基于“對分課堂”模式的《結構力學》課程教學設計

張賢才，周基，嚴思甜

（湖南科技學院土木與環(huán)境工程學院，湖南永州 425199）

2014年，復旦大學教授張學新結合傳統(tǒng)教學與討論式教學的優(yōu)點提出“對分課堂”模式。其核心理念：把課堂分成兩半，一半用來教師講授，另一半用來學生以討論的方式進行交互式學習。其過程分為講授、獨立思考、獨立做作業(yè)、小組討論、全班交流等；在考核上，采用過程性評價和結果性評價相結合，以過程性評價為主的考核方式[1]。盡管“對分課堂”提出后就受到廣泛關注，引起全國教育者的深入研究，通過知網(wǎng)搜索綜述可知，目前，在土木工程專業(yè)課程中采用“對分課堂”模式教學的只有《工程制圖》《工程流體力學》兩門課程，故探索其在《結構力學》課程中的應用具有重要的意義。

《結構力學》是土木過程專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎課，為后續(xù)的專業(yè)課程提供理論知識，并培養(yǎng)其解決實際問題的能力。課程主要著眼于工程結構的內力及位移計算。該課程涵蓋的知識面廣，內容較多，并涉及數(shù)學公式及推導，因此，學生在學習過程中容易感到枯燥難懂，并逐漸失去學習的興趣和動力，使得教學效果不容樂觀。如何提高課程教學效果，是一個亟待解決的問題。

1 《結構力學》課程教學現(xiàn)狀

1.1 教學大綱陳舊，內容重復性多

目前，《結構力學》課程教學大綱根據(jù)教材內容按部就班編制，與工程實際聯(lián)系較少，科學前沿理論與教學內容矛盾突出，課程內容與理論力學、材料力學等課程重復性多，如梁的內力計算與《材料力學》中梁的內力重復、能量法與《理論力學》中的能量法重復等。

1.2 課程教學以教師講授為主，學生參與較少

《結構力學》課程內容涉及結構幾何分析、梁、拱、桁架、剛架、組合結構的內力及位移計算，結構動力計算等。課程教學方法仍采用傳統(tǒng)的教學模式即填鴨式的教學形式，主要以教師講授為主，學生被動地接受知識，該種教學模式下，教學內容枯燥抽象、學生的主動參與性不高，教學內容的信息量有限，師生之間的互動性少，降低了授課效率，影響教學質量。

1.3 課程內容理論偏多，學生學習興趣不大

課程中如位移計算、力法、位移法等知識點理論性較強，講授過程中過多地注重數(shù)學上的公式推導，忽略了理論的工程應用背景及其與專業(yè)的聯(lián)系。另外，對于需要理解的知識點，不少學生不求甚解，只是一味地死記硬背，以應付考試。因此，學生缺乏學習主動性，導致厭學，未形成自己的認識，從而影響創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。

1.4 考核內容不夠全面，形式單一

該課程采用閉卷考試，考試內容以課本、作業(yè)和課堂例題為主，試卷題型往往千篇一律，缺乏創(chuàng)新和思考性的綜合題。該考核機制難于準確全面地反映學生的學習狀況，不利于培養(yǎng)學生的工程意識。另外，不少學生通過考前突擊復習即可獲得較好的考試成績，但這并不利于學生打下良好的專業(yè)基礎，在一定程度上也助長了學生不良的學習風氣。

2 《結構力學》課程“對分課堂”教學設計

針對《結構力學》課程教學中存在的主要問題，改變教學方式是一個切實可行的方案。對于《結構力學》這樣一門工科專業(yè)基礎課，以桁架的位移計算為例，設計“對分課堂”教學模式，為課程的其他內容提供參考。

2.1 課前準備

針對教學內容，制定一個清晰完整的教學大綱，提煉知識點，列出學習目標和內容及考核方式。在了解學生的基本情況基礎上，根據(jù)隨機性、地域性及男女搭配等原則對講授班級學生進行分組，每組4人。

2.2 “對分課堂”模式教學設計

2.2.1 課堂講授

（1）“火柴桿”游戲。

圖1

圖1（a）所示的式子本身是錯誤的，可移動兩根火柴桿，可以變成一個正確的等式（b），還可只移動一根火柴桿，將它變成等式（c）。

（2）結構中的“火柴桿游戲”。

圖2

根據(jù)“火柴桿”游戲，可將圖2中（a）所示的幾何不變體系，移動一根“火柴桿”，就變成了圖2（b）所示的幾何可變體系。

（3）計算公式及例題講解。

其中，F(xiàn)N、FNP分別為桁架桿件在單位荷載、外荷載作用下的軸力；為桿件的長度；為桿件的抗拉剛度。

圖3 桁架1

如圖3桁架1所示，求E點的豎向位移。

2.2.2 課后作業(yè)

如圖3桁架1，設EA=常數(shù)，在荷載作用下，如果將桁架上弦中點的撓度取為衡量剛度的指標，撓度越小則剛度越大。

設置問題1：那么，有沒有辦法只改變兩根“火柴桿”的位置，就能使桁架的剛度提高1倍，即在相同的荷載作用下?lián)隙葴p少一半？

設置問題2：為什么相似的桁架，其剛度會有如此之大的差別？

2.2.3 課堂討論

（1）小組討論。

第一，按照預先分組方案，引導學生對設置問題進行自主討論，要求在規(guī)定的時間內每個小組就各組的解題思路進行闡述，討論出答案；第二，就 “亮考幫”進行討論，交換各組的“亮考幫”特別是組內沒有解決的“幫幫我”，以尋求其他組員的幫助。

（2）全班交流。

小組討論結束后，教師隨機抽查幾個小組，每個小組隨機抽查一人，要求學生就討論的過程和結果進行闡述，其后，學生自由提問，教師可自己回答也可要求其他組回答，以增加學生的互動。最后總結應注意的問題，并就一些共性問題給予解答。

2.2.4 成績考核

“對分課堂”模式成績考核側重于對學生學習的過程性評價，增加平時成績的比重，淡化考試成績。平時成績包括作業(yè)完成情況及在課堂上參與討論的情況。如：將每次作業(yè)最高5分，共十次，只要交了至少得3分，有創(chuàng)新點的得5分。課堂討論每次都參加的得10分，缺席一次扣1分，在全部討論中提出共性問題或幫助他人解答問題加2分/次，加上限20分。剩余20分為期末考試成績，其考試內容全部為講授的內容及課堂上討論總結出來的難點、易混點等。

3 結語

“對分課堂”教學模式強調師生之間、學生與學生間的互動性，突出學生的主體地位。為了改變目前《結構力學》教學中學生應付式學習的現(xiàn)狀，采用“對分課堂”是一個值得探索并實踐的教學模式。但在具體實施的過程中，需處理好教師授課與學生討論時間、作業(yè)布置的難易程度、成績考核各部分比重等問題，需教師在教學工作中不斷地積累經(jīng)驗、深入探索，使課程改革符合現(xiàn)代高等教育發(fā)展的要求。