學(xué)校針對 “慕課”建立的激勵機(jī)制，在學(xué)校影像專業(yè)技術(shù)人員協(xié)助下，教研室以團(tuán)隊(duì)形式完成了結(jié)構(gòu)力學(xué)“慕課”的部分章節(jié)的制作。目前《結(jié)構(gòu)力學(xué)》課程的課程教學(xué)日歷、教學(xué)大綱、部分章節(jié)的簡化版教學(xué)視頻以及自測習(xí)題已經(jīng)上傳學(xué)校局域網(wǎng)。結(jié)合學(xué)校的“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”，對《結(jié)構(gòu)力學(xué)》課程采取“慕課”教學(xué)形式的班級學(xué)生進(jìn)行優(yōu)選。目前已經(jīng)在“桁架結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算”、“靜定拱結(jié)構(gòu)”與“影響線”三個(gè)章節(jié)采用“慕課”的教學(xué)形式。學(xué)生對這種教學(xué)方式感覺新奇，教學(xué)效果較好。

5 結(jié)語

結(jié)構(gòu)力學(xué)是土木工程、地下空間結(jié)構(gòu)工程專業(yè)非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，針對目前西部地方高校結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)中部分學(xué)生自主學(xué)習(xí)的需求，通過對“慕課”理念的分析研究，提出了西部地方高校結(jié)構(gòu)力學(xué)課程慕課組織模式。依托學(xué)校的 “慕課”建設(shè)政策，初步完成了結(jié)構(gòu)力學(xué)課程的“慕課”建設(shè)，并在部分章節(jié)進(jìn)行實(shí)踐，教學(xué)效果良好，為結(jié)構(gòu)力學(xué)課程的“慕課”建設(shè)與實(shí)踐提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

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