基于信息化的材料力學(xué)混合式教學(xué)模式的實(shí)踐

劉露+沈玉鳳

[摘 要]隨著信息化技術(shù)的發(fā)展以及信息化與教學(xué)的深度融合，材料力學(xué)教學(xué)進(jìn)行了混合式教學(xué)模式的改革。改革調(diào)整了教學(xué)設(shè)計(jì)，包括教學(xué)理念、教學(xué)目標(biāo)、網(wǎng)絡(luò)資源、教學(xué)方法以及評(píng)價(jià)方式。混合式教學(xué)模式的實(shí)施，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性以及自主學(xué)習(xí)的能力，增強(qiáng)了學(xué)生的表達(dá)能力和協(xié)作能力。

[關(guān)鍵詞]信息化；混合式教學(xué)；材料力學(xué)；自主學(xué)習(xí)

[中圖分類號(hào)] G420 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2018）01-0063-04

○、引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)在教育領(lǐng)域的迅速發(fā)展以及信息化技術(shù)與教學(xué)的深度融合，傳統(tǒng)單通道的文化知識(shí)傳播正被多通道的信息交互所替代。[1]學(xué)習(xí)模式更多地趨向于線上學(xué)習(xí)與線下學(xué)習(xí)相結(jié)合的混合式學(xué)習(xí)。姜強(qiáng)等[2]提到的MOOCS學(xué)習(xí)模式提倡自主學(xué)習(xí)+翻轉(zhuǎn)課堂的混合式教學(xué)。通過(guò)翻轉(zhuǎn)課堂進(jìn)行的混合式教學(xué)模式，可以將在線學(xué)習(xí)與學(xué)校教育結(jié)合起來(lái)，學(xué)生先在MOOCS平臺(tái)上自主學(xué)習(xí)，教師在課堂上重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神。陳衛(wèi)東等[3]認(rèn)為：應(yīng)運(yùn)用信息技術(shù)充分調(diào)動(dòng)參與課堂教學(xué)的各要素，圍繞教育教學(xué)的目標(biāo)，形成各要素間良性的交互作用。其提出的“翻轉(zhuǎn)-研創(chuàng)”的教學(xué)方法，避免了翻轉(zhuǎn)教學(xué)自主學(xué)習(xí)缺乏監(jiān)督的弊端，也避免了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)資源與課堂結(jié)合度不夠的問(wèn)題。

材料力學(xué)是理工科學(xué)校的一門主干技術(shù)基礎(chǔ)核心課，處于由基礎(chǔ)理論課向?qū)I(yè)課過(guò)渡的地位，與機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)床設(shè)計(jì)、汽車設(shè)計(jì)等后續(xù)課程密切相關(guān)。[4]但該課程公式多，理論知識(shí)抽象，知識(shí)點(diǎn)繁雜，學(xué)時(shí)少，這些都導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)有一定難度。如何提高本課程的教學(xué)質(zhì)量是力學(xué)教師一直研究的一個(gè)課題。[5][6][7]

材料力學(xué)主要培養(yǎng)學(xué)生構(gòu)件分析、計(jì)算和實(shí)驗(yàn)等方面的能力。這門課程內(nèi)容多，公式推導(dǎo)多而且很煩瑣，學(xué)時(shí)又有限，教師不可能把太多的課堂時(shí)間用在對(duì)所有基礎(chǔ)知識(shí)的講解上，但是又要保證學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)和能力的培養(yǎng)。為了解決這一矛盾，混合式教學(xué)模式便應(yīng)運(yùn)而生。混合式教學(xué)方式不僅是線上線下的混合，而且是多種教學(xué)方法的混合，還包括了教學(xué)資源的多元化。

一、教學(xué)設(shè)計(jì)

（一）課程教學(xué)理念的變化

在教學(xué)過(guò)程中教師要轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，由傳統(tǒng)的傳授知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)橐耘囵B(yǎng)學(xué)生獲取知識(shí)的能力為重點(diǎn)；由傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)橐赃\(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題為重點(diǎn)，突出學(xué)生能力目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，不斷積累教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，完善課程教學(xué)組織方式。在教學(xué)過(guò)程中，教師要積極引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成自強(qiáng)不息的奮斗精神，培養(yǎng)學(xué)生扎實(shí)的工作作風(fēng)、良好的溝通交流能力與團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，讓學(xué)生全方位提升自己的綜合實(shí)力。具體的變化體現(xiàn)在以下幾方面。

教與學(xué)的角色轉(zhuǎn)變：由“以教為主”逐漸轉(zhuǎn)變到“以學(xué)為主”，建立以學(xué)習(xí)者為中心的混合式教學(xué)模式。

教學(xué)方法多樣化：打破傳統(tǒng)的單一傳授知識(shí)的教學(xué)手段，開展問(wèn)題教學(xué)、互動(dòng)教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、討論教學(xué)等多種教學(xué)方法與教學(xué)手段的探索和實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。

教學(xué)的重點(diǎn)轉(zhuǎn)移：由學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)榕囵B(yǎng)學(xué)生主動(dòng)獲取知識(shí)；探索課程的教學(xué)內(nèi)容哪些適宜于課堂教學(xué)，哪些適宜于在線學(xué)習(xí)，合理編排網(wǎng)絡(luò)學(xué)時(shí)。

學(xué)習(xí)環(huán)境的改變：由單一的課堂學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)檎n堂與網(wǎng)絡(luò)兼容的學(xué)習(xí)環(huán)境。探索課堂學(xué)習(xí)和在線學(xué)習(xí)兩種教學(xué)形式的結(jié)合，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，找到兩種教學(xué)形式之間的平衡點(diǎn)。

（二）課程教學(xué)目標(biāo)的調(diào)整

根據(jù)布魯姆教育理論[8]，知識(shí)緯度的類別可分為事實(shí)性知識(shí)、概念性知識(shí)、程序性知識(shí)、元認(rèn)性知識(shí)。可以進(jìn)一步梳理各章的知識(shí)點(diǎn)，將相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行整合統(tǒng)一編排；理清以教師講授為主的知識(shí)點(diǎn)和以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主的知識(shí)點(diǎn)，并根據(jù)學(xué)生自主學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)的難易程度設(shè)置合適的網(wǎng)絡(luò)學(xué)時(shí)；根據(jù)重新整合編排的知識(shí)點(diǎn)，設(shè)計(jì)課程的教學(xué)目標(biāo)；對(duì)課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行進(jìn)一步研究討論，根據(jù)不同的知識(shí)點(diǎn)，研究設(shè)計(jì)其知識(shí)維度和認(rèn)知過(guò)程維度；根據(jù)知識(shí)點(diǎn)的不同類型和不同的認(rèn)知維度，設(shè)計(jì)各知識(shí)點(diǎn)的測(cè)評(píng)方式，以檢驗(yàn)學(xué)生是否達(dá)到了教學(xué)目標(biāo)的要求；重新設(shè)計(jì)各知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)方案，編排設(shè)計(jì)課堂教學(xué)活動(dòng)的流程，使得課堂學(xué)習(xí)和在線學(xué)習(xí)能合理搭配，有機(jī)融合。

（三）課程資源開發(fā)與利用

充分利用學(xué)校的“網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)”，共享教學(xué)資源，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)課堂與在線教學(xué)相融合的混合式教學(xué)模式，并不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，推廣應(yīng)用。具體措施有：豐富和完善網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)中的基礎(chǔ)項(xiàng)目，完善學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境；將梳理出來(lái)的重要知識(shí)點(diǎn)、課程的教學(xué)目標(biāo)等上傳到網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，這樣便于學(xué)生參考學(xué)習(xí)；提供豐富且高質(zhì)量的課程網(wǎng)絡(luò)電子教學(xué)資源，便于學(xué)生自學(xué)和拓展知識(shí)面；在教學(xué)平臺(tái)上提供豐富的思考題、練習(xí)題等，供學(xué)生參考學(xué)習(xí)或自主測(cè)試，組織在線測(cè)驗(yàn)等；將學(xué)生自主學(xué)習(xí)部分的知識(shí)點(diǎn)、學(xué)習(xí)要求、注意事項(xiàng)、學(xué)習(xí)要達(dá)到的效果及時(shí)公布在教學(xué)平臺(tái)上。網(wǎng)絡(luò)資源的建設(shè)如圖1所示。

（四）多種教學(xué)方法的混合使用

本課程在教學(xué)過(guò)程中，要突出學(xué)生的主體地位與教師的引導(dǎo)作用，提倡采用多媒體教學(xué)、問(wèn)題教學(xué)、討論教學(xué)、案例教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂等多種開放式教學(xué)方法，要從學(xué)生的認(rèn)知能力和課程的特點(diǎn)出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生積極思考、探索、參與、交流，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，鼓勵(lì)學(xué)生大膽創(chuàng)新，勇于提出問(wèn)題并面對(duì)挑戰(zhàn)，促進(jìn)學(xué)生富有創(chuàng)造性地主動(dòng)學(xué)習(xí)。

1.多媒體教學(xué)

本課程概念多，理論性強(qiáng)，知識(shí)抽象，學(xué)生學(xué)起來(lái)有一定的難度。多媒體輔助教學(xué)是現(xiàn)代化教育的重要手段，它把多種電化教學(xué)手段和傳統(tǒng)的教學(xué)手段很好地結(jié)合起來(lái)，可以用恰當(dāng)?shù)恼n件來(lái)展示不同的知識(shí)點(diǎn)，生動(dòng)直觀、易于接受。力學(xué)教師采用了豐富多彩的多媒體教學(xué)方式。文獻(xiàn)[9]詳細(xì)論述了多媒體課件在材料力學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用：演示變形的幾種形式的工程實(shí)例、平面假設(shè)、應(yīng)力在橫截面上的分布等；李麗君[10]把ANSYS引入了壓桿穩(wěn)定的輔助教學(xué)；宋少云[11]把CAE引入力學(xué)教學(xué)。endprint

2.問(wèn)題教學(xué)

通過(guò)問(wèn)題的引出，讓學(xué)生帶著問(wèn)題學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生追問(wèn)“為什么要研究？”，“如何研究”， “如何應(yīng)用”，幫助學(xué)生提高學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。例如在學(xué)習(xí)一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)時(shí)，先給出幾個(gè)問(wèn)題：為什么要研究點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)？什么是點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)？如何取點(diǎn)的單元體？把這幾個(gè)問(wèn)題解釋明白了，此處的知識(shí)點(diǎn)就掌握了。

3.討論教學(xué)

以對(duì)話代替說(shuō)教，以討論代替灌輸；讓學(xué)生充分參加課堂討論，通過(guò)對(duì)知識(shí)點(diǎn)的總結(jié)、對(duì)知識(shí)應(yīng)用的討論，使學(xué)生從被動(dòng)接受變?yōu)橹鲃?dòng)攝取，牢固掌握所學(xué)知識(shí)。在提高彎曲剛度這個(gè)地方安排學(xué)生先根據(jù)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上的知識(shí)自學(xué)，然后上一節(jié)討論課。把學(xué)生分成小組，隨機(jī)抽取一名學(xué)生起來(lái)講述提高壓桿剛度的措施，并且要給出工程實(shí)例，不可以講課本上已有的例子，要自己上網(wǎng)查資料。學(xué)生由于做了充分的準(zhǔn)備，討論得很熱烈。這既鍛煉了學(xué)生的表達(dá)能力，也讓學(xué)生學(xué)會(huì)了自己去查資料接觸工程實(shí)際問(wèn)題，增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解。

4.案例教學(xué)

學(xué)習(xí)理論知識(shí)要多聯(lián)系工程實(shí)例，做到觸類旁通，這樣有助于學(xué)生更好地理解所學(xué)內(nèi)容，同時(shí)也拓展了學(xué)生的思維，擴(kuò)大了學(xué)生的視野，培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)造性思維的能力。[12]我們的生活中力學(xué)現(xiàn)象無(wú)處不在，實(shí)例很好找。如感冒沖劑的袋子從開口處撕，這就是應(yīng)力集中的應(yīng)用；把衣服擰干是一種扭轉(zhuǎn)的現(xiàn)象；用鉗子夾斷鐵絲時(shí)來(lái)回彎是疲勞破壞的應(yīng)用。當(dāng)然，還可以找一些工程實(shí)例的圖片，比如彩虹橋坍塌的圖片。通過(guò)對(duì)相關(guān)案例的分析討論，幫助學(xué)生加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，同時(shí)這也能幫助學(xué)生了解如何綜合運(yùn)用知識(shí)分析、解決問(wèn)題。

5.網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)

教師提供內(nèi)容豐富的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，學(xué)生課下利用網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)，以提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。學(xué)生容易接受的地方教師在課堂上就不再去講授，只安排學(xué)生根據(jù)網(wǎng)絡(luò)上的內(nèi)容進(jìn)行自學(xué)，教師只需在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的作業(yè)管理里布置作業(yè)并發(fā)布具體的作業(yè)要求即可。學(xué)生自學(xué)后在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成作業(yè)，并在網(wǎng)上提交。

6.翻轉(zhuǎn)課堂

為了給學(xué)生提供深度思考的機(jī)會(huì)，鼓勵(lì)學(xué)生之間進(jìn)行協(xié)作學(xué)習(xí)，促進(jìn)學(xué)生的互相交流討論，我們進(jìn)行了翻轉(zhuǎn)課堂的嘗試。教師提前布置翻轉(zhuǎn)課堂的內(nèi)容和時(shí)間，學(xué)生根據(jù)課程的網(wǎng)絡(luò)資源學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)，然后自己組建學(xué)習(xí)小組，協(xié)作學(xué)習(xí)，共同完成PPT的制作。每個(gè)組讓學(xué)生自己選出一個(gè)組長(zhǎng)，組長(zhǎng)負(fù)責(zé)帶領(lǐng)大家共同學(xué)習(xí)，共同進(jìn)行課件的制作。教師課堂上隨機(jī)抽取一名學(xué)生上來(lái)講授本知識(shí)點(diǎn)，講述完畢后還要負(fù)責(zé)答疑別的同學(xué)提的問(wèn)題。

在翻轉(zhuǎn)課堂形式中，學(xué)生講解知識(shí)點(diǎn)，教師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)、把關(guān)，課堂成為教師和學(xué)生交互的場(chǎng)所。教師從一個(gè)知識(shí)的傳達(dá)者變成了知識(shí)的啟迪者，教師不再是課堂的主導(dǎo)；學(xué)生不再像以往一樣，只坐在教室里被動(dòng)地接受知識(shí)，而是要積極地參與到課堂活動(dòng)中；學(xué)生不僅要理解問(wèn)題而且還要提出問(wèn)題，這樣可以培養(yǎng)他們獨(dú)立思考的能力。這種教學(xué)方式不僅能提高學(xué)生的表達(dá)能力，而且鍛煉了學(xué)生上臺(tái)說(shuō)話的膽量以及和別人團(tuán)結(jié)合作的能力。

翻轉(zhuǎn)課堂的圖片見圖2所示，這是學(xué)生在講述剪切與擠壓的強(qiáng)度計(jì)算的知識(shí)。

（五）課程評(píng)價(jià)方式

課程考核是課程設(shè)計(jì)過(guò)程中一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)，考評(píng)機(jī)制是監(jiān)督學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程的一個(gè)有效手段。我們采用過(guò)程評(píng)價(jià)與綜合考評(píng)相結(jié)合的考核方式。

過(guò)程評(píng)價(jià)：平時(shí)成績(jī)（主要考核作業(yè)的數(shù)量質(zhì)量、出勤、課堂討論等）；網(wǎng)絡(luò)自學(xué)作業(yè)，對(duì)學(xué)生網(wǎng)上提交的作業(yè)進(jìn)行批改，給出分?jǐn)?shù)，學(xué)生可以隨時(shí)查看自己的成績(jī)；翻轉(zhuǎn)課堂（包括PPT演講、答辯、提問(wèn)），選學(xué)生當(dāng)評(píng)委，評(píng)委組自己制定評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，在課堂上當(dāng)場(chǎng)打分；討論課（根據(jù)討論課每組抽到學(xué)生的討論情況給出本組分?jǐn)?shù)）；實(shí)驗(yàn)，主要考查學(xué)生的動(dòng)手能力，對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察能力，以及對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的解釋能力。

綜合評(píng)價(jià)：課程結(jié)業(yè)采用閉卷考試。全面考查學(xué)生對(duì)本課程知識(shí)的理解、掌握程度以及靈活運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力。

通過(guò)這一學(xué)期四個(gè)教學(xué)班的教學(xué)實(shí)踐，這種考核改變了一張?jiān)嚲矶ǔ煽?jī)的情況。從圖3可以看出，在增加了過(guò)程評(píng)價(jià)后，學(xué)生的不及格率從超過(guò)40%（卷面成績(jī)）減少到22%（綜合成績(jī)），學(xué)生的平均成績(jī)提高，不及格率降低，學(xué)生的成績(jī)分布較合理。當(dāng)然，過(guò)程評(píng)價(jià)也要堅(jiān)持公平公正的原則，絕不能成為成績(jī)調(diào)劑的砝碼。

二、進(jìn)一步的反思

由于混合式教學(xué)方式的改革還處于剛開始實(shí)施階段，經(jīng)驗(yàn)不足，所以還存在一些問(wèn)題。

（一）網(wǎng)絡(luò)資源的使用方面

學(xué)生使用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行學(xué)習(xí)的主動(dòng)性不夠，還要加強(qiáng)對(duì)學(xué)生利用網(wǎng)上資源進(jìn)行學(xué)習(xí)的動(dòng)員和要求，增加布置利用網(wǎng)上資源進(jìn)行自學(xué)的內(nèi)容和環(huán)節(jié)，增加網(wǎng)上作業(yè)、網(wǎng)上互動(dòng)的相關(guān)安排；學(xué)校無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋不夠，再加上移動(dòng)設(shè)備不普及和流量等原因，致使學(xué)生上網(wǎng)受到影響，還需要加大校園的無(wú)線網(wǎng)覆蓋區(qū)域，讓學(xué)生可以在自習(xí)室里上網(wǎng)瀏覽教學(xué)的相關(guān)資源；教學(xué)資源、素材還不夠豐富，內(nèi)容的趣味性、吸引力還有待提高，要進(jìn)一步加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)。

（二）網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)與課堂教學(xué)的融合問(wèn)題

網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的內(nèi)容過(guò)多會(huì)加重學(xué)生課下的負(fù)擔(dān)，如何合理的分配網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)和課堂學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)還要進(jìn)一步探索與研究。如何引導(dǎo)學(xué)生積極主動(dòng)地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)，并且提高學(xué)習(xí)的效率也是教師要思考的問(wèn)題。

（三）提高翻轉(zhuǎn)課堂效果的問(wèn)題

大班上課學(xué)生人數(shù)多，學(xué)生分組也多，每個(gè)組都重復(fù)地講授同一知識(shí)點(diǎn)會(huì)使學(xué)生產(chǎn)生疲勞。為了解決這個(gè)問(wèn)題，以后考慮翻轉(zhuǎn)課堂每個(gè)組布置不同的知識(shí)點(diǎn)，以提高翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)效果。

（四）進(jìn)一步完善課程評(píng)價(jià)體系

課程評(píng)價(jià)還有一些不完善的情況，比如如何防止網(wǎng)上作業(yè)抄襲的問(wèn)題，翻轉(zhuǎn)課堂以及討論課組里有學(xué)生“打醬油”的情況。如何公平公正地進(jìn)行過(guò)程考核是下一步我們要研究的問(wèn)題。

三、結(jié)論

在材料力學(xué)教學(xué)中進(jìn)行混合式教學(xué)，既包括課堂教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的混合、多種教學(xué)方法的混合，也包括信息化和課堂教學(xué)的深度融合。這種教學(xué)模式加強(qiáng)了教師和學(xué)生之間的互動(dòng)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，鍛煉了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力以及溝通協(xié)作能力。通過(guò)這種教學(xué)實(shí)踐，不僅可以使學(xué)生更好地掌握本課程的理論知識(shí)，還可以培養(yǎng)學(xué)生思考的主動(dòng)性，拓展學(xué)生的工程思維，為學(xué)生以后的工作打下良好的基礎(chǔ)。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

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[責(zé)任編輯：陳 明]endprint