“翻轉課堂”教學模式在理論力學教學中的應用

馮曉棟 王瑋

摘 要： 針對理論力學課程傳統教學方法不能很好激發學生興趣以及適應現代社會和科學發展需要的現狀，結合翻轉課堂教育模式的特點并將其引入到理論力學教學中來。以在“考慮摩擦的平衡問題”中的應用為例，對翻轉課堂教學模式的教學流程進行闡述。

關鍵詞： 理論力學；翻轉課堂；教學流程

【中圖分類號】 G642 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 2236-1879（2017）12-0066-01

1 引言

理論力學是土木工程專業學生入學后所學的第一門重要的專業基礎課[1]。理論力學在大學課程的知識結構上起著“承上啟下”的作用，它不僅綜合應用高等數學、大學物理等基礎理論，又是后續課程如材料力學、結構力學、機械原理、機械設計等課程的“敲門磚”。在理論力學中結合課程內容來闡明由工程實際抽象出力學模型，推導出理論，再回到工程實際等一些科學方法，對學生開始學習工程技術基礎課是十分必要的[2]。

2 理論力學的教學現狀

理論力學內容繁多，課時緊張：

理論力學中部分內容與大學物理相重復，一些較簡單的題目，同學們往往因為能用大學物理的方法解決而抗拒學習理論力學的方法，但是遇到了復雜的題目往往又無從下手，這樣學生的學習興趣會逐漸降低，最終導致堂氣氛沉悶，教學效果不理想。

如何在有限的時間內傳授其精華引起許多教學工作者的關注.傳統的接受性教學方式己經越來越不適應現代化教育的需要[3]。

3 翻轉課堂教學模式的介紹

翻轉課堂（Flipped Classroom）就是一種利用信息化技術手段，學生在課堂外完成新知識的學習，可通過最適合自己的學習方式完成；在課堂學生通過協作學習以及教師的個性化輔導來完成知識消化吸收，獲得理想的教學效果。根據不同學段、不同學科、不同課程類型，教師翻轉課堂方式多樣，但有效的翻轉課堂應具有以下幾個特征：（1）學生從被動的聽眾轉變為主動的學習者；（2）需要借助信息技術實現課堂翻轉；（3）課堂內安排各種活動實現學生知識建構和內化；（4）課堂內有時間幫助學生掌握更具挑戰性的概念，培養解決實際問題的能力。以上幾個特點，尤其適合于《理論力學》這樣的概念理論多而雜、并且與實際聯系緊密的工科課程。

4 翻轉課堂教學模式在理論力學教學中的應用實例

本文以理論力學中考慮摩擦的平衡問題這節內容為例進行探討。本節為靜力學中后半部分的內容。在這節課之前，同學們已經系統的學習過沒有考慮摩擦時剛體的平衡問題以及摩擦的基本知識，為這節課的學習打下了重要的基礎。

4.1 課前準備

（1）制作教學視頻：

視頻的時間為15分鐘。安排如下：2分鐘復習平面任意力系的平衡條件、平衡方程以及摩擦的基本概念；3分鐘提出兩個問題：（1）考慮摩擦時，用水平力推斜面上的物塊，物塊的運動狀態和物塊平衡時推力的大小？如圖1所示。

（2）為了防止輪船被水沖離岸邊，人們通常用麻繩在短樁上纏繞幾圈，為什么？

5分鐘介紹本節的理論知識；5分鐘引導學生用所學知識去分解、細化上面提出的問題。而具體解決問題則需要同學們課下復習相關知識、查閱資料以及在實驗室做實驗。

（3）設計和梳理問題：

教師要設計一些有引導性的討論題以保證課堂上的討論環節圍繞著所學內容展開而不會存在偏題現象。比如，針對視頻中提出的第二個問題，如何建立力學模型會更有利于問題的分析和解決。

4.2 課堂活動

（1）分組討論問題：

學生自由分組，共分5組，每組由5-6人組成，一人為組長，其余為組員。教師提出問題，學生分組討論。討論以學生為主，教師適當引導。設置時間點，每5分鐘從各組中隨機抽選一名組員進行發言，以保證每名同學都參與到小組討論中。學生發言時，教師起組織者的角色，輔助學生講述，并在講述過程中隨時提出問題，引發學生的思考。

（2）師生共同總結：

經過討論后，同學們對本節的整體內容會有更深層次的認識。各小組歸納和提煉結論性的內容，由每組組長進行總結發言。教師進行補充以及將零散的知識點串聯，揭示其彼此之間的關聯，使之形成知識體系。通過設置問題啟發學生將其應用于工程及生活的相關問題中。

（3）教師提出問題：

教師布置課堂練習題，以小組討論的方式交流解決問題的思路和方法。從各組中隨機抽取同學到講臺上給大家講解，讓學生充當教師，盡量把主動權交給學生，鼓勵學生成為真正的課堂主體，使學生產生成就感。

5 結束語

翻轉課堂將普通課堂中的講授移到課外進行，課堂內可以通過實驗、項目訓練、研討、團隊合作完成任務等方式讓學生成為學習的主動實施者，學生的工程實踐能力和溝通交流、團隊協作能力在課堂上能直接得到很好的鍛煉。

但是，理論力學中并不是所有內容都適合翻轉課堂模式，比如緒論和一些偏重理論學生難以自學的內容。

參考文獻

[1] 哈爾濱工業大學理論力學教研室. 理論力學[M]. 北京： 高等教育出版社， 2009.

[2] 蘇禾. 對學生進行科學方法教學的幾點體會——在理論力學教學中[J]. 力學與實踐， 2012， 34（3）： 78-80， 94.

[3] 宋少云. 從理論力學的教學談過程式啟發教育[J]. 力學與實踐， 2005， 27（4）： 68，69.

作者簡介：王瑋（1986-），女，遼寧鞍山人，講師，碩士，從事巖土工程及基礎力學的教學與研究。馮曉棟（1995-），男，新疆北屯市人，學生。