基于微課協同教學的結構設計原理課程教學改革與實踐

端茂軍+魏洋+李建慧+李國芬

摘要：結構設計原理課程知識點多，理論性強，與實踐結合緊密，傳統教學方法無法完全滿足學生學習的要求。利用微課這一新興的教學手段，配合課堂講授，建立四階段協同教學體系，充分發揮傳統課堂講授與微課講授的特點，取得良好的教學效果，為今后完全實現翻轉課堂打下良好基礎。

關鍵詞：微課；四階段協同教學法；結構設計原理；教學改革

中圖分類號：G642.0；TU318 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2909（2017）06-0077-03

結構設計原理課程是土木工程專業重要的專業基礎課，主要介紹基本受力構件的承載能力、使用性能的計算方法，課程內容與工程實踐結合緊密，知識點繁多[1]。由于課時所限，課堂教學一般僅講授基本理論及基本方法，對難點內容不作深入的探討。教學過程中學生普遍反映該課程學習難度較大，傳統的教學方法已經不能滿足教與學的需求。

微課是一種新興的教學手段，一般認為2012年是國內微課元年[2]，可見微課的研究與應用才剛剛起步。國內對微課研究較多的有胡鐵生、張一春等人。張一春認為微課是指為使自主學習者獲得最佳效果，經過精心的信息化教學設計，圍繞某個知識點或教學環節以流媒體形式開展的簡短、完整的教學活動[3]。微課與翻轉課堂的出現密不可分，微課是翻轉課堂的物質前提和重要組成。所謂翻轉課堂就是學生在課外學習教師預先錄制好的課程視頻，并進行作業及討論，課堂上教師主要負責答疑和引導研討問題。由于相關教學經驗的欠缺，以及學生多年養成的被動學習習慣難以一下改變等原因，目前國內完全基于微課的翻轉課堂在實際操作時很難達到理想的教學效果，甚至還有可能適得其反[4-6]。

筆者在既有教學方法的基礎上，引入微課講授與課堂講授協同教學的方法，拓展傳統課堂的外延，以期達到擴展教學時間，加深學生對課程知識的認識，增強與學生的溝通，提高教學效果的目的，為最終實現完全的翻轉課堂教學提供經驗，打好基礎。

一、微課教學平臺建設

微課建設需要投入大量的時間、精力及經費，需要上級的大力支持。筆者所在的南京林業大學自2015年以來實施了校級“教學質量提升工程”，為教師建設微課提供了經費及平臺支持。筆者在學校資助下已經完成了兩期結構設計原理微課的建設，錄制了微課視頻14個，共計250分鐘。同時學校專門建立了數字化教學平臺，提供包括微課、MOOC、精品視頻課程等網絡課程庫。教師在數字化教學平臺的教師空間中可以建立網上虛擬班級，授權學生參與微課學習，而學生通過輸入學號及預設密碼即可參與學習互動。在微課教學平臺上教師可以與學生實時交流，以及答疑、批改作業、查看學生學習進度、進行教學調查等，還可以根據學生的作業及回答問題情況建立課程考核評價機制。總之，通過平臺可以與學生進行充分交流，加深學生對知識的理解，達到良好的教學效果。

二、四階段協同教學法

（一）教學設計

筆者在實踐教學中，建立了課堂與微課協同的四階段教學法，具體操作如下。

第一， 課前準備階段。教師應根據教學計劃安排，將教學內容進行梳理劃分，把傳統課堂講授內容之外的一些難點分離出來進行微課講授，并根據微課講授內容的特點進行微課教學設計、錄制微視頻。微課教學設計時應注意與課堂講授的協同，做到內容既有緊密聯系又不重復。微視頻中還要適當設置激發學生深入探討的主題，每單元微課講授的知識點不超過2個，視頻時長應控制在15分鐘以內。微視頻制作完成后應及時上傳到網絡教學平臺，并為微課設置過關任務，搭建在線答疑、在線討論等信息化學習環境。

第二，課堂講授階段。教師在課堂上講授單元核心內容，對于難點及需要深入討論的問題提醒學生課后觀看微課視頻。

第三， 微課學習階段。學生課后首先復習教師課堂講授的內容，然后觀看微視頻，以加深對課堂講授內容的理解，完成教師所設置的過關任務，同時參與在線答疑、討論等教學環節，實現知識（技能）的傳遞。教師通過查閱學生過關任務的完成情況，分析在線答疑和討論情況，獲取微課的教學效果并發現學生的問題。學生微課學習的時間要充足，討論要深入，教師要多引導。

第四， 鞏固提高階段。在課堂講授新的教學內容之前，教師根據學生在微課教學平臺完成學習任務的情況進行點評，對學有余力的學生設置拓展任務，實現學生對知識的鞏固和提高。

（二）案例分析

筆者講授結構設計原理課程采用上述四階段微課協同教學法，獲得了良好的教學效果。以下以該課程第三章受彎構件正截面承載力計算為例進行說明。

第一，教學前，筆者首先對章節內容進行劃分，課堂上主要講授易于理解的內容，每一節中提煉出1～2個難點，及需要深入討論的內容由微課講授。具體劃分如圖1所示。

其次進行微課教學設計。以第五節為例，筆者選擇了兩個知識難點作為微課講授的內容：一是如何保證受壓區鋼筋屈服，二是雙筋矩形截面的設計及復核流程圖。一個好的微課必須要做好教學設計，主要內容包括教學思想、設計思路、教學背景、教學目標、教學方法、教學過程等。以第一個微課講授知識點為例，微課的教學思想是結合平截面假定，把受壓區鋼筋可以屈服的條件講解清楚，使得受眾對正截面承載力計算的基本假定有更深入的認識。同時充分掌握雙筋矩形截面正截面承載力的計算公式中受壓鋼筋的取值方法，為學習雙筋矩形截面正截面承載力計算打下良好的基礎。微課的教學背景是雙筋矩形截面正截面抗彎承載力計算時，受壓鋼筋有可能不屈服，導致計算的復雜性增加。為保證計算簡便，需充分了解保證受壓鋼筋屈服的條件，以及受壓鋼筋不屈服時的近似計算方法。微課的教學目標是使受眾對極限狀態時受壓鋼筋的應力取值有深入的了解。微課的設計思路：一是扼要回顧正截面承載力的四個基本假定，重點是鋼筋應力的取值假定，引出受壓鋼筋有可能不屈服這一情況；二是根據平截面假定推導極限狀態下受壓鋼筋的應力；三是探討受壓鋼筋屈服與否的各種條件，然后提出正截面承載力計算時受壓鋼筋屈服的條件，以及如若受壓鋼筋不屈服的近似計算方法，最后提出思考問題：為什么不采用高強度的鋼筋作受壓鋼筋？受壓鋼筋若不屈服該如何處理？該知識點錄制的教學視頻時長約14分鐘。endprint

第二，課堂講授階段。課堂講授的內容包括雙筋矩形截面的使用緣由、正截面承載力的計算公式及使用條件、雙筋矩形截面設計及復核的計算方法、計算例題等幾個方面。在正截面承載力的計算公式講解中重點提出受壓鋼筋有可能不屈服；計算方法講解完成后重點提出需要繪制雙筋矩形截面正截面承載力計算的流程圖。課堂上提示學生課后觀看兩個知識點的微課視頻，以加深理解并完成任務。

第三，微課學習階段。學生觀看微課視頻后，在線提出各種問題，筆者分別對其進行解答，并對共性的問題作記錄。學生在微課教學平臺中拍照上傳了各自的作業（要求手寫），并對微課中提出的思考題進行回答。筆者在微課平臺中對學生的作業進行批注評分，并登記到平臺的“成績檔案”中，作為確定平時成績的依據。

第四，鞏固提高階段。第二次課前，筆者對學生在線提出的共性和難點問題，以及作業中出現的問題進行講解，并與學生進行簡單的討論，耗時約15分鐘。

（三）教學效果

筆者在結構設計原理課程教學中實施四階段微課協同教學法，學生普遍感到自身參與度較高，學習效果較好。但也反映目前該課程的微課資源相對較少，希望對教學內容進行充分的微課化，使得學生在課堂講授之外仍能進行深入的學習。

三、結語

微課作為一種新興的教學形式，必將在今后的教學中發揮巨大的作用，工科類課程尤其適合微課輔助教學。完全依靠微課的翻轉課堂開展教學目前在國內實行尚有一定困難。筆者提出的課堂與微課協同的四階段教學法，經過結構設計原理課程的教學實踐，充分證明以微課作為協同教學手段完全可行且效果良好。作為教師應當充分利用網絡資源，加強微課建設，提高教學效果，為最終實現完全的翻轉課堂教學而努力。

參考文獻：

[1]葉見曙.結構設計原理[M].3版.北京：人民交通出版社，2016.

[2]教育部全國高校教師網絡培訓中心.中國高校微課研究報告[EB/OL]. 2014.

[3]張一春.微課建設研究與思考.中國教育網絡，2013（10）：28-31.

[4]曾祥蓉，陳進，王平，等.提高混凝土結構設計原理課程教學質量的實踐與探索[J].高等建筑教育，2013（3）：109-111.

[5]初明祥，王清標，蘇曉方.混凝土結構設計原理課程教學的改革與實踐[J].當代教育理論與實踐，2012（7）：46-48.

[6]顧文虎.基于卓越工程師教育培養計劃下混凝土結構設計原理課程改革探索[J].赤峰學院學報：自然科學版，2013（11）：55-56.endprint