微課在高校實踐教學中的應用研究

夏京 蘇占東 徐占品

摘要：隨著科學技術的不斷發展，微課作為一種新穎的教學方式越來越受到高校教育工作者的重視。文章結合微課特點，以巖體力學實踐教學為例，針對高校實踐教學中研究對象復雜、師資有限、設備短缺以及對實踐教學環節的重視程度不夠等現狀，對微課在高校實踐教學中的應用路徑進行了探索。利用Camtasia和Edius軟件將現場工程實例、室內實驗過程和相關科研成果有效地整合到微課中，并將其植入巖體力學課程的課堂教學中，對相關知識點的理解具有良好的效果，這在高校的實踐教學中具有重要的現實意義。

關鍵詞：微課；實踐教學；巖體力學；數值實驗

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）18-0205-02

一、引言

在當前的人才市場上，“技術基礎理論實、工程實踐能力強”的工程技術專業人才越來越受到青睞。許多高校開設了地質工程專業，其目標是培養應用型、創新型的專業技術人才，而巖體力學作為該專業本科生必修的一門專業基礎課程，實踐教學可培養學生獨立思考和動手的能力，使學生能真正從實踐中理解和掌握巖體力學的基本理論和基本方法，這對于人才培養質量有著極為重要的作用。

隨著生活節奏的加快及信息技術和多媒體技術的快速發展，“微課”作為一種新型的教學概念被提出并引入我國。它的核心是課堂教學微視頻，此外還包括與特定教學課程有關的微型課程教案、微課件及師生互動等輔助性教學資源。微課以“短小精悍、主題突出、交互性好”等特點被廣泛認可，并在教育領域迅速傳播，相關實踐和應用也迅速展開。該種教學模式的推廣，在促進信息技術與學科教學融合的同時，可不斷推動高校教師專業發展和教學能力的提升。

二、微課在巖體力學實踐教學中應用的必要性

1.巖體力學研究對象復雜，傳統實驗效果較差。巖體是在地質歷史過程中形成的，具有一定的成分和結構，其成分、結構復雜且不均勻，導致實驗結果可重復性差。另外，大多數硬質巖石屬于脆性材料，在實驗過程中，很難直觀地觀察到裂紋逐步擴展的過程，使得實驗過程很難直觀呈現巖體的變形及破壞機理。例如，進行巖石單軸壓縮實驗時，在實驗加載過程中實驗機會產生受拉變形，從而貯存一定的變形能。在巖石試件未喪失承載力之前，變形能不能釋放；當巖石施加荷載到巖石破壞時，試驗機反力系統突然失去支撐，變形能突然釋放，這種變形反彈作用于已無承載能力的巖石試件，加速了試件的破壞（見圖1），巖石在實驗機剛度效應的作用下，在很短的時間內即呈現出破碎狀態，使學生很難理解巖塊變形的全過程曲線特性以及相應的特征參數含義。

2.師資有限，設備短缺，學生參與度不高。巖體力學是一門實踐性很強的學科，所以在教學過程中必須重視室內實驗教學質量和原位試驗教學環節。但面臨的問題有：一方面，很多高校巖體力學實驗室由于缺乏足夠的資金和場地，全套實驗只能由實驗教師完成，學生并沒有真正參與到實驗中；另一方面，受高校擴招和專業調整等因素的影響，許多高校生師比已經超過20∶1，導致在實驗過程中，學生基本上都是以超員編組的形式進行實驗，有的學生往往只參與其中的部分試驗環節，并沒有真正參與到整個試驗的操作和測試中。顯然，這不利于學生理解和掌握巖體力學的基本變形原理和破壞機理。

3.微課在巖體力學實踐教學中的應用前景較好。隨著計算機技術的快速發展，以數學和力學理論為基礎，以計算機技術為手段的各種數值分析軟件越來越成熟，利用計算機對巖石試樣在外荷載作用下的內力變化及其破壞過程進行數值模擬，這樣可以獲得常規試驗中難以觀測的重要信息。微課作為一種新型的微視頻教學資源，其視頻雖然短小卻“麻雀雖小，五臟俱全”，利用微視頻的制作軟件將巖石試樣的單軸壓縮試驗和三軸壓縮試驗等數值模擬結果、室內實驗過程以及現場工程視頻和圖片材料同窗口同步展示，從而能夠聯系實際解決巖體工程變形、失穩以及破壞等相關問題。

將微課融入巖體力學實踐教學中，需要把握以下幾個問題：（1）微資源的制作與編輯。以巖體力學實踐教學大綱為核心，把握教材的重點和難點，查閱相關的書籍和材料，結合當前巖體工程領域的新問題和最新研究成果，設計微課教案，突出實驗注意事項和重點試驗環節，整理制作微課件。邀請巖體力學教學組有經驗的教師和專家對微教案進行修改和完善，將這些微課教學資源逐步在巖體力學實踐教學中推廣，聽取廣大學生的意見和建議，進一步完善和規范針對巖體力學實踐教學的微資源。同時，在巖體力學實踐教學微課件中設計不同難度的問題，通過任務驅動等方式使學生能專注地參與到巖石力學實踐教學環節中。（2）現場實例的搜集與整理。許多工科高校在培養方案中均非常重視實踐教學環節，在平時的教學中非常重視理論聯系實際。對于地質工程專業的學生而言，解決有關的巖體工程變形及破壞方面的工程問題時需要更多地關注巖體工程現場實例。因此在實踐教學中，廣大教師要結合自身的研究項目和工程中的實際問題，整理和搜集不同時段、不同類型的工程應用實例，針對某一具體的知識點，整理和匯集不同角度的現場實例，尤其是一些新近發生的、引起廣泛社會效應的工程實例，并對這些工程實例進行剖析和歸類，建立巖體力學實踐教學的工程實例素材庫。選擇其中的典型工程，逐步建立一批典型工程的虛擬演示素材庫，不斷豐富巖體力學實踐教學的微課設計。

三、結語

“微課”在巖體力學實踐教學中始終要體現“微”的特點，視頻雖短，但是通過精心設計，將室內實驗過程、數值模擬成果以及現場工程實例相結合，通過多素材、廣角度、大空間的整體展示，全面反映巖體介質在外力作用下的變形損傷演化過程，這樣既可以較好地調動學生的學習主動性，又可以讓學生在實踐教學中保持較高的專注度，提高學習效率，提高應用型人才的培養質量。

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